Santrifüj. Santrifüjleme: yöntemin türleri ve uygulaması Santrifüjleme yöntemi aşağıdakilere dayanmaktadır:

Santrifüjleme, mekanik karışımların bileşen parçalarına ayrılmasıdır.
merkezkaç kuvvetinin etkisi ile. Bunun için kullanılan cihazlar
hedeflere santrifüj denir.
Santrifüjün ana kısmı monte edilmiş rotordur.
Santrifüj tüpleri için yuvalara sahiptir. Rotor şununla döner:
yüksek hız, bunun sonucunda önemli hasar meydana gelir
etkisi altındaki merkezkaç kuvvetlerinin büyüklüğü
örneğin mekanik karışımlar ayrılır
Bir sıvı içinde asılı duran parçacıkların çökelmesi.

Santrifüjde meydana gelen işlemler

Santrifüjlerde aşağıdaki işlemler ayrılır:
1) Santrifüjlü filtreleme.
2) Santrifüj çökeltme.
3) Santrifüjlü açıklama.

Santrifüj filtrasyon

Santrifüjlü filtreleme
Santrifüjlerde süspansiyonların ayrıştırılması işlemi
delikli davullar. İç yüzey
Böyle bir tamburun üzeri filtre beziyle kaplıdır.
Süspansiyon doğru fırlatılır
katı faz açık kalırken tambur duvarları
Kumaşın yüzeyi ve etki altındaki sıvı
merkezkaç kuvveti tortu tabakasından geçer ve
kumaş tamburdaki deliklerden dışarı çıkarılır.
Santrifüj filtrasyon genellikle aşağıdakilerden oluşur:
ardışık üç fiziksel süreç:
1) çökelti oluşumu ile filtrasyon;
2) tortunun sıkıştırılması;
3) tortudan tutulan sıvının uzaklaştırılması
moleküler kuvvetler;

Santrifüj çökeltme

Santrifüj çökeltme
Santrifüj çökeltme - ayırma işlemi
tamburlu santrifüjlerdeki süspansiyonlar
sağlam duvarlar. Süspansiyon alt kısma enjekte edilir
tamburun bir kısmı ve merkezkaç kuvvetinin etkisi altında
duvarlara fırlatıldı. Duvarlarda bir katman oluşuyor
tortu ve sıvı iç tabakayı oluşturur ve
ayırma bölümüne giren tamburun dışına çıkmaya zorlanır
süspansiyon. Sıvı yukarıya doğru çıkar,
tamburun kenarına dökülür ve çıkarılır
dışarı.
Bu durumda iki fiziksel süreç meydana gelir:
1) Katı fazın çökeltilmesi.
2) Tortu sıkıştırma.

Santrifüj açıklama

Santrifüjlü arıtma - ayırma işlemi
ince süspansiyonlar ve koloidal çözeltiler. Bu yüzden
katı varillerde gerçekleştirilir.
Fiziksel özüne göre santrifüj
açıklama bir süreçtir
katı parçacıkların alanda serbest birikmesi
merkezkaç kuvvetleri.
Sağlam duvarlı varillerde
emülsiyonlar da ayrılır. Altında
merkezkaç kuvveti nedeniyle bileşenler
yoğunluğa göre emülsiyonlar
sınırlandırılmış katmanlar şeklinde düzenlenmiştir:
daha yüksek yoğunluklu sıvının dış tabakası
ve daha hafif bir sıvının iç tabakası.
Sıvılar tamburdan ayrı olarak boşaltılır.

Klinik ve sıhhi laboratuvarlarda
santrifüj kullanılır
kırmızı kan hücrelerini ayırmak için
kan plazması, kan pıhtıları
serum, yoğun parçacıklar
idrarın sıvı kısmı vb.
Bu amaçla kullanılan veya
manuel santrifüjler veya
elektrikle çalışan santrifüjler,
kimin dönüş hızı
ayarlanabilir.
Ultrasantrifüjler, hız
rotorların dönüşü
40.000 rpm'yi aşıyor,
genellikle kullanılır
deneysel uygulama
organel ayrımı için
hücreler, kolloidal bölmeler
parçacıklar, makromoleküller,
polimerler.

Parazitolojide santrifüjlemenin kullanımı

Yöntem karmaşık olanı ayırt etmek için kullanılır.
kan karışımı, idrar veya dışkı, ardından
helmintlerin daha ileri düzeyde izole edilmesi
mikroskop altında çalışmak ve materyali sabitlemek. İÇİNDE
numunede mevcut santrifüj işlemi
parazitler filtreden geçerek burada birikirler.
test tüpünün alt konik bölmesi. Filtre ağı
özel boyutlu hücrelerle
Sonuç olarak bir test tüpünde dikey olarak bulunur
yatay (yanal) ne olur
numune filtreleme. Sonuç olarak kaba
sindirilmemiş gıda parçacıkları ve lif yerleşir
karıştırma odası ve parazitler ve yumurtaları
filtreden engellenmeden geçin. Bu yüzden
Böylece parazitler yoğunlaşır.
ince tortunun yüzey tabakası ve
laboratuvar doktoru yalnızca dikkatlice seçebilir
mikroskopi için örnek
otomatik pipetleyin ve uygulayın
slayt.

Sitolojide santrifüjleme yöntemi

Diferansiyel yöntem
santrifüjleme için kullanılır
hücrelerin fraksiyonlanması, yani ayrılması
belirli bir duruma bağlı olarak içerikleri kesirlere ayırın
çeşitli organellerin ve hücresel kalıntıların ağırlığı.
Bunu yapmak için ince öğütülmüş hücreler döndürülür.
özel bir cihaz - bir ultrasantrifüj. İÇİNDE
Hücre bileşenlerinin santrifüjlenmesinden kaynaklanan
içinde bulunan çözeltiden çökelti
yoğunluğuna göre. Daha yoğun
yapılar daha düşük oranlarda yerleşir
santrifüjleme ve daha az yoğun olanlar - yüksek
hızlar Ortaya çıkan katmanlar ayrılır ve incelenir
ayrı ayrı.

10. Botanik ve bitki fizyolojisinde santrifüjleme

Santrifüjleme çeşitli elde etmenizi sağlar
hücre altı parçacıkların fraksiyonlarını keşfedin ve keşfedin
her grubun özellikleri ve işlevleri
ayrı ayrı. Örneğin ıspanak yapraklarından yapabilirsiniz
Kloroplastları izole edin, bunları yıkayın
uygun bir ortamda tekrarlanan santrifüjleme
hücre parçalarından çevre ve bunları incelemek
çeşitli deneylerde davranış
koşulları veya kimyasal bileşimlerini belirleyin.
Ayrıca çeşitli modifikasyonları kullanarak yapabilirsiniz
teknikleri, bu plastidleri yok edin ve izole edin
başından sonuna kadar
diferansiyel santrifüjleme (tekrar tekrar
çeşitli değerlerde parçacık birikiminin
ivme) kendilerini oluşturan unsurlar. Bu yüzden
plastidlerin içerdiğini göstermek mümkün oldu
çok düzenli bir yapıya sahip yapılar
yapı - sözde grana; tüm tahıllar
sınırlayıcı kloroplast içinde bulunur
membranlar (kloroplast kabuğu). Avantajları
Bu yöntem paha biçilemez çünkü
varlığı ortaya çıkarmamızı sağlar
oluşturan fonksiyonel alt birimler
daha büyük hücre altı parçacıklar; özellikle,
yöntem kullanma

11. Virolojide santrifüjleme yöntemi

Bracquet yoğunluk gradyanlı santrifüjleme yöntemi şu şekilde olabilir:
hem seçim hem de geri çağırma için kullanın
Bitki virüslerinin kantitatif özellikleri. Anlaşıldığı üzere,
Bu yöntem bugün bile birçok olasılıkla doludur.
Viroloji ve moleküler alanda yaygın olarak kullanılan
biyoloji. kullanarak araştırma yaparken
yoğunluk gradyanlı santrifüj santrifüj tüpü
yoğunluğu azalan bir çözelti ile kısmen doldurulmuştur.
alttan menisküse doğru yön. Bir degrade oluşturmak için
bitki virüslerinin ayrıştırılmasında en yaygın olarak kullanılan
sakaroz. Santrifüjleme başlamadan önce virüs parçacıkları
ya çözeltinin tüm hacmi boyunca dağıtılabilir ya da
degradenin üst kısmı. Brakke üç farklı teknik önerdi
yoğunluk gradyanlı santrifüj. İzopik ile
(denge) santrifüj işlemine kadar devam edilir
Gradyandaki tüm parçacıklar yoğunluğun arttığı bir seviyeye ulaşana kadar
ortamın yoğunluğu kendi yoğunluğuna eşittir. Böylece,
bu durumda parçacık fraksiyonlaması aşağıdakilere uygun olarak meydana gelir:
yoğunluklarındaki farklılıklar. Sükroz çözeltileri yok
birçoğunun izopiknal ayrılması için yeterli yoğunluk
virüsler. Yüksek hızlı bölgesel santrifüj sırasında virüs
İlk olarak önceden oluşturulmuş bir degrade uygulanır. Parçacıklar
her tür bir bölge şeklinde bir eğim yoluyla çökeltilir,
veya şeritler, boyutlarına, şekillerine ve
yoğunluk. Parçacıklar oluştuğunda santrifüjleme tamamlanır.
hala çökelmeye devam ediyor. Denge bölgesi
santrifüjleme yüksek hızlı bölgesel işleme benzer
santrifüjleme, ancak bu durumda santrifüjleme

12. Santrifüj yöntemini kullanmanın zorlukları

Diferansiyel santrifüj yönteminin uygulanması
birçok metodolojik zorlukla ilişkilidir. İlk olarak ne zaman
Parçacıkların salınması yapılarına zarar verebilir. Bu yüzden
hücreleri yok etmek için özel yöntemler geliştirmek gerekiyordu,
hücre altı yapısına zarar vermeyecek
hizipler. İkincisi, hücre altı parçacıkların
membranlar, salgılanma sürecinde ortaya çıkabilir
çeşitli ozmotik etkiler. Bu nedenle,
böylece incelenen nesnelerin üst yapısı tahrip edilmez
onları izole ederken bile kompozisyonu dikkatlice seçmek gerekir
hücre yıkımının ve çökelmenin meydana geldiği ortam
parçacıklar. Son olarak hücre altı parçacıkların yıkanması
(onların ortamda yeniden süspansiyon haline getirilmesi ve ardından tekrarlanması)
santrifüjleme) bazılarının kaybına neden olabilir.
İçlerinde bulunan ve difüzyon kuvvetlerinin etkisi altındaki maddeler
çözüme geçin.
Bu nedenle bazen hangi küçük moleküllerin hangileri olduğunu anlamak zor olabilir.
gerçekte incelenen yapıların unsurlarıdır ve bunlar
serbest bırakma işlemi sırasında basitçe yüzeylerine adsorbe edildiler.
Bu durum bazılarının doğru olarak belirlenmesini zorlaştırmaktadır.
Seçilen nesnelerin işlevsel özellikleri.

Santrifüjleme nedir? Yöntem ne için kullanılıyor? "Santrifüjleme" terimi, bir maddenin sıvı veya katı parçacıklarının merkezkaç kuvvetleri kullanılarak çeşitli fraksiyonlara ayrılması anlamına gelir. Maddelerin bu şekilde ayrılması, özel cihazların - santrifüjlerin kullanılmasıyla gerçekleştirilir. Yöntemin prensibi nedir?

Santrifüjleme prensibi

Tanıma daha detaylı bakalım. Santrifüjleme, özel bir aparatta ultra yüksek hızlı dönüş yoluyla maddeler üzerindeki etkidir. Herhangi bir santrifüjün ana kısmı, ayrı fraksiyonlara ayrılmaya tabi tutulan malzemeyle test tüplerinin yerleştirilmesi için yuvalar içeren rotordur. Rotor yüksek hızlarda döndüğünde test tüplerine konulan maddeler yoğunluk seviyesine göre farklı maddelere ayrılır. Örneğin yeraltı suyu örneklerinin santrifüjlenmesi sıvıyı ayırır ve içerdiği katı parçacıkları çökertir.

Yöntemin yazarı

Bilim adamı A.F. Lebedev'in yaptığı deneylerden sonra ilk kez santrifüjlemenin ne olduğu anlaşıldı. Yöntem, bir araştırmacı tarafından toprak suyunun bileşimini belirlemek için geliştirildi. Daha önce, bu amaçlar için, sıvının çökeltilmesi ve ardından katı numunelerin ondan ayrılması kullanılıyordu. Santrifüjleme yönteminin geliştirilmesi, bu görevin çok daha hızlı üstesinden gelinmesini mümkün kıldı. Bu ayırma sayesinde, maddelerin katı kısmının kuru haldeki bir sıvıdan birkaç dakika içinde çıkarılması mümkün hale geldi.

Santrifüj adımları

Diferansiyel santrifüj, araştırmaya konu olan maddelerin çökeltilmesiyle başlar. Bu malzeme işlemi çökeltme cihazlarında gerçekleşir. Yerleşme sırasında madde parçacıkları yerçekiminin etkisi altında ayrılır. Bu, merkezkaç kuvvetlerini kullanarak maddeleri daha iyi ayıracak şekilde hazırlamanıza olanak tanır.

Daha sonra test tüplerindeki maddeler filtrasyona tabi tutulur. Bu aşamada sıvı parçacıkları katı parçacıklardan ayırmaya yönelik delikli tamburlar kullanılır. Sunulan faaliyetler sırasında tüm tortular santrifüjün duvarlarında kalır.

Yöntemin avantajları

Filtrasyon veya çökeltme gibi tek tek maddeleri ayırmayı amaçlayan diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında, santrifüjleme, minimum nem içeriğine sahip bir çökelti elde etmeyi mümkün kılar. Bu ayırma yönteminin kullanılması ince süspansiyonların ayrılmasına olanak sağlar. Sonuç olarak 5-10 mikron boyutunda parçacıkların üretimi sağlanır. Santrifüjlemenin bir diğer önemli avantajı, küçük hacimli ve boyutlu ekipmanlar kullanılarak gerçekleştirilebilmesidir. Yöntemin tek dezavantajı cihazların yüksek enerji tüketimidir.

Biyolojide santrifüjleme

Biyolojide, mikroskop altında incelenmek üzere preparatların hazırlanması gerektiğinde, maddelerin ayrı ayrı maddelere ayrılmasına başvurulur. Buradaki santrifüjleme, karmaşık cihazlar - sitotoratörler kullanılarak gerçekleştirilir. Test tüpleri için yuvalara ek olarak, bu tür cihazlar numune tutucular ve her türlü karmaşık tasarımlı slaytlarla donatılmıştır. Biyolojide araştırma yaparken santrifüjün tasarımı, elde edilen materyallerin kalitesini ve buna bağlı olarak analiz sonuçlarından toplanabilecek faydalı bilgi miktarını doğrudan etkiler.

Petrol rafineri endüstrisinde santrifüjleme

Yağ üretiminde santrifüj yöntemi vazgeçilmezdir. Damıtma sırasında suyun tamamen açığa çıkmadığı hidrokarbon mineralleri vardır. Santrifüjleme, fazla sıvının yağdan uzaklaştırılmasını mümkün kılarak kalitesini artırır. Bu durumda yağ benzende eritilir, ardından 60 o C'ye ısıtılır ve ardından merkezkaç kuvvetine tabi tutulur. Son olarak maddede kalan su miktarını ölçün ve gerekiyorsa işlemi tekrarlayın.

Kan santrifüjü

Bu yöntem tıbbi amaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır. Tıpta aşağıdaki sayıda sorunu çözmenizi sağlar:

1. Plazmaferez için saflaştırılmış kan örneklerinin alınması. Bu amaçlar için, kanın oluşan elemanları bir santrifüjde plazmasından ayrılır. Operasyon, kanın virüslerden, aşırı antikorlardan, patojenik bakterilerden ve toksinlerden arındırılmasını mümkün kılar.
2. Donör transfüzyonu için kanın hazırlanması. Vücut sıvısı santrifüjle ayrı fraksiyonlara ayrıldıktan sonra kan hücreleri donöre geri gönderilir ve plazma transfüzyon için kullanılır veya daha sonra kullanılmak üzere dondurulur.
3. Trombosit kütlesinin izolasyonu. Madde, ortaya çıkan kütleden elde edilir ve tıbbi kurumların cerrahi ve hematolojik bölümlerinde, acil tedavide ve ameliyathanelerde kullanılır. Trombosit kütlesinin tıpta kullanılması, mağdurlarda kanın pıhtılaşmasını iyileştirmeyi mümkün kılar.
4. Kırmızı kan hücrelerinin sentezi. Kan hücrelerinin santrifüjlenmesi, fraksiyonlarının özel bir tekniğe göre hassas bir şekilde ayrılmasıyla gerçekleşir. Kırmızı kan hücreleri açısından zengin olan bitmiş kütle, kan kaybı ve ameliyatlar sırasında transfüzyon için kullanılır. Kırmızı kan hücreleri sıklıkla anemi ve diğer sistemik kan hastalıklarını tedavi etmek için kullanılır.

Modern tıp pratiğinde dönen bir tamburun belirli bir hıza kadar hızlandırılıp belirli bir anda durdurulmasını mümkün kılan birçok yeni nesil cihaz kullanılmaktadır. Bu, kanın kırmızı kan hücrelerine, trombositlere, plazmaya, seruma ve pıhtılara daha doğru bir şekilde ayrılmasını sağlar. Diğer vücut sıvıları da benzer şekilde incelenir, özellikle idrardaki maddeler ayrıştırılır.

Santrifüjler: ana tipler

Santrifüjlemenin ne olduğunu bulduk. Şimdi yöntemi uygulamak için hangi cihazların kullanıldığını öğrenelim. Santrifüjler kapalı veya açık, mekanik veya manuel olarak çalıştırılabilir. Elde taşınan açık aletlerin ana çalışma kısmı dikey olarak yerleştirilmiş bir dönme eksenidir. Üst kısmında hareketli metal manşonların bulunduğu dikey olarak sabitlenmiş bir çubuk bulunmaktadır. Alt kısmı daraltılmış özel test tüpleri içerirler. Manşonların alt kısmına pamuk yünü yerleştirilmiştir, bu sayede metal ile temas ettiğinde cam test tüpünün zarar görmesi önlenir. Daha sonra aparat harekete geçirilir. Bir süre sonra sıvı, askıdaki katı maddelerden ayrılır. Bundan sonra manuel santrifüj durdurulur. Yoğun, katı bir çökelti test tüplerinin dibinde yoğunlaşır. Üstünde maddenin sıvı kısmı bulunur.

Kapalı tip mekanik santrifüjler, test tüplerini barındıracak çok sayıda manşona sahiptir. Bu tür cihazlar manuel olanlara göre daha kullanışlıdır. Rotorları güçlü elektrik motorları tarafından tahrik edilir ve 3000 rpm'ye kadar hızlanabilir. Bu, sıvı maddelerin katı maddelerden daha iyi ayrılmasını mümkün kılar.

Santrifüj için tüp hazırlama özellikleri

Santrifüjleme için kullanılan test tüpleri aynı kütleye sahip test malzemesiyle doldurulmalıdır. Bu nedenle burada ölçümler için yüksek hassasiyete sahip özel teraziler kullanılmaktadır. Bir santrifüjde çok sayıda tüpün dengelenmesi gerektiğinde aşağıdaki teknik kullanılır. Birkaç cam kap tartılıp aynı kütleye ulaşıldıktan sonra standart olarak bir tanesi bırakılır. Sonraki tüpler aparata yerleştirilmeden önce bu numune ile dengelenir. Bu teknik, santrifüjleme için bir dizi tüpün hazırlanması gerektiğinde işi önemli ölçüde hızlandırır.

Test maddesinin çok fazlasının hiçbir zaman test tüplerine yerleştirilmediğini belirtmekte fayda var. Cam kaplar kenara mesafesi en az 10 mm olacak şekilde doldurulur. Aksi takdirde madde merkezkaç kuvvetinin etkisi altında test tüpünden dışarı akacaktır.

Süpersantrifüjler

Son derece ince süspansiyonların bileşenlerini ayırmak için geleneksel manuel veya mekanik santrifüjlerin kullanılması yeterli değildir. Bu durumda merkezkaç kuvvetlerinin maddeler üzerinde daha etkileyici bir etki yaratması gerekmektedir. Bu tür işlemleri uygularken süper santrifüjler kullanılır.

Sunulan planın cihazları, 240 mm'den fazla olmayan küçük çaplı bir tüp şeklinde kör bir tamburla donatılmıştır. Böyle bir tamburun uzunluğu, kesitini önemli ölçüde aşar, bu da devir sayısını önemli ölçüde artırmayı ve güçlü bir merkezkaç kuvveti oluşturmayı mümkün kılar.

Süpersantrifüjde, test edilen madde tamburun içine girer, tüpün içinde hareket eder ve malzemeyi cihazın duvarlarına fırlatan özel reflektörlere çarpar. Ayrıca hafif ve ağır sıvıların ayrı ayrı uzaklaştırılması için tasarlanmış hazneler de bulunmaktadır.

Süpersantrifüjlerin avantajları şunlardır:

• mutlak sızdırmazlık;
• en yüksek madde ayrımı yoğunluğu;
• kompakt boyutlar;
• Maddeleri moleküler düzeyde ayırma yeteneği.

Sonuç olarak

Böylece santrifüjün ne olduğunu öğrendik. Şu anda yöntem, çökeltilerin çözeltilerden izole edilmesi, sıvıların saflaştırılması ve biyolojik olarak aktif ve kimyasal maddelerin bileşenlerinin ayrılması gerektiğinde uygulamasını bulmaktadır. Ultrasantrifüjler, maddeleri moleküler düzeyde ayırmak için kullanılır. Santrifüj yöntemi kimya, petrol, nükleer, gıda endüstrilerinde ve tıpta aktif olarak kullanılmaktadır.

Santrifüj yöntemi- bu, merkezkaç kuvveti kullanılarak çeşitli heterojen karışımların bileşenlerine ayrılmasıdır (bölünmesi). Bunu başarmak için santrifüj adı verilen özel cihazlar kullanılır.

Herhangi bir santrifüjün ana kısmı, içine test tüplerinin takıldığı yuvalara sahip bir rotordur. Ultra yüksek hızlı dönüş sırasında, sistemde katkıda bulunan bir merkezkaç kuvveti ortaya çıkar. işlenmiş maddenin yoğunluğa göre ayrılması- örneğin sıvıda bulunan katı parçacıklar "çökelir". Santrifüjleme yöntemi insan faaliyetinin hemen hemen tüm alanlarında kullanılmaktadır: bilim ve tıpta, sanayide, tarımda, günlük yaşamda ve teknolojik alanlarda.

Çeşitli santrifüj yöntemleri

Maddeleri ayırmak için başka bir çökeltme yöntemi kullanılabilir - ayırma yerçekiminin etkisi altında meydana geldiğinde çökelme. Kural olarak, çökeltme cihazlarındaki işlem, santrifüjlemeden önce gelir ve işin hazırlık aşamasıdır.

Santrifüjleme yönteminin kendisi sedimantasyon, filtreleme ve berraklaştırmaya ayrılmıştır.

Filtrasyonüzerine bir filtre ortamının yerleştirildiği delikli bir tambur kullanılarak gerçekleştirilir. Sıvı, merkezkaç kuvvetinin etkisi altında serbestçe içinden geçerken, katı parçacıklar dışarıda kalır. İçin savunmak Alt kısmına süspansiyonun beslendiği sağlam duvarlı tamburlar kullanılır. İşlem sırasında duvarlarda tortu açığa çıkar ve sıvı bir iç katman oluşturarak kenardan taşar.

Ve nihayet hafifletme aynı zamanda katı varillerde de meydana gelir ve bu, bir santrifüj alanının etkisi altında parçacıkların serbest çökelmesi sürecini temsil eder.

Santrifüjleme yöntemlerinin özellikleri

Fiziksel özleri itibarıyla filtreleme ve çökeltme yöntemleri çok farklıdır.

Tamburların yerleştirilmesinde işleme, tortuyu sıkıştırarak ve katı parçacıkları çökelterek, kirletici madde ve safsızlık içeriği oldukça önemsiz olan bir sıvıyı saflaştırmak için gerçekleştirilir.

Aynı zamanda, bu, yerçekimi kullanan süreçten kökten farklıdır - öncelikle çökeltmenin oldukça tekdüze bir süreç olması ve merkezkaç alan çizgilerinin paralel olmaması nedeniyle santrifüjlemenin oldukça tutarsız bir yöntem olması nedeniyle. İki yöntem doğası gereği farklıdır ve bu dikkate alınmalıdır.

Filtrasyon santrifüjleme Yapı genellikle üç aşamada meydana geldiğinden biraz daha karmaşıktır: önce tortu oluşumu, ardından sıkışma ve ardından sıvının ortadan kaldırılması vardır. Merkezkaç kuvvetiyle filtreleme, "normal" yerçekimiyle filtrelemeden de çok farklıdır. Sadece ilk aşamaya benzer denilebilir.

Santrifüjlemenin farklı alanlarda kullanımı

Yöntem yaygınlaştı ve hemen hemen her faaliyet alanında kullanılıyor. Biyoloji ve tıpta, laboratuvar teşhislerinde ve gıda endüstrisinde bununla karşılaşabilirsiniz; uzun süredir ve başarılı bir şekilde, daha geleneksel ve daha az verimli olan filtreleme, sıkma ve temizleme işlemlerinin yerini almıştır.

Endüstriyel santrifüjler Birçok maddenin aynı anda işlenebilmesi sayesinde daha fazla güce ve daha karmaşık bir rotor tasarımına sahiptirler. Tarımda peteklerden bal çıkarma ve tahıl temizlemede, sütten yağı ayrıştırarak ayırmada kullanıldığı gibi, cevher zenginleştirme alanında da oldukça yaygındırlar. Hatta çamaşır odasında bir santrifüj bile bulabilirsiniz; orada çamaşırlar yıkandıktan sonra döndürülür.

Oldukça yavaş rotor hızına sahip laboratuvar santrifüjleri, kan serumu, idrar çökeltilerinin ayrılması, serolojik çalışmalar ve kırmızı kan hücrelerinin çökeltilmesi için kullanılır. Laboratuvar çeşitleri ayrıca klinik, sabit, soğutmalı, masa üstü ve köşe küçük olarak ayrılır: her biri tıp merkezinin amaç ve hedeflerine bağlı olarak kendi laboratuvar araştırma alanında kullanılır.

Hazırlayıcı santrifüjleme, sonraki biyokimyasal araştırmalar için biyolojik materyali izole etme yöntemlerinden biridir. Biyolojik aktiviteleri, yapıları ve morfolojileri hakkında kapsamlı bir çalışma için önemli sayıda hücresel parçacığı izole etmenizi sağlar. Yöntem aynı zamanda temel biyolojik makromoleküllerin izole edilmesi için de geçerlidir. Kullanım alanı: tıbbi, kimyasal ve biyokimyasal araştırmalar.

Hazırlayıcı santrifüj yöntemlerinin sınıflandırılması

Hazırlayıcı santrifüjleme aşağıdaki yöntemlerden biri kullanılarak gerçekleştirilir:

Diferansiyel. Yöntem, parçacıkların çökelme hızlarındaki farklılığa dayanmaktadır. İncelenmekte olan malzeme, merkezkaç ivmesinde kademeli bir artışla santrifüjlenir. Her aşamada orta fraksiyonlardan biri test tüpünün dibine bırakılır. Santrifüjden sonra elde edilen fraksiyon sıvıdan ayrılır ve birkaç kez yıkanır. Bölge hızı. Yöntem, test ortamının bilinen bir sürekli yoğunluk gradyanı ile bir tampon çözeltisi üzerine katmanlanmasına dayanmaktadır. Numune daha sonra parçacıklar gradyan boyunca dağıtılarak ayrı bantlar (bölgeler) oluşturana kadar santrifüjlenir. Yoğunluk gradyanı, bölgelerin karışmasını ortadan kaldırmanıza ve nispeten saf bir fraksiyon elde etmenize olanak tanır.

• İzopiknik. Yoğunluk gradyanında veya olağan şekilde gerçekleştirilebilir. İlk durumda, işlenmiş malzeme sürekli bir yoğunluk gradyanı ile bir tampon çözeltinin yüzeyi üzerine katmanlanır ve parçacıklar bölgelere ayrılana kadar santrifüj edilir. İkinci durumda, incelenen ortam, yüksek moleküler ağırlığa sahip bir parçacık çökeltisi oluşana kadar santrifüjlenir, ardından incelenen parçacıklar, elde edilen kalıntıdan izole edilir.
• Denge. Ağır metal tuzlarının yoğunluk derecesinde gerçekleştirilir. Santrifüjleme, çözünmüş test maddesinin konsantrasyonunun denge dağılımını oluşturmanıza olanak sağlar. Daha sonra merkezkaç ivme kuvvetlerinin etkisi altında ortamın parçacıkları test tüpünün ayrı bir bölgesinde toplanır.

En uygun metodoloji, incelenen ortamın hedefleri ve özellikleri dikkate alınarak seçilir.

Hazırlayıcı laboratuvar santrifüjlerinin sınıflandırılması

Tasarım özelliklerine ve çalışma özelliklerine bağlı olarak hazırlayıcı santrifüjler 3 ana gruba ayrılabilir:

Genel amaçlı. Maksimum hız – 6.000 g'a kadar bağıl merkezkaç ivmesiyle 8.000 rpm. Üniversal laboratuvar santrifüjleri, biyolojik materyalin depolanması için açısal rotorlarla veya asılı kaplara sahip rotorlarla donatılmıştır. 4 dm3 ila 6 dm3 arasında büyük bir kapasite ile ayırt edilirler; bu, 10-100 dm3 hacimli standart santrifüj tüplerinin ve kapasitesi 1,25 dm3'ten fazla olmayan kapların kullanılmasına izin verir. Rotorun tahrik miline bağlanmasının özellikleri nedeniyle, tüpler veya kaplar dengeli olmalı ve ağırlıkları maksimum 0,25 g farklılık göstermelidir. Santrifüjün tek sayıda tüple çalıştırılmasına izin verilmez. Rotor kısmen yüklendiğinde, test ortamı içeren kaplar birbirine göre simetrik olarak yerleştirilmeli, böylece rotorun dönme eksenine göre eşit dağılımları sağlanmalıdır.

• İfade etmek. Maksimum hız – 89.000 g'a kadar bağıl merkezkaç ivmesiyle 25.000 rpm. Rotorun dönmesi sırasında ortaya çıkan sürtünme kuvvetlerinden kaynaklanan ısınmayı önlemek için çalışma odası bir soğutma sistemi ile donatılmıştır. Biyolojik materyalin yerleştirilmesi için açılı rotorlar veya asılı kaplara sahip rotorlar ile donatılmıştır. Yüksek hızlı preparatların kapasitesi
  santrifüjler – 1,5 dm3 .
• Ultrasantrifüjler. Maksimum hız – 510.000 g'a kadar bağıl merkezkaç ivmesiyle 75.000 rpm. Rotorun dönüşü sırasında ortaya çıkan sürtünme kuvvetlerinden dolayı ısınmayı önlemek için soğutma sistemi ve vakum ünitesi ile donatılmıştır. Ultrasantrifüj rotorları ultra güçlü titanyum veya alüminyum alaşımlarından yapılmıştır. Düzensiz dolumdan kaynaklanan titreşimleri azaltmak için rotorlarda esnek bir şaft bulunur.

Ayrı bir kategori, belirli araştırma türlerini yürütmek ve belirli sorunları çözmek için tasarlanmış özel amaçlı hazırlayıcı santrifüjleri içermelidir. Bu grup, ısıtma ceketli santrifüjleri, soğutmalı santrifüjleri ve diğer benzer teçhizatı kapsamaktadır.

Hazırlayıcı santrifüjlerde rotor tasarımının özellikleri

Hazırlayıcı santrifüjler açılı veya yatay rotorlarla donatılmıştır:

Açılı rotorlar - test tüpleri, santrifüj işlemi sırasında dönme eksenine 20-35° açıyla yerleştirilir. Parçacıkların test tüpünün karşılık gelen duvarına kadar kat ettiği mesafe küçüktür ve bu nedenle çökelmeleri oldukça hızlı gerçekleşir. Santrifüjleme sırasında oluşan konveksiyon akımları nedeniyle, boyutu ve özellikleri çökelme oranlarında önemli farklılıklara neden olan parçacıkları ayırmak için sabit açılı rotorlar nadiren kullanılır. Yatay rotorlar: Bu tip rotorlardaki tüpler dikey olarak monte edilir. Dönme işlemi sırasında, merkezkaç kuvvetinin etkisi altında, işlenen malzemenin bulunduğu kaplar yatay konuma hareket eder. Bu tasarım ve çalıştırma özellikleri, konveksiyon olayını azaltmayı mümkün kılar, dolayısıyla bu tip rotorlar, farklı sedimantasyon hızlarına sahip parçacıkların ayrılması için idealdir. Sektörel tüplerin kullanılması girdap ve konveksiyon olaylarının etkilerinde ek bir azalmaya olanak tanır.

Rotor tipi ekipmanın kullanım kapsamını belirler. Rotoru değiştirme yeteneği, farklı sorunları çözmek için aynı santrifüj modelini kullanmanıza olanak tanır. Centurion laboratuvarına yönelik tıbbi santrifüjlerin zeminde duran veya masa üstü versiyonları mevcuttur; bu, ekipmanın mevcut alandan bağımsız olarak herhangi bir odada kullanılmasını mümkün kılar.

Ders No.5

Sıvı heterojen karışımların ayrılması, merkezkaç kuvvetinin kullanımına dayanan santrifüjleme yöntemiyle etkin bir şekilde gerçekleştirilir. Merkezkaç kuvvetinin etkisi altında sıvı heterojen karışımların ayrıştırıldığı cihazlara santrifüj denir.

Santrifüjleme yöntemi teknolojinin çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır; Santrifüjlerin tip ve tasarımlarının sayısı çok fazladır.

Santrifüjün ana kısmı, dikey veya yatay bir şaft üzerinde yüksek hızda dönen bir tamburdur (katı veya delikli duvarlara sahip bir rotor). Santrifüjlerde heterojen karışımların ayrılması çökeltme prensibi veya filtrasyon prensibi ile gerçekleştirilebilir. İlk durumda, sağlam duvarlı tamburlar kullanılır, ikincisinde delikli; delikli variller bir filtre ile kapatılmıştır. Tamburun duvarları sağlamsa, merkezkaç kuvvetinin etkisi altındaki malzeme, özgül ağırlığına göre katmanlar halinde düzenlenir ve yüksek özgül ağırlığa sahip bir malzeme katmanı, tamburun duvarlarının hemen yanına yerleştirilir. . Tamburun duvarları deliklere sahipse ve iç yüzeyde bir filtre bölmesi, örneğin bir filtre bezi ile donatılmışsa, karışımın katı parçacıkları filtre bölmesinde kalır ve sıvı faz, katının gözeneklerinden geçer. tortu ve filtre bölümü ve tamburdan çıkarılır. Santrifüjde ayrılan sıvı faza denir merkezlemek.

Merkezkaç kuvveti; ayırma faktörü. Santrifüj tamburu ve içindeki sıvı döndüğünde, atalet kuvveti olarak merkezkaç kuvveti ortaya çıkar.

C=m W 2 / r (1)

M-dönen bir cismin (sıvının) ağırlığı kgf;

r - dönme yarıçapı M

W - çevresel dönüş hızı m/s;

Çevresel dönüş hızı şu şekilde tanımlanır:

W=ω r = 2 π n r/60 (2)

N- dakikadaki devir sayısı;

ω-radyan cinsinden açısal dönüş hızı

g-yerçekimi ivmesi m/sn 2, eğer m=G/g ise merkezkaç kuvveti İLE, kütlesi m ve ağırlığı olan dönen bir cisme etki eden G, eşittir C= G(2π n r/60) 2 /rg Veya C ≈ G n 2 r/900 (3)

Denklem (2.3), merkezkaç kuvvetindeki artışın, tamburun çapını arttırmaktan ziyade devir sayısını artırarak daha kolay elde edildiğini göstermektedir. Yüksek devir sayısına sahip küçük çaplı tamburlar, düşük devir sayısına sahip büyük çaplı tamburlara göre daha fazla merkezkaç kuvveti geliştirebilir.

Bu nedenle, bir parçacığa etki eden merkezkaç kuvveti, merkezkaç kuvvetinin ivmesinin yerçekiminin ivmesinden büyük olması kadar, yerçekimi kuvvetinden de büyük olabilir. Bu ivmelerin oranına denir. ayırma faktörü ve Kr'yi belirtin:

W 2 / r – merkezkaç kuvvetinin hızlanması.

G=1n alırsak şunu elde ederiz: Kr=n 2 r /900

Örneğin n=1200 rpm hızında dönen 1000 mm çapında (r=0,5 m) rotorlu bir santrifüj için ayırma faktörü 800 olacaktır. Santrifüjün ayırma etkisi değerle orantılı olarak artar. Kp'nin.

Siklonlar için K değeri yüzlerce civarındadır. Ve santrifüjler için - yaklaşık 3000, dolayısıyla siklonlarda ve santrifüjlerde sedimantasyon sürecinin itici gücü, çökeltme tanklarına göre 2-3 kat daha fazladır. Bu sayede siklonların ve santrifüjlerin verimliliği çökeltme tanklarının verimliliğinden daha yüksektir ve içlerindeki küçük parçacıklar etkili bir şekilde ayrılabilir: yaklaşık 1 mikron büyüklüğündeki santrifüjlerde. Siklonlarda - yaklaşık 10 mikron.

Denklemlerin karşılaştırılmasından, K p ayırma faktörünün, 1 kg ağırlığındaki bir cismin dönüşü sırasında gelişen merkezkaç kuvvetine sayısal olarak eşit olduğu açıktır.

Santrifüjleme işlemlerinin özellikleri . Yukarıda bahsedildiği gibi santrifüjleme çökeltme prensibiyle (katı varillerde) veya filtreleme prensibiyle (delikli tamburlarda) gerçekleştirilebilir. Fiziksel özünde her iki süreç de birbirinden farklıdır. Ek olarak, katı fazın içeriği ve dağılım derecesinin yanı sıra süspansiyonun fiziksel özelliklerine göre belirlenen bu işlemlerin her birinin ayrı çeşitleri vardır.

Çökeltme tamburlarında santrifüjleme, hem sıvıları küçük miktarlarda bulunan kirletici maddelerden arındırmak (sıvı berraklaştırma) hem de önemli miktarda katı faz içeren süspansiyonları ayırmak (çökeltme santrifüjleme) için gerçekleştirilir.

Çökeltme tamburlarında santrifüjleme genellikle iki fiziksel süreçten oluşur: katı fazın çökeltilmesi (işlem hidrodinamik kanunlarına uyar) ve çökeltinin sıkıştırılması; Zemin mekaniğinin temel yasaları (dağılmış ortam) ikinci proses için geçerlidir.

Katı fazın belirli bir konsantrasyon sınırına kadar (hacimce yaklaşık %3-4'e eşit), çökeltme tamburunda birikmesi, katı ve sıvı arasında bir arayüz oluşmadan gerçekleşir. Konsantrasyon arttıkça sıvı içindeki katı parçacıkların genişlemesi ve çökelmesi nedeniyle böyle bir yüzey oluşur.

Çökeltme tamburlarındaki santrifüjleme işlemi temel olarak çökeltme tanklarındaki ayırma işleminden farklıdır. İkincisinde, işlem, ivmesi düşen parçacığın koordinatlarına bağlı olmayan bir yerçekimi alanında meydana geldiğinden, biriktirme hızı pratik olarak sabit kabul edilebilir.

Merkezkaç kuvvetleri alanının hızlanması değişken bir miktardır ve sabit bir açısal hızda parçacığın dönme yarıçapına bağlıdır. Ek olarak, merkezkaç alanının kuvvet çizgileri birbirine paralel değildir ve bu nedenle merkezkaç kuvvetlerinin hareket yönü, farklı parçacıklar için farklı olacaktır (aynı dönme yarıçapında yer almayan).

Bu nedenle çökeltme işlemlerine ilişkin yasalar, çökeltme tamburlarındaki santrifüj işlemine kadar genişletilemez.

Çökeltme santrifüjlerinin ayırma kapasitesi, rotordaki silindirik çökeltme yüzeyi F alanının ve ayırma faktörünün Kp çarpımı olan performans endeksi (sigma) Σ ile karakterize edilir.

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

Ayırma faktörünün, parçacıkların çökeltme santrifüjü ve çökeltme tankındaki çökelme oranlarının oranını eşitliğe (2) göre ifade ettiği göz önüne alındığında, Σ değeri çökeltme tankının alanına eşit, eşdeğeri olarak kabul edilmelidir. söz konusu santrifüjün belirli bir süspansiyonu için performansı. Performans endeksi, çökeltme santrifüjünün ayırma kabiliyetini belirleyen tüm tasarım özelliklerinin etkisini yansıtır.

Toplu çökeltme santrifüjlerinin verimliliğini belirlerken, santrifüjün başlatılması, frenlenmesi ve boşaltılması için harcanan sürenin hesaba katılması gerekir. Bir filtre santrifüjünün verimliliğini belirlemek, herhangi bir filtrenin verimliliğini belirlemek kadar zordur.

Santrifüjleme işlemi daha da karmaşıktır. filtre tamburları. Süreç üç aşamada gerçekleşir:

tortu oluşumu, tortunun sıkışması ve son olarak kılcal ve moleküler kuvvetler tarafından tutulan sıvı tortunun gözeneklerinden uzaklaştırılması.

Sonuç olarak, santrifüj filtrasyon işleminin tamamı, yerçekiminin etkisi altında meydana gelen geleneksel filtreleme ile tanımlanamaz. Yalnızca ilk periyodu temel olarak geleneksel filtrelemeye yakındır ve ondan yalnızca merkezkaç kuvvetlerinin etkisi altında tortu tabakasından akan sıvının hidrolik basıncının büyüklüğünde farklılık gösterir. Bu süre zarfında tortudaki nem serbest formdadır ve en yoğun şekilde uzaklaştırılır. İkinci periyot, çökeltme santrifüjlemesi sırasındaki ilgili periyoda benzer ve son olarak üçüncüsü, havanın sıkıştırılmış tortuya nüfuz etmesi, yani tortunun mekanik olarak kurutulması ile karakterize edilir.

Yukarıdaki sürelerin süresi, süspansiyonların fiziksel özelliklerine ve konsantrasyonunun yanı sıra santrifüjün özelliklerine de bağlıdır.

Santrifüj işlemlerinin karmaşıklığı ve çeşitliliği, süreç teorisinin (özellikle kinetiğinin) ve santrifüjlerin hesaplanması için kesin yöntemlerin geliştirilmesini zorlaştırmaktadır.

Santrifüj performansı. Tipik olarak santrifüjlerin verimliliği, birim zamanda santrifüje giren süspansiyonun hacmiyle ifade edilir. (l/saat), veya santrifüjden sonra elde edilen çökeltinin ağırlığı (kg/saat).