Centrifugation. Centrifugation: aina na matumizi ya njia Njia ya centrifugation inategemea

Centrifugation ni mgawanyo wa mchanganyiko wa mitambo katika sehemu zao za sehemu.
kwa hatua ya nguvu ya centrifugal. Vifaa vinavyotumika kwa hili
malengo huitwa centrifuges.
Sehemu kuu ya centrifuge ni rotor na vyema
Ina nafasi za zilizopo za centrifuge. Rotor inazunguka na
kasi ya juu, kama matokeo ambayo uharibifu mkubwa huundwa
ukubwa wa nguvu za centrifugal, chini ya ushawishi wa ambayo
mchanganyiko wa mitambo hutenganishwa, kwa mfano
mchanga wa chembe zilizosimamishwa kwenye kioevu.

Michakato inayotokea kwenye centrifuge

Taratibu zifuatazo zinagawanywa katika centrifuges:
1) Uchujaji wa Centrifugal.
2) Kutulia kwa Centrifugal.
3) Ufafanuzi wa Centrifugal.

Uchujaji wa Centrifugal

Uchujaji wa centrifugal ni
mchakato wa kutenganisha kusimamishwa katika centrifuges na
ngoma za shimo. Uso wa ndani
ya ngoma kama hiyo inafunikwa na kitambaa cha chujio.
Kusimamishwa kunatupwa kuelekea
kuta za ngoma, wakati awamu imara inabakia
uso wa kitambaa, na kioevu chini ya ushawishi
nguvu ya centrifugal hupitia safu ya sediment na
kitambaa hutolewa nje kupitia mashimo kwenye ngoma.
Uchujaji wa centrifugal kawaida huwa na
michakato mitatu mfululizo ya kimwili:
1) uchujaji na malezi ya mvua;
2) compaction ya sediment;
3) kuondolewa kwa kioevu kilichohifadhiwa kutoka kwa mchanga
nguvu za Masi;

Kutulia kwa centrifugal

Kutulia kwa centrifugal
Kutatua kwa centrifugal - mchakato wa kujitenga
kusimamishwa katika centrifuges kuwa na ngoma na
kuta imara. Kusimamishwa hudungwa ndani ya chini
sehemu ya ngoma na chini ya ushawishi wa nguvu ya centrifugal
kutupwa dhidi ya kuta. Safu huunda kwenye kuta
sediment, na kioevu huunda safu ya ndani na
ni kulazimishwa nje ya ngoma kuingia kujitenga
kusimamishwa. Kioevu huinuka hadi juu,
humimina juu ya makali ya ngoma na hutolewa
nje.
Katika kesi hii, michakato miwili ya kimwili hutokea:
1) Sedimentation ya awamu imara.
2) Ukandamizaji wa sediment.

Ufafanuzi wa Centrifugal

Ufafanuzi wa Centrifugal - mchakato wa kujitenga
kusimamishwa nyembamba na ufumbuzi wa colloidal. Hivyo
inafanywa katika ngoma imara.
Kulingana na asili yake ya kimwili, centrifugal
ufafanuzi ni mchakato
utuaji bure wa chembe imara katika shamba
nguvu za centrifugal.
Katika ngoma na kuta imara
emulsions pia hutenganishwa. Chini ya
vipengele kutokana na nguvu ya centrifugal
emulsions kulingana na wiani
zimepangwa kwa namna ya tabaka zilizotengwa:
safu ya nje ya kioevu na wiani wa juu
na safu ya ndani ya kioevu nyepesi.
Kioevu hutolewa tofauti na ngoma.

Katika maabara ya kliniki na ya usafi
centrifugation hutumiwa
kwa kutenganisha seli nyekundu za damu kutoka
plasma ya damu, vifungo vya damu kutoka
seramu, chembe zenye dense kutoka
kioevu sehemu ya mkojo, nk Kwa
kutumika kwa madhumuni haya au
centrifuges mwongozo, au
centrifuges zinazoendeshwa na umeme,
ambao kasi ya mzunguko
inaweza kurekebishwa.
Ultracentrifuges, kasi
mzunguko wa rotors ambayo
zaidi ya 40,000 rpm,
kawaida hutumika katika
mazoezi ya majaribio
kwa kujitenga kwa organelle
seli, sehemu za colloidal
chembe, macromolecules,
polima.

Matumizi ya centrifugation katika parasitology

Njia hutumiwa kutofautisha ngumu
mchanganyiko wa damu, mkojo au kinyesi, ikifuatiwa na
kutenganisha helminths kutoka kwake kwa zaidi
kusoma chini ya darubini na kurekebisha nyenzo. KATIKA
mchakato wa centrifugation uliopo kwenye sampuli
vimelea hupitia chujio na kujilimbikiza
sehemu ya chini ya conical ya bomba la mtihani. Matundu ya chujio
na seli za ukubwa maalum
katika tube ya mtihani iko kwa wima, kama matokeo
nini kinatokea kwa usawa (imara)
uchujaji wa sampuli. Kama matokeo, mchafu
chembe za chakula ambacho hakijamezwa, nyuzi hutulia
chumba cha kuchanganya, na vimelea na mayai yao
pitia kichujio bila kuzuiliwa. Hivyo
Kwa hivyo, vimelea hujilimbikizia ndani
safu ya uso ya sediment nzuri, na
daktari wa maabara anaweza kuchagua tu kwa makini
sampuli kwa kutumia hadubini
pipette moja kwa moja na uitumie
slaidi.

Njia ya centrifugation katika cytology

Mbinu tofauti
centrifugation hutumiwa kwa
mgawanyiko wa seli, i.e. kujitenga kwao
yaliyomo katika sehemu kulingana na maalum
uzito wa organelles mbalimbali na inclusions za mkononi.
Ili kufanya hivyo, seli za ardhi laini huzungushwa ndani
kifaa maalum - ultracentrifuge. KATIKA
kutokana na kuingizwa kwa vipengele vya seli
precipitate kutoka kwa suluhisho, iliyoko ndani
kulingana na msongamano wake. Mzito zaidi
miundo hukaa kwa viwango vya chini
centrifugation, na wale chini mnene - kwa juu
kasi Tabaka zinazotokana zimetenganishwa na kujifunza
tofauti.

10. Centrifugation katika botania na fiziolojia ya mimea

Centrifugation hukuruhusu kupata anuwai
sehemu za chembe ndogo za seli na uchunguze
mali na kazi za kila kikundi
tofauti. Kwa mfano, kutoka kwa majani ya mchicha unaweza
tenga kloroplasts, safisha na
kurudia centrifugation katika sahihi
mazingira kutoka kwa vipande vya seli na kuzichunguza
tabia katika majaribio mbalimbali
hali au kuamua muundo wao wa kemikali.
Zaidi unaweza, kwa kutumia marekebisho mbalimbali
mbinu, kuharibu plastids hizi na kujitenga
kupitia
tofauti ya centrifugation (mara kwa mara
ya utuaji wa chembe katika maadili mbalimbali
kuongeza kasi) vitu vyao vya msingi. Hivyo
kwa njia ambayo iliwezekana kuonyesha kwamba plastids zina
miundo yenye sifa ya kuamuru sana
muundo - kinachojulikana grana; nafaka zote
ziko ndani ya kloroplast inayopunguza
utando (ganda la kloroplast). Faida
njia hii ni ya thamani sana kwa sababu ni
inaruhusu sisi kufichua kuwepo
subunits zinazofanya kazi zinazounda
chembe kubwa za subcellular; hasa,
kwa kutumia mbinu

11. Njia ya centrifugation katika virology

Mbinu ya upenyo wa msongamano wa Bracquet inaweza kuwa
tumia kwa uteuzi na urejeshaji
sifa za kiasi cha virusi vya mimea. Kama ilivyotokea,
Njia hii imejaa uwezekano mwingi hata leo
sana kutumika katika uwanja wa virology na Masi
biolojia. Wakati wa kufanya utafiti kwa kutumia
msongamano gradient centrifugation centrifuge tube
kujazwa kwa sehemu na suluhisho ambalo wiani wake hupungua
mwelekeo kutoka chini hadi meniscus. Ili kuunda gradient wakati
inayotumika sana katika ugawaji wa virusi vya mimea
sucrose. Kabla ya centrifugation kuanza, chembe za virusi zinaweza
ama kusambazwa katika ujazo wote wa suluhisho, au kutumika kwa
juu ya gradient. Brakke alipendekeza mbinu tatu tofauti
wiani gradient centrifugation. Na isopycpic
(equilibrium) mchakato wa centrifugation unaendelea hadi
mpaka chembe zote katika upinde rangi kufikia kiwango ambapo msongamano
mazingira ni sawa na msongamano wao wenyewe. Hivyo,
kugawanyika kwa chembe hutokea katika kesi hii kwa mujibu wa
tofauti katika wiani wao. Sucrose ufumbuzi hawana
wiani wa kutosha kwa kujitenga kwa isopycnal ya wengi
virusi. Wakati wa centrifugation ya kasi ya ukanda, virusi
Kwanza, gradient iliyoundwa hapo awali inatumika. Chembe
kila aina ni sedimented kupitia gradient katika mfumo wa zone,
au vipande, kwa kasi kulingana na ukubwa wao, sura na
msongamano. Centrifugation ni kukamilika wakati chembe
bado wanaendelea kuropoka. Kanda ya usawa
centrifugation ni sawa na ukanda wa kasi
centrifugation, lakini katika kesi hii centrifugation

12. Ugumu wa kutumia njia ya centrifugation

Utumiaji wa njia ya kutofautisha ya centrifugation
inahusishwa na matatizo mengi ya mbinu. Kwanza, lini
Kutolewa kwa chembe kunaweza kuharibu muundo wao. Ndiyo maana
ilihitajika kuunda njia maalum za kuharibu seli,
ambayo haiwezi kusababisha uharibifu wa muundo wa subcellular
makundi. Pili, kwa kuwa chembe ndogo za seli zina
utando, katika mchakato wa usiri wao unaweza kutokea
athari mbalimbali za osmotic. Kwa hiyo, ili
ili muundo wa juu wa vitu vilivyo chini ya utafiti usiharibiwe
hata wakati wa kuwatenga, ni muhimu kuchagua kwa uangalifu muundo
mazingira ambayo uharibifu wa seli na mchanga hutokea
chembe chembe. Hatimaye, kuosha chembe ndogo za seli
(kusimamishwa kwao kwa kati na kurudiwa baadae
centrifugation) inaweza kusababisha hasara ya baadhi
vitu vilivyomo ndani yao, ambavyo chini ya ushawishi wa nguvu za kuenea
kwenda kwenye suluhisho.
Kwa sababu ya hili, wakati mwingine inaweza kuwa vigumu kuelewa ambayo molekuli ndogo
ni vipengele vya miundo inayochunguzwa, na ambayo
zilitangazwa kwenye uso wao wakati wa mchakato wa kutolewa.
Hali hii inafanya kuwa vigumu kuamua kwa usahihi baadhi
mali ya kazi ya vitu vilivyochaguliwa.

centrifugation ni nini? Je, mbinu inatumika kwa ajili gani? Neno "centrifugation" linamaanisha mgawanyo wa chembe kioevu au kigumu cha dutu katika sehemu mbalimbali kwa kutumia nguvu za centrifugal. Mgawanyiko huu wa vitu unafanywa kwa kutumia vifaa maalum - centrifuges. Kanuni ya mbinu ni nini?

Kanuni ya centrifugation

Hebu tuangalie ufafanuzi kwa undani zaidi. Centrifugation ni athari kwa dutu kupitia mzunguko wa kasi ya juu katika kifaa maalum. Sehemu kuu ya centrifuge yoyote ni rotor, ambayo ina viota kwa ajili ya kufunga zilizopo za mtihani na nyenzo ambazo zinakabiliwa na kujitenga kwa sehemu tofauti. Wakati rotor inapozunguka kwa kasi ya juu, vitu vilivyowekwa kwenye zilizopo za mtihani hutenganishwa katika vitu tofauti kulingana na kiwango cha wiani. Kwa mfano, sampuli za maji ya chini ya ardhi ya centrifuging hutenganisha kioevu na husababisha chembe ngumu zilizomo.

Mwandishi wa mbinu

Kwa mara ya kwanza ilijulikana nini centrifugation ni baada ya majaribio yaliyofanywa na mwanasayansi A.F. Lebedev. Njia hiyo ilitengenezwa na mtafiti kuamua muundo wa maji ya udongo. Hapo awali, kwa madhumuni haya, kuweka kioevu na mgawanyiko uliofuata wa sampuli imara kutoka kwake ilitumiwa. Maendeleo ya njia ya centrifugation ilifanya iwezekanavyo kukabiliana na kazi hii kwa kasi zaidi. Shukrani kwa utengano huu, iliwezekana kutoa sehemu imara ya vitu kutoka kwa kioevu katika fomu kavu ndani ya suala la dakika.

Hatua za centrifugation

Tofautisha katikati huanza na kutulia kwa vitu ambavyo viko chini ya utafiti. Usindikaji huu wa nyenzo hutokea katika vifaa vya kutatua. Wakati wa kutulia, chembe za jambo hutenganishwa chini ya ushawishi wa mvuto. Hii inakuwezesha kuandaa vitu kwa kujitenga bora kwa kutumia nguvu za centrifugal.

Kisha, vitu vilivyo kwenye mirija ya majaribio huchujwa. Katika hatua hii, kinachojulikana kama ngoma za perforated hutumiwa, ambazo zina lengo la kutenganisha chembe za kioevu kutoka kwa imara. Wakati wa shughuli zilizowasilishwa, sediment yote inabaki kwenye kuta za centrifuge.

Faida za mbinu

Ikilinganishwa na njia zingine zinazolenga kutenganisha vitu vya mtu binafsi, kama vile filtration au sedimentation, centrifugation hufanya iwezekanavyo kupata sediment na kiwango cha chini cha unyevu. Matumizi ya njia hii ya kujitenga inaruhusu kujitenga kwa kusimamishwa kwa faini. Matokeo yake ni uzalishaji wa chembe na ukubwa wa microns 5-10. Faida nyingine muhimu ya centrifugation ni uwezo wa kuifanya kwa kutumia vifaa vya kiasi kidogo na vipimo. Upungufu pekee wa njia ni matumizi ya juu ya nishati ya vifaa.

Centrifugation katika biolojia

Katika biolojia, mgawanyiko wa vitu katika vitu vya mtu binafsi hutumiwa wakati ni muhimu kuandaa maandalizi ya uchunguzi chini ya darubini. Centrifugation hapa unafanywa kwa kutumia vifaa tata - cytorotors. Mbali na nafasi za mirija ya majaribio, vifaa vile vina vifaa vya kushikilia sampuli na kila aina ya slaidi za muundo tata. Ubunifu wa centrifuge wakati wa kufanya utafiti katika biolojia huathiri moja kwa moja ubora wa vifaa vilivyopatikana na, ipasavyo, kiasi cha habari muhimu ambayo inaweza kupatikana kutoka kwa matokeo ya uchambuzi.

Centrifugation katika sekta ya kusafisha mafuta

Njia ya centrifugation ni muhimu katika uzalishaji wa mafuta. Kuna madini ya hidrokaboni ambayo maji hayatolewa kabisa wakati wa kunereka. Centrifugation inafanya uwezekano wa kuondoa kioevu kupita kiasi kutoka kwa mafuta, na kuongeza ubora wake. Katika kesi hiyo, mafuta hupasuka katika benzini, kisha huwaka hadi 60 o C, na kisha inakabiliwa na nguvu ya centrifugal. Hatimaye, pima kiasi cha maji iliyobaki katika dutu na kurudia utaratibu ikiwa ni lazima.

Damu centrifugation

Njia hii hutumiwa sana kwa madhumuni ya dawa. Katika dawa, hukuruhusu kutatua idadi ifuatayo ya shida:

1. Kupata sampuli za damu iliyosafishwa kwa plasmapheresis. Kwa madhumuni haya, vipengele vilivyoundwa vya damu vinatenganishwa na plasma yake katika centrifuge. Operesheni hiyo inafanya uwezekano wa kuondoa damu ya virusi, antibodies ya ziada, bakteria ya pathogenic, na sumu.
2. Kuandaa damu kwa ajili ya kuongezewa wafadhili. Baada ya kiowevu cha mwili kugawanywa katika sehemu tofauti kwa kupenyeza katikati, chembechembe za damu hurudishwa kwa mtoaji, na plazima hutumika kutiwa mishipani au kugandishwa kwa matumizi ya baadaye.
3. Kutengwa kwa molekuli ya platelet. Dutu hii hupatikana kutoka kwa wingi unaosababishwa na hutumiwa katika idara za upasuaji na hematological za taasisi za matibabu, katika tiba ya dharura, na vyumba vya uendeshaji. Matumizi ya molekuli ya platelet katika dawa hufanya iwezekanavyo kuboresha ugandishaji wa damu kwa waathirika.
4. Mchanganyiko wa seli nyekundu za damu. Centrifugation ya seli za damu hutokea kwa kujitenga kwa maridadi ya sehemu zake kulingana na mbinu maalum. Misa iliyokamilishwa, yenye wingi wa seli nyekundu za damu, hutumiwa kwa uhamisho wakati wa kupoteza damu na uendeshaji. Seli nyekundu za damu mara nyingi hutumiwa kutibu anemia na magonjwa mengine ya mfumo wa damu.

Katika mazoezi ya kisasa ya matibabu, vifaa vingi vya kizazi kipya hutumiwa, ambayo inafanya uwezekano wa kuharakisha ngoma inayozunguka kwa kasi fulani na kuiacha kwa wakati fulani. Hii inaruhusu damu kugawanywa kwa usahihi zaidi katika seli nyekundu za damu, sahani, plasma, seramu na vifungo. Maji mengine ya mwili yanachunguzwa kwa njia sawa, hasa, vitu katika mkojo vinatenganishwa.

Centrifuges: aina kuu

Tuligundua centrifugation ni nini. Sasa hebu tujue ni vifaa gani vinavyotumiwa kutekeleza njia. Centrifuges inaweza kufungwa au wazi, mechanically au manually inaendeshwa. Sehemu kuu ya kazi ya vyombo vya wazi vya mkono ni mhimili unaozunguka uliowekwa kwa wima. Katika sehemu yake ya juu kuna bar ya kudumu ya perpendicularly ambapo sleeves za chuma zinazohamishika ziko. Zina mirija maalum ya majaribio ambayo imepunguzwa chini. Pamba ya pamba imewekwa chini ya sleeves, ambayo huepuka uharibifu wa tube ya mtihani wa kioo wakati inapogusana na chuma. Ifuatayo, kifaa kimewekwa kwa mwendo. Baada ya muda, kioevu hutengana na vitu vikali vilivyosimamishwa. Baada ya hayo, centrifuge ya mwongozo imesimamishwa. Mashapo mnene, dhabiti hujilimbikizia chini ya mirija ya majaribio. Juu yake ni sehemu ya kioevu ya dutu hii.

Sentifu za mitambo za aina iliyofungwa zina idadi kubwa ya slee ili kubeba mirija ya majaribio. Vifaa vile ni rahisi zaidi ikilinganishwa na wale wa mwongozo. Rotors zao zinaendeshwa na motors za umeme zenye nguvu na zinaweza kuharakisha hadi 3000 rpm. Hii inafanya uwezekano wa kufanya mgawanyo bora wa dutu za kioevu kutoka kwa zile ngumu.

Vipengele vya kuandaa zilizopo kwa centrifugation

Mirija ya majaribio inayotumika kwa upenyo lazima ijazwe na nyenzo za mtihani wa wingi unaofanana. Kwa hiyo, mizani maalum ya usahihi wa juu hutumiwa kwa vipimo hapa. Wakati ni muhimu kusawazisha zilizopo nyingi kwenye centrifuge, mbinu ifuatayo hutumiwa. Baada ya kupima jozi ya vyombo vya kioo na kufikia misa sawa, mmoja wao amesalia kama kiwango. Mirija inayofuata inasawazishwa na sampuli hii kabla ya kuwekwa kwenye kifaa. Mbinu hii kwa kiasi kikubwa kuongeza kasi ya kazi wakati ni muhimu kuandaa mfululizo mzima wa zilizopo kwa centrifugation.

Inafaa kumbuka kuwa dutu nyingi za majaribio haziwekwa kamwe kwenye mirija ya majaribio. Vyombo vya kioo vinajazwa kwa njia ambayo umbali wa makali ni angalau 10 mm. Vinginevyo, dutu hii itatoka nje ya bomba la majaribio chini ya ushawishi wa nguvu ya centrifugal.

Supercentrifuges

Ili kutenganisha vipengele vya kusimamishwa nyembamba sana, haitoshi kutumia centrifuges ya kawaida ya mwongozo au mitambo. Katika kesi hii, athari ya kuvutia zaidi juu ya vitu kutoka kwa nguvu za centrifugal inahitajika. Wakati wa kutekeleza taratibu hizo, supercentrifuges hutumiwa.

Vifaa vya mpango uliowasilishwa vina vifaa vya kipofu kwa namna ya bomba la kipenyo kidogo - si zaidi ya 240 mm. Urefu wa ngoma kama hiyo kwa kiasi kikubwa huzidi sehemu yake ya msalaba, ambayo inafanya uwezekano wa kuongeza kwa kiasi kikubwa idadi ya mapinduzi na kuunda nguvu yenye nguvu ya centrifugal.

Katika supercentrifuge, dutu inayojaribiwa huingia kwenye ngoma, hutembea kupitia bomba na hupiga tafakari maalum, ambayo hutupa nyenzo kwenye kuta za kifaa. Pia kuna vyumba vilivyoundwa kwa ajili ya kuondolewa tofauti kwa kioevu nyepesi na nzito.

Faida za supercentrifuges ni pamoja na:

• tightness kabisa;
• kiwango cha juu cha utengano wa dutu;
• vipimo vya kompakt;
• uwezo wa kutenganisha vitu katika ngazi ya Masi.

Kwa kumalizia

Kwa hivyo tuligundua centrifugation ni nini. Hivi sasa, njia hupata matumizi yake wakati inahitajika kutenganisha maji kutoka kwa suluhisho, kusafisha vimiminika, na kutenganisha vipengele vya dutu hai na kemikali. Ultracentrifuges hutumiwa kutenganisha vitu kwenye ngazi ya Masi. Njia ya centrifugation hutumiwa kikamilifu katika kemikali, mafuta, nyuklia, viwanda vya chakula, na pia katika dawa.

Njia ya centrifugation- hii ni mgawanyiko (mgawanyiko) katika vipengele vya mchanganyiko mbalimbali tofauti kwa kutumia nguvu ya centrifugal. Ili kukamilisha hili, vifaa maalum vinavyoitwa centrifuges hutumiwa.

Sehemu kuu ya centrifuge yoyote ni rotor yenye viota ambayo zilizopo za mtihani zimewekwa. Wakati wa kuzunguka kwa kasi ya juu, nguvu ya centrifugal inatokea katika mfumo, ambayo inachangia mgawanyiko wa dutu iliyosindika kwa wiani- kwa mfano, chembe ngumu zilizopo kwenye kioevu ni "sedimented". Njia ya centrifugation hutumiwa karibu na maeneo yote ya shughuli za binadamu: katika sayansi na dawa, sekta, kilimo, katika maisha ya kila siku na katika nyanja za teknolojia.

Mbinu mbalimbali za centrifugation

Ili kutenganisha vitu, njia nyingine ya sedimentation inaweza kutumika - sedimentation, wakati kujitenga hutokea chini ya ushawishi wa mvuto. Kama sheria, matibabu katika vifaa vya kusuluhisha hutangulia centrifugation na ni hatua ya maandalizi ya kazi.

Njia ya centrifugation yenyewe imegawanywa katika sedimentation, filtration na ufafanuzi.

Uchujaji inafanywa kwa kutumia ngoma ya perforated ambayo kati ya chujio imewekwa. Kioevu hupitia kwa uhuru chini ya ushawishi wa nguvu ya centrifugal, wakati chembe imara hubakia nje. Kwa kutetea Ngoma yenye kuta imara hutumiwa, ndani ya sehemu ya chini ambayo kusimamishwa hutolewa. Wakati wa mchakato, sediment hutolewa kwenye kuta, na kioevu huunda safu ya ndani, kisha inapita juu ya makali.

Na hatimaye umeme pia hutokea katika ngoma imara, inayowakilisha mchakato wa sedimentation ya bure ya chembe chini ya ushawishi wa uwanja wa centrifugal.

Tabia za njia za centrifugation

Katika asili yao ya kimwili, njia za filtration na sedimentation ni tofauti sana.

Katika kutulia ngoma usindikaji unafanywa ili kutakasa kioevu, maudhui ya uchafu na uchafu ambao hauna maana kabisa, kwa kuunganisha sediment na kutatua chembe imara.

Wakati huo huo, hii inatofautiana kwa kiasi kikubwa na mchakato wa kutumia mvuto - hasa kutokana na ukweli kwamba kutulia ni mchakato wa usawa, na centrifugation, kutokana na kutokuwa na usawa wa mistari ya uwanja wa centrifugal, ni njia isiyo sawa. Njia hizi mbili ni tofauti kwa asili, na hii lazima izingatiwe.

Filtration centrifugation muundo ni ngumu zaidi, kwani kawaida hufanyika katika hatua tatu: kwanza kuna uundaji wa sediment, kisha ukandamizaji, kisha uondoaji wa kioevu. Kuchuja kwa nguvu ya centrifugal pia ni tofauti sana na kuchujwa kwa mvuto wa "kawaida". Hatua ya kwanza tu inaweza kuitwa sawa.

Matumizi ya centrifugation katika maeneo tofauti

Njia hiyo imeenea na inatumiwa karibu na uwanja wowote wa shughuli. Unaweza kukutana nayo katika biolojia na dawa, uchunguzi wa maabara, na tasnia ya chakula; kwa muda mrefu na kwa mafanikio imebadilisha michakato ya kitamaduni zaidi na isiyofaa ya kuchuja, kufinya na kusafisha.

centrifuges ya viwanda Wana nguvu kubwa zaidi na muundo wa rotor ngumu zaidi, shukrani ambayo vitu vingi vinaweza kusindika wakati huo huo. Zinatumika katika kilimo kutoa asali kutoka kwa masega na kusafisha nafaka, kutenganisha mafuta kutoka kwa maziwa kwa kutenganisha, na pia ni kawaida sana katika uwanja wa faida ya madini. Unaweza hata kupata centrifuge katika chumba cha kufulia - huko wanazunguka nguo baada ya kuosha.

Sentifu za maabara zilizo na kasi ya polepole ya rotor hutumiwa kutenganisha seramu ya damu, mchanga wa mkojo, kwa masomo ya serological na kwa mchanga wa seli nyekundu za damu. Aina za maabara zimegawanywa zaidi katika kliniki, stationary, jokofu, meza ya meza na kona ndogo: kila moja hutumiwa katika eneo lake la utafiti wa maabara, kulingana na malengo na malengo ya kituo cha matibabu.

Uwekaji katikati wa maandalizi ni mojawapo ya mbinu za kutenga nyenzo za kibayolojia kwa ajili ya utafiti unaofuata wa biokemikali. Hukuruhusu kutenga idadi kubwa ya chembechembe za seli kwa ajili ya utafiti wa kina wa shughuli zao za kibiolojia, muundo na mofolojia. Njia hiyo inatumika pia kwa kutenganisha macromolecules ya kimsingi ya kibaolojia. Sehemu ya matumizi: utafiti wa matibabu, kemikali na biochemical.

Uainishaji wa mbinu za maandalizi ya centrifugation

Maandalizi ya centrifugation hufanywa kwa kutumia moja ya njia zifuatazo:

Tofauti. Njia hiyo inategemea tofauti katika kiwango cha mchanga wa chembe. Nyenzo zilizo chini ya utafiti zimeunganishwa na ongezeko la taratibu katika kuongeza kasi ya centrifugal. Katika kila hatua, moja ya sehemu za kati huwekwa chini ya bomba la majaribio. Baada ya centrifugation, sehemu inayotokana imetenganishwa na kioevu na kuosha mara kadhaa. Kasi ya eneo. Mbinu hii inategemea kuweka safu ya majaribio kwenye suluhu ya bafa yenye kipenyo cha msongamano endelevu kinachojulikana. Sampuli basi huingizwa katikati hadi chembe zisambazwe kando ya upinde rangi, na kutengeneza bendi za diski (kanda). Gradient ya wiani hukuruhusu kuondoa mchanganyiko wa maeneo na kupata sehemu safi.

• Isopicnic. Inaweza kufanywa kwa gradient ya wiani au kwa njia ya kawaida. Katika kesi ya kwanza, nyenzo zilizochakatwa zimewekwa kwenye uso wa suluhisho la buffer na gradient ya msongamano unaoendelea na centrifuged mpaka chembe zitenganishwe katika kanda. Katika kesi ya pili, kati chini ya utafiti ni centrifuged mpaka sediment ya chembe na uzito mkubwa wa Masi huundwa, baada ya hapo chembe zilizo chini ya utafiti zimetengwa na mabaki yanayotokana.
• Usawa. Inafanywa katika gradient ya msongamano wa chumvi za metali nzito. Centrifugation inakuwezesha kuanzisha usambazaji wa usawa wa mkusanyiko wa dutu ya mtihani iliyoyeyushwa. Kisha, chini ya ushawishi wa nguvu za kuongeza kasi ya centrifugal, chembe za kati hukusanywa katika ukanda tofauti wa tube ya mtihani.

Mbinu bora huchaguliwa kwa kuzingatia malengo na sifa za mazingira yanayosomwa.

Uainishaji wa centrifuges ya maabara ya maandalizi

Kulingana na vipengele vya kubuni na sifa za uendeshaji, centrifuges za maandalizi zinaweza kugawanywa katika vikundi 3 kuu:

Kusudi la jumla. Kasi ya juu - 8,000 rpm na kuongeza kasi ya centrifugal hadi 6,000 g. Vituo vya maabara vya Universal vina vifaa vya rotors za angular au rotors na vyombo vya kunyongwa kwa ajili ya kuhifadhi nyenzo za kibiolojia. Wanatofautishwa na uwezo mkubwa kutoka 4 dm 3 hadi 6 dm 3, ambayo inaruhusu matumizi ya zilizopo za kawaida za centrifuge na kiasi cha 10-100 dm 3 na vyombo vyenye uwezo wa si zaidi ya 1.25 dm 3. Kutokana na upekee wa kufunga rotor kwenye shimoni la gari, zilizopo au vyombo lazima ziwe na usawa na tofauti kwa uzito kwa kiwango cha juu cha 0.25 g Hairuhusiwi kufanya kazi ya centrifuge na idadi isiyo ya kawaida ya zilizopo. Wakati rotor inapakiwa kwa sehemu, vyombo vilivyo na mtihani wa kupima vinapaswa kuwekwa kwa ulinganifu kwa kila mmoja, na hivyo kuhakikisha usambazaji wao sare kuhusiana na mhimili wa mzunguko wa rotor.

• Express. Upeo wa kasi - 25,000 rpm na kuongeza kasi ya centrifugal hadi 89,000 g. Ili kuzuia inapokanzwa kutokana na nguvu za msuguano zinazotokea wakati wa kuzunguka kwa rotor, chumba cha kazi kina vifaa vya mfumo wa baridi. Wana vifaa vya rotors angular au rotors na vyombo vya kunyongwa kwa kuweka nyenzo za kibiolojia. Uwezo wa maandalizi ya kasi ya juu
  centrifuges - 1.5 dm 3.
• Ultracentrifuges. Upeo wa kasi - 75,000 rpm na kuongeza kasi ya centrifugal hadi 510,000g. Ili kuzuia inapokanzwa kutokana na nguvu za msuguano zinazotokea wakati wa kuzunguka kwa rotor, zina vifaa vya mfumo wa baridi na kitengo cha utupu. Rotors ya Ultracentrifuge hufanywa kwa titanium yenye nguvu zaidi au aloi za alumini. Ili kupunguza vibrations kutokana na kujaza kutofautiana, rotors wana shimoni rahisi.

Kategoria tofauti inapaswa kujumuisha viingilio maalum iliyoundwa iliyoundwa kutekeleza aina fulani za utafiti na kutatua shida maalum. Kundi hili linajumuisha centrifuges na jackets za joto, centrifuges za friji na vifaa vingine vinavyofanana.

Vipengele vya muundo wa rotor katika centrifuges ya maandalizi

Senti za maandalizi zina vifaa vya rotors za angular au za usawa:

Rotors za angled - zilizopo za mtihani ziko kwenye pembe ya 20-35 ° kwa mhimili wa mzunguko wakati wa operesheni ya centrifuge. Umbali unaosafirishwa na chembe kwenye ukuta unaofanana wa bomba la mtihani ni mdogo, na kwa hivyo mchanga wao hufanyika haraka sana. Kwa sababu ya mikondo ya convection ambayo hutokea wakati wa centrifugation, rotors-angle fasta hutumiwa mara chache kutenganisha chembe ambazo ukubwa na mali husababisha tofauti kubwa katika viwango vya kutulia. Rotors ya usawa - zilizopo katika aina hii ya rotor zimewekwa kwa wima. Wakati wa mchakato wa mzunguko, chini ya ushawishi wa nguvu ya centrifugal, vyombo vilivyo na nyenzo zilizosindika huhamia kwenye nafasi ya usawa. Vipengele hivi vya muundo na uendeshaji hufanya iwezekanavyo kupunguza matukio ya upitishaji, kwa hivyo rota za aina hii ni bora kwa kutenganisha chembe zilizo na viwango tofauti vya mchanga. Matumizi ya zilizopo za sekta inaruhusu kupunguzwa kwa ziada kwa athari za matukio ya vortex na convection.

Aina ya rotor huamua upeo wa matumizi ya vifaa. Uwezo wa kubadilisha rotor inakuwezesha kutumia mfano sawa wa centrifuge kutatua matatizo mbalimbali. Centrifuges za matibabu kwa maabara ya Centurion zinapatikana katika matoleo ya sakafu au ya meza, ambayo inafanya uwezekano wa kutumia vifaa katika chumba chochote, bila kujali nafasi iliyopo.

Hotuba namba 5

Mgawanyiko wa mchanganyiko wa kioevu tofauti unafanywa kwa ufanisi na njia ya centrifugation, kulingana na matumizi ya nguvu ya centrifugal. Vifaa ambavyo mchanganyiko wa kioevu tofauti hutenganishwa chini ya ushawishi wa nguvu ya centrifugal huitwa centrifuges.

Njia ya centrifugation inatumiwa sana katika nyanja mbalimbali za teknolojia; Idadi ya aina na miundo ya centrifuges ni kubwa sana.

Sehemu kuu ya centrifuge ni ngoma (rotor yenye kuta imara au perforated), inayozunguka kwa kasi ya juu kwenye shimoni la wima au la usawa. Mgawanyiko wa mchanganyiko wa heterogeneous katika centrifuges unaweza kufanywa ama kwa kanuni ya kutulia au kwa kanuni ya filtration. Katika kesi ya kwanza, ngoma na kuta imara hutumiwa, kwa pili - na mashimo; ngoma zilizo na mashimo zimefunikwa na chujio. Ikiwa kuta za ngoma ni imara, basi nyenzo, chini ya hatua ya nguvu ya centrifugal, hupangwa kwa tabaka kulingana na mvuto wake maalum, na safu ya nyenzo yenye mvuto maalum wa juu iko moja kwa moja karibu na kuta za ngoma. . Ikiwa kuta za ngoma zina mashimo na zimewekwa kwenye uso wa ndani na kizigeu cha chujio, kwa mfano kitambaa cha chujio, basi chembe ngumu za mchanganyiko hubaki kwenye kizigeu cha chujio, na awamu ya kioevu hupitia pores ya ngumu. sediment na kizigeu cha chujio na hutolewa kutoka kwenye ngoma. Awamu ya kioevu iliyotengwa katika centrifuge inaitwa weka katikati.

Nguvu ya Centrifugal; sababu ya kujitenga. Wakati ngoma ya centrifuge na kioevu ndani yake inapozunguka, nguvu ya centrifugal hutokea kama nguvu isiyo na nguvu.

C=m W 2 / r (1)

m-uzito wa mwili unaozunguka (majimaji) ndani kgf;

r - radius ya mzunguko ndani m

W - kasi ya mzunguko wa pembeni ndani m/s;

Kasi ya mzunguko wa pembeni inafafanuliwa kama:

W=ω r = 2 π n r/60 (2)

n- idadi ya mapinduzi kwa dakika;

ω-kasi ya angular ya mzunguko katika radiani

g-gravity kuongeza kasi katika m/sekunde 2, ikiwa m=G/g, basi nguvu ya katikati NA, kutenda juu ya mwili unaozunguka na wingi wa m na uzito G, ni sawa na C= G(2π n r/60) 2 /rg Au C ≈ G n 2 r/900 (3)

Mlinganyo (2.3) unaonyesha kuwa ongezeko la nguvu ya katikati hupatikana kwa urahisi zaidi kwa kuongeza idadi ya mapinduzi kuliko kuongeza kipenyo cha ngoma. Ngoma za kipenyo kidogo na idadi kubwa ya mapinduzi zinaweza kukuza nguvu kubwa ya centrifugal kuliko ngoma za kipenyo kikubwa na idadi ndogo ya mapinduzi.

Kwa hivyo, nguvu ya centrifugal inayofanya kazi kwenye chembe inaweza kuwa kubwa zaidi kuliko nguvu ya mvuto mara nyingi kama kuongeza kasi ya centrifugal ni kubwa kuliko kuongeza kasi ya mvuto. Uwiano wa kuongeza kasi hizi huitwa sababu ya kujitenga na kuashiria Kr:

W 2 / r - kuongeza kasi ya nguvu ya centrifugal.

Tukichukua G=1n, tunapata: Kr=n 2 r /900

Kwa mfano, kwa centrifuge yenye rotor yenye kipenyo cha 1000 mm (r = 0.5 m) inayozunguka kwa kasi ya n = 1200 rpm, kipengele cha kujitenga kitakuwa 800. Athari ya kutenganisha ya centrifuge huongezeka kwa uwiano wa thamani. ya Kp.

Thamani ya K kwa vimbunga iko kwenye mpangilio wa mamia. Na kwa centrifuges - karibu 3000, kwa hivyo, nguvu ya kuendesha mchakato wa sedimentation katika vimbunga na centrifuges ni amri 2-3 za ukubwa zaidi kuliko katika mizinga ya kutulia. Shukrani kwa hili, tija ya vimbunga na centrifuges ni kubwa zaidi kuliko tija ya mizinga ya kutulia, na chembe ndogo zinaweza kutengwa kwa ufanisi ndani yao: katika centrifuges na ukubwa wa karibu 1 micron. Katika vimbunga - karibu 10 microns.

Kutoka kwa kulinganisha kwa equations ni wazi kwamba kipengele cha kujitenga K p ni nambari sawa na nguvu ya centrifugal inayoendelea wakati wa mzunguko wa mwili wenye uzito wa kilo 1.

Tabia za michakato ya centrifugation . Kama ilivyoelezwa hapo juu, centrifugation inaweza kufanywa na kanuni ya kutulia (katika ngoma imara) au kwa kanuni ya filtration (katika ngoma perforated). Katika asili yao ya kimwili, taratibu zote mbili hutofautiana kutoka kwa kila mmoja. Kwa kuongeza, kuna aina tofauti za kila moja ya taratibu hizi, ambazo zimedhamiriwa na maudhui ya awamu imara na kiwango cha utawanyiko wake, pamoja na mali ya kimwili ya kusimamishwa.

Centrifugation katika ngoma za kutulia hufanyika ili kusafisha maji kutoka kwa uchafuzi uliomo kwa kiasi kidogo (ufafanuzi wa kioevu) na kutenganisha kusimamishwa iliyo na kiasi kikubwa cha awamu imara (kutatua centrifugation).

Centrifugation katika kutulia ngoma kwa ujumla lina michakato miwili ya kimwili: mchanga wa awamu imara (mchakato ifuatavyo sheria za hidrodynamics) na compaction ya sediment; Sheria za msingi za mechanics ya udongo (vyombo vya habari vilivyotawanywa) hutumika kwa mchakato wa mwisho.

Hadi kikomo fulani cha mkusanyiko wa awamu dhabiti (sawa na takriban 3-4% kwa kiasi), uwekaji wake kwenye ngoma ya kutulia hufanyika bila kuunda kiolesura kati ya kigumu na kioevu. Kwa kuongezeka kwa mkusanyiko, uso kama huo huundwa kwa sababu ya upanuzi na mchanga wa chembe ngumu kwenye kioevu.

Mchakato wa centrifugation katika kutulia ngoma kimsingi ni tofauti na mchakato wa kujitenga katika kutulia mizinga. Mwishowe, kiwango cha uwekaji kinaweza kuzingatiwa mara kwa mara, kwani mchakato unatokea kwenye uwanja wa mvuto, kasi ambayo haitegemei kuratibu za chembe inayoanguka.

Kuongeza kasi ya uwanja wa vikosi vya centrifugal ni wingi wa kutofautiana na inategemea, kwa kasi ya angular ya mara kwa mara, kwenye radius ya mzunguko wa chembe. Kwa kuongeza, mistari ya nguvu ya uwanja wa centrifugal si sawa kwa kila mmoja na, kwa hiyo, mwelekeo wa hatua ya vikosi vya centrifugal itakuwa tofauti kwa chembe tofauti (sio uongo kwenye radius sawa ya mzunguko).

Kwa hiyo, sheria za taratibu za kutatua haziwezi kupanuliwa kwa mchakato wa centrifugation katika kutatua ngoma.

Uwezo wa kutenganisha wa centrifuges za kutulia unaonyeshwa na faharisi ya utendaji (sigma) Σ, ambayo ni bidhaa ya eneo la uso wa kutua wa silinda F kwenye rota na sababu ya kujitenga Kp.

Σ=F Kr (1), Kr= W2/rg ≈n2 r/900, inatoka wapi Σ /F=Kr (2)

Kwa kuzingatia kwamba sababu ya kujitenga inaelezea uwiano wa viwango vya kutulia vya chembe kwenye centrifuge ya kutulia na tank ya kutulia, kwa mujibu wa usawa (2), thamani ya Σ inapaswa kuzingatiwa sawa na eneo la tank ya kutua, sawa na utendaji kwa ajili ya kusimamishwa kwa sehemu ya katikati inayohusika. Faharasa ya utendakazi huakisi ushawishi wa vipengele vyote vya muundo wa kituo cha mvua ambacho huamua uwezo wake wa kutenganisha.

Wakati wa kuamua tija ya centrifuges ya kutulia kwa kundi, ni muhimu kuzingatia wakati uliotumika kuanza, kuvunja na kupakua centrifuge Kuamua tija ya centrifuge ya chujio ni ngumu kama kuamua tija ya chujio chochote.

Hata ngumu zaidi ni mchakato wa centrifugation ndani chujio ngoma. Mchakato hutokea katika hatua tatu:

uundaji wa sediment, ugandaji wa mashapo, na hatimaye kuondolewa kutoka kwa vinyweleo vya mashapo ya kioevu kilichohifadhiwa na kapilari na nguvu za molekuli.

Matokeo yake, mchakato mzima wa filtration ya centrifugal hauwezi kutambuliwa na filtration ya kawaida ambayo hutokea chini ya ushawishi wa mvuto. Kipindi chake cha kwanza tu ni kimsingi karibu na uchujaji wa kawaida na hutofautiana nayo tu kwa ukubwa wa shinikizo la majimaji ya kioevu kinachopita kupitia safu ya sediment chini ya ushawishi wa nguvu za centrifugal. Katika kipindi hiki, unyevu kwenye sediment ni katika fomu ya bure na huondolewa kutoka humo kwa nguvu zaidi. Kipindi cha pili ni sawa na kipindi kinacholingana wakati wa kutulia kwa centrifugation na, mwishowe, cha tatu ni sifa ya kupenya kwa hewa kwenye sediment iliyounganishwa, i.e. kukausha kwa mitambo ya sediment.

Muda wa vipindi hapo juu hutegemea mali ya kimwili na mkusanyiko wa kusimamishwa, pamoja na sifa za centrifuge.

Utata na utofauti wa michakato ya centrifugation inafanya kuwa vigumu kuendeleza nadharia ya mchakato (hasa kinetics yake) na mbinu sahihi za kuhesabu centrifuges.

Utendaji wa Centrifuge. Kwa kawaida, tija ya centrifuges inaonyeshwa na kiasi cha kusimamishwa kinachoingia kwenye centrifuge kwa muda wa kitengo. (l/saa), au uzito wa sediment iliyopatikana baada ya kuingilia kati (kg/saa).