Anar al contingut

Centrifugador

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Centrifugador

Una centrifugador és una màquina que posa en rotació una mostra para –per força centrífuga– accelerar la decantament o la sedimentación dels seus components o fases (generalment una sòlida i una líquida), segons la seua densitat. Existixen diversos tipos, comunament per a objectius específics. Funciona fent que les substàncies i partícules més denses es moguen cap a fòra en direcció radial. Al mateix temps, els objectes que són menys densos es desplacen i es mouen cap al centre. En una centrífuga de laboratori que utilisa tubos de mostra, l'acceleració radial fa que les partícules més denses s'asentir en el fondo del tubo, mentres que les substàncies de baixa densitat ascendixen fins a la part superior.[1] Una centrifugador pot ser un filtre molt efectiu que separa els contaminants del cos principal del decorregut.

Les centrifugador a escala industrial s'utilisen comunament en la fabricació i el processament de rebujos per a sedimentar sòlits en suspensió o per a separar líquits inmiscibles. Un eixemple és el separador de crema que es troba en els làcteus. Les centrifugador de molt alta velocitat i les ultracentrifugadoras capaces de proporcionar acceleració molt altes poden separar partícules fines fins a nanoescala i molècules de diferents masses. Les centrifugador grans s'utilisen per a simular entorns d'alta gravetat o acceleració (per eixemple, entrenament d'alta G para pilots de prova). Les centrifugador de tamany mijà s'utilisen en llavadoras i en algunes piscines per a extraure l'aigua de les teles. Les centrifugador de gas s'utilisen per a la separació d'isòtops, com per a enriquir el combustible nuclear en isòtops fisionables.

Història

[editar | editar còdic]

L'ingenier militar anglés Benjamin Robins (1707–1751) va inventar un aparat de braç giratori per a determinar l'arrastre. En 1864, Antonin Prandtl va propondre l'idea d'una centrifugador làctea per a separar la nata de la llet. Posteriorment, l'idea va ser posada en pràctica pel seu germà, Alexander Prandtl, qui va millorar el disseny del seu germà i va exhibir una màquina d'extracció de greix de manteca en funcionament en 1875.[2]

Aplicacions

[editar | editar còdic]
Mostres colocades en una chicoteta centrifugador de laboratori
  • Una aplicació típica consistix en accelerar el procés de sedimentación, separant el plasma sanguíneu i el sèrum sanguíneu dels components celulars sanguíneus en un procés d'anàlisis de sanc.
  • També s'utilisa per a determinar el hematocrito per mig d'una pren de mostra capilar. En este cas la màquina utilisada es denomina microcentrifugadora.
  • S'usa molt en laboratoris de control de calitat i en fàbriques que elaboren sucs a pur de cítrics, per a controlar el nivell de polpa fina, per mig de separació del suc espremut.
  • Una atra aplicació ocorre en l'elaboració d'oli d'oliva. En ella, una volta mòltes i batudes les olivas, s'introduïxen en una centrifugador horisontal, en la qual l'oli, que és la fracció menys pesada, s'aparta del restant de components del frut: aigua, os, polpa, etcétera.
  • Una aplicació important és la separació del urani 235 del urani 238.
  • Per a quantificar el grau de grassa o crema que conté la llet. Les centrifugador utilisen instruments denominats butirómetros, dels quals existixen diferents tipos: per a crema, sagí, etcétera.


Separacions de laboratori

[editar | editar còdic]

S'utilisa una àmplia varietat d'centrifugador a escala de laboratori en química, biologia, bioquímica i medicina clínica per a aïllar i separar suspensions i líquits inmiscibles. Varien àmpliament en velocitat, capacitat, control de temperatura i atres característiques. Les centrifugador de laboratori a sovint poden acceptar una gama de diferents rotors de gaveta oscilante i d'àngul fix capaços de transportar diferents números de tubos d'centrifugador i classificats per a velocitats màximes específiques. Els controls varien des de simples temporisadors elèctrics fins a models programables capaços de controlar les taxes d'acceleració i desacceleració, les velocitats de funcionament i els règims de temperatura. Les ultracentrifugadoras fan girar els rotors al buit, lo que elimina la resistència de l'aire i permet un control exacte de la temperatura. Els sistemes de rotor zonal i de fluix continu són capaços de manejar volums de mostra a granel i més grans, respectivament, en un instrument a escala de laboratori.[1] Una atra aplicació en laboratoris és la separació de sanc. La sanc se separa en cèlules i proteïnes (RBC, WBC, plaquetes, etc.) i sèrum. La preparació d'ADN és una atra aplicació comuna per a la farmacogenética i el diagnòstic clínic. Les mostres de ADN es purifiquen i el ADN es prepara per a la separació en agregar tampons i després centrifugarlo durant un cert periodo de temps. Després s'eliminen els rebujos de sanc i s'agrega un atre tampó i es torna a girar dins de la centrifugador. Una volta que s'eliminen els rebujos de sanc i s'agrega un atre tampó, el sediment es pot suspendre i gelar. Després, les proteïnes es poden eliminar i tot es pot centrifugar novament i el ADN es pot aïllar per complet. Les citocentrífugdoras especialisades s'utilisen en laboratoris mèdics i biològics per a concentrar cèlules per al seu examen microscòpic.[3]

Funcionament

[editar | editar còdic]
Artícul principal → Centrifugación.


El centrifugado és una sedimentación accelerada, ya que l'acceleració de la gravetat se substituïx per l'acceleració centrífuga: ω2r, a on ω és la velocitat angular de gir de la centrifugador i r és la distància al eix de la centrifugador. ya que la velocitat mencionada pot ser de mils de revolucions per minut, s'alcancen acceleració molt majors que l'intrínseca de la gravetat.

Ademés de ser més ràpida que la sedimentación, la centrifugación permet separar components que la mera sedimentación no podria realisar, per eixemple separar l'urani 235 del urani 238.

Com la sedimentación, al centrifugado ho rig la llei de Stokes, segons la qual les partículas sedimentan més fàcilment quant majors siguen la seua diàmetro i el seu pes específic comparat en el del decorregut, i quant menor siga el seu viscosidad. És important considerar que la funció del decorregut és essencial, puix sense el seu viscosidad totes les partícules es precipitarien a la mateixa velocitat.

  • Obtenció d'enzimes. En l'indústria mèdica i farmacològica, a sovint es recorre a la centrifugación per a obtindre determinades enzimes de les cèlules especialisades que les produïxen.
  • Separació de el ADN. La centrifugación isopícnica a sovint s'ampra en laboratoris genètics per a separar el ADN celular i permetre el seu posterior estudi i manipulació.
  • Mostra sanguínea. La centrífuga s'utilisa en varis camps com en els laboratoris d'anàlisis de sanc, per a dividir el plasma i el sèrum sanguíneu.

Tipos d'centrifugador

[editar | editar còdic]
La sanc completa a sovint se separa, utilisant una centrifugador, en components per al seu almagasenament i transport

Una màquina centrifugador es pot descriure com una màquina en un recipient que gira ràpidament i aplica força centrífuga al seu contingut. Els aparats en els que es porta a terme la centrifugación contenen dos components essencials:

  1. Motor
  2. Rotor (a on es coloca la mostra per centrifugar). Existixen dos tipos de rotors:[4][5][6][7]
  • Fixos. Els tubos s'estagen en un àngul fix sobre l'eix de gir. S'usen per a volums grans.
  • Basculants. Els tubos es troben dins de carcasses colgantes, unides al rotor en un eix. Es mouen quan el mecanisme centrifugador gira. S'usen per a volums menuts i per a separar partícules de coeficient de sedimentación igual o casi igual. El mecanisme centrifugador està colocat en l'interior d'una cambra acorazar, a uns 4 °C. Si no existira esta cambra, en començar la centrifugación, pel rozamiento en l'aire, s'incrementaria la temperatura de la mostra i podria desnaturalizarse.

En una centrifugador, les masses de les mostres deuen estar compensades entre sí. En cas contrari podria «botar pels aires». Per a que no ocórrega açò, hui casi totes estes màquines es detenen si les masses no estan compensades.

Existixen dos grans grups d'centrifugador:

  1. Analítiques. Possibiliten obtenció de senyes moleculars: massa molecular, coeficient de sedimentación, etcétera. Són molt cares i escasses.
  2. Preparatives. En elles s'aïllen i purifiquen les mostres. Hi ha de quatre tipos:
  • D'alta capacitat. S'utilisen per a centrifugar volums de quatre a sis litros. Alcancen fins a 6 000 rpm. Són del tamany d'una llavadora i estan refrigerades.
  • D'alta velocitat. Són del mateix tamany que les d'alta capacitat i apleguen a 25 000 rpm.
  • Ultracentrifugadoras. Poden alcançar fins a 100 000 rpm. També estan refrigerades. Són capaços d'obtindre virus i estan dissenyades per a realisar anàlisis de sedimentación d'macromolécula utilisant els principis ideats per Theodor Svedberg.

Les centrifugador industrials poden classificar-se d'un atre modo segons el tipo de separació de la fracció d'alta densitat de la de baixa densitat.


Generalment, hi ha dos tipos d'centrifugador: les centrifugador de filtració i sedimentación. Per a la filtració o la cridada centrífuga de pantalla, el tambor es perfora i s'inserta en un filtre, per eixemple, una tela filtrante, una malla d'aram o una pantalla de lots. La suspensió fluïx a través del filtre i el tambor en la paret perforada des de l'interior cap a l'exterior. D'esta manera, el material sòlit es restringix i es pot retirar. El tipo d'eliminació depén del tipo d'centrifugador, per eixemple, manualment o periòdicament. Els tipos comuns són:

En les centrifugador el tambor és una paret massiça (no perforada). Este tipo d'centrifugador s'utilisa per a la purificació d'una suspensió. Per a l'acceleració del procés de deposición natural de la suspensió, les centrifugador utilisen la força centrífuga. En les cridades centrifugador d'rebosar, la suspensió es drena i el líquit s'agrega constantment. Els tipos comuns són:[8]

  • Centrifugador separadoras (Líquit continu); tipos comuns són:
  • Centrifugador tubulars
  • Centrifugador decantadoras, en les que no existix una separació física entre la fase sòlida i la líquida, sino una sedimentación accelerada per acceleració centrífuga.

Encara que la majoria de les centrifugador modernes funcionen en electricitat, s'ha desenrollat una variant manual inspirada en el tribulí per a aplicacions mèdiques en països en desenroll.[9]


S'han compartit molts dissenys d'centrifugador gratuïtes i de còdic obert que permeten la fabricació digital. Els dissenys d'hardware de còdic obert para centrifugador manuals per a grans volums de decorreguts en una velocitat radial de més de 1750 rpm i més de 50 N de força centrífuga relativa es poden imprimir en 3D per al voltant de $25.[10] Atres dissenys d'hardware obert usen accessoris impresos en 3D personalisats en motors elèctrics econòmics per a fer centrifugador de baix cost (per eixemple, la Dremelfuge que usa una ferramenta elèctrica Dremel) o CNC de OpenFuge.[11][12][13][14]

Microcentrifugadora

[editar | editar còdic]

Microcentrifugadora és una màquina centrífuga especialisada utilisada en el laboratori clínic. Esta posa en rotació una mostra més chicoteta per a separar per força rotatòria els seus components o fases (generalment una sòlida i una líquida), en funció de la seua densitat. Esta és d'us per als tubos capilars.

El tubo capilar consistix en un tubo de plàstic transparent tancat pel seu extrem inferior en un tapó. Perpendicularment al tubo de plàstic i en la seua part inferior, es perfora i s'introduïx un tubo de vidre de chicotet diàmetro, que fa de capilar a través del com es descarrega la columna de decorregut viscós. Una regla colocada en la seua part exterior o marques sobre el tubo permeten medir l'altura de la columna de decorregut en funció de temps.

Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ 1,0 1,1 (2004-02-20) Bioanalytical Chemistry (en en), Hoboken, NJ, US: John Wiley & Sons, Inc.. doi:10.1002/0471623628.ch13. ISBN 978-0-471-54447-0.
  2. ↑ Vogel-Prandtl, Johanna Ludwig Prandtl: A Biographical Sketch, Remembrances and Documents
    • Archivat el 25 de octubre de 2017 archivat en Wayback Machine., English trans. V. Vasanta Ram. The International Centre for Theoretical Physics Trieste, Italy, pub. August 14, 2004. pp. 10–11.
  3. ↑ “Principles of Cytocentrifugation” (2004). Laboratory Medicine 35 (7): 434–437. doi:10.1309/FTT59GWKDWH69FB0. ISSN 0007-5027.
  4. ↑ «Basics of Centrifugation». Cole-Parmer.
  5. ↑ «"Plasmid DNA Separation: Fixed-Angle and Vertical Rotors in the Thermo Scientific Sorvall Discovery™ M120 & M150 Microultracentrifuges" (Thermo Fischer publication)».
  6. ↑ «Archived copy».
  7. ↑ Heidcamp, Dr. William H.. «Appendix F». Cell Biology Laboratory Manual. Gustavus Adolphus College.
  8. ↑ «Centrifuga».
  9. ↑ “Hand-powered ultralow-cost paper centrifuge” . Nature 1: 0009. doi:10.1038/s41551-016-0009.
  10. ↑ “Open Source Completely 3-D Printable Centrifuge” (en) . Instruments 3 (2): 30. doi:10.3390/instruments3020030.
  11. ↑ «OpenFuge».
  12. ↑ Pearce, Joshua M.. “Building Research Equipment with Free, Open-Source Hardware” (en). Science 337 (6100): 1303–1304. doi:10.1126/science.1228183. ISSN 0036-8075. PMID 22984059. Bibcode: 2012Sci...337.1303P.
  13. ↑ Sleator, Roy D.. “DIY Biology – Hacking Goes Viral!” (en). Science Progress 99 (3): 278–281. doi:10.3184/003685016X14684989326984. ISSN 0036-8504. PMID 28742489.
  14. ↑ Meyer, Morgan (25 de juny 2012). “Build your own lab: Do-it-yourself biology and the rise of citizen biotech-economies” (en). Journal of Peer Production 2 (online): 4 p.

Vore també

[editar | editar còdic]

Enllaços externs

[editar | editar còdic]

Commons


Referències

[editar | editar còdic]
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Centrifugador&oldid=891822»