Centrifugiranje u laboratoriji. Predavanje: Centrifugiranje Na čemu se zasniva princip centrifugiranja?

Metoda centrifugiranja zasniva se na različitom ponašanju čestica u centrifugalnom polju koje stvara centrifuga. Uzorak, koji se nalazi u posudi za centrifugiranje, stavlja se u rotor, koji se pokreće pogonom centrifuge. Za odvajanje mješavine čestica potrebno je odabrati skup uslova, kao što su brzina rotacije, vrijeme centrifugiranja i radijus rotora. Za sferne čestice, brzina taloženja (sedimentacije) ne zavisi samo od ubrzanja, već i od radijusa i gustine čestica, kao i od viskoziteta medija u koji je uzorak deponovan.

Centrifugiranje se može podijeliti na dva tipa: preparativno i analitičko. Preparativno centrifugiranje se koristi kada je potrebno izolovati dio uzorka za daljnja istraživanja. Ova metoda se koristi za izolaciju stanica iz suspenzije, bioloških makromolekula itd.

Analitičko centrifugiranje se koristi za proučavanje ponašanja bioloških makromolekula u centrifugalnom polju. Ova metoda omogućava da se dobiju podaci o masi, obliku i veličini molekula koji se nalaze u relativno malim zapreminama uzorka. U svakodnevnoj laboratorijskoj praksi najčešće se susreće preparativno centrifugiranje.

Preparativne laboratorijske centrifuge, pak, dijele se u grupe prema namjeni: preparativne ultracentrifuge, centrifuge opće namjene i centrifuge velike brzine. Centrifuge opšte namene imaju najveću praktičnu primenu u medicinskim laboratorijama i imaju maksimalnu brzinu do 6 hiljada obrtaja u minuti. Glavna karakteristika ovog tipa uređaja je njegov relativno veliki kapacitet - do 6 litara, što omogućava upotrebu za centrifugiranje ne samo centrifugalnih epruveta zapremine do 100 ml, već i kontejnera do 1,25 litara. U svim centrifugama opšte namene, rotori su čvrsto postavljeni na pogonsko vratilo, tako da centrifugirani kontejneri moraju biti prilično precizno izbalansirani. Da biste izbjegli lomljenje, nemojte stavljati neparan broj cijevi u rotor, ako je opterećenje nepotpuno, posude treba postaviti jedan naspram drugog.

Centrifuge velike brzine imaju maksimalnu brzinu od 25 hiljada o/min i ubrzanje do 89 hiljada g. Komora koja sadrži rotor i centrifugirane uzorke opremljena je sistemom za hlađenje kako bi se spriječilo zagrijavanje uzrokovano trenjem kada se rotor rotira velikom brzinom. Obično takve centrifuge mogu raditi s zapreminom do 1,5 litara i opremljene su ugaonim rotorima ili rotorima sa zamjenjivim čašama.

Preparativne ultracentrifuge ubrzavaju do 75.000 o/min i imaju maksimalno centrifugalno ubrzanje od 510 hiljada g. Opremljeni su rashladnim i vakuumskim jedinicama kako bi se spriječilo pregrijavanje rotora zbog trenja sa zrakom. Rotori za ove centrifuge su izrađeni od titanijuma ili legura aluminijuma visoke čvrstoće. Osovina ultracentrifuga, za razliku od brzih i preparativnih centrifuga, napravljena je fleksibilno kako bi se smanjile vibracije kada je rotor neuravnotežen. Posude u rotoru moraju biti pažljivo izbalansirane do jedne desetine grama.

Šta je centrifugiranje? Za šta se koristi metoda? Izraz "centrifugiranje" označava razdvajanje tekućih ili čvrstih čestica tvari u različite frakcije pomoću centrifugalnih sila. Ovo odvajanje tvari provodi se upotrebom posebnih uređaja - centrifuga. Koji je princip metode?

Princip centrifugiranja

Pogledajmo definiciju detaljnije. Centrifugiranje je djelovanje na tvari kroz rotaciju ultra velikom brzinom u specijaliziranom aparatu. Glavni dio svake centrifuge je rotor, koji sadrži gnijezda za ugradnju epruveta s materijalom koji je podložan razdvajanju u zasebne frakcije. Kada se rotor okreće velikom brzinom, tvari smještene u epruvetama se razdvajaju na različite tvari prema nivou gustine. Na primjer, centrifugiranje uzoraka podzemne vode odvaja tekućinu i taloži čvrste čestice koje sadrži.

Autor metode

Po prvi put je postalo poznato šta je centrifugiranje nakon eksperimenata koje je proveo naučnik A.F. Lebedev. Metodu je razvio istraživač za određivanje sastava vode u tlu. Ranije je u ove svrhe korišteno taloženje tekućine s naknadnim odvajanjem čvrstih uzoraka iz nje. Razvoj metode centrifugiranja omogućio je mnogo brže rješavanje ovog zadatka. Zahvaljujući ovom odvajanju, postalo je moguće izdvojiti čvrsti dio tvari iz tekućine u suhom obliku u roku od nekoliko minuta.

Koraci centrifugiranja

Diferencijalno centrifugiranje počinje taloženjem tvari koje su predmet istraživanja. Ova obrada materijala se odvija u uređajima za taloženje. Prilikom taloženja, čestice materije se odvajaju pod uticajem gravitacije. To vam omogućava da pripremite tvari za bolje odvajanje pomoću centrifugalnih sila.

Zatim, supstance u epruvetama prolaze kroz filtraciju. U ovoj fazi koriste se takozvani perforirani bubnjevi, koji su namijenjeni za odvajanje tekućih čestica od čvrstih. Tokom prikazanih aktivnosti sav sediment ostaje na zidovima centrifuge.

Prednosti metode

U poređenju sa drugim metodama koje imaju za cilj odvajanje pojedinačnih supstanci, kao što su filtracija ili sedimentacija, centrifugiranje omogućava da se dobije sediment sa minimalnim sadržajem vlage. Upotreba ove metode razdvajanja omogućava odvajanje finih suspenzija. Rezultat je proizvodnja čestica veličine 5-10 mikrona. Još jedna važna prednost centrifugiranja je mogućnost izvođenja pomoću opreme malih volumena i dimenzija. Jedini nedostatak metode je visoka potrošnja energije uređaja.

Centrifugiranje u biologiji

U biologiji se razdvajanju supstanci na pojedinačne supstance pribegava kada je potrebno pripremiti preparate za ispitivanje pod mikroskopom. Centrifugiranje se ovdje provodi pomoću složenih uređaja - citorotora. Pored utora za epruvete, takvi uređaji su opremljeni držačima uzoraka i svim vrstama dijapozitiva složenog dizajna. Dizajn centrifuge prilikom provođenja istraživanja u biologiji direktno utječe na kvalitetu dobivenih materijala i, shodno tome, na količinu korisnih informacija koje se mogu prikupiti iz rezultata analize.

Centrifugiranje u industriji prerade nafte

Metoda centrifugiranja je nezamjenjiva u proizvodnji ulja. Postoje minerali ugljikovodika iz kojih se voda ne oslobađa u potpunosti tijekom destilacije. Centrifugiranje omogućava uklanjanje viška tekućine iz ulja, povećavajući njegovu kvalitetu. U ovom slučaju, ulje se rastvara u benzenu, zatim zagrijava na 60 o C, a zatim podvrgava centrifugalnoj sili. Na kraju izmjerite količinu preostale vode u tvari i ponovite postupak ako je potrebno.

Centrifugiranje krvi

Ova metoda se široko koristi u medicinske svrhe. U medicini vam omogućava da riješite sljedeći broj problema:

1. Dobivanje pročišćenih uzoraka krvi za plazmaferezu. U te svrhe, formirani elementi krvi se odvajaju od plazme u centrifugi. Operacija omogućava oslobađanje krvi od virusa, viška antitijela, patogenih bakterija i toksina.
2. Priprema krvi za transfuziju donora. Nakon što se tjelesna tekućina centrifugiranjem odvoji u zasebne frakcije, krvne ćelije se vraćaju davaocu, a plazma se koristi za transfuziju ili se zamrzava za kasniju upotrebu.
3. Izolacija trombocitne mase. Supstanca se dobija iz nastale mase i koristi se u hirurškim i hematološkim odeljenjima medicinskih ustanova, u hitnoj terapiji i operacionim salama. Upotreba trombocitne mase u medicini omogućava poboljšanje zgrušavanja krvi kod žrtava.
4. Sinteza crvenih krvnih zrnaca. Centrifugiranje krvnih zrnaca odvija se kroz delikatno odvajanje njihovih frakcija prema posebnoj tehnici. Gotova masa, bogata crvenim krvnim zrncima, koristi se za transfuziju prilikom gubitka krvi i operacija. Crvena krvna zrnca se često koriste za liječenje anemije i drugih sistemskih bolesti krvi.

U suvremenoj medicinskoj praksi koriste se mnogi uređaji nove generacije koji omogućavaju ubrzanje rotirajućeg bubnja do određene brzine i zaustavljanje u određenom trenutku. To omogućava da se krv preciznije odvoji na crvena krvna zrnca, trombocite, plazmu, serum i ugruške. Na sličan način se ispituju i druge tjelesne tekućine, a posebno se odvajaju tvari u urinu.

Centrifuge: glavni tipovi

Shvatili smo šta je centrifugiranje. Sada hajde da saznamo koji se uređaji koriste za implementaciju metode. Centrifuge mogu biti zatvorene ili otvorene, mehanički ili ručno. Glavni radni dio ručnih otvorenih instrumenata je rotirajuća os smještena okomito. U njegovom gornjem dijelu nalazi se okomito fiksirana šipka na kojoj su smještene pokretne metalne čahure. Sadrže posebne epruvete koje su sužene na dnu. Na dno rukava je postavljena vata, čime se izbegava oštećenje staklene epruvete kada dođe u kontakt sa metalom. Zatim se uređaj pokreće. Nakon nekog vremena, tečnost se odvaja od suspendovanih čvrstih materija. Nakon toga, ručna centrifuga se zaustavlja. Gusti, čvrsti sediment je koncentrisan na dnu epruveta. Iznad njega je tečni dio supstance.

Mehaničke centrifuge zatvorenog tipa imaju veliki broj navlaka za smještaj epruveta. Takvi uređaji su praktičniji u odnosu na ručne. Njihove rotore pokreću snažni elektromotori i mogu ubrzati do 3000 o/min. To omogućava bolje odvajanje tekućih tvari od čvrstih.

Osobine pripreme epruveta za centrifugiranje

Epruvete koje se koriste za centrifugiranje moraju biti napunjene ispitnim materijalom identične mase. Stoga se za mjerenja ovdje koriste posebne vage visoke preciznosti. Kada je potrebno izbalansirati brojne epruvete u centrifugi, koristi se sljedeća tehnika. Nakon vaganja par staklenih posuda i postizanja iste mase, jedna od njih se ostavlja kao standard. Naredne epruvete se uravnotežuju sa ovim uzorkom prije nego što se stave u aparat. Ova tehnika značajno ubrzava rad kada je potrebno pripremiti čitav niz epruveta za centrifugiranje.

Vrijedi napomenuti da se previše ispitivane tvari nikada ne stavlja u epruvete. Staklene posude se pune tako da razmak do ruba bude najmanje 10 mm. Inače će supstanca iscuriti iz epruvete pod uticajem centrifugalne sile.

Supercentrifuge

Za odvajanje komponenti ekstremno tankih suspenzija nije dovoljno koristiti konvencionalne ručne ili mehaničke centrifuge. U ovom slučaju potreban je impresivniji učinak na tvari iz centrifugalnih sila. Pri implementaciji takvih procesa koriste se supercentrifuge.

Uređaji predstavljenog plana opremljeni su slijepim bubnjem u obliku cijevi malog promjera - ne više od 240 mm. Dužina takvog bubnja značajno premašuje njegov poprečni presjek, što omogućava značajno povećanje broja okretaja i stvaranje moćne centrifugalne sile.

U supercentrifugi, tvar koja se testira ulazi u bubanj, kreće se kroz cijev i udara u posebne reflektore, koji bacaju materijal na zidove uređaja. Postoje i komore dizajnirane za odvojeno uklanjanje lakih i teških tečnosti.

Prednosti supercentrifuga uključuju:

• apsolutna nepropusnost;
• najveći intenzitet odvajanja tvari;
• kompaktne dimenzije;
• sposobnost razdvajanja supstanci na molekularnom nivou.

Konačno

Tako smo saznali šta je centrifugiranje. Trenutno metoda nalazi svoju primenu kada je potrebno izolovati talog iz rastvora, prečistiti tečnosti i odvojiti komponente biološki aktivnih i hemijskih supstanci. Ultracentrifuge se koriste za odvajanje supstanci na molekularnom nivou. Metoda centrifugiranja aktivno se koristi u kemijskoj, naftnoj, nuklearnoj, prehrambenoj industriji, kao iu medicini.

Centrifugiranje je razdvajanje mehaničkih smjesa na sastavne dijelove.
djelovanjem centrifugalne sile. Uređaji koji se koriste za ovo
mete se zovu centrifuge.
Glavni dio centrifuge je rotor sa montiranim
Ima otvore za epruvete za centrifugiranje. Rotor se okreće sa
velika brzina, zbog čega se stvara značajna šteta
veličina centrifugalnih sila, pod čijim uticajem
mehaničke smjese se odvajaju, na primjer
taloženje čestica suspendovanih u tečnosti.

Procesi koji se odvijaju u centrifugi

U centrifugama se odvajaju sljedeći procesi:
1) Centrifugalna filtracija.
2) Centrifugalno taloženje.
3) Centrifugalno bistrenje.

Centrifugalna filtracija

Centrifugalna filtracija je
proces odvajanja suspenzija u centrifugama sa
holey drums. Unutrašnja površina
takvog bubnja je prekriven filter tkaninom.
Suspenzija se baca prema
zidova bubnja, dok čvrsta faza ostaje uključena
površine tkanine i tečnosti pod uticajem
centrifugalna sila prolazi kroz sloj sedimenta i
tkanina se uklanja kroz rupe u bubnju.
Centrifugalna filtracija se obično sastoji od
tri uzastopna fizička procesa:
1)filtracija sa stvaranjem taloga;
2) zbijanje nanosa;
3) uklanjanje tečnosti koja je zadržana iz sedimenta
molekularne sile;

Centrifugalno taloženje

Centrifugalno taloženje
Centrifugalno taloženje - proces separacije
suspenzije u centrifugama koje imaju bubnjeve sa
čvrstih zidova. Suspenzija se ubrizgava u donji dio
deo bubnja i pod uticajem centrifugalne sile
bačen uza zidove. Na zidovima se formira sloj
sediment, a tečnost formira unutrašnji sloj i
se istiskuje iz bubnja ulazeći u separaciju
suspenzija. Tečnost se diže do vrha,
prelijeva se preko ruba bubnja i uklanja se
van.
U ovom slučaju se dešavaju dva fizička procesa:
1) Sedimentacija čvrste faze.
2) Zbijanje sedimenta.

Centrifugalno bistrenje

Centrifugalno bistrenje - proces separacije
tanke suspenzije i koloidne otopine. Dakle
izvodi se u čvrstim bubnjevima.
Po svojoj fizičkoj suštini, centrifugalan
pojašnjenje je proces
slobodno taloženje čvrstih čestica na terenu
centrifugalne sile.
U bubnjevima sa čvrstim zidovima
emulzije su takođe odvojene. Ispod
komponente zbog centrifugalne sile
emulzije prema gustini
raspoređeni su u obliku razgraničenih slojeva:
spoljni sloj tečnosti veće gustine
i unutrašnji sloj lakše tečnosti.
Tečnosti se ispuštaju odvojeno od bubnja.

U kliničkim i sanitarnim laboratorijama
koristi se centrifugiranje
za odvajanje crvenih krvnih zrnaca od
krvna plazma, krvni ugrušci iz
serum, guste čestice iz
tečni dio urina itd. Za
koristi za ovu svrhu ili
ručne centrifuge, ili
centrifuge na električni pogon,
čija brzina rotacije
može se podesiti.
Ultracentrifuge, brzina
rotacija rotora kojih
prelazi 40.000 o/min,
obično se koristi u
eksperimentalnu praksu
za odvajanje organela
ćelije, koloidni odjeljci
čestice, makromolekule,
polimeri.

Upotreba centrifugiranja u parazitologiji

Metoda se koristi za razlikovanje složenih
mješavina krvi, urin ili izmet, a zatim
izolovati helminte od njega za dalje
proučavanje pod mikroskopom i fiksiranje materijala. IN
proces centrifugiranja prisutan u uzorku
paraziti prolaze kroz filter i akumuliraju se u njemu
donji konusni odjeljak epruvete. Filter mreža
sa ćelijama posebne veličine
u epruveti se nalazi okomito, kao rezultat
šta se dešava horizontalno (bočno)
filtracija uzorka. Kao rezultat toga, nepristojan
čestice neprobavljene hrane, vlakna se talože
komora za miješanje, te paraziti i njihova jaja
nesmetano prolaze kroz filter. Dakle
Dakle, paraziti se koncentrišu u
površinski sloj finog sedimenta, i
laboratorijski doktor može samo pažljivo odabrati
uzorak za mikroskopsku upotrebu
automatsku pipetu i nanesite je na
slajd.

Metoda centrifugiranja u citologiji

Diferencijalna metoda
centrifugiranje se koristi za
frakcionisanje ćelija, odnosno njihovo razdvajanje
sadržaj u frakcije u zavisnosti od specifičnosti
težina raznih organela i ćelijskih inkluzija.
Da biste to učinili, fino mljevene ćelije se rotiraju
poseban uređaj - ultracentrifuga. IN
nastaje centrifugiranjem ćelijskih komponenti
talog iz rastvora, koji se nalazi u
prema svojoj gustini. Gušće
strukture se smiruju po nižim stopama
centrifugiranje, a manje guste - na visokoj
brzine Dobijeni slojevi se odvajaju i proučavaju
odvojeno.

10. Centrifugiranje u botanici i fiziologiji biljaka

Centrifugiranje vam omogućava da dobijete razne
frakcije subcelularnih čestica i istražite
svojstva i funkcije svake frakcije u
odvojeno. Na primjer, od listova spanaća možete
izolovati hloroplaste, oprati ih sa
ponovljeno centrifugiranje u odgovarajućem
okruženje iz ćelijskih fragmenata i ispitati ih
ponašanja u raznim eksperimentalnim
uslovima ili odrediti njihov hemijski sastav.
Dalje možete, koristeći razne modifikacije
tehnikama, uništi ove plastide i izoluje
kroz
diferencijalno centrifugiranje (uzastopno
taloženja čestica pri različitim vrijednostima
ubrzanje) njihovi sastavni elementi. Dakle
pomoću kojih je bilo moguće pokazati da plastidi sadrže
strukture koje karakteriše veoma uređena
struktura - tzv. grana; sve žitarice
nalaze se unutar graničnog hloroplasta
membrane (ljuska hloroplasta). Prednosti
ova metoda je jednostavno neprocjenjiva jer je
omogućava nam da otkrijemo postojanje
funkcionalne podjedinice koje čine
veće subcelularne čestice; posebno,
koristeći metodu

11. Metoda centrifugiranja u virologiji

Metoda centrifugiranja u gradijentu gustine Bracquet može biti
koristiti i za odabir i za pronalaženje
kvantitativne karakteristike biljnih virusa. Kako se ispostavilo,
Ova metoda je i danas prepuna mnogih mogućnosti
široko se koristi u području virologije i molekularne
biologija. Prilikom provođenja istraživanja korištenjem
gradijent gustine centrifugiranje centrifug cijev
djelomično ispunjen otopinom čija se gustina smanjuje u
smjer od dna prema meniskusu. Za kreiranje gradijenta kada
najčešće se koristi u frakcioniranju biljnih virusa
saharoza. Prije početka centrifugiranja, čestice virusa mogu
ili raspodijeliti po cijeloj zapremini otopine ili primijeniti na
vrh gradijenta. Brakke je predložio tri različite tehnike
centrifugiranje s gradijentom gustine. Sa isopycpic
(ravnotežni) proces centrifugiranja se nastavlja do
sve dok sve čestice u gradijentu ne dostignu nivo gde je gustina
okolina je jednaka njihovoj vlastitoj gustini. dakle,
frakcionisanje čestica se u ovom slučaju dešava u skladu sa
razlike u njihovoj gustini. Rastvori saharoze nemaju
dovoljna gustina za izopično odvajanje mnogih
virusi. Tokom zonskog centrifugiranja velikom brzinom, virus
Prvo se primjenjuje prethodno kreirani gradijent. Čestice
svaki tip se sedimentira kroz gradijent u obliku zone,
ili trake, brzinom koja zavisi od njihove veličine, oblika i
gustina. Centrifugiranje je završeno kada se čestice
i dalje se taloži. Ravnoteža zona
centrifugiranje je slično zonskom velikom brzinom
centrifugiranje, ali u ovom slučaju centrifugiranje

12. Poteškoće u korištenju metode centrifugiranja

Primjena metode diferencijalnog centrifugiranja
povezana je sa mnogim metodološkim poteškoćama. Prvo, kada
Oslobađanje čestica može oštetiti njihovu strukturu. Zbog toga
bilo je potrebno razviti posebne metode za uništavanje ćelija,
što ne bi izazvalo oštećenje strukture subcelularnih
frakcije. Drugo, pošto subćelijske čestice imaju
membrane, u procesu njihovog lučenja mogu nastati
razni osmotski efekti. Stoga, kako bi se
tako da ultrastruktura proučavanih objekata nije uništena
čak i kada ih izolujete, potrebno je pažljivo odabrati sastav
okruženje u kojem dolazi do uništavanja ćelija i sedimentacije
čestice. Konačno, ispiranje supćelijskih čestica
(njihovo resuspendiranje u mediju i naknadno ponovljeno
centrifugiranje) može dovesti do gubitka nekih
tvari sadržane u njima, koje pod utjecajem difuzijskih sila
ići u rješenje.
Zbog toga ponekad može biti teško razumjeti koje male molekule
su zaista elementi struktura koje se proučavaju, a koje
su jednostavno adsorbovane na svojoj površini tokom procesa oslobađanja.
Ova situacija otežava precizno određivanje nekih
funkcionalna svojstva odabranih objekata.

Centrifugiranje

metoda za odvajanje heterogenih, dispergovanih tečnih sistema u polju centrifugalnih sila (centrifugalno polje). Ima veći kapacitet odvajanja od cijeđenja, taloženja i filtriranja. Centrifuge se izvode u centrifugama čiji se princip rada zasniva na stvaranju centrifugalne sile, koja povećava brzinu razdvajanja komponenti smjese u odnosu na brzinu njihovog razdvajanja samo pod utjecajem gravitacije. Efikasnost centrifuge se procjenjuje pomoću “faktora razdvajanja” K, koji se izračunava pomoću formule: K = (2p n) 2 r/g, gdje je n broj okretaja u minuti; r je polumjer rotacije rotora g je ubrzanje gravitacije. U praksi se u tu svrhu češće koristi g, što se može naći iz gornje formule ili formule g = l, 117 x l0 -5 N 2 r, gdje je N broj okretaja; r je poluprečnik. Centrifuge se sastoje od kućišta, motora, rotora, prijenosnog mehanizma, radne komore i kontrolne ploče. Za brže odvajanje komponenti smjese, gnijezda za epruvete ili čaše se postavljaju pod uglom (u ugaonim rotorima) ili zauzimaju ovaj položaj kada se horizontalni rotor okreće. Razlike u brzinama taloženja čestica mješavine rastu sa povećanjem gustine medija u kojem dolazi do razdvajanja. U tom smislu, ponekad se C. provodi u gustom mediju, na primjer, u otopini saharoze. U mikrobiologiji, boja se koristi za taloženje mikroba, oslobađanje mikrobne suspenzije od grubih nečistoća i povećanje gustine mikroba po jedinici. zapremine i za druge svrhe. U zavisnosti od mase mikroba, koriste se različite vrste centrifuga. U virologiji i imunologiji najčešće su potrebne centrifuge sa visokim faktorom razdvajanja, tzv. super- i ultracentrifuge. Za taloženje bakterija bolje je koristiti centrifuge s faktorom razdvajanja od oko 7 tisuća (9-10 tisuća o/min). Sedimentacija gljiva, protozoa, životinjskih ćelija i grubih nečistoća vrši se u centrifugama sa niskim faktorom razdvajanja (1,5 -3 hiljade obrtaja u minuti). Pri niskim koncentracijama, proces sedimentacije čestica je odgođen. Može se ubrzati dodavanjem koagulansa ili, na primjer, ubijenim bakterijama iste vrste. Proces bojenja počinje balansiranjem na posebnim vagama čaša s epruvetama koje sadrže tekućinu, koje se nalaze jedna naspram druge u rotoru. Gumene zaptivke treba postaviti na dno čaša. Prije centrifugiranja dobro zatvorite poklopac centrifuge, upalite motor i postepeno povećavajte brzinu rotora, dovodeći je do podešene vrijednosti. Nakon isteka vremena Ts, motor se gasi, poklopac se otvara nakon što se rotor potpuno zaustavi. Prilikom rada sa živim mikrobima, potrebno je striktno pridržavati se pravila asepse i sigurnosnih mjera opreza. Testiranje suspenzija koje sadrže mikrobe bolje je provesti u staklenim ili drugim pouzdano steriliziranim epruvetama. Pamučni čep treba obmotati oko ruba epruvete ili čaše i pritisnuti gumenim prstenom. Upotreba metalnih kapica je dozvoljena samo pri malim brzinama rotacije. Epruvete se ne smiju puniti više od 1 cm od ruba. Ne možete koristiti obične epruvete ili boce za C. Cm. ultracentrifuga.

(Izvor: Rječnik mikrobioloških pojmova)

• - Pirinač. 1. Centrifuge. Rice. 1. Centrifuge: 1 laboratorijska stolna ploča TsLN-2 2 laboratorijska frižidera TsLR-1...;

  Veterinarski enciklopedijski rječnik

• - razdvajanje u polju centrifugalnih sila tečnih dispergovanih sistema sa česticama većim od 100 nm. Koristi se za izolaciju sastavnih faza iz dvokomponentnih i trokomponentnih sistema. Metode i oprema...

  Hemijska enciklopedija

• - razdvajanje heterogenih sistema pomoću centrifugalnih sila; koristi se za odvajanje suspenzija, pročišćavanje kontaminiranih tečnosti, razvrstavanje mulja prema veličini čvrstih čestica, itd...

  Termini nuklearne energije

• - centrifugiranje s gradijentom gustine - ...
• - centrifugiranje gradijenta gustine ravnoteže saharoze - .Metoda odvajanja makromolekula na osnovu njihovog koeficijenta sedimentacije : smjesa koja se odvaja nanosi se na površinu otopine s gradijentom koncentracije saharoze <...

  Molekularna biologija i genetika. Rječnik

• - centrifugiranje u ravnotežnom gradijentu gustine cezijum hlorida - Metoda centrifugiranja sa gradijentom gustine Molekularna biologija i genetika. Rječnik

• - razdvajanje heterogenih smjesa na sastavne dijelove različite gustine pomoću centrifuge...

  Veliki medicinski rječnik

• - metoda betoniranja pojedinačnih armiranobetonskih proizvoda u čeličnim oblicima primjenom efekta centrifugalne sile koju stvara centrifuga pri velikoj brzini rotacije...

CENTRIFUGATION

razdvajanje u polju centrifugalnih sila tečnih disperznih sistema sa česticama većim od 100 nm. Koristi se za odvajanje sastavnih faza (tečnost - centrat ili filtrat, čvrsta - talog) od dvokomponentnih (emulzije) i trokomponentnih (emulzije koje sadrže čvrstu fazu) sistema.

Metode i oprema. Postoje dvije metode bojenja: centrifugalna i filtracija. C. se izvodi u centrifugalnim mašinama - centrifugama i tečnim centrifugalnim separatorima. Basic radno tijelo ovih mašina je osnosimetrična školjka, odnosno rotor (bubanj), koji se okreće visokom frekvencijom c -1, zbog čega se stvara polje centrifugalnih sila do 2 x 10 4 g u industrijskim i do 35 x 10 4 g u laboratorijskim mašinama ( g- bez ubrzanja pada u gravitaciju polje). U zavisnosti od metode, filtriranje se vrši u čvrstim (precipitacija; sl. 1, a) ili perforiranim (prevučene filterskim materijalom; slika 1, b) rotorima.

Rice. 1. Rotori mašina za centrifugalnu sedimentaciju (a) i filtraciju ( b): C - suspenzija, F - centrat (filtrat), O - sediment; objašnjenje u tekstu, rf je polumjer slobodne površine tečnosti.

C. karakteriše niz tehnologija. parametri koji određuju kvalitet procesa i njegovu kinetiku. To uključuje: faktor razdvajanja (r RT - maks. unutrašnji radijus rotora), koji odražava intenzitet centrifugalnog polja; brzina centrifugalne mašine - produktivnost centrifugalne mašine u početnom tečnom sistemu ili njegovim komponentama; entrainment - sadržaj čvrste faze u centratu (filtratu); zasićenje sedimenta tečnom fazom (uključujući mulj) nakon C.; veličina odvajanja - min. veličina čestica prikupljenih tokom centrifugalne sedimentacije.
Kinetika C. zavisi od množine. faktori svrstani u dvije grupe. Faktore prve grupe određuju fizičko-hemijski. svojstva sistema koji se odvaja (razlika u gustini faza, granulometrijski sastav čvrste faze, tečne faze, specifična otpornost sedimenta tokom filtracije). Faktori druge grupe, određeni konstrukcijom i brzinom rotacije rotora centrifugalne mašine (struktura unutarrotorskog toka, njegova hidrodinamika i polje brzine), odlučujuće utiču na centrifugalnu sedimentaciju i delimično na centrifugalnu filtraciju; zauzvrat hidrodinamički. Režim rada zavisi od performansi mašine. Mat. opis toka je dat Navier-Stokesovim jednadžbama i kontinuitetom (vidi. Hidromehanički procesi), koji su sastavljeni uzimajući u obzir geometriju rotora i granične uslove; rješenje se često pronalazi korištenjem metoda privid teorije.
Centrifugalna sedimentacija uključuje zgušnjavanje, kao i taloženje - uklanjanje čvrste faze iz suspenzija sa sadržajem čestica ne većim od 5% zapremine. koristi se za čišćenje, na primjer, naftnih ulja. Kondenzacija je proces u kojem se čestice dispergirane faze grupišu u relativno maloj zapremini disperzionog medija; omogućava proizvodnju suspenzija (npr. vodene suspenzije kaolina). Precipitacija C. - odvajanje suspenzija sa sadržajem čvrste faze većim od 5-10% zapremine; primijeniti preim. za dehidraciju čvrstih komponenti (npr. CaSO 4).
Kod centrifugalne sedimentacije dolazi do kretanja čvrstih čestica pod utjecajem centrifugalne sile ( d- prečnik čestica - razlika u gustini čvrste i tečne faze; r- udaljenost od čestice do ose rotacije rotora) i sila otpora tečnog medija S. Odnos ovih sila određuje brzinu taloženja w. U laminarnom modu, karakterističnom za pojašnjenje, sila S je izražena Stokesovim zakonom: a gdje je dinamika. viskozitet tečne faze. Za turbulentne uslove tokom taloženja velikih visoko koncentrisanih čestica. sila suspenzije S nalazi se iz jednačine: (- koeficijent otpora; p l - gustina tekuće faze). Hidrodinamika strujanja određuje vrijeme zadržavanja čestica u rotoru, aw je vrijeme taloženja; poređenje ovih vrijednosti omogućava da se pronađe veličina razdvajanja.
Centrifugalna filtracija nastaje sa ili bez formiranja taloga na pregradi filtera, kao i uz istovremeno odvijanje oba procesa u njenim zonama; max. efikasan za primanje padavina sa minimumom. vlažnost. Proces se obično dijeli na tri perioda: formiranje taloga, uklanjanje viška tekućine iz njega i uklanjanje tekućine zadržane međumolekularno. sile (mehanički nacrt). Prvi period obuhvata centrifugalnu sedimentaciju i filtraciju kroz sloj nastalog sedimenta. Za izračunavanje kinetike procesa koristi se Darcy-Weisbachov zakon; pogonska sila (pad pritiska) određena je centrifugalnim poljem koje djeluje na ovjes: gdje je gustina suspenzije; rzh - slobodni radijus. površine tečnosti (sl. 1, b). Na njega utiče klizanje tečnosti preko sloja sedimenta. Period može nastati tokom raspadanja. načini rada; max. Karakteristični načini rada su konstantna i produktivnost ovjesa. Drugi i treći period zavise od velikog broja faktora vezanih za zbijenost sedimenta, oblik njegovih pornih kanala itd.; gradeći svoju prostirku. modela je izuzetno teško.
Zbog složenosti centrifugalnih mašina, performanse centrifugalnih mašina se najčešće ocjenjuju modeliranjem pomoću tzv. indeks performansi, označavajući pod F kao prvu aproksimaciju površinu bočne površine rotora. Phys. Stvar je u tome da je, po analogiji sa taloženjem u taložnicima, produktivnost centrifuga također proporcionalna površini radne površine, ali se zbog centrifugalnog polja povećava za faktor Fr. Ovisno o karakteristikama dizajna rotora za strojeve svake vrste, on je određen vlastitim nivoom i koristi se pri ponovnom izračunavanju produktivnosti iz jedne standardne veličine centrifuge u drugu. Modeliranje se izvodi geom. sličnost rotora i identičnost kriterijuma definisanja procesa.

Rice. 2. Kontinuirana centrifuga: A - precipitacijski vijak; b - vijak za filter; u - sa pulsirajuće istovar sedimenta; g - inercijalni; d - vibracije; e - precesijski; 1 - rotor; 2 - mehanizam za istovar.

U poređenju sa drugim metodama separacije (filtracijom), ugljen omogućava dobijanje sedimenata sa manje vlage. Kod centrifugalne sedimentacije, za razliku od filtracije, moguće je odvajanje suspenzija (npr. u proizvodnji boja i lakova) sa fino dispergovanom čvrstom fazom, min. Veličina čestica je 5-10 mikrona. Važna prednost kalcifikacije je mogućnost izvođenja u opremi relativno malih zapremina; nedostatak je visok energetski intenzitet.
Matursko veče. centrifuge se razlikuju: po principu razdvajanja - taloženje, filtriranje i kombinovano; u pogledu dizajna - premium. prema lokaciji rotora i sistema za istovar taloga (puž; potiskivač ili klip; korištenje inercijskih sila); o organizaciji procesa - periodično ili kontinuirano djelovanje.
C. u periodičnim mašinama. Akcija se izvodi ciklički u rotorima sa ponekad podesivim nožem ili ručnim ispuštanjem taloga.
Na sl. 2 prikazani su šematski dijagrami odvajanja suspenzija u kontinualnim mašinama. Centrifuge za taloženje (slika 2, a) su dizajnirane za odvajanje suspenzija sa nerastvorljivom čvrstom fazom (na primjer, polistiren, kanalizacijski mulj), odvodnjavanje kristalnih čestica. i granulirani proizvodi, klasifikacija (npr. TiO 2), zgušnjavanje (npr. aktivni mulj). Proces se odvija u čvrstom rotoru; mulj se kontinuirano ispušta pomoću vijka koji se okreće frekvencijom od Fr600-3500 za ove centrifuge.
Centrifuge sa filtarskim pužom (slika 2, b) su uobičajene kada se odvajaju visoko koncentrisane supstance. suspenzije sa krupnozrnom čvrstom fazom (veličina čestica veća od 0,2 mm, npr. Glauberova so). C. se proizvodi u okvirnom rotoru sa lisnatim sitom, kroz koje se uklanja filtrat. Talog se s rotora uklanja vijkom pod utjecajem razlike u brzini rotacije. Visoke vrijednosti Fr (1200-1800) omogućuju vam da dobijete proizvode s minimumom. vlažnost.
Uglavnom se koriste filter centrifuge sa pulsirajućim ispuštanjem taloga (slika 2, c). za iste svrhe kao i vijci za filtere. Zbog prisustva debelog sloja sedimenta na rešetkastom situ jednostepenog ili višestepenog rotora, moguće je izvršiti dubinsko pranje proizvoda (na primjer, KS1, rafinirani šećer). Talog se istovaruje pomoću klipnog potiskivača. kretanje linearnom brzinom v; Fr300-700.
U inercijalnim centrifugama (slika 2, d) sediment se uklanja iz rotora zbog komponente centrifugalnog polja; u vibracionim centrifugama (slika 2, d) - zbog vibracije rotora duž ose pri brzini v; u precesijskim centrifugama (slika 2, f) - zbog žiroskopskih Pokreti rotora sa brzinama rotacije i Mašine svih vrsta koriste se za centrifugalnu filtraciju visokokoncentrovanih. suspenzije sa krupnim kristalima. čvrsta faza (npr. hidro-vađenje uglja, granulirani šećer).
Varijanta C. odvajanje suspenzija i emulzija u centrifugalnim separatorima. Njihovi rotori su opremljeni konusnim paketom. ploče postavljene jedna u odnosu na drugu s malim razmakom (0,4-1,5 mm). Visok stepen separacije se postiže zahvaljujući njegovom tečenju u tankom sloju međupločnog razmaka u laminarnim uslovima. Fine suspenzije (uljni aditivi, hormonski preparati, itd.) koje sadrže 0,5-4,0% zapremine krzna. nečistoće se bistre u separatorima-čistačima (slika 3, a). Čvrsta faza, koja se skuplja u kašastom prostoru rotora, periodično se uklanja iz njega kada se otvori dno (klip). Centrifugalno zgušnjavanje (na primjer, stočni i pekarski kvasac) vrši se u separatoru zgušnjivača (slika 3, b). Kondenzirana frakcija se kontinuirano ispušta kroz mlaznice duž periferije rotora, a bistrena frakcija se ispušta kroz vrh. zona. Za odvajanje emulzija (na primjer, uljnog mulja) koriste se separatori (slika 4), čiji rotori imaju paket ploča s rupama smještenim na granici između teške i lake tekućine; komponente (centrati F 1 i F 2) se prikazuju zasebno. Ako u emulziji postoji čvrsta faza, koristite univerzalne rotore sa ispuštanjem taloga u skladu sa sl. 3 ili ručno.
Po analogiji sa centrifugama, sposobnost odvajanja separatora se procjenjuje indeksom performansi

gdje je z broj ploča u pakovanju - polovina ugla konusa ploče na vrhu; R max, R min - eksterni i unutrašnji. radijusi ploče. Modeliranje procesa u separatorima se vrši, kao iu centrifugama, pomoću indeksa performansi

Rice. 3. Separatori za odvajanje suspenzija: na Sl. kombinovani separator-čistač (a) i separator-zgušnjivač ( b); 1 - rotor; 2 - paket ploča; 3 - pokretno dno.

Rice. 4. Separator za odvajanje emulzija: 1 - rotor; 2 - paket ploča; F 1 i F 2 - centrati; E - emulzija.

Za proučavanje centrifugalnih procesa u laboratoriju koriste se industrijski modeli. centrifuge i separatori prečnika rotora 150-250 mm, kao i tzv. čašične centrifuge (rotor se sastoji od većeg broja epruveta - čaša). Ovi uzorci male veličine omogućuju eksperimentalno određivanje ne samo industrijske produktivnosti. mašine, ali i mogućnost istovara taloga sa rotora, konačnu vlažnost proizvoda, uvlačenje. Istraživanja se provode s malim količinama specijalnih proizvoda. stoji. Centrifuge za čaše se koriste za procjenu vremena sedimentacije čestica tokom razlaganja. o.
Moderna centrifugalna tehnologija ima tendenciju povećanja brzine rotora, povećanja produktivnosti i smanjenja otkucaja. metala i energetski intenzitet. Produktivnost mašina se povećava zbog poboljšanja hidrodinamike rotora, povećavajući njihovu dužinu (u taložnim centrifugama) i visinu paketa (u separatorima). Promjeri rotora u mašinama velikog kapaciteta se povećavaju; kreiraju se com-biniri. rotori, u dizajnu kojih se kombiniraju različite vrste. uvode se metode digitalizacije mikroprocesorskih upravljačkih sistema i podesivih pogona koji omogućavaju digitalizaciju na optimalan način. modovima.
C. je široko rasprostranjen u tehnologiji. procesi u hemijskom i šumarskom kompleksu, prehrambenoj, tekstilnoj i drugim industrijama. C. igra važnu ulogu u rješavanju ekoloških problema. problemi (prečišćavanje komunalnih i industrijskih otpadnih voda), u tehnologijama koje štede resurse.

Lit.: Sokolov V.I., Centrifugiranje, M., 1976; Škoropad D. E., Novikov O. P., Centrifuge i separatori za hemijsku industriju, M., 1987.

I. A. Fainerman.

ultracentrifugiranje - metoda za odvajanje i proučavanje čestica manjih od 100 nm (makromolekule organela životinjskih i biljnih ćelija, virusi, itd.) u polju centrifugalnih sila. Omogućuje vam da odvojite mješavine čestica u frakcije ili pojedinačne komponente, pronađite mol. masa i MWD polimera, gustina njihovih selfata. Omogućava procjenu oblika i veličine makromolekula u otopini (vidi. analiza varijanse), uticaj statike pritisak na stabilnost čestica, parametri interakcije. tip asocijacije - makromolekule međusobno ili sa molekulima male molekularne težine. komponente i joni, uticaj prirode rastvarača na konformaciju makromolekula itd.
Izvodi se pomoću ultracentrifuga opremljenih šupljim rotorima, čije su šupljine zatvorene i protočne. Postoje brzina i ravnoteža. U prvom slučaju, čestice se kreću duž radijusa rotora, respektivno. njegov koeficijent sedimentacija, u prvoj aproksimaciji proporcionalna masi čestice, razlika u gustinama čestice i tečnosti kada se čestice kreću od ose rotacije rotora ka periferiji (sedimentu), kada - prema osi rotacija (plovka). Tokom ravnotežnog ultracentrifugiranja, radijalni prijenos čestica se nastavlja sve dok se ne dobije zbir hemijskih potencijalna i molarna potencijalna energija u svakoj tački sistema neće postati konstantna vrijednost, nakon čega će se raspodjela čestica prestati mijenjati.
T. je pozvao. analit ultracentrifugiranje se koristi u analizi rastvora, disperzija i izvodi se pomoću analita. ultracentrifuge opremljene rotorima sa optički prozirnim zatvorenim rezervoarima i optičkim. sistemi za određivanje koncentracije ili njenog gradijenta duž poluprečnika rotora u vremenu; zapremine koje se proučavaju su od 0,01 do 2 ml sa masom čestica od nekoliko. mcg do mg. Preparativna ultracentrifugacija se koristi za izolaciju komponenti iz složenih smjesa; zapremina tečnosti i masa ispitnog uzorka m.b. za nekoliko redova veličine veći nego za analit. ultracentrifugiranje. Centrifugalna ubrzanja u ultracentrifugama dostižu 5 x 10 5 g. Prvi analit. ultracentrifugu je kreirao T. Svedberg (1923; 5 x 10 3 g).

Lit.: Bowen T., Uvod u ultracentrifugiranje, trans. sa engleskog, M., 1973.

A. D. Morozkin.

Hemijska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .

Sinonimi:

Pogledajte šta je "CENTRIFUGATION" u drugim rječnicima:

Razdvajanje heterogenih sistema (na primjer, tečno-čvrste čestice) na frakcije na osnovu gustine pomoću centrifugalnih sila. Centrifugiranje se vrši u mašinama koje se zovu centrifuge. Centrifugiranje se koristi za odvajanje sedimenta iz ... ... Wikipedije

Razdvajanje nehomogenih sistema (na primjer, tečno-čvrsto tijelo) pomoću centrifugalnih sila; koristi se za odvajanje suspenzija, bistrenje kontaminiranih tečnosti, klasifikaciju mulja prema veličini čvrstih čestica itd.; mogućnosti razdvajanja...... Termini nuklearne energije

centrifugiranje- NDP. spajanje spojnica Odvajanje tečnih heterogenih sistema u rotorima pod uticajem centrifugalnih sila. [GOST 16887 71] [GOST R 51109 97] Nedopustivo, ne preporučuje se spajanje Predmeti: industrijska čistoća, filtracija, centrifugiranje, ... ... Vodič za tehnički prevodilac

Centrifugiranje- - metoda oblikovanja proizvoda korištenjem centrifugalnih sila koje istiskuju dio vode za miješanje i unesenog zraka iz smjese. [Terminološki rječnik betona i armiranog betona. FSUE "Nacionalni istraživački centar "Građevinarstvo" NIIZHB i m. A. A. Gvozdev, ... ... Enciklopedija pojmova, definicija i objašnjenja građevinskih materijala

Razdvajanje heterogenih smjesa (suspenzije, emulzije, muljevi) na sastavne dijelove pod utjecajem centrifugalne sile. Izvodi se u centrifugama. Koristi se u naučnoistraživačkoj, hemijskoj, prehrambenoj, rudarskoj i drugim industrijama... Veliki enciklopedijski rječnik

Metoda za odvajanje heterogenih, dispergovanih tečnih sistema u polju centrifugalnih sila (polje centrifugata). Ima veći kapacitet odvajanja od cijeđenja, taloženja i filtriranja. C. se izvodi u centrifugama, princip rada je ... ... Mikrobiološki rječnik

Imenica, broj sinonima: 1 ultracentrifugacija (1) ASIS rječnik sinonima. V.N. Trishin. 2013… Rečnik sinonima

Centrifugiranje- * centrifugiranje * centrifugiranje je upotreba sila koje stvara centrifuga (vidi) za razdvajanje molekula u tečnom mediju. Postoji nekoliko vrsta boja: gradijent gustine, diferencijalni, saharozni gradijent... Genetika. Enciklopedijski rječnik - razdvajanje nehomogenih sistema (na primjer, tečno-čvrsto tijelo) pomoću centrifugalnih sila. Koristi se za odvajanje suspenzija, bistrenje kontaminanata. tečnosti, hidraulični klasifikacija mulja prema veličini čvrstih čestica i sl. Izvršeno u ... ... Veliki enciklopedijski politehnički rječnik

Knjige

• Principi i metode biohemije i molekularne biologije, Derek Gordon, obrazovna publikacija koju su napisali autori iz Velike Britanije, postavlja osnove teorijskih koncepata biohemije i molekularne biologije primijenjene na moderne istraživačke metode, među... Kategorija: Medicina Serija: Metode u biologiji (Laboratorija znanja) Izdavač: Laboratorija znanja, eBook(fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)