Як вибрати лабораторну центрифугу

Для поділу рідких неоднорідних систем на компоненти під дією відцентрових сил, а також відділення твердих зважених частинок у розчинах, реактивах, суспензіях, емульсіях лабораторні центрифуги.

Слід зазначити, що в практиці можна зустріти спеціальні види центрифуг, які працюють не з рідкими, а в'язкими речовинами. Хоча базовий принцип центрифугування залишається незмінним.
Такий вид обладнання (для відмивання сирої клейковини) ми також згадаємо у нашому огляді критеріїв.

Як вибрати лабораторну центрифугу

Відсутність дисбалансу

Якщо вага пробірок рівномірно розподілена по діаметру ротора, навіть при високій швидкості, динамічні навантаження залишаються в межах допустимих значень.
Дисбаланс може бути викликаний 5-ма основними причинами:

1. Виробничий брак або знос підшипників у процесі роботи.
2. Недостатньо затягнуте кріплення ротора.
3. Коли пробірки та інша тара розташовуються тільки з одного боку або рівномірно: з одного боку ротора наприклад 2 пробірки, а з іншого – 3.
4. Коли кількість скляної тари однакова, але різний ступінь заповнення хімічними реактивами, суспензіями, розчинами, емульсіями.
5. Якщо приховані дефекти - мікротріщини і в процесі обертання посуд руйнується, також виникне аварійний дисбаланс.

Якщо усунути людський фактор і брак при виготовленні пробірок, то на перше місце виходить якість виготовлення і насамперед балансування ротора.

Приклад.

Для центрифуги ЦЛУ-6000 при виробництві використовується лазер, для мінімізації торцевого та радіального биття, а самі пробірки поміщаються у спеціальні гільзи (адаптери), для стійкості та збереження на високих швидкостях.

Якщо відразу після включення, зупинити обертання, для чого прилади оснащуються кнопкою "стоп", яка вище за пріоритетом, ніж команди таймера, що встановлює часовий інтервал і усунути причину, це одна справа.
Відповідно, при експлуатації центрифуги вона потребує постійної уваги, як мінімум до виходу на максимальну частоту обертання.

Рівних за швидкістю мабуть немає.
У зв'язку з цим можна згадати найбільш швидкісний електроінструмент - болгарку, яка також розганяється до 10 і навіть більше об/хв. І при включенні потужний крутний момент змушує міцно утримувати кутову шліфувальну машину в руці.
Ударне включення та миттєвий розгін негативно впливають на електродвигун та редуктор.
Така сама ситуація і з центрифугами для лабораторій, тому в електронну схему управління вбудовуються системи плавного розгону та гальмування, що дозволяє:

• усунути стартовий "ривок", щоб прилад не зрушив з місця на столі;
• знизити ймовірність удару вставлених склянок об посадкове гніздо;
• зменшити динамічні навантаження на електродвигун та приводні елементи, що передають потужність.

Цікаво, що плавний розгін може зіграти злий жарт з не досвідченим персоналом лабораторії.
Поки кутова швидкість невелика, і співробітник перестане стежити за обладнанням, у міру зростання кількості оборотів, відцентрова сила буде прагнути "відвести" центрифугу від осі обертання і пристрій буде "повзти" по стільниці, аж до падіння та виходу з ладу від удару в гіршому випадку.
З точки зору надійності / часу напрацювання на відмову /, кожне увімкнення при дисбалансі ротора в десятки разів збільшує навантаження на вісь обертання, що різко скорочує термін служби та ремонт знадобиться значно швидше.

При дотриманні правил експлуатації, термін служби може досягти до 5-10 і більше років, неодноразово окупивши себе.
Також слід таки згадати очевидну річ при підготовці до роботи медичної центрифуги: стіл повинен бути встановлений у строго горизонтальному положенні, для чого необхідно підлаштувати висоту ніжок.


Крім того, в окремих моделях, наприклад, у "Кометі", передбачені конструктивно:

• юстирувальні ніжки;
• рівень на верхній панелі для остаточного встановлення "горизонталі".

На закінчення теми дисбалансу зауважимо, що іноді в характеристиках зустрічається такий показник як неврівноваженість мас у протилежних місцях для пробірок (для СМ-3.01 становить 3 г). Чим менше це значення, тим краще.

Змінний ротор та інсталяційний диск

Чудово, що змінюючи пробіркотримачі, навіть за однієї й тієї ж кутової швидкості (числа оборотів електромотора), можна отримати інше значення фактора поділу.
Якщо ж центрифуга оснащена плавним чи ступінчастим регулятором швидкостей, разом із заміною ротора відкриваються найширші можливості створити безліч чинників поділів залежно від специфіки хімічного дослідження.

Процедура заміна ротора не складна, але вирішує два важливі завдання. По-перше, інший радіус визначає збільшення/зменшення фактора поділу. Але по-друге, можна встановити різну кількість пробірок та іншої форми.

1. Число посадкових місць. Можна купити лабораторну центрифугу з пробіркотримачами на 6, 10, 12, 16 та 24 місця.
2. Об'єм пробірок і бутірометрів - 0.2, 0.5, 1.6, 1,7, 5, 10, 12, 15 мл, 20, 50 мл.
   Причому залежно від типу ротора можна поміщати на один диск пробірки різного об'єму, включаючи конічні пробірки еппендорфа (Eppendorf) з поліпропілену.
   
   
   
   Приклад – центрифуга лабораторна медична ОПН-3.04 допускає одночасне розміщення на 24-місному роторі:
   • 12 пробірок об'ємом від 1,7 мл;
   • 12 пробірок об'ємом від 7 до 10 мл.

   
   
   Для кожного ротора можуть також задаватися і геометричні параметри тари: діаметр, висота, а також залежно від методики: ступінь заповнення, співвідношення по вазі між різнорідними рідинами.

   Деякі центрифуги комплектуються роторами для мікропланшетів
   
   Зазначимо, що кожен ротор допускає використання при граничній частоті обертання.
3. Допустимий рівень щільності. Цей показник вказується в технічному описі. Наприклад рідкі неоднорідні системи щільністю до 2 г/м^3.

Регулювання частоти обертання

У продажу представлені як настільні центрифуги зі ступінчастим, так і плавним завданням числа обертів і при виборі слід виходити зі специфіки роботи лабораторії.
Якщо мають бути вузькоспеціалізовані дослідження, як наприклад медичні або мікробіологічні, то можна вибрати центрифугу з двома-трьома швидкостями, наприклад, на 1000, 1500 і 3000 об/хв (ОПН-3.04).
Найпростіші моделі не містять цифрових індикаторів, а вибір тієї чи іншої частоти обертання відображається світлодіодним індикатором.


В інших моделях (ОПН-3М) передбачено:

• ступінчасте регулювання частоти обертання з кроком 100 об/хв.;
• індикація на електронному табло числа обертів та часу;
• підстроювання параметрів прямо під час роботи (так само як і у різновиді СМ-3).

Слід зазначити, що в деяких центрифугах (СМ-6МТ) після закінчення циклу центрифугування зупинку забезпечує електромагнітне гальмо, а пробірки встановлюються в горизонтальне положення, що має практичний сенс - чіткий поділ рідини на фракції по щільності для полегшення наступного відбору.






Ну і звичайно, звернемо увагу на високошвидкісних "рекордсменів" - настільна медична центрифуга СМ-8.10 розганяє пробірки на 6-ти або 16-ти місцевому роторі до 10000 об/хв, що дозволяє досягти високого фактора поділу – 5000 g.

Вибір часу центрифугування

Іншими словами повинен бути таймер для ручного завдання тривалості. Найбільш поширений діапазон від 0 до 16, 60 і 90 хвилин. Хоча верхня межа може вимірюватись і кількома годинами (ЦЛУ Комета, Комета-2).
Крім того, за потреби або виникнення аварійної ситуації, можлива зупинка обертання шляхом натискання на кнопку СТОП.

Нагрівання проб

 

Це додаткова опція, яка потребує наявності нагрівача.

Якщо для сепарації, поділу за густиною неоднорідних середовищ необхідний підігрів, можна вибрати центрифугу ЦЛУ-1 Орбіта (нагрів до 60 градусів).

 

 

 

Безперервна робота та періодична

Центрифуги розділяються на 2 групи: постійної або повторно-короткочасної дії.
В останньому випадку необхідно враховувати 3 показники:

• максимальний час роботи протягом доби – наприклад, 2 години;
• час постійного обертання;
• перерва між двома запусками.

 

Можна вибрати центрифугу із практично безперервним режимом роботи – СМ-6М (ELMI).

 

 

 

 

Допустимий рівень шуму

Шумність визначається цілим набором факторів:

• стійкість розміщення;
• знос підшипників;
• деренчання елементів корпусу;
• частота обертання та ін.

Підвищений шум може бути "першим дзвіночком", що необхідна діагностика.
Для більшості центрифуг вказується максимальний рівень шуму в Дб, що зазвичай становить 40-65 Дб, що не є критичним для співробітників. І до речі побічно говорить про якість складання та репутацію бренду. Чи не ТОПовий показник, але який потрібно взяти до уваги.



Як для зниження рівня шуму, так і вібрацій бажано вибирати лабораторну центрифугу з віброопорами (ЦЛУ Комета-2), які в найпростішому випадку являють собою гумові присоски, як у антивібраційних столів, де мармурова стільниця закріплена на гумових демпферах.



 

Системи захисту та сигналізації

Будь-яка техніка - промислова або лабораторна з деталями, що швидко обертаються, це джерело небезпеки, що вимагає багаторівневих систем захисту.
Навіть найдосвідченіший фахівець може втомитися або “на автоматі” зробить хибну дію.
У біологічних, клінічних центрифугах містять низку механічних та електронних захисних систем.

1. Не допущення запуску електродвигуна при відкритій кришці.
2. Зупинка обертання ротора при дисбалансі.
3. Ручна примусова зупинка до часу відліку таймера.
4. Запрет доступа внутрь до полной остановки ротора (блокировка крышки).
5. Звукова сигналізація режимів.

Живлення та підключення

Центрифуги відносяться до обладнання з досить "скромним" споживанням електрики, якщо, звичайно, не йдеться про моделі з ТЕНом.
Загалом левова частка електрики йде на живлення електродвигуна.
Але оскільки доводиться обертати, нехай і з високою швидкістю, але надзвичайно малі маси, то й платежі за електроенергію в лабораторії не будуть захмарними.
Назвемо порядок цифр споживаної потужності.

СМ-3.01	90Вт
ЦЛУ-1 Орбита	180 Вт
СМ-8.10	25 Вт
ОПН-3.04	300 Вт

Для підключення не потрібен окремий силовий кабель, а для підведення електрики достатньо звичайної розетки 220 В.

Догляд

Працюючи з вмістом пробірок, особливо враховуючи, що об'єми вимірюються міліграмами, будь-які хімічні, бактеріологічні забруднення можуть спотворити результати дослідів, у яких відповідно до методики застосовується центрифугування.

Догляду вимагає насамперед ротор, а також внутрішні елементи корпусу.

1. Ротор та пробіркотримач слід очищати ганчіркою та промивати у мийці, просушувати та дезінфікувати (залежно від спеціалізації лабораторії).
2. Гільзи (адаптери для пробірок) та отвори ротора необхідно періодично оглядати на наявність тріщин, сколів, зносу.

Спеціалізовані різновиди

Центрифуги входять у комплект пристроїв виконання спеціальних лабораторних аналізів, наприклад якості зерна.
Один із показників – кількість сирої та сухої клейковини.

Після відмивання клейковини в промивному розчині дві кульки поміщаються з протилежних сторін ротора Gluten Index 2115.

Звернемо увагу, що якщо буквально підходити відповідно до ГОСТ 16887-71, то видалення залишків рідини із сирої клейковини називається не центрифугуванням, а відцентровим віджиманням.
Щось схоже на барабан пральної машини.
В цьому випадку ніякі рідини не поділяються, а з в'язкої маси видаляються надлишки вологи і клейковина готова до сушіння та зважування.