En centrifug är en avgörande vetenskaplig anordning som använder centrifugalkraft för att separera ämnen baserat på densitet, väsentliga inom områden som kemi, biokemi och molekylärbiologi. Den finns i låg-, hög- och ultrahastighetsvarianter, där rotationshastighet och kapacitet är nyckelfaktorer. Att följa strikta säkerhetsrutiner är absolut nödvändigt under drift.
Artikeln kommer att introducera centrifuger från följande punkter:
Arbetsteori för centrifugeringsmaskin
Klassificering av centrifugeringsmaskin
Komponenter i Centrifuge Machine
Huvudsakliga tekniska parametrar och prestandaindex för centrifuger
Applikationer och underhåll av centrifuger
Vanliga centrifugeringsfel och felsökningsmetoder
Arbetsteori för centrifugeringsmaskin
Allmän princip
Arbetsprincipen för en centrifug är baserad på applicering av centrifugalkraft.
Centrifugen snurrar med hög hastighet, vilket gör att ämnen med olika densiteter eller partikelstorlekar i en blandning separeras. De tätare eller större partiklarna tvingas till ytterkanten, medan de lättare eller mindre förblir närmare mitten.
Denna princip används i stor utsträckning inom olika områden som medicin, vetenskap och industri.
Specifika metoder
l Differentialhastighetscentrifugeringsmetod
Denna metod utnyttjar skillnaderna i sedimentationshastigheter för olika partiklar i ett centrifugalkraftfält. Under samma centrifugeringsförhållanden, genom att kontinuerligt öka den relativa centrifugalkraften, fälls partiklar av olika storlekar och former i en ojämn blandning ut steg för steg. Det används främst för separation av allmänna och speciella prover, såsom organeller och virus.
l Isodensitetscentrifugeringsmetod
Provet genomgår centrifugalfällning eller sedimentationsjämvikt i ett visst inert gradientmedium. Under inverkan av en viss centrifugalkraft fördelas partiklarna till vissa specifika positioner i gradientvätskan, vilket resulterar i separation av olika zoner.
Klassificering av centrifugeringsmaskin
Enligt syfte: Beredningstyp, analytisk typ och typ med dubbla ändamål för både beredning och analys
Enligt hastighet: låg hastighet, hög hastighet, ultracentrifuger, etc.
Enligt struktur: Den kan delas in i bänktyp, mikrotyp med flera rör, cellutstrykstyp, blodtvättningstyp, höghastighets kyld typ, låghastighets kyltyp med stor kapacitet, låghastighetsautomatisk balanscentrifug med låg hastighet, etc.
Typer av centrifuger
Låghastighetscentrifug
Dessa används ofta i laboratorier för rutinmässig partikelsortering med en maximal hastighet på 4000-5000 rpm. Det finns få fall av temperaturreglering och används ofta i rumstemperatur. Dessa centrifuger använder svängbara skopor och rotortyper med fast vinkel, som används för att separera plasma och serum, såväl som komponenter som cerebrospinalvätska, pleura- och peritonealvätskor och urin.
Höghastighetscentrifug
Den kan arbeta i något snabbare hastigheter mellan 15 000 och 30 000 varv per minut, och innehåller en anordning för att reglera både temperaturen och hastigheten på operationen för kritisk analys av känsliga biologiska molekyler. Dessa centrifuger använder tre rotorer: fast vinkel, svängande skopa och vertikal. De används för DNA- och RNA-rening, subcellulär fraktionering och isolering av cellulära komponenter som mitokondrier.
Ultracentrifug
Det är en högt utvecklad och sofistikerad centrifug som kan separera små molekyler som konventionella centrifuger inte kan separera i snabb takt. Ultracentrifugens rotorhastigheter kan variera från 60 000 till 150 000 rpm. De kör prover i grupper eller som kontinuerliga flödessystem och är större. Ultracentrifuger är oumbärliga inom molekylärbiologi och biokemi för rening av nukleinsyror och proteiner.
Komponenter i Centrifuge Machine
Införandet av rotor
Rotorn är kärnkomponenten i en centrifug som används för att separera prover, och dess hastighet beror på rotorns material och styrka. Låghastighetscentrifuger använder vanligtvis starka men lätta superhårda aluminiumlegeringar, medan ultracentrifuger använder titanlegeringar. I allmänhet, för centrifuger av samma typ, rotorer som är lättare och har mindre kapacitet snurrar vid högre hastigheter, medan tyngre rotorer snurrar vid lägre hastigheter. Centrifuger har ofta olika rotorformer, var och en reflekterar olika centrifugalkraftfält och sedimentationsavstånd. Rätt val av rotorer baserat på separationskrav är avgörande i praktiska tillämpningar.
Vanliga typer av rotorer
Rotorer med fast vinkel : Dessa rotorer håller rören i en vinkel på 14 till 40° i förhållande till vertikalen så att partiklar färdas en kort sträcka medan de rör sig radiellt utåt och används vid differentiell centrifugering.
Svängande skoprotorer : Dessa rotorer, tillsammans med centrifugrören, svänger ut till ett horisontellt läge under accelerationstiden så att partiklar färdas en längre sträcka, vilket underlättar enklare separation av supernatanten från pelleten. Dessa typer av motorer används vid densitetsgradientcentrifugering.
Vertikala rotorer : Dessa håller rören vertikalt, dvs parallellt med motoraxeln, och partiklarna rör sig kortare sträckor med kortare perioder för separation. Den används för isopycnic och densitetsgradientseparation.
Huvudsakliga tekniska parametrar och prestandaindex för centrifuger
1. Maximal hastighet: Den högsta rotationshastigheten som kan uppnås av centrifugrotorn, mätt i rpm.
2. Maximal Centrifugal Force: Den maximala relativa centrifugalkraften (RCF) som genereras av centrifugen, mätt i 'g'.
3. Maximal Capacity: Den maximala provvolymen som kan bearbetas i en centrifugeringscykel, vanligtvis representerad som 'm×n'. (Här betecknar 'm' det maximala antalet centrifugrör som ryms på en gång, och 'n' representerar den maximala provvolymen som kan separeras i två centrifugrör, mätt i 'ml'.)
4. Hastighetsområde (Speed Setting Range): Det justerbara området för rotorhastigheter på centrifugen.
5. Temperaturkontrollområde: Området för provtemperaturer som kan kontrolleras under centrifugering.
6. Driftspänning: Den spänning som krävs för att centrifugen ska fungera.
7. Strömförbrukning: Avser vanligtvis centrifugmotorns märkeffekt.
Applikationer och underhåll av centrifuger
På grund av den höga rotationshastigheten och den stora centrifugalkraften som genereras av centrifuger, kan allvarliga olyckor inträffa om de används felaktigt eller saknar regelbunden inspektion och underhåll. Därför måste driftprocedurerna och underhållet följas strikt under användning.
1. Håll balans : centrifugrör och deras innehåll måste balanseras i förväg och placeras symmetriskt. Ett udda antal rör får aldrig laddas i rotorn för att säkerställa att belastningen är jämnt fördelad runt rotorn.
2. Ladda korrekt lösning : öppen centrifug bör inte laddas med för mycket lösning för att förhindra att den slungas ut under centrifugeringen, vilket orsakar rotorobalans, rost eller korrosion.
3. Håll observation : under centrifugeringsprocessen bör instrumenten på centrifugen ständigt observeras för att avgöra om de fungerar korrekt. Om något onormalt inträffar ska maskinen omedelbart stoppas för inspektion och felen ska omedelbart åtgärdas. Den får inte fortsätta att fungera förrän grundorsaken har identifierats.
4. Inspektion Före varje användning : rotoröppningarna bör inspekteras noggrant för främmande föremål och smuts för att upprätthålla jämvikt. Rotorn bör också kontrolleras för tecken på skador eller slitage.
5. Var uppmärksam på plaströr : kontrollera användningsfrekvensen för plastcentrifugrör och kontrollera matchande specifikationer. Olika typer av centrifugrör har olika materialegenskaper och maxhastighetsgränser.
6. Förkylning : vid centrifugering av prover vid låga temperaturer krävs förkylning under en viss tid.
7. Regelbundet underhåll : Horisontaliteten hos centrifugens huvuddel bör kalibreras en gång var tredje månad. När den inte används regelbundet bör den startas med låg hastighet 1 till 2 gånger per månad, varje gång i 0,5 timme.
Vanliga centrifugeringsfel och felsökningsmetoder
Vanliga misslyckanden
1. Motorn går inte
2. Motorn når inte nominell hastighet
3. Rotorskada
4. Frysen misslyckas med att starta eller dålig kylprestanda
5. Överdriven vibration eller ovanligt ljud från centrifugkroppen
Felsökningsmetoder
För motorn går inte
1. Indikatorlampan för huvudström är inte tänd: Kontrollera om säkringen är trasig och säkerställ god kontakt mellan nätsladden, stickkontakten och uttaget.
2. Huvudströmindikatorn lyser men motorn kan inte starta:
(1) Kontrollera om bandomkopplaren eller det variabla porslinsmotståndet är skadat eller om deras anslutningskablar är bortkopplade.
(2) Kontrollera om det finns bortkopplade eller internt kortslutna anslutningar i magnetfältspolen.
3. Kontrollera värdena på vakuumpumpens mätare och oljetrycksindikatorn.
För motorn som inte når nominell hastighet
1. Skada eller hinder på drivaxeln. Den bör rengöras och bytas ut omgående.
2. Rengör kommutatorn och borstarna för att säkerställa god kontakt, eller byt ut dem.
3. Kontrollera om det finns kortslutningar eller öppna kretsar i rotorspolens lindningar.
För rotorskador
1. Rotorhuvuden kan spricka centrifugrör på grund av faktorer som metallutmattning, överhastighet, överbelastning, kemisk korrosion, felaktigt val, obalanserad användning under drift och temperaturkontrollfel, vilket leder till provläckage och skador på rotorhuvudet. Elmotorn har övre och nedre lager som kräver periodisk smörjning (var sjätte månad eller årligen).
2. Operatörer måste vara skickliga i driftprocedurer, välja lämpliga centrifugrör och rotorhuvuden korrekt och följa säkerhetsfaktorer och garantiperioder för användning av rotorhuvudet.
För att frysen inte startar eller för dålig kylprestanda
1. Strömavbrott, kontrollera nätsladden och säkringarna separat.
2. Lågspänning utlöser säkerhetsanordningar som hindrar frysen från att starta.
3. När strömspänningen sjunker till 180V till 190V kan frysen inte starta, vilket påverkar kylningseffektiviteten.
4. Dålig ventilation kan också påverka kylningseffektiviteten.
För kraftiga vibrationer eller ovanligt ljud från centrifugkroppen
1. Vikten på centrifugrören är obalanserad och de placeras asymmetriskt.
2. Det finns främmande föremål i rotorhålen, lasten är obalanserad eller okvalificerade rörhylsor används.
3. Fästmuttern i den övre änden av rotoraxeln är lös, vilket orsakar friktion eller böjning av rotoraxeln.
4. Motorrotorn som inte är i mitten av magnetfältet kommer att generera brus.
5. Fästskruvarna för dämpfjädrarna på basen är lösa, eller så är en av fjädrarna trasig.
6. Själva rotorn är skadad.
