离心机的分类和离心分离原理

离心机的分类和离心分离原理
生化分析离心机（以下简称离心机）是一种利用离心力和离心沉降原理，对溶液中密度，形状和大小不同的物质粒子进行分离、浓缩和提纯的仪器。
自1924 年世界上第一台离心机问世以来，从分离牛奶乳油开始，很快发现它是研究金属胶体微粒、研究生物细胞、亚细胞和高分子化合物的重要工具。世界各国竞争开发研制，产品遍布包括中国在内的世界各地。中国从60 年代开始研制生产结构简单的低速离心机，80 年代末，已能生产结构复杂的变频驱动、微机控制的低速、高速离心机系列产品。随着中国科学技术的发展，国产离心机已成为中国生物学、医学、地质、农林、石化、轻工等科研单位和大专院校必备的仪器和生产设备。 测高仪| 测距仪| 金属探测器| 试验机| 扭力计| 流速仪| 粗糙度仪| 流量计| 平衡仪|
分类：生化分析离心机按最高转速分为低速离心机（≤8000r / min）、高速离心机（8000～28000r/min）和超速离心机（28000～120000r / min）。
　　按用途分为制备型离心机和分析型离心机。制备型离心机可控制离心速度、温度和时间，用于分离、浓缩和提纯溶液中的粒子。分析型离心机不但可分离溶液中的粒子，而且可通过光学检测系统对粒子离心沉降全过程进行观察、拍片和测量粒子的某些物理参数。
　　按结构型式分为落地式离心机和台式离心机。前者体积大，质量重，底部有滚动轮和千斤螺杆。仪器直接安装在坚固的地面上，通过千斤螺杆调节高度，使仪器保持水平。后者体积小，质量轻，直接放在工作台上。
　　此外，生化分析离心机还可按转子制备容量大小分为大容量离心机和微量离心机；根据有无制冷系统分为冷冻离心机和普通离心机；根据连续分离要求将多台离心机组合成三联式和五联式离心机等。
原理：如下图所示，当样品溶液在扇形容池内绕定轴旋转时，样品粒子在离心力场和重力场作用下产生沉降‘假设溶质粒子不发生扩散，沉降速度取决于相对离心力场大小，溶质粒子和溶剂粒子的物理特性等。



　　离心分离时，溶质粒子沉降特性用单位离心力场下的沉降速度，即沉降系数S 表示。
（1）
式中，沉降系数S，定为Svedberg（S） , 1S=10-13s；ω是离心池的角速度，rad / s；r 是粒子距旋转轴心的距离，cm； t是粒子完成沉降或迁移所需时间，s。
　　粒子沉降的速度根据斯托克斯定律得出：
（2） 
式中，d 为溶质粒子直径；η为溶剂粘度；ρ1为溶剂密度；ρ2为溶质密度；
　　将式（1）积分，得
（3）
式中，（t2-t1）表示溶质粒子从r1移至r2所需时间。
　　如下图所示，溶质粒子全部沉降至孔底的时间用t ，表示，那么
（4）



　　将式（2）代入式（4） 得
（5）
　　ts值取决于两个因素：前者是被分离溶液的物理特性；后者是离心转子特性。当ρ2＜ρ1，分离时溶质粒子向轴心飘移，如浓盐溶液中的脂蛋白分离；如果溶液中含有多种不同的溶质粒子，离心分离过程中不同的沉降系数在离心转子内形成不同界面。选用不同的转速、温度、离心时间和转子，就能够把溶液中不同溶质粒子分离开。离心机正是利用离心分离技术和原理为满足溶液中粒子分离必需的离心条件而设计的。