Центрифугирование. Общие закономерности процесса. Типы центрифуг. Проточные центрифуги, проведение процесса в градиенте плотности.
Центрифугирование – это процесс разделения суспензий и эмульсий в поле центробежных сил. Аппараты, в которых осуществляется данный процесс, называются центрифугами. Они представляют собой вращающийся ротор со сплошными или перфорированными стенками.
Частицы в растворе осаждаются (седиментация), когда их плотность выше плотности раствора, или всплывают (флотация), когда их плотность ниже плотности раствора. Чем больше разница в плотности, тем быстрее идет распределение частиц. Когда плотности частиц и раствора одинаковые (изопикнические условия), частицы остаются неподвижными. При малой разнице в плотности частицы можно разделить только в центрифуге, которая создает центробежную силу, во много раз превышающую силу земного притяжения.
Частота оборотов ротора центрифуг составляет 3000-6000об/мин.
В отстойных центрифугах реализуется процесс отстаивания, с той лишь разницей, что действие сил тяжести заменено на дайствие центробежных сил.
В фильтрующих центрифугах реализуется процесс фильтрования, а разность давлений создается центробежными силами.
Промышленные центрифуги классифицируют по следующим признакам:
- по принципу разделения - осадительные, разделяющие (сепарирующие), фильтрующие и комбинированные;
- по характеру протекания процесса центрифугирования - непрерывного и периодического действия;
- по способу выгрузки осадка из ротора - с ручной выгрузкой, контейнерной или кассетной, вибрационной, инерционной, гравитационной (саморазгружающиеся центрифуги), выгрузкой ножом, пульсирующим поршнем или шнеком;
|
|
|
- по расположению оси вращения ротора - вертикальные, горизонтальные и наклонные;
- по степени герметизации и взрывозащищенности - негерметизированные, герметизированные взрывозащищенные и др.
непрерывный = проточный
В непрерывнодействующих фильтрующих центрифугах с пульсирующей выгрузкой осадка фильтрат из центрифуги выводится непрерывно, а осадок периодически выгружается из барабана пульсирующим поршнем.
Центрифуга непрерывного действия с центробежной выгрузкой осадка имеет конический перфорированный барабан, внутри которого вращается шнек со скоростью, несколько меньшей скорости вращения барабана. При вращении витки шнека снимают с барабана отложившийся осадок и перемещают его в нижнюю часть барабана, в камеру для осадка. Выгрузка осадка происходит под действием центробежной силы. При этом осадок не измельчается, его структура не изменяется, как, например, в центрифугах с ножевым срезом и выгрузкой осадка пульсирующим поршнем.
Макромолекулы или органеллы, незначительно различающиеся по размеру или по плотности, можно разделить центрифугированием в градиенте плотности. Для этих целей используются два метода.
|
|
|
При зональном центрифугировании анализируемая проба (например, белки или клетки) наслаивается тонким слоем поверх буферного раствора. В процессе центрифугирования частицы проходят через раствор, так как их плотность выше плотности раствора. Скорость движения зависит от массы и формы частиц (см. формулы на схеме А). Центрифугирование прекращают прежде, чем частицы достигнут дна центрифужной пробирки. Затем дно прокалывают и собирают ряд фракций, содержащих различные частицы. Стабильность градиента плотности в процессе центрифугирования достигается применением растворов углеводов или коллоидного силикагеля, концентрация которых возрастает от поверхности к дну пробирки. Градиент плотности препятствует образованию конвекционных потоков, снижающих качество разделения.
При изопикническом центрифугировании пробу (например ДНК, РНК или вирусы) равномерно распределяют во всем объеме раствора (обычно CsCI). В этом случае разделение продолжается значительно дольше, чем при зональном центрифугировании. Градиент плотности создается в процессе центрифугирования за счет седиментации и диффузии. Со временем каждая частица попадает в область, соответствующую ее собственной плавучей плотности. Центрифугирование прекращают, когда устанавливается равновесие. Полученные фракции анализируют, используя подходящую измерительную технику.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1149; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!