Centrifugiranje u laboratoriju. Predavanje: Centrifugiranje Na čemu se temelji princip centrifugiranja?

Metoda centrifugiranja temelji se na različitom ponašanju čestica u centrifugalnom polju koje stvara centrifuga. Uzorak koji se nalazi u posudi za centrifugiranje stavlja se u rotor koji pokreće pogon centrifuge. Za odvajanje smjese čestica potrebno je odabrati niz uvjeta, kao što su brzina rotacije, vrijeme centrifugiranja i radijus rotora. Za sferne čestice brzina taloženja (sedimentacije) ne ovisi samo o ubrzanju, već i o polumjeru i gustoći čestica, kao i o viskoznosti medija u koji se taloži uzorak.

Centrifugiranje se može podijeliti u dvije vrste: preparativno i analitičko. Preparativno centrifugiranje koristi se kada je potrebno izdvojiti dio uzorka za daljnje istraživanje. Ova metoda se koristi za izolaciju stanica iz suspenzije, bioloških makromolekula itd.

Analitičko centrifugiranje koristi se za proučavanje ponašanja bioloških makromolekula u centrifugalnom polju. Ova metoda omogućuje dobivanje podataka o masi, obliku i veličini molekula smještenih u relativno malim volumenima uzorka. U svakodnevnoj laboratorijskoj praksi najčešće se susreće preparativno centrifugiranje.

Preparativne laboratorijske centrifuge se pak prema namjeni dijele u skupine: preparativne ultracentrifuge, centrifuge opće namjene i centrifuge velike brzine. Centrifuge opće namjene imaju najveću praktičnu primjenu u medicinskim laboratorijima i imaju najveću brzinu do 6 tisuća okretaja u minuti. Glavna značajka ovog tipa uređaja je njegov relativno veliki kapacitet - do 6 litara, što omogućuje korištenje za centrifugiranje ne samo centrifugalnih epruveta volumena do 100 ml, već i spremnika do 1,25 litara. U svim centrifugama opće namjene, rotori su kruto montirani na pogonsku osovinu, tako da centrifugirani spremnici moraju biti prilično precizno uravnoteženi. Kako biste izbjegli lom, nemojte stavljati neparan broj epruveta u rotor; ako je opterećenje nepotpuno, spremnike treba postaviti jedan nasuprot drugog.

Centrifuge velike brzine imaju najveću brzinu od 25 tisuća okretaja u minuti i ubrzanje do 89 tisuća g. Komora koja sadrži rotor i centrifugirane uzorke opremljena je sustavom hlađenja kako bi se spriječilo zagrijavanje uzrokovano trenjem kada se rotor vrti velikom brzinom. Obično takve centrifuge mogu raditi s volumenom do 1,5 litara i opremljene su kutnim rotorima ili rotorima sa zamjenjivim čašama.

Preparativne ultracentrifuge ubrzavaju do 75 000 okretaja u minuti i imaju maksimalno centrifugalno ubrzanje od 510 tisuća g. Opremljeni su rashladnim i vakuumskim jedinicama kako bi se spriječilo pregrijavanje rotora zbog trenja sa zrakom. Rotori za ove centrifuge izrađeni su od legura titana ili aluminija visoke čvrstoće. Osovina ultracentrifuga, za razliku od brzih i preparativnih centrifuga, napravljena je fleksibilno kako bi se smanjile vibracije kada je ravnoteža rotora poremećena. Spremnici u rotoru moraju biti pažljivo uravnoteženi na jednu desetinu grama.

Što je centrifugiranje? Za što se metoda koristi? Izraz "centrifugiranje" znači odvajanje tekućih ili čvrstih čestica tvari u različite frakcije pomoću centrifugalnih sila. Ovo odvajanje tvari provodi se pomoću posebnih uređaja - centrifuga. Koji je princip metode?

Princip centrifugiranja

Pogledajmo definiciju detaljnije. Centrifugiranje je djelovanje na tvari ultrabrzom rotacijom u specijaliziranom aparatu. Glavni dio svake centrifuge je rotor, koji sadrži gnijezda za ugradnju epruveta s materijalom koji je podložan odvajanju u zasebne frakcije. Kada se rotor okreće velikom brzinom, tvari koje se nalaze u epruvetama razdvajaju se u različite tvari prema razini gustoće. Na primjer, centrifugiranje uzoraka podzemne vode odvaja tekućinu i taloži krute čestice koje sadrži.

Autor metode

Po prvi put postalo je poznato što je centrifugiranje nakon eksperimenata koje je proveo znanstvenik A. F. Lebedev. Metodu je razvio istraživač za određivanje sastava vode u tlu. Prethodno je u te svrhe korišteno taloženje tekućine s naknadnim odvajanjem krutih uzoraka iz nje. Razvoj metode centrifugiranja omogućio je brže rješavanje ovog zadatka. Zahvaljujući ovom odvajanju, postalo je moguće ekstrahirati kruti dio tvari iz tekućine u suhom obliku u roku od nekoliko minuta.

Koraci centrifugiranja

Diferencijalno centrifugiranje započinje taloženjem tvari koje su predmet istraživanja. Ova obrada materijala odvija se u uređajima za taloženje. Tijekom taloženja dolazi do odvajanja čestica tvari pod utjecajem gravitacije. To vam omogućuje da pripremite tvari za bolje odvajanje pomoću centrifugalnih sila.

Zatim se tvari u epruvetama filtriraju. U ovoj fazi koriste se takozvani perforirani bubnjevi koji su namijenjeni za odvajanje tekućih čestica od krutih. Tijekom prezentiranih aktivnosti sav talog ostaje na stijenkama centrifuge.

Prednosti metode

U usporedbi s drugim metodama kojima je cilj odvajanje pojedinačnih tvari, poput filtracije ili sedimentacije, centrifugiranje omogućuje dobivanje sedimenta s minimalnim sadržajem vlage. Korištenje ove metode odvajanja omogućuje 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 velika potrošnja energije uređaja.

Centrifugiranje u biologiji

U biologiji se rastavljanju tvari na pojedinačne tvari pribjegava kada je potrebno pripremiti preparate za ispitivanje pod mikroskopom. Centrifugiranje se ovdje provodi pomoću složenih uređaja - citorotora. Osim utora za epruvete, takvi uređaji opremljeni su držačima uzoraka i svim vrstama slajdova složenog dizajna. Dizajn centrifuge pri provođenju istraživanja u biologiji izravno utječe na kvalitetu dobivenih materijala i, sukladno tome, na količinu korisnih informacija koje se mogu izvući iz rezultata analize.

Centrifugiranje u industriji prerade nafte

Metoda centrifugiranja neizostavna je u proizvodnji ulja. Postoje ugljikovodični minerali iz kojih se tijekom destilacije voda ne oslobađa u potpunosti. Centrifugiranje omogućuje uklanjanje viška tekućine iz ulja, povećavajući njegovu kvalitetu. U ovom slučaju ulje se otopi u benzenu, zatim se zagrije na 60 o C, a zatim podvrgne centrifugalnoj sili. Na kraju izmjerite količinu preostale vode u tvari i po potrebi ponovite postupak.

Centrifugiranje krvi

Ova metoda se široko koristi u medicinske svrhe. U medicini vam omogućuje rješavanje sljedećeg broja problema:

1. Uzimanje pročišćenih uzoraka krvi za plazmaferezu. U tu svrhu formirani elementi krvi se odvajaju od plazme u centrifugi. Operacija omogućuje oslobađanje krvi od virusa, viška antitijela, patogenih bakterija i toksina.
2. Priprema krvi za transfuziju davatelja. Nakon što se tjelesna tekućina centrifugiranjem odvoji u zasebne frakcije, krvne stanice se vraćaju davatelju, a plazma se koristi za transfuziju ili zamrzava za kasniju upotrebu.
3. Izolacija trombocitne mase. Tvar se dobiva iz dobivene mase i koristi se u kirurškim i hematološkim odjelima medicinskih ustanova, u hitnoj terapiji i operacijskim dvoranama. Korištenje trombocitne mase u medicini omogućuje poboljšanje zgrušavanja krvi kod žrtava.
4. Sinteza crvenih krvnih stanica. Centrifugiranje krvnih stanica odvija se delikatnim odvajanjem njihovih frakcija prema posebnoj tehnici. Gotova masa, bogata crvenim krvnim stanicama, koristi se za transfuziju tijekom gubitka krvi i operacija. Crvena krvna zrnca često se koriste za liječenje anemije i drugih sustavnih bolesti krvi.

U suvremenoj medicinskoj praksi koriste se mnogi uređaji nove generacije koji omogućuju ubrzanje rotirajućeg bubnjića do određene brzine i zaustavljanje u određenom trenutku. To omogućuje preciznije razdvajanje krvi na crvene krvne stanice, trombocite, plazmu, serum i ugruške. Na sličan način se ispituju i druge tjelesne tekućine, posebno se odvajaju tvari u mokraći.

Centrifuge: glavne vrste

Shvatili smo što je centrifugiranje. Sada saznajmo koji se uređaji koriste za provedbu metode. Centrifuge mogu biti zatvorene i otvorene, na mehanički ili ručni pogon. Glavni radni dio ručnih otvorenih instrumenata je rotirajuća os smještena okomito. U njegovom gornjem dijelu nalazi se okomito učvršćena šipka na kojoj su smještene pomične metalne čahure. Sadrže posebne epruvete koje su pri dnu sužene. Na dnu tuljaca nalazi se vata, čime se izbjegava oštećenje staklene epruvete u kontaktu s metalom. Zatim se aparat pokreće. Nakon nekog vremena tekućina se odvaja od suspendiranih krutih tvari. Nakon toga ručna centrifuga se zaustavlja. Gusti, čvrsti sediment koncentrira se na dnu epruveta. Iznad njega je tekući dio tvari.

Mehaničke centrifuge zatvorenog tipa imaju veliki broj čahura za smještaj epruveta. Takvi uređaji su prikladniji u usporedbi s ručnim. Njihove rotore pokreću snažni elektromotori i mogu ubrzati do 3000 okretaja u minuti. To omogućuje bolje odvajanje tekućih tvari od krutih.

Značajke pripreme epruveta za centrifugiranje

Epruvete koje se koriste za centrifugiranje moraju biti napunjene ispitivanim materijalom jednake mase. Stoga se ovdje za mjerenja koriste posebne vage visoke preciznosti. Kada je potrebno uravnotežiti brojne epruvete u centrifugi, koristi se sljedeća tehnika. Nakon vaganja nekoliko staklenih posuda i postizanja iste mase, jedna od njih se ostavlja kao standard. Sljedeće epruvete se ekvilibriraju s ovim uzorkom prije stavljanja u aparat. Ova tehnika značajno ubrzava rad kada je potrebno pripremiti cijeli niz epruveta za centrifugiranje.

Važno je napomenuti da se u epruvete nikada ne stavlja previše ispitivane tvari. Staklene posude se pune tako da razmak do ruba bude najmanje 10 mm. Inače će tvar istjecati iz epruvete pod utjecajem centrifugalne sile.

Supercentrifuge

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

Uređaji prikazanog plana opremljeni su slijepim bubnjem u obliku cijevi malog promjera - ne više od 240 mm. Duljina takvog bubnja znatno premašuje njegov presjek, što omogućuje značajno povećanje broja okretaja i stvaranje snažne centrifugalne sile.

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

Prednosti supercentrifuga uključuju:

• apsolutna nepropusnost;
• najveći intenzitet odvajanja tvari;
• kompaktne dimenzije;
• sposobnost odvajanja tvari na molekularnoj razini.

Konačno

Tako smo saznali što je centrifugiranje. Trenutno, metoda nalazi svoju primjenu kada je potrebno izolirati precipitate iz otopina, pročistiti tekućine i odvojiti komponente biološki aktivnih i kemijskih tvari. Ultracentrifuge se koriste za odvajanje tvari na molekularnoj razini. Metoda centrifugiranja aktivno se koristi u kemijskoj, naftnoj, nuklearnoj, prehrambenoj industriji, kao iu medicini.

Centrifugiranje je razdvajanje mehaničkih smjesa na njihove sastavne dijelove.
djelovanjem centrifugalne sile. Uređaji koji se za to koriste
mete se nazivaju centrifuge.
Glavni dio centrifuge je rotor s montiranim
Ima utore za centrifugalne epruvete. Rotor se okreće sa
velike brzine, zbog čega nastaju značajna oštećenja
veličina centrifugalnih sila, pod utjecajem kojih
odvajaju se npr. mehaničke smjese
taloženje čestica suspendiranih u tekućini.

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
rupavi bubnjevi. Unutarnja površina
takvog bubnja prekriva se filtarskom tkaninom.
Ovjes se baca prema
stijenke bubnja, dok čvrsta faza ostaje uključena
površine tkanine i tekućine pod utjecajem
centrifugalna sila prolazi kroz sloj sedimenta i
tkanina se vadi kroz rupe u bubnju.
Centrifugalna filtracija obično se sastoji od
tri uzastopna fizikalna procesa:
1) filtracija sa stvaranjem taloga;
2) zbijanje sedimenta;
3) uklanjanje tekućine zadržane iz sedimenta
molekularne sile;

Centrifugalno taloženje

Centrifugalno taloženje
Centrifugalno taloženje - proces odvajanja
suspenzije u centrifugama koje imaju bubnjeve sa
čvrste zidove. Suspenzija se ubrizgava u donji
dijelu bubnja i pod utjecajem centrifugalne sile
bačen uza zidove. Na zidovima se stvara sloj
sediment, a tekućina tvori unutarnji sloj i
se istiskuje iz bubnja ulazeći u odjeljak
suspenzija. Tekućina se diže do vrha,
prelije preko ruba bubnja i izvadi se
van.
U ovom slučaju se događaju dva fizikalna procesa:
1) Taloženje krute faze.
2) Zbijanje sedimenta.

Centrifugalno bistrenje

Centrifugalno bistrenje - proces odvajanja
rijetke suspenzije i koloidne otopine. Tako
provodi se u čvrstim bačvama.
Prema svojoj fizikalnoj biti, centrifugalan
pojašnjenje je proces
slobodno taloženje čvrstih čestica u polju
centrifugalne sile.
U bubnjevima s čvrstim stijenkama
emulzije se također odvajaju. Pod, ispod
komponente zbog centrifugalne sile
emulzije prema gustoći
raspoređeni su u obliku razgraničenih slojeva:
vanjski sloj tekućine veće gustoće
a unutarnji sloj lakše tekućine.
Tekućine se ispuštaju odvojeno od bubnja.

U kliničkim i sanitarnim laboratorijima
koristi se centrifugiranje
za odvajanje crvenih krvnih stanica od
krvna plazma, krvni ugrušci iz
serum, guste čestice iz
tekući dio mokraće i sl. Za
koristi u tu svrhu ili
ručne centrifuge, odn
centrifuge na električni pogon,
brzina rotacije od kojih
može se prilagoditi.
Ultracentrifuge, brzina
rotacija rotora od kojih
prelazi 40.000 okretaja u minuti,
obično se koristi u
eksperimentalna praksa
za odvajanje organela
stanice, koloidni odjeljci
čestice, makromolekule,
polimeri.

Primjena centrifugiranja u parazitologiji

Metoda se koristi za razlikovanje složenih
mješavina krvi, urina ili izmeta, nakon čega slijedi
izoliranje helminta iz njega za daljnje
proučavanje pod mikroskopom i fiksiranje materijala. U
proces centrifugiranja prisutan u uzorku
paraziti prolaze kroz filter i nakupljaju se u
donji konusni odjeljak epruvete. Mrežica filtera
sa ćelijama posebne veličine
u epruveti nalazi okomito, kao rezultat
što se događa vodoravno (bočno)
filtracija uzorka. Kao rezultat, nepristojan
talože se čestice neprobavljene hrane, vlakna
komora za miješanje, te paraziti i njihova jaja
nesmetano prolaze kroz filter. Tako
Tako se paraziti koncentriraju u
površinski sloj finog sedimenta, i
laboratorijski liječnik može samo pažljivo odabrati
uzorak za mikroskopsku upotrebu
automatsku pipetu i nanesite je na
tobogan.

Metoda centrifugiranja u citologiji

Diferencijalna metoda
centrifugiranje se koristi za
frakcioniranje stanica, tj. njihovo odvajanje
sadržaja u frakcije ovisno o specifičnim
težina raznih organela i staničnih inkluzija.
Da biste to učinili, fino mljevene ćelije se okreću
poseban uređaj - ultracentrifuga. U
nastalih centrifugiranjem staničnih komponenti
talog iz otopine, koji se nalazi u
prema svojoj gustoći. Gušće
strukture se talože nižim stopama
centrifugiranje, a manje gusti - na visokoj
brzine Dobiveni slojevi se odvajaju i proučavaju
odvojeno.

10. Centrifugiranje u botanici i fiziologiji biljaka

Centrifugiranje vam omogućuje dobivanje raznih
frakcije subcelularnih čestica i istražiti
svojstva i funkcije svake frakcije u
odvojeno. Na primjer, od lišća špinata možete
izolirati kloroplaste, oprati ih sa
ponovljeno centrifugiranje u odgovarajućem
okoliš iz staničnih fragmenata i ispitati ih
ponašanja u raznim eksperimentalnim
uvjetima ili odrediti njihov kemijski sastav.
Dalje možete, koristeći razne izmjene
tehnike, uništiti te plastide i izolirati
kroz
diferencijalno centrifugiranje (više puta
taloženja čestica pri različitim vrijednostima
ubrzanje) njihovi sastavni elementi. Tako
pomoću kojih je bilo moguće pokazati da plastidi sadrže
strukture karakterizirane vrlo uređenim
struktura - tzv grana; sve žitarice
nalaze se unutar graničnog kloroplasta
membrane (ljuska kloroplasta). Prednosti
ova je metoda jednostavno neprocjenjiva jer
omogućuje nam otkrivanje postojanja
funkcionalne podjedinice koje čine
veće subcelularne čestice; posebno,
koristeći metodu

11. Metoda centrifugiranja u virologiji

Metoda centrifugiranja gradijenta gustoće po Bracquetu može se
koristiti i za odabir i za dohvaćanje
kvantitativne karakteristike biljnih virusa. Kako je ispalo,
Ova metoda i danas ima mnogo mogućnosti
široko se koristi u području virologije i molekularne
biologija. Prilikom provođenja istraživanja korištenjem
gradijent gustoće centrifugiranje centrifuge tube
djelomično ispunjen otopinom čija se gustoća smanjuje u
smjeru od dna prema meniskusu. Za stvaranje gradijenta kada
najčešće se koristi u frakcioniranju biljnih virusa
saharoza. Prije početka centrifugiranja virusne čestice mogu
raspodijeliti po cijelom volumenu otopine ili primijeniti na
vrh gradijenta. Brakke je predložio tri različite tehnike
centrifugiranje s gradijentom gustoće. S izopičnim
(ravnotežni) proces centrifugiranja nastavlja se sve dok
dok sve čestice u gradijentu ne dostignu razinu na kojoj gustoća
okoliš je jednak njihovoj vlastitoj gustoći. Tako,
frakcioniranje čestica događa se u ovom slučaju u skladu s
razlike u njihovoj gustoći. Otopine saharoze nemaju
dovoljna gustoća za izopiknsko odvajanje mnogih
virusi. Tijekom zonskog centrifugiranja velikom brzinom, virus
Prvo se primjenjuje prethodno stvoreni gradijent. Čestice
svaki tip se taloži kroz gradijent u obliku zone,
ili trake, brzinom ovisno o njihovoj veličini, obliku i
gustoća. Centrifugiranje je završeno kada se čestice
i dalje nastaviti taložiti. Zonska ravnoteža
centrifugiranje je slično zonskom velikom brzinom
centrifugiranje, ali u ovom slučaju centrifugiranje

12. Poteškoće u korištenju metode centrifugiranja

Primjena metode diferencijalnog centrifugiranja
povezan je s mnogim metodološkim poteškoćama. Prvo, kada
Oslobađanje čestica može oštetiti njihovu strukturu. Zato
bilo je potrebno razviti posebne metode za uništavanje stanica,
koji ne bi uzrokovao oštećenje strukture subcelularnih
frakcije. Drugo, budući da subcelularne čestice imaju
membrane, u procesu njihove sekrecije mogu nastati
razne osmotske učinke. Stoga, kako bi se
tako da se ne uništi ultrastruktura proučavanih objekata
čak i kada ih izdvajate, potrebno je pažljivo odabrati sastav
okoliš u kojem dolazi do razaranja i taloženja stanica
čestice. Konačno, ispiranje subcelularnih čestica
(njihova resuspenzija 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 stvarno elementi struktura koje se proučavaju, i koji
jednostavno su se adsorbirale na njihovoj površini tijekom procesa oslobađanja.
Ova situacija otežava točno određivanje nekih
funkcionalna svojstva odabranih objekata.

Centrifugiranje

metoda za razdvajanje heterogenih, dispergiranih tekućih sustava u polju centrifugalnih sila (centrifugalno polje). Ima veći kapacitet odvajanja od cijeđenja, taloženja i filtriranja. Centrifugiranje se provodi u centrifugama čiji se princip rada temelji na stvaranju centrifugalne sile, koja povećava brzinu odvajanja komponenti smjese u odnosu na brzinu njihovog odvajanja samo pod utjecajem gravitacije. Učinkovitost centrifuge procjenjuje se "faktorom odvajanja" K, koji se izračunava pomoću formule: K = (2p n) 2 r/g, gdje je n broj okretaja u minuti; r je radijus rotacije rotora; g je gravitacijsko ubrzanje. U praksi se za tu svrhu češće koristi g, koji se može naći iz gornje formule ili po formuli g = l, 117 x l0 -5 N 2 r, gdje je N broj okretaja; r je radijus. Centrifuge se sastoje od kućišta, motora, rotora, prijenosnog mehanizma, radne komore i upravljačke ploče. Radi bržeg odvajanja sastojaka smjese, gnijezda za epruvete ili čaše postavljaju se pod kutom (kod kutnih rotora) ili zauzimaju taj položaj kada se vrti horizontalni rotor. Razlike u brzinama taloženja čestica smjese povećavaju se s povećanjem gustoće medija u kojem dolazi do razdvajanja. U tom smislu, ponekad se C. provodi u gustom mediju, na primjer, u otopini saharoze. U mikrobiologiji se boja koristi za taloženje mikroba, oslobađanje mikrobnih suspenzija od grubih nečistoća i povećanje gustoće mikroba po jedinici. volumen i za druge svrhe. Ovisno o masi mikroba koriste se različite vrste centrifuga. U virologiji i imunologiji obično su potrebne centrifuge s visokim faktorom odvajanja, tzv. super- i ultracentrifuge. Za taloženje bakterija bolje je koristiti centrifuge s faktorom razdvajanja od oko 7 tisuća (9-10 tisuća okretaja u minuti). Sedimentacija gljiva, protozoa, životinjskih stanica i grubih nečistoća provodi se u centrifugama s niskim faktorom razdvajanja (1,5 -3 tisuće okretaja u minuti). Pri niskim koncentracijama, proces sedimentacije čestica je odgođen. Može se ubrzati dodavanjem koagulansa ili npr. ubijenih bakterija iste vrste. Proces bojanja započinje balansiranjem na posebnim vagama čaša s epruvetama s tekućinom, smještenih jedna nasuprot drugoj u rotoru. Gumene brtve treba staviti na dno naočala. Prije centrifuge dobro zatvorite poklopac centrifuge, upalite motor i postupno povećavajte brzinu rotora, dovodeći je do zadane vrijednosti. Nakon isteka vremena Ts, motor se gasi, poklopac se otvara nakon potpunog zaustavljanja rotora. Pri radu sa živim mikrobima potrebno je strogo poštivati ​​pravila asepse i sigurnosne mjere. Bolje je provesti ispitivanje suspenzija koje sadrže mikrobe u staklenim ili drugim pouzdano steriliziranim epruvetama. Pamučni čep treba omotati oko ruba epruvete ili stakla i pritisnuti ga gumenim prstenom. Upotreba metalnih čepova dopuštena je samo pri niskim brzinama vrtnje. 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)

• - Riža. 1. Centrifuge. Riža. 1. Centrifuge: 1 laboratorijska stolna TsLN-2; 2 laboratorijska hladnjaka TsLR-1...

  Veterinarski enciklopedijski rječnik

• - odvajanje u polju centrifugalnih sila tekućih disperznih sustava s česticama većim od 100 nm. Koristi se za izolaciju sastavnih faza iz dvokomponentnih i trokomponentnih sustava. Metode i oprema...

  Kemijska enciklopedija

• - razdvajanje heterogenih sustava pomoću centrifugalnih sila; koristi se za odvajanje suspenzija, bistrenje kontaminiranih tekućina, klasificiranje mulja prema veličini krutih čestica itd...

  Pojmovi nuklearne energije

• - centrifugiranje s gradijentom gustoće - ...
• - centrifugiranje sa gradijentom gustoće ravnoteže saharoze - .Metoda odvajanja makromolekula na temelju njihovog koeficijenta sedimentacije. : smjesa koju treba odvojiti nanosi se na površinu otopine s gradijentom koncentracije saharoze <...

  Molekularna biologija i genetika. Rječnik

• - centrifugiranje s gradijentom gustoće ravnoteže cezijevim kloridom - Metoda centrifugiranja s gradijentom gustoće Molekularna biologija i genetika. Rječnik

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

  Veliki medicinski rječnik

• - metoda betoniranja pojedinačnih armiranobetonskih proizvoda u čeličnim oplatama djelovanjem centrifugalne sile koju stvara centrifuga velike brzine vrtnje...

CENTRIFUGIRANJE

odvajanje u polju centrifugalnih sila tekućih disperznih sustava s česticama većim od 100 nm. Koristi se za odvajanje komponentnih faza (tekućina - centar ili filtrat, krutina - sediment) od dvokomponentnih (emulzije) i trokomponentnih (emulzije koje sadrže čvrstu fazu) sustava.

Metode i oprema. Postoje dvije metode bojanja: centrifugalna i filtracija. C. provodi se u centrifugalnim strojevima – centrifugama i centrifugalnim separatorima tekućina. Osnovni, temeljni radno tijelo ovih strojeva je osnosimetrična ljuska, odnosno rotor (bubanj), koji rotira 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 strojevima ( g- bez ubrzanja padajući u gravitaciju polje). Ovisno o metodi, filtriranje se provodi u čvrstim (precipitacijskim; slika 1, a) ili perforiranim (obloženim filtarskim materijalom; slika 1, b) rotorima.

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

C. karakterizira niz tehnologija. parametri koji određuju kvalitetu procesa i njegovu kinetiku. Tu spadaju: faktor razdvajanja (r RT - maks. unutarnji radijus rotora), odražava intenzitet centrifugalnog polja; brzina centrifugalnog stroja - produktivnost centrifugalnog stroja u početnom tekućem sustavu ili njegovim komponentama; entrainment - sadržaj krute faze u centratu (filtratu); zasićenje sedimenta tekućom fazom (uključujući mulj) nakon C.; veličina razdvajanja - min. veličina čestica sakupljenih tijekom centrifugalne sedimentacije.
Kinetika C. ovisi o množini. čimbenici svrstani u dvije skupine. Čimbenici prve skupine određeni su fizikalno-kemijskim. svojstva sustava koji se odvaja (razlika u faznim gustoćama, granulometrijski sastav krute faze, tekuće faze, specifični otpor sedimenta tijekom filtracije). Čimbenici druge skupine, određeni konstrukcijom i brzinom vrtnje rotora centrifugalnog stroja (struktura unutarrotorskog strujanja, njegova hidrodinamika i polje brzina), odlučujuće utječu na centrifugalnu sedimentaciju i dijelom na centrifugalnu filtraciju; pak hidrodinamički. Način rada ovisi o performansama stroja. Mat. opis toka dan je Navier-Stokesovim i jednadžbama kontinuiteta (vidi. hidromehanički procesi), koji su sastavljeni uzimajući u obzir geometriju rotora i rubne uvjete; rješenje se često nalazi pomoću metoda privid teorije.
Centrifugalna sedimentacija uključuje zgušnjavanje, kao i sedimentaciju Bistrenje - uklanjanje krute faze iz suspenzija s udjelom čestica ne većim od 5% volumena; koristi se za čišćenje npr. naftnih ulja. Kondenzacija je proces u kojem se čestice disperzne faze grupiraju u relativno malom volumenu disperzijskog medija; omogućuje proizvodnju suspenzija (npr. vodena suspenzija kaolina). Taloženje C. - odvajanje suspenzija sa sadržajem krute faze većim od 5-10% volumena; primijeniti preim. za dehidrataciju čvrstih komponenti (npr. CaSO 4).
S centrifugalnom sedimentacijom, kretanje čvrstih čestica događa se pod utjecajem centrifugalne sile ( d- promjer čestica - razlika u gustoći krute i tekuće faze; r- udaljenost od čestice do osi rotacije rotora) i sila otpora tekućeg medija S. Omjer tih sila određuje brzinu taloženja w. U laminarnom načinu, karakterističnom za bistrenje, sila S izražava se Stokesovim zakonom: a gdje je dinamika. viskoznost tekuće faze. Za turbulentne uvjete tijekom taloženja velikih visoko koncentriranih čestica. sila suspenzije S nalazi se iz jednadžbe: (- koeficijent otpora; p l - gustoća tekuće faze). Hidrodinamika toka određuje vrijeme zadržavanja čestica u rotoru, aw je vrijeme taloženja; usporedba ovih vrijednosti omogućuje pronalaženje veličine razdvajanja.
Centrifugalna filtracija se odvija sa ili bez stvaranja taloga na filterskoj pregradi, kao i uz istovremeno odvijanje oba procesa u njegovim zonama; max. učinkovit za primanje oborina s minimumom. vlažnost. Proces se obično dijeli na tri razdoblja: stvaranje taloga, uklanjanje viška tekućine iz njega i uklanjanje tekućine zadržane intermolekularno. sile (mehanički gaz). Prvo razdoblje obuhvaća centrifugalnu sedimentaciju i filtraciju kroz sloj nastalog sedimenta. Za izračunavanje kinetike procesa koristi se Darcy-Weisbachov zakon; pogonska sila (pad tlaka) određena je centrifugalnim poljem koje djeluje na ovjes: gdje je gustoća ovjesa; rzh - slobodni radijus. površina tekućine (sl. 1, b). Na njega utječe klizanje tekućine preko sloja sedimenta. Razdoblje se može pojaviti tijekom razgradnje. načini rada; max. Karakteristični načini su konstanta i produktivnost ovjesa. Drugo i treće razdoblje ovise o velikom broju čimbenika koji se odnose na zbijenost sedimenta, oblik njegovih pora itd.; gradeći svoju prostirku. modela je izuzetno teško.
Zbog složenosti centrifugalnih strojeva, performanse centrifugalnih strojeva najčešće se ocjenjuju modeliranjem pomoću tzv. indeks učinkovitosti, što znači pod F kao prvu aproksimaciju površine bočne površine rotora. Phys. Stvar je u tome da je, analogno taloženju u taložnicima, produktivnost centrifuga također proporcionalna površini radne površine, ali zbog centrifugalnog polja povećava se za faktor Fr. Ovisno o značajkama dizajna rotora za strojeve svake vrste, određuje se vlastitom razinom i koristi se pri preračunavanju produktivnosti s jedne standardne veličine centrifuge na drugu. Modeliranje se provodi geom. sličnost rotora i identičnost definirajućih kriterija procesa.

Riža. 2. Kontinuirana centrifuga: A - taložni vijak; b - vijak filtera; u iz pulsirajuće istovar sedimenta; g - inercijalni; d - vibracija; e - precesijski; 1 - rotor; 2 - mehanizam za istovar.

U usporedbi s drugim metodama odvajanja (filtracija), ugljik omogućuje dobivanje sedimenata s manje vlage. Centrifugalnom sedimentacijom, za razliku od filtracije, moguće je odvojiti suspenzije (npr. u proizvodnji boja i lakova) s fino dispergiranom čvrstom fazom, min. Veličina čestica je 5-10 mikrona. Važna prednost kalcifikacije je mogućnost izvođenja u opremi relativno malih volumena; nedostatak je veliki energetski intenzitet.
Maturalna večer. centrifuge se razlikuju: prema principu odvajanja - taloženje, filtriranje i kombinirano; što se tiče dizajna - premium. položajem rotora i sustava za istovar sedimenta (puž, potiskivač ili klip; korištenje inercijskih sila); na organizaciju procesa – periodično ili kontinuirano djelovanje.
C. u periodičkim strojevima. Radnja se provodi ciklički u rotorima s ponekad podesivim nožem ili ručnim ispuštanjem taloga.
Na sl. 2 prikazuje shematske dijagrame odvajanja suspenzija u kontinuiranim strojevima. Sedimentacijske vijčane centrifuge (slika 2, a) dizajnirane su za odvajanje suspenzija s netopivom 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 puža koji se okreće frekvencijom od Fr600-3500 za ove centrifuge.
Vijčane centrifuge za filtriranje (slika 2, b) uobičajene su pri odvajanju visoko koncentriranih tvari. suspenzije s krupnozrnatom čvrstom fazom (veličina čestica veća od 0,2 mm, npr. Glauberova sol). C. se proizvodi u okvirnom rotoru s lisnatim sitom kroz koje se uklanja filtrat. Sediment se uklanja iz rotora pomoću vijka pod utjecajem razlike u brzini rotacije.Visoke Fr vrijednosti (1200-1800) omogućuju vam da dobijete proizvode s minimumom. vlažnost.
Uglavnom se koriste filtarske centrifuge s pulsirajućim ispuštanjem sedimenta (slika 2, c). za iste svrhe kao i filtarski vijci. Zbog prisutnosti debelog sloja sedimenta na rešetkastom situ jednostupanjskog ili višestupanjskog rotora, moguće je izvršiti dubinsko pranje proizvoda (na primjer, KS1, rafinirani šećer). Sediment se istovaruje pomoću klipnog potiskivača. kretanje linearnom brzinom v; 300-700 Fr.
U inercijskim centrifugama (slika 2, d) sediment se uklanja iz rotora zbog komponente centrifugalnog polja; u vibracijskim centrifugama (slika 2, d) - zbog vibracija rotora duž osi pri brzini v; u precesijskim centrifugama (slika 2, f) - zbog žiroskopskih kretanja rotora s brzinama vrtnje i Za centrifugalnu filtraciju visokokoncentriranih koriste se strojevi svih vrsta. suspenzije s krupnim kristalima. čvrsta faza (npr. hidro-vađenje ugljena, granulirani šećer).
Variety C. odvajanje suspenzija i emulzija u centrifugalnim separatorima. Njihovi rotori opremljeni su konusnim paketom. ploče ugrađene jedna u odnosu na drugu s malim razmakom (0,4-1,5 mm). Visoki stupanj odvajanja postiže se njegovim protokom u tankom sloju međupločnog jaza u laminarnim uvjetima. Fine suspenzije (aditivi za ulje, hormonski pripravci itd.) koje sadrže 0,5-4,0% vol. krzna. nečistoće se pročišćavaju u separatorima-čistačima (slika 3, a). Čvrsta faza, koja se skuplja u prostoru kaše rotora, povremeno se uklanja iz njega kada se otvori dno (klip). Centrifugalno zgušnjavanje (na primjer stočnog i pekarskog kvasca) provodi se u separatorskim zgušnjivačima (slika 3, b). Kondenzirana frakcija kontinuirano se ispušta kroz mlaznice duž periferije rotora, a pročišćena frakcija se ispušta kroz vrh. zona. Za odvajanje emulzija (na primjer, uljni mulj) koriste se separatori (slika 4), čiji rotori imaju paket ploča s rupama smještenim na granici između teških i lakih tekućina; komponente (centrati F 1 i F 2) prikazuju se zasebno. Ako u emulziji postoji čvrsta faza, koristiti univerzalne rotore s odvodom sedimenta prema sl. 3, ili ručno.
Analogno centrifugama, sposobnost odvajanja separatora ocjenjuje se indeksom učinka

Gdje je z broj ploča u paketu; - polovica kuta stošca ploče na vrhu; R max, R min - vanjski i unutarnji. radijusi ploče. Modeliranje procesa u separatorima provodi se, kao iu centrifugama, pomoću indeksa učinka

Riža. 3. Separator za odvajanje suspenzija: na sl. kombinirani separator-čistač (a) i separator-zgušnjivač ( b); 1 - rotor; 2 - paket ploča; 3 - pomično dno.

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

Za proučavanje centrifugalnih procesa u laboratoriju koriste se industrijski modeli. centrifuge i separatori promjera rotora 150-250 mm, kao i tzv. čašne centrifuge (rotor se sastoji od većeg broja epruveta – čaša). Ovi uzorci male veličine omogućuju eksperimentalno određivanje ne samo industrijske produktivnosti. strojeva, ali i mogućnost iskrcaja taloga iz rotora, konačne vlažnosti proizvoda, uvlačenja. Istraživanja se provode s malim količinama posebnih proizvoda. stoji. Centrifuge s čašom koriste se za procjenu vremena taloženja čestica tijekom razgradnje. Fr.
Moderno centrifugalna tehnologija nastoji povećati brzine rotora, povećati produktivnost i smanjiti otkucaje. metalni i energetski intenzitet. Produktivnost strojeva povećava se zbog poboljšanja hidrodinamike rotora, povećanja njihove duljine (u taložnim centrifugama) i visine paketa (u separatorima). Promjeri rotora u strojevima velikog kapaciteta se povećavaju; stvaraju se com-binirs. rotori, u čijem dizajnu su kombinirani različiti tipovi. metode digitalizacije.Uvode se mikroprocesorski sustavi upravljanja i podesivi pogoni koji omogućuju digitalizaciju na optimalan način. modovi.
C. je raširen u tehnici. procesima u kemijskom i šumarskom kompleksu, prehrambenoj, tekstilnoj i drugim industrijama. C. igra važnu ulogu u rješavanju ekoloških problema. problema (pročišćavanje komunalnih i industrijskih otpadnih voda), u tehnologijama za uštedu resursa.

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

I. A. Fainerman.

Ultracentrifugiranje - metoda za odvajanje i proučavanje čestica manjih od 100 nm (makromolekula organela životinjskih i biljnih stanica, virusa i dr.) u polju centrifugalnih sila. Omogućuje vam razdvajanje smjesa čestica u frakcije ili pojedinačne komponente, pronađite mol. masa i MWD polimera, gustoća njihovih samotvora. Omogućuje procjenu oblika i veličine makromolekula u otopini (vidi. analiza varijance), utjecaj statike pritisak na stabilnost čestica, parametri interakcije. vrsta asocijacije – makromolekule međusobno ili s molekulama niske molekulske mase. komponenti i iona, utjecaj prirode otapala na konformaciju makromolekula itd.
Provodi 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 gustoćama čestice i tekućine kada se čestice kreću od osi rotacije rotora prema periferiji (sediment), kada - prema osi rotacija (float). Tijekom ravnotežnog ultracentrifugiranja, radijalni prijenos čestica nastavlja se sve dok se zbroj kemijskih potencijalna i molarna potencijalna energija u svakoj točki sustava neće postati konstantna vrijednost, nakon čega će se raspodjela čestica prestati mijenjati.
T. nazvao. analit ultracentrifugiranje se koristi u analizi otopina, disperzija i provodi se pomoću analita. ultracentrifuge opremljene rotorima s optički prozirnim zatvorenim spremnicima i optičkim. sustavi za određivanje koncentracije ili njezinog gradijenta duž polumjera rotora u vremenu; volumeni koji se proučavaju su od 0,01 do 2 ml s masom čestica od nekoliko. mcg u mg. Preparativno ultracentrifugiranje koristi se za izolaciju komponenti iz složenih smjesa; volumen tekućine i masa ispitnog uzorka m.b. za nekoliko reda veličine veće nego za analite. ultracentrifugiranje. Centrifugalna ubrzanja u ultracentrifugama dostižu 5 x 10 5 g. Prvi analit. ultracentrifugu je izradio T. Svedberg (1923; 5 x 10 3 g).

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

A. D. Morozkin.

Kemijska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. ur. I. L. Knunyants. 1988 .

Sinonimi:

Pogledajte što je "CENTRIFUGIRANJE" u drugim rječnicima:

Razdvajanje heterogenih sustava (na primjer, čestice tekućina-kruto) u frakcije na temelju gustoće pomoću centrifugalnih sila. Centrifugiranje se provodi u strojevima koji se nazivaju centrifuge. Centrifugiranje se koristi za odvajanje sedimenta iz ... ... Wikipedije

Razdvajanje nehomogenih sustava (npr. tekućina-kruto tijelo) pomoću centrifugalnih sila; koristi se za odvajanje suspenzija, bistrenje kontaminiranih tekućina, klasifikaciju mulja prema veličini krutih čestica itd.; mogucnost odvajanja..... Pojmovi nuklearne energije

centrifugiranje- NDP. jointing jointing Razdvajanje tekućih heterogenih sustava u rotorima pod utjecajem centrifugalnih sila. [GOST 16887 71] [GOST R 51109 97] Nedopustivo, ne preporučuje se spajanje Predmeti: industrijska čistoća, filtracija, centrifugiranje,... ... Vodič za tehničke prevoditelje

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

Razdvajanje heterogenih smjesa (suspenzija, emulzija, muljeva) na sastavne dijelove pod utjecajem centrifugalne sile. Provodi se u centrifugama. Koristi se u znanstvenim istraživanjima, kemijskoj, prehrambenoj, rudarskoj i drugim industrijama... Veliki enciklopedijski rječnik

Metoda razdvajanja heterogenih, dispergiranih tekućih sustava u polju centrifugalnih sila (centrifugalno polje). Ima veći kapacitet odvajanja od cijeđenja, taloženja i filtriranja. C. se provodi u centrifugama, princip rada je ... ... Mikrobiološki rječnik

Imenica, broj sinonima: 1 ultracentrifugiranje (1) ASIS Rječnik sinonima. V.N. Trishin. 2013… Rječnik sinonima

Centrifugiranje- * centrifugiranje * centrifugiranje je korištenje sila koje stvara centrifuga (vidi) za razdvajanje molekula u tekućem mediju. Postoji nekoliko vrsta boja: gradijent gustoće, diferencijal, gradijent saharoze... Genetika. Enciklopedijski rječnik - razdvajanje nehomogenih sustava (na primjer, tekućina-kruto tijelo) pomoću centrifugalnih sila. Koristi se za odvajanje suspenzija, bistrenje kontaminanata. tekućine, hidraul klasifikacija mulja prema veličini krutih čestica itd. Provedeno u... ... Veliki enciklopedijski politehnički rječnik

knjige

• Principles and Methods of Biochemistry and Molecular Biology, Derek Gordon, obrazovna publikacija koju su napisali autori iz Ujedinjenog Kraljevstva, postavlja temelje teorijskih koncepata biokemije i molekularne biologije primijenjenih na suvremene istraživačke metode, među... Kategorija: Medicina Serija: Metode u biologiji (Laboratorij znanja) Izdavač: Laboratorij znanja, e-knjiga(fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)