離心機的分類和離心分離原理

離心機的分類和離心分離原理
生化分析離心機（以下簡稱離心機）是一種利用離心力和離心沉降原理，對溶液中密度，形狀和大小不同的物質(zhì)粒子進行分離、濃縮和提純的儀器。
自1924 年世界上第一臺離心機問世以來，從分離牛奶乳油開始，很快發(fā)現(xiàn)它是研究金屬膠體微粒、研究生物細胞、亞細胞和高分子化合物的重要工具。世界各國競爭開發(fā)研制，產(chǎn)品遍布包括中國在內(nèi)的世界各地。中國從60 年代開始研制生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡單的低速離心機，80 年代末，已能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復雜的變頻驅(qū)動、微機控制的低速、高速離心機系列產(chǎn)品。隨著中國科學技術的發(fā)展，國產(chǎn)離心機已成為中國生物學、醫(yī)學、地質(zhì)、農(nóng)林、石化、輕工等科研單位和大專院校必備的儀器和生產(chǎn)設備。 測高儀| 測距儀| 金屬探測器| 試驗機| 扭力計| 流速儀| 粗糙度儀| 流量計| 平衡儀|
分類：生化分析離心機按最高轉(zhuǎn)速分為低速離心機（≤8000r / min）、高速離心機（8000～28000r/min）和超速離心機（28000～120000r / min）。
　　按用途分為制備型離心機和分析型離心機。制備型離心機可控制離心速度、溫度和時間，用于分離、濃縮和提純?nèi)芤褐械牧Ｗ�。分析型離心機不但可分離溶液中的粒子，而且可通過光學檢測系統(tǒng)對粒子離心沉降全過程進行觀察、拍片和測量粒子的某些物理參數(shù)。
　　按結(jié)構(gòu)型式分為落地式離心機和臺式離心機。前者體積大，質(zhì)量重，底部有滾動輪和千斤螺桿。儀器直接安裝在堅固的地面上，通過千斤螺桿調(diào)節(jié)高度，使儀器保持水平。后者體積小，質(zhì)量輕，直接放在工作臺上。
　　此外，生化分析離心機還可按轉(zhuǎn)子制備容量大小分為大容量離心機和微量離心機；根據(jù)有無制冷系統(tǒng)分為冷凍離心機和普通離心機；根據(jù)連續(xù)分離要求將多臺離心機組合成三聯(lián)式和五聯(lián)式離心機等。
原理：如下圖所示，當樣品溶液在扇形容池內(nèi)繞定軸旋轉(zhuǎn)時，樣品粒子在離心力場和重力場作用下產(chǎn)生沉降‘假設溶質(zhì)粒子不發(fā)生擴散，沉降速度取決于相對離心力場大小，溶質(zhì)粒子和溶劑粒子的物理特性等。



　　離心分離時，溶質(zhì)粒子沉降特性用單位離心力場下的沉降速度，即沉降系數(shù)S 表示。
（1）
式中，沉降系數(shù)S，定為Svedberg（S） , 1S=10-13s；ω是離心池的角速度，rad / s；r 是粒子距旋轉(zhuǎn)軸心的距離，cm； t是粒子完成沉降或遷移所需時間，s。
　　粒子沉降的速度根據(jù)斯托克斯定律得出：
（2） 
式中，d 為溶質(zhì)粒子直徑；η為溶劑粘度；ρ1為溶劑密度；ρ2為溶質(zhì)密度；
　　將式（1）積分，得
（3）
式中，（t2-t1）表示溶質(zhì)粒子從r1移至r2所需時間。
　　如下圖所示，溶質(zhì)粒子全部沉降至孔底的時間用t ，表示，那么
（4）



　　將式（2）代入式（4） 得
（5）
　　ts值取決于兩個因素：前者是被分離溶液的物理特性；后者是離心轉(zhuǎn)子特性。當ρ2＜ρ1，分離時溶質(zhì)粒子向軸心飄移，如濃鹽溶液中的脂蛋白分離；如果溶液中含有多種不同的溶質(zhì)粒子，離心分離過程中不同的沉降系數(shù)在離心轉(zhuǎn)子內(nèi)形成不同界面。選用不同的轉(zhuǎn)速、溫度、離心時間和轉(zhuǎn)子，就能夠把溶液中不同溶質(zhì)粒子分離開。離心機正是利用離心分離技術和原理為滿足溶液中粒子分離必需的離心條件而設計的。