Центрифугування

Центрифугування - це поділ механічних сумішей на складові частини дією відцентрової сили. Прилади, застосовувані для цієї мети, називають центрифугами. Основною частиною є ротор центрифуги з вмонтовуваними в ньому гніздами для центрифугальних пробірок. Ротор обертається з великою швидкістю, внаслідок чого створюються значні за величиною відцентрові сили, під дією яких відбувається поділ механічних сумішей, наприклад осадження зважених в рідині частинок.

центрифуги
Центрифуги: 1 - ручна: 2 - з електроприводом.

У клінічних та санітарно-гігієнічних лабораторіях центрифугування використовують для відділення еритроцитів від плазми крові, згустків крові від сироватки, щільних частинок від рідкої частини сечі і т. д. Для цієї мети застосовують або ручні центрифуги (рис., 1), або центрифуги з електроприводом, швидкість обертання яких можна регулювати (рис., 2).
Ультрацентрифуги, швидкість обертання роторів яких перевищує 40 000 об/хв, застосовують зазвичай в експериментальній практиці для поділу органел клітин, відділення колоїдних частинок, макромолекул полімерів і т. д.

Центрифугування - це поділ грубодисперсних систем, що складаються з рідких і твердих компонентів з різними густинами, за допомогою спеціальних апаратів, які називаються центрифугами. Принцип дії центрифуги заснований на створенні великої відцентрової сили, під впливом якої швидкість поділу компонентів суміші, вміщеній у центрифугу, збільшується в багато разів порівняно зі швидкістю поділу їх під дією сили тяжіння.
Метод центрифугування широко застосовується в біології, медицині і техніці, нерідко замінюючи процеси фільтрування, відстоювання і віджимання.
Центрифуга має корпус, механізм приводу, ротор, робочу (захисну) камеру і панель управління. Деякі центрифуги забезпечені электрочасами, що забезпечують автоматичне вимикання і гальмування в діапазоні від 5 до 60 хв. Спеціальні центрифуги мають холодильні і вакуумні установки з приладами спостереження і автоматичного управління. Основна частина будь-центрифуги - ротор (в лабораторних центрифугах він розташовується на вертикально встановленому валу електродвигуна або обертається за допомогою різних передач від валу двигуна, іноді навіть вручну). Ротор центрифуги являє собою диск (хрестовину) з шарнірно закріпленими гніздами для металевих гільз, в яких містяться пробірки, приймають при обертанні горизонтальне положення.
Іноді ротор роблять у вигляді суцільного металевого конуса з осередками для пробірок (кутовий ротор); пробірки в ньому розташовуються під постійним кутом до осі обертання (зазвичай до 40°). При похилому положенні пробірок відбувається розшарування компонентів суміші більш швидко. Поділ суміші ведеться в пробірках найрізноманітнішої форми і об'єму (рис. 1). При роботі на великих швидкостях використовують пробірки з поліетилену, так як скляні лопаються. Розташовані в роторі одна проти іншої пробірки з оброблюваним матеріалом повинні бути врівноважені. Цим здійснюється рівномірна навантаження на вал ротора і забезпечується рівномірне обертання вала центрифуги. Для урівноважування пробірок застосовують особливі ваги (рис. 2).

Рис. 1. Пробірки для центрифугування.
Рис. 2. Центрифужні ваги.
Рис. 3. Ручна центрифуга.
Рис. 4. Микроцентрифуга.
Рис. 5. Різні лабораторні центрифуги: 1 - клінічна; 2 - настільна; 3 - кутова малогабаритна; 4 - стаціонарна; 5 - рефрижераторна.

Центрифуги, що використовуються в промисловості, відрізняються від лабораторних більш складним пристроєм ротора, що дозволяє центрифугувати велика кількість матеріалу або ж вести процеси поділу безперервно.
Центрифуги з невеликою швидкістю обертання ротора вживаються у медицині для відділення опадів сечі, сироватки крові від згустків, осадження еритроцитів, при серологічних дослідженнях і т. д.
Микроцентрифуга (рис. 4) приводиться в дію вручну; обладнана двома змінними насадками, одна з яких має гнізда для микропробирок і застосовується при визначенні сумісності крові; інша - з гніздом для вкладання градуйованою мікропіпетки (гематокрит) - призначається для визначення процентного вмісту формених елементів крові.
Ручна центрифуга (рис. 3) має чотири металеві або пластмасові гільзи для пробірок по 15 мл
Лабораторна клінічна центрифуга ЦЛК-1 (рис. 5, 7)має три швидкості обертання (1000, 1500, 3000 об/хв). Ротор-хрестовина пристосований для 12 звичайних центрифугальних пробірок. Найбільший обсяг центрифугируемой рідини - 150 мл
Центрифуги з великою швидкістю обертання ротора в більшості випадків забезпечені змінними роторами, розрахованими на різні об'єми рідини, і застосовуються для розділення тонкодисперсних суспензій.
Лабораторна настільна центрифуга ЦЛН-2 (рис. 5, 2) має кутовий ротор на шість коротких пробірок загальною ємністю 72 мл Максимальна швидкість обертання -9000 об/хв.
Кутова малогабаритна центрифуга ЦУМ-1 (рис. 5, 3) має три змінних кутових ротора з різною кількістю пробірок і гематокрит: ротор для 6 пробірок загальною ємністю 150 мл, ротор для 10 пробірок загальною ємністю 120 мл, ротор для 24 пробірок загальною ємністю 120 мл, гематокрит для двох капілярів. Максимальна швидкість обертання - 10 000 об/хв.
Центрифуга забезпечена электрочасовым механізмом.
Лабораторна стаціонарна центрифуга ЦЛС-2 (рис. 5, 4) має два змінних ротора. Ротор-хрестовина забезпечений чотирма сталевими гільзами ємністю по 500 мл і чотирма скляними пробірками до них ємністю 250 мл Кутовий ротор забезпечений 8 поліетиленовими і сталевими пробірками місткістю 50-75 мл Максимальна обертання роторів до 6000 об/хв. Центрифуга забезпечена электрочасовым механізмом.
До числа спеціальних центрифуг відноситься лабораторна рефрижераторна центрифуга ЦЛР-1 (рис. 5,5), призначається для центрифугування при знижених температурах (-5° і вище) різних змінюються навіть при кімнатній температурі речовин - більшою частиною білкових суспензій. Центрифуга має три змінних ротора, що забезпечують різні режими центрифугування. Два ротора ідентичні але технічним характеристикам роторам центрифуги типу ЦЛС-2, третій ротор, надівається на додану вісь, розвиває 18 000-18 500 об/хв Максимальний обсяг досліджуваного препарату -48 мл. Центрифуга забезпечена электрочасовым механізмом. Охолодження робочої камери здійснюється за допомогою холодильної машини.
См. також Ультрацентрифугування.