ЛАБОРАТОРНЫЕ ЦЕНТРИФУГИ

Классификация и рекомендации по использованию

А.И.Самбурский

Несмотря на то, что в мире производятся сотни моделей лабораторных центрифуг, в настоящее время в технической литературе отсутствует их общепризнанная классификация, что приводит к затруднениям, как у пользователей центрифуг, так и у дистрибьюторов.

Приведенная ниже классификация основана на конструктивных особенностях лабораторных центрифуг и не учитывает их специального назначения (например, для ПЦР-анализа, определения гематокритного числа, микробиологии и т.п.). Лабораторные центрифуги широко используются в различных отраслях экономики: медицина (микробиология, биохимия, серология), биофизика, сельское хозяйство, химия, ветеринария, санэпиднадзор, нефтепереработка, производство строительных материалов, микроэлектроника, научные исследования и др. Хотя напрямую это и не связано с приведенной ниже классификацией, следует указать, что к лабораторным центрифугам относятся технические средства для разделения суспензий на фракции под действием центробежной силы с максимальной частотой вращения ротора центрифуги до 25000 мин^-1. Центрифуги с максимальной частотой вращения до 40000 мин^-1 принято называть – суперцентрифуги. Центрифуги с максимальной частотой вращения свыше 40000 мин^-1 принято называть – ультрацентрифуги. Для общности следует указать, что лабораторные центрифуги, суперцентрифуги и ультрацентрифуги принято также разделять на препаративные и аналитические.

Под препаративными лабораторными центрифугами понимают центрифуги, в которых результатом разделения являются фракции исходной суспензии.

В аналитических лабораторных центрифугах за процессом разделения суспензии в роторе ведется наблюдение с помощью оптических или оптико-электронных систем. Особо следует выделить проточные лабораторные центрифуги, в которых разделяемое вещество непрерывно поступает во вращающийся ротор, а также непрерывно извлекаются разделенные фракции.

Приведенная ниже классификация относится лишь к лабораторным центрифугам, т.е. к центрифугам с максимальной частотой вращения до 25000 мин^-1.

По месту расположения в пространстве лабораторного помещения центрифуги можно классифицировать в соответствии с рис.1.

Рис.1

Классификация лабораторных центрифуг по месту расположения в пространстве лабораторного помещения

В мировой практике настольные лабораторные центрифуги имеют массу от 1 кг до 100 кг, как правило, располагаются на устойчивых лабораторных столах с горизонтальной поверхностью.

Забегая вперед, следует указать, что на одном лабораторном столе не следует ставить более одной центрифуги, т.к. колебания крышки стола, обусловленные работой одной центрифуги, могут передаваться на другую, и вызывать ее дополнительные вибрации.

Лабораторные центрифуги обычно не закрепляются на столе и располагаются на присосках или обрезиненных ножках. Во всех случаях необходимо обратить внимание на горизонтальное расположение центрифуги на столе и обеспечение (кроме микроцентрифуг) свободного пространства вокруг центрифуги (в плоскости стола) не менее 300 мм.

Класс подстольных центрифуг достаточно узок и его появление продиктовано желанием сэкономить место в лаборатории. Центрифуги этого класса имеют, как правило, высоту до 700 мм, передвигаются на колесиках с тормозами и имеют все органы управления на верхней крышке. После окончания работы, центрифуги этого класса закатываются под стол до следующего использования, что позволяет экономить место в лаборатории.

Стационарные центрифуги располагаются на полу лабораторного помещения и устанавливаются на встроенных в центрифугу домкратах. Регулировкой домкратов следует обеспечить установку центрифуги в горизонтальное положение, руководствуясь указанием изготовителя. Следует обратить внимание на то, что стационарные центрифуги должны быть установлены на твердый пол (керамическая плитка, бетонная стяжка и т.п.), но не на линолеуме, войлочных или резиновых подкладках. Вокруг стационарных центрифуг следует обеспечить свободное пространство не менее 0,5 метра.

По наличию принудительного охлаждения центрифуги можно классифицировать в соответствии с рис.2.

Рис.2

Классификация лабораторных центрифуг по наличию принудительного охлаждения

Лабораторные центрифуги с охлаждением воздуха в рабочей камере (рабочая камера – это емкость, в которой вращается ротор центрифуги) с помощью рефрижератора, на практике принято называть “рефрижераторные”, а в обозначении центрифуг добавлять английскую букву “R”. Например: центрифуга лабораторная MPW-350 с естественным охлаждением и MPW-350R с охлаждением встроенным рефрижератором.

В лабораторных центрифугах с естественным охлаждением ротор центрифуги при его вращении играет роль вентилятора. При этом наружный воздух засасывается в центрифугу, омывает вращающийся ротор и выбрасывается наружу через специальные отверстия. При этом температура ротора и, следовательно, разделяемой суспензии, может изменяться от комнатной и быть выше комнатной.

Весьма часто при разделении суспензий в лабораторных центрифугах требуется, чтобы температура разделяемой суспензии была ниже комнатной (до -20⁰С). В этом случае в центрифугу встраивается, как правило, компрессионный рефрижератор, змеевик которого охлаждает воздух в рабочей камере. Требуемая температура суспензии задается оператором и регулируется системой управления центрифугой.

В стационарных рефрижераторных центрифугах, рефрижератор имеет принудительное воздушное охлаждение. При этом центрифуга выделяет нагретый воздух в помещение лаборатории. Некоторые изготовители указывают, сколько конкретно тепла выделяет центрифуга в помещение. На крупных станциях переливания крови в одном помещении располагается 4-10 рефрижераторных центрифуг для разделения крови. При работе этих центрифуг температура в помещении, где располагаются и одновременно работают много рефрижераторных центрифуг, может повыситься до 40⁰С и выше. Чтобы этого не произошло, заказывают центрифуги с водяным охлаждением рефрижератора. Следует обратить внимание на то, что при работе с рефрижераторными центрифугами возникает особый вид опасности – замерзание суспензии с последующим разрушением пробирок или ротора центрифуги. Это может привести к серьезной аварии. Поэтому, следует задавать температуру разделяемой суспензии на 3-4⁰С выше температуры ее замерзания. В некоторых лабораторных центрифугах имеется блокировка, тормозящая ротор, если его температура опустилась ниже температуры замерзания.

Кроме лабораторных центрифуг с естественным охлаждением и рефрижератором, выпускаются центрифуги с принудительным нагревом разделяемой суспензии до температуры выше комнатной (обычно не выше +40⁰С), при этом в обозначение центрифуги добавляется английская буква “Н”. Например: лабораторная центрифуга МPW-350 с рефрижератором и принудительным нагревом обозначается MPW-350RH.

Во второй части статьи будет рассмотрена классификация роторов лабораторных центрифуг, даны советы по их использованию и приведены рекомендации с примерами по выбору режимов разделения суспензий на компоненты.