離心機(jī)很多應(yīng)用于化工、石油、釀酒、制藥、選礦、煤炭、水處理和船只等部分。離心機(jī)的作業(yè)原理有離心沉降和離心過(guò)濾兩種,離心過(guò)濾是在離心力場(chǎng)下使懸浮液發(fā)生的離心壓力,施加于過(guò)濾介質(zhì)上,使過(guò)濾后的濾液經(jīng)過(guò)介質(zhì)使其變成濾液,而較大的顆粒被過(guò)濾介質(zhì)截留停留在介質(zhì)外表,而完成固體與液體的有用別離,離心沉降是指不一樣密度的懸浮液在離心力場(chǎng)中敏捷沉降,使固體和液體有用別離,通常在離心機(jī)中有繞其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的圓筒,經(jīng)過(guò)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)完成高速工作,這個(gè)圓筒稱(chēng)之為轉(zhuǎn)鼓。
二、離心機(jī)分類(lèi)
離心機(jī)是實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的別離儀器,款式和類(lèi)型比較多,按溫度可分為冷凍離心機(jī)和常溫離心機(jī)。
按容量可分為微量離心機(jī)、大容量離心機(jī)和超大容量離心機(jī)。
按外型可分為臺(tái)式離心機(jī)和落地式離心機(jī)[1]
。 按用處可分為剖析式離心機(jī)和制備式離心機(jī)。
按轉(zhuǎn)速可分為低速離心機(jī)< 8000 r/min,首要用于血液或細(xì)胞制備、蛋白質(zhì)和酶沉淀物的別離,因?yàn)椴荒馨l(fā)生足夠大的離心力場(chǎng),不能別離超小粒子(如病毒,DNA 分子)和大分子,或進(jìn)行密度梯度離心;高速離心機(jī)8000 ~ 30000 r/min,能別離病毒、細(xì)菌、細(xì)胞核、細(xì)胞膜、線(xiàn)粒體以及DNA 制備等;超速離心機(jī)30000 ~ 80000 r/min 和超高速離心機(jī)>80000 r/min,合作光學(xué)儀器,可
作分子量測(cè)定、蛋白質(zhì)布局及其集合狀況剖析和化合物純度檢定[2]
。
這些年,跟著世界衛(wèi)生組織(WHO)以及歐盟(COS)與美國(guó)食物藥物管理局(FDA)的藥品出產(chǎn)質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)(GMP)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),在國(guó)內(nèi)的生物工程及醫(yī)藥行業(yè)進(jìn)行GMP 認(rèn)證,發(fā)生了適用于制藥和生物工程的GMP 新式離心機(jī),首要有6 大組成部分:密封體系、氣體抽除設(shè)備、離心機(jī)主體、減震墊、減震體系以及新式機(jī)座,具有防污染、防爆和密封性好等功能[3]。
怎么選用離心機(jī)?
按生物高分子的分子量來(lái)選用[3]:
分子量> 108,用通常離心機(jī)和高速離心機(jī); 分子量> 104 ~ 108,用超速離心機(jī);
分子量< 104,用離心和超速別離效果欠好,有必要選用別的的別離辦法。
三、離心機(jī)原理
(一)離心力(centrifugal force,F(xiàn)c)即是使用物質(zhì)沉降原理將裝有樣品溶液的離心管的轉(zhuǎn)頭置于離心軸上,經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)頭繞軸高速旋轉(zhuǎn)所發(fā)生的強(qiáng)壯離心效果力,使樣品中不一樣性質(zhì)顆粒按其密度或形狀大小彼此別離[3,4]。依據(jù)物理學(xué)勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)則,置于轉(zhuǎn)頭中的離心管內(nèi)的物質(zhì)顆粒在離心場(chǎng)中都遭到一個(gè)向外的的離心合力:
Fc=mω2r (1) 其間,ω 為角速度,ω=2πn/60,n 為轉(zhuǎn)頭每分鐘的轉(zhuǎn)速(r/min),r 為離心管與轉(zhuǎn)軸的間隔(cm),即離心半徑。 (二)相對(duì)離心力
因?yàn)楦鞣N離心機(jī)轉(zhuǎn)子的半徑或許離心管至轉(zhuǎn)軸中間間隔不一樣,顆粒所受的離心力也不一樣,物質(zhì)顆粒除受離心力效果外,還遭到重力P 的影響。因而,超速離心中國(guó)際上這些年選用相對(duì)離心力(relativecentrifugal force,RCF),也即是離心機(jī)所發(fā)生的離心加速度和地球重力加速度的倍數(shù)值,單位為重力加速度g
(g=9.8m/s2),來(lái)表達(dá)離心機(jī)轉(zhuǎn)速[3]
任何一個(gè)離心機(jī)轉(zhuǎn)子都能夠經(jīng)過(guò)公式(2)核算出最大半徑(rmax)、最小半徑(rmin)平和均通常情況下,離心條件選用rav 時(shí)的相對(duì)離心力。
半徑(rav)或恣意方位的相對(duì)離心力大小。 (三)沉降系數(shù)
樣品中的物質(zhì)顆粒,在重力場(chǎng)或離心力場(chǎng)中沉降或上浮,一起遭到介質(zhì)浮力及摩擦力的影響,沉降速度發(fā)生變化,也即是顆粒在單位離心力效果下的沉降速度被稱(chēng)為顆粒的 (3) 固液分離設(shè)備 其間v 為顆粒在離心場(chǎng)中的沉降速度;d 表明物質(zhì)顆粒的直徑;ρp 和ρm 分別為物質(zhì)顆粒和溶劑的密度;η 為溶劑的黏性系數(shù)。
不一樣的物質(zhì)顆粒,其沉降系數(shù)各不相同,能夠經(jīng)過(guò)公式(3)核算s 值,也能夠查有關(guān)文獻(xiàn)得到所需物質(zhì)的s 值