Лабораторные центрифуги — назначение, устройство и сферы применения

Назначение

Центрифугирование — это метод разделения веществ посредством применения центробежной силы. Частицы выделяют из раствора по размеру, форме, плотности, вязкости среды и скорости вращения.

Сферы применения

• Разделение двух смешивающихся веществ.
• Анализ гидродинамических свойств макромолекул.
• Очистка клеток эукариот.
• Фракционирование субклеточных органелл (включая мембраны/мембранные фракции).
• Удаление жира из молока для производства обезжиренного молока.
• Отделение частиц от воздушного потока с помощью циклонной сепарации.
• Осветление, стабилизация вина.
• Разделение компонентов мочи и компонентов крови в судебно-медицинских и исследовательских лабораториях.
• Разделение белков при высаливании.
• Разделение смесей с близкими плотностями.
• Разделение несмешивающихся жидкостей.
• Отделение взвешенных веществ в осадке.

Классификация

1. Скорость вращения:

• С нормальной скоростью: менее 5000 об/мин.

Рисунок 1. Sigma 4-5KRL до 4700 об/мин

• Высокоскоростная: от 5000 до 50000 об/мин.

Рисунок 2. Sigma 3-16KHSдо 30 000 об/мин

• Ультрацентрифуга: более 50000 об/мин.

Рисунок 3. Optima MAX-XP до 150 000 об/мин

2. Наличие или отсутствие охлаждения.

3. Рабочий объём:

• Микроцентрифуги (0,5; 1,5; 2 мл).

Рисунок 4. Настольная микроцентрифуга Frontier FC5515 Ohaus

• Общего назначения (до 1 л).

Рисунок 5. Центрифуга лабораторная OHAUS Frontier 5000 Multi Pro FC5816

• Большого объёма (до 15 л).

Рисунок 6. Центрифуга Sigma 8KS

4. По внешнему виду:

• настольные;
• напольные.

Рисунок 7. Напольная центрифуга Optima XPN

Устройство

В растворе гравитационная сила заставит частицы с более высокой плотностью, чем растворитель, опуститься на дно, а менее плотные — всплыть наверх. Центрифугирование позволяет использовать даже незначительные различия в плотности для разделения частиц в растворе.

Когда ротор вращается вокруг центральной оси, он создаёт центробежную силу, которая отталкивает частицы от оси вращения. Если центробежная сила превышает выталкивающую силу жидких сред и силу трения, создаваемую частицей, частицы будут оседать.

1. Рабочая поверхность должна быть ровной, твёрдой. Не устанавливайте прибор на неровной или наклонной рабочей поверхности.

2. Сбалансируйте пробирки! Если вы хотите запустить пробирку с 10 мл жидкости, вставьте пробирку с 10 мл воды в противоположное отверстие. Если жидкость имеет большую или меньшую плотность, чем вода, вы должны сбалансировать пробирки по массе, а не по объёму. Эксплуатация с несбалансированной нагрузкой может привести к необратимому повреждению оборудования или травме. Рекомендуется балансировать массы с точностью до 0,1 грамма.

3. Не открывайте крышку, не перемещайте центрифугу во время работы.

4. При наличии избыточных колебаний вытащите вилку из розетки. Небольшая вибрация допустима, но чрезмерная может быть опасной. Проверьте правильность балансировки образцов. При необходимости обратитесь в сервис для ремонта оборудования.

5. Надевайте защитные очки во время работы.

6. Убедитесь, что провод не препятствует безопасному перемещению.

7. Не используйте поддельные, некачественные, а также старые, деформированные или треснувшие центрифужные пробирки.

8. Во время предварительного охлаждения крышка должна быть закрыта. После работы её следует положить на лабораторный стол вверх дном и вытереть остатки воды в полости.

9. Не надевайте крышку без затягивания, так как при ошибочном запуске она вылетит, что приведёт к аварии.

10. Убедитесь в отсутствии зазора в затянутом положении крышки ротора. Если он есть, не запускайте прибор, пока не закроете крышку плотно.

11. Убедитесь, что центрифужные стаканы и пробирки сухие.

12. Избегайте переполнения пробирок или ёмкостей (центробежная сила может вытолкнуть раствор вверх по стенке пробирки или контейнера).

13. Убедитесь в правильной установке ротора на приводном валу.

14. Не превышайте максимальную скорость вращения.

15. Закрывайте крышку центрифуги во время работы.

Критерии выбора

1. Центробежная сила (RCF) и число оборотов (RPM).

RCF (или G-Force) — относительная центробежная сила, зависящая от радиуса ротора. Этот показатель следует учитывать при выборе центрифуги. RPM — число оборотов в минуту. В спецификациях большинства производителей указаны максимальные значения RPM и RCF для конкретного устройства.

2. Доступные роторы

• Совместимость с ёмкостями: выбранная вами центрифуга должна иметь варианты, совместимые с выбранными ёмкостями. Необходимо учесть формы, размеры пробирок, которые вы будете использовать, а также понадобится ли вам ПЦР или микропланшеты.
• Тип: существуют роторы с фиксированным углом и поворотные. Центрифуги могут иметь опции для одного или обоих вариантов. Альтернативные конструкции включают вертикальные, микро-, для ПЦР-стрипов.
• RCF: необходимо убедиться, что выбранный вами ротор сможет работать с требуемым значением RCF. Большинство не могут работать при максимальной относительной центробежной силе центрифуги, поэтому при выборе центрифуги следует учитывать пределы числа оборотов в минуту и относительной центробежной силы.

3. Диапазон температур

Многие центрифуги работают при комнатной температуре, без возможности охлаждения или нагрева. Приборы со встроенным охлаждением работают при низких температурах вплоть до -20°C.

4. Безопасность

• Электронный замок крышки для предотвращения случайного открытия во время работы.
• Датчик дисбаланса определяет, когда центрифуга не сбалансирована и останавливает её при обнаружении высокого уровня вибрации.
• Герметичные системы для предотвращения утечки биологически опасных веществ.
• Технология распознавания определяет тип установленного ротора и гарантирует, что он не достигнет скорости, превышающей максимальную.

5. Расположение оборудования

Учитывайте место установки устройства, а также производимый уровень шума. Все центрифуги производят определённую вибрацию во время работы, поэтому их следует держать вдали от оборудования, которое может быть к этому чувствительно, например, от лабораторных весов.

Где купить

В Millab Group можно приобрести лабораторные центрифуги от производителей Beckman Coulter, Ohaus, Sigma. Наши специалисты с удовольствием ответят на ваши вопросы и помогут подобрать центрифугу в зависимости от решаемых задач для достижения желаемого результата!

Автор: Аспирант кафедры биотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева

Баурина Александра Владимировна