Центрифугирование – операция, которая является важной частью многих рабочих процессов. Для него используют специализированное оборудование. В этой статье расскажем, какие бывают центрифуги, какими характеристиками они обладают, в каких областях используются.
Центрифуга лабораторная – что это?
Лабораторная центрифуга представляет собой устройство, которое осуществляет осаждение твёрдых частиц в жидких средах или разделение эмульсий, суспензий и прочих неоднородных смесей на отдельные фракции. В основе принципа работы – влияние центробежной силы, возникающей во время высокоскоростного вращения.
Пробирки с обрабатываемыми образцами помещаются в прибор и после запуска начинают со значительной скоростью вращаться вокруг центральной оси. При этом компоненты с более высокой плотностью и фракции, имеющие больший удельный вес, удаляются, перемещаясь к периферии – дну лабораторной посуды. А менее плотные составляющие смеси находятся ближе к центру.
Применение центрифуг
Эти приборы имеют многоцелевое назначение и способны решать различные задачи. Их используют в таких сферах:
- Научные исследования: выделение из проб РНК и ДНК, отделение конкретных клеток, получение чистых образцов биомолекул или других белков.
- Медицина, диагностика – отделение форменных клеток от плазмы для изучения состава крови (концентраций лейкоцитов, эритроцитов, тромбоцитов), изоляция микроорганизмов от биологических жидкостей человека, обработка образцов для подготовки к последующим анализам, например, выявлению уровня биомаркеров.
- Молекулярная биология, биохимия – фракционирование находящихся внутри клеток органелл с целью изучения их функционирования.
- Физика, химия – разделение составляющих смесей за счёт различающихся плотностей для определения содержания элементов.
- Фармацевтика – подготовка лекарственных препаратов, а именно удаление нежелательных примесей, побочных продуктов производства.
- Экология – изучение свойств почвы и воды, отделение загрязняющих веществ.
- Пищевые производства – очистка молочных жидких продуктов и напитков (например, соков), осветление алкогольной продукции посредством удаления твёрдых взвешенных примесей.
- Химическая переработка – изготовление полимеров, извлечение из реакционных составов катализаторов.
- Горнодобывающая промышленность: получение ценных чистых минералов без примесей, обогащение руд.
- Сельское, фермерское хозяйство – извлечение мёда из сот пчелиных ульев, очищение зерна, сепарация молока (получение жира).
- Жилищно-коммунальное хозяйство – водоочистка, очищение стоков.
Строение прибора
Конструкция центрифуги включает следующие части:
- Корпус. Он имеет обеспечивающую герметичность крышку, выполнен из материала, устойчивого к коррозии и деформациям, – нержавеющей стали, достаточно толстого алюминия.
- Ротор. В нём фиксируются ёмкости с центрифугируемыми образцами. Ротор может быть вертикальным (пробирки размещаются в нём вертикально), поворотным (лабораторная посуда с пробами откидывается и располагается горизонтально), а также имеющим фиксированный угол.
- Камера. Это кожух, в котором расположен ротор.
- Двигатель, приводящий устройство в действие и обеспечивающий вращение роторного механизма.
- Система управления, включающая регуляторы и переключатели (тумблеры, кнопки, рычаги), которые позволяют выключать и включать устройство, выбирать режимы его функционирования, активировать различные опции. В современных моделях модуль управления дополняется дисплеем для индикации основных рабочих параметров. Также есть центрифуги с пультами ДУ.
- Внутренний или внешний блок питания, обеспечивающий подачу электроэнергии для работы.
- Дополнительные элементы, например, детектор, датчики, механизм автоблокировки крышки, охлаждающее устройство.
Основные виды лабораторных центрифуг
Классификация центрифуг может основываться на разных критериях. Так, по назначению выделяют следующие виды приборов:
- Общелабораторные. Это универсальные модели, подходящие для научной, медицинской, промышленной, исследовательской и другой деятельности.
- Учебные. Они рассчитаны на применение в образовательных учреждениях для демонстраций, проведения опытов, обучения студентов обращению с оборудованием.
- Специализированные. В эту группу входят клинические, промышленные и прочие специфические устройства, которые используют в узкопрофильных отраслях – фармацевтике, ветеринарии, медицине, диагностике, экологической безопасности, промышленности.
По скорости вращения ротора бывают такие типы центрифуг:
- Низкоскоростные. Они способны развивать скорость не выше 25 000 оборотов в минуту, что актуально при разделении крупных частиц размером больше 100 нм, при биохимических анализах крови.
- Среднескоростные. Диапазон их скоростных режимов – от 25 тыс. об/мин до 40 тыс. Такие модели подходят для высокоточных, сложных исследований.
- Высокоскоростные, они же ультрацентрифуги. Это профессиональные мощные установки, демонстрирующие скорости до 100 000 оборотов. Их задействуют в разделении мельчайших частиц типа РНК и ДНК, органелл, вирусов.
По вместимости выделяют две группы центрифуг:
- Стандартные. Они рассчитаны на объёмы от 5 миллилитров до 50.
- Микроцентрифуги. Это устройства для работ с малыми объёмами проб, не превышающими 2 мл.
По способу установки приборы классифицируют на:
- Настольные. Они компактные, по весу обычно не превышают 100 кг, размещаются на ровных горизонтальных поверхностях – рабочих столах или иной прочной мебели. У таких моделей часто предусматриваются прорезиненные противоскользящие ножки.
- Напольные. Это стационарные, крупногабаритные приборы, устанавливаемые в крупных лабораториях, на больших промышленных или других объектах.
- Подстольные. Они имеют колёсики для мобильности и удобных перемещений, оснащаются тормозами, отличаются малой высотой до 70 см, используются в госпиталях, передвижных лабораториях.
По конструкции устройства можно разделить на:
- Барабанные. В них пробирки подвешиваются в специальных ёмкостях (барабанах) и, когда ротор вращается, занимают горизонтальную позицию. Донные осадки получаются равномерными, плотными.
- Вертикальные. Лабораторная посуда устанавливается вертикально, что актуально в ультрацентрифугах, выполняющих обработку с градиентами плотности.
- Угловые. В них ёмкости с образцами размещаются с фиксируемым наклоном относительно оси вращения, что ускоряет осаждение частиц.
- Приборы с ротором для планшетов. Они рассчитаны на использование микропланшетов с разными количествами лунок – от 24 до 96. Такие модели востребованы в исследованиях методами ПЦР, ИФА и другими.
По системе охлаждения центрифуги делятся на:
- Охлаждаемые, или рефрижераторные. У них есть функция охлаждения или контроля температур, что позволяет не повреждать структуры проб, чувствительных к нагреву. Это белки, некоторые клеточные культуры, ферменты. Система охлаждения может быть жидкостной компрессорной с фреоном или воздушной, предполагающей принудительную вентиляцию.
- Неохлаждаемые. У них нет опции температурного контроля.
Для получения консультации обращайтесь по указанным на сайте контактам компании
Для получения консультации обращайтесь по указанным на сайте контактам компании
Для получения консультации обращайтесь по указанным на сайте контактам компании
Как выбрать подходящее устройство?
При выборе учитывайте несколько особенностей центрифуги:
- Тип устройства, например, настольное для небольшого кабинета или напольное для крупного объекта.
- Вместительность. Она должна соответствовать количествам и объёмам центрифугируемых образцов.
- Скорость вращения ротора. Так, ультрацентрифуга подойдёт для фракционирования проб с минимальными размерами частиц менее 100 нанометров. А низкоскоростные модели рассчитаны на отделение крупных фракций.
- Функционал: охлаждение для термочувствительных проб, автоматическое блокирование крышки для исключения случайных открываний, датчик дисбаланса для остановки прибора при некорректной балансировке ротора, таймер для установки точного времени, опции разгона (быстрого старта) и торможения, экстренное отключение при непредвиденных ситуациях, интеллектуальное управление.
- Уровень издаваемого шума.
- Энергопотребление. Чем энергоэффективность выше, тем лучше.
Где применяют?
Применение центрифуг охватывает такие области:
- лаборатории (микробиологические, медицинские и другие);
- банки крови;
- частные и государственные клиники;
- диагностические центры;
- НИИ;
- колледжи, ВУЗы;
- водоочистные сооружения;
- сельскохозяйственные предприятия;
- фермерские хозяйства;
- предприятия пищевой, химической, перерабатывающей, горнодобывающей промышленности.
Полезные советы
Рекомендации по выбору и эксплуатации:
- Подбирайте центрифугу в зависимости от решаемых задач, их специфики.
- Учитывайте совместимость с планшетами, пробирками.
- Выбирайте приборы с гарантией производителя и возможностью сервисного обслуживания.
Заключение
Центрифуга является довольно распространённым прибором, позволяющим обрабатывать путём центрифугирования различные образцы. Чтобы устройство работало правильно и эффективно, нужно выбирать качественную, надёжную, функциональную модель. Приобрести её можно в компании «Пять Капель», известной на рынке лабораторного оборудования.
