Apa itu sentrifugasi? Definisi dan prinsip metode

Apa itu sentrifugasi? Apa metode yang digunakan? Istilah "sentrifugasi" berarti pemisahan partikel cair atau padat dari suatu zat ke dalam berbagai fraksi oleh kekuatan sentrifugal. Pemisahan zat tersebut dilakukan karena penggunaan aparatus khusus - sentrifugal. Apa prinsip metodenya?

Prinsip sentrifugasi

Mari kita pertimbangkan definisi secara lebih rinci. Sentrifugasi adalah efek pada zat dengan putaran ultra-kecepatan tinggi dalam peralatan khusus. Bagian utama dari setiap centrifuge adalah rotor, yang berisi sarang untuk pemasangan tabung reaksi dengan bahan, yang harus dipisahkan menjadi pecahan terpisah. Selama rotasi rotor pada kecepatan tinggi, gaya sentrifugal ikut bermain . Zat yang ditempatkan dalam tabung reaksi dibagi menjadi zat yang berbeda sesuai dengan tingkat kerapatan. Misalnya, dalam sentrifugasi sampel air tanah, cairan dipisahkan dan padatan yang terkandung di dalamnya disimpan.

Penulis metodenya

Untuk pertama kalinya diketahui bahwa sentrifugasi semacam itu, setelah eksperimen yang dilakukan oleh ilmuwan A. F. Lebedev. Metode ini dikembangkan oleh peneliti untuk mengetahui komposisi air tanah. Sebelumnya, untuk tujuan ini, sedimentasi cair digunakan, dilanjutkan dengan pemisahan sampel padat dari situ. Pengembangan metode sentrifugasi memungkinkan untuk mengatasi tugas ini jauh lebih cepat. Berkat pemisahan ini, menjadi mungkin untuk mengekstrak fraksi zat padat dari cairan dalam bentuk kering selama beberapa menit.

Tahapan sentrifugasi

Sentrifugasi diferensial dimulai dengan menetapnya zat yang dikenai penyelidikan. Pengolahan material semacam itu terjadi di alat pengendali. Selama sedimentasi, partikel dipisahkan oleh gravitasi. Hal ini memungkinkan Anda menyiapkan zat untuk pemisahan yang lebih baik dengan bantuan gaya sentrifugal.

Kemudian zat dalam tabung reaksi disaring. Pada tahap ini, drum perforasi yang digunakan digunakan untuk memisahkan partikel cair dari zat padat. Selama kegiatan yang dikirim, seluruh sedimen tetap berada di dinding centrifuge.

Keuntungan

Dibandingkan dengan metode lain yang bertujuan untuk memisahkan zat individual, seperti filtrasi atau sedimentasi, sentrifugasi memungkinkan diperoleh sedimen dengan kadar air minimum. Penggunaan metode pemisahan ini memungkinkan pemisahan suspensi yang terdispersi dengan baik. Hasilnya adalah produksi partikel berukuran 5-10 μm. Keuntungan penting lain dari sentrifugasi adalah kemungkinan implementasinya dengan bantuan peralatan volume dan dimensi kecil. Satu-satunya kelemahan metode ini adalah intensitas energi yang tinggi dari perangkat.

Sentrifugasi dalam Biologi

Dalam biologi, pemisahan zat menjadi zat terpisah digunakan saat mempersiapkan persiapan untuk penelitian di bawah mikroskop. Sentrifugasi disini dilakukan pada perangkat kompleks - cytorotor. Aparatus seperti itu selain slot untuk tabung reaksi dilengkapi dengan pemegang sampel, dengan semua jenis slide desain yang rumit. Dari alat sentrifus, saat melakukan penelitian biologi, kualitas bahan yang diperoleh langsung bergantung pada jumlah informasi bermanfaat yang bisa didapat dari hasil analisis.

Sentrifugasi di industri penyulingan minyak

Metode sentrifugasi sangat diperlukan dalam ekstraksi minyak. Ada hidrokarbon, yang airnya tidak dipancarkan sepenuhnya saat distilasi. Sentrifugasi memungkinkan untuk menghilangkan kelebihan cairan dari komposisi minyak, meningkatkan kualitasnya. Dalam hal ini, minyak dilarutkan dalam benzena, kemudian dipanaskan sampai 60 ^° C, kemudian diberi gaya sentrifugal. Akhirnya, jumlah air yang tersisa dalam substansi diukur dan, jika perlu, prosedur diulang.

Sentrifugasi darah

Metode ini banyak digunakan untuk tujuan terapeutik. Dalam kedokteran, ini memungkinkan Anda untuk mengatasi masalah berikut:

1. Mendapatkan sampel darah yang dimurnikan untuk melakukan plasmapheresis. Untuk tujuan ini, centrifuge memisahkan unsur darah dari plasmanya. Operasi ini memungkinkan untuk menyingkirkan darah virus, kelebihan antibodi, bakteri patogen, racun.
2. Persiapan darah untuk transfusi donor. Setelah membagi cairan tubuh ke dalam fraksi terpisah dengan cara sentrifugasi, donor darah dikembalikan ke donor, dan plasma digunakan untuk transfusi atau dibekukan untuk penggunaan selanjutnya.
3. Isolasi massa platelet. Zat tersebut didapat dari plasma darah yang diperkaya dengan trombosit. Massa yang dihasilkan digunakan di departemen bedah dan hematologi institusi medis, dalam terapi darurat, ruang operasi. Penggunaan massa trombosit dalam pengobatan memungkinkan untuk meningkatkan koagulabilitas darah pada orang yang terkena.
4. Sintesis massa eritrosit. Sentrifugasi sel darah terjadi dengan pemisahan fraksinya dengan teknik khusus. Massa yang siap, kaya akan sel darah merah, digunakan untuk transfusi dengan kehilangan darah, operasi. Erythrocytic mass sering digunakan untuk pengobatan anemia, kelainan darah lain yang bersifat sistemik.

Dalam praktik medis modern, banyak instrumen generasi baru digunakan yang memungkinkan drum berputar dipercepat hingga kecepatan tertentu dan menghentikannya pada momen tertentu. Hal ini memungkinkan Anda untuk lebih akurat membagi darah ke sel darah merah, trombosit, plasma, serum dan bekuan darah. Demikian pula, cairan tubuh lainnya diperiksa, khususnya zat dalam urin dipisahkan.

Sentrifugal: tipe dasar

Kami tahu apa itu sentrifugasi. Sekarang mari kita cari tahu perangkat mana yang digunakan untuk menerapkan metode ini. Sentrifugal ditutup dan terbuka, dengan penggerak mekanis atau manual. Bagian kerja utama dari perangkat yang terbuka tangan adalah poros berputar, yang terletak secara vertikal. Di bagian atasnya, strip tetap tegak lurus, di mana lengan logam yang dapat bergerak berada. Mereka berisi tabung tes khusus, menyempit di bagian bawah. Di bagian bawah lengan ada kapas, yang menghindari kerusakan pada tabung kaca saat bersentuhan dengan logam. Kemudian aparatus itu bergerak. Setelah waktu tertentu, cairan memisahkan dari padatan tersuspensi. Setelah ini, centrifuge manual dihentikan. Endapan padat padat terkonsentrasi di bagian bawah tabung. Di atasnya adalah bagian cairan dari zat.

Alat sentrifugal tertutup mekanis memiliki sejumlah besar lengan untuk penempatan tabung. Perangkat seperti itu lebih mudah daripada yang manual. Rotor mereka digerakkan oleh motor listrik yang kuat dan bisa melaju hingga 3000 rpm. Hal ini memungkinkan pemisahan zat cair dari zat padat dengan lebih baik.

Fitur persiapan tabung reaksi selama sentrifugasi

Tabung yang digunakan untuk sentrifugasi harus diisi dengan bahan uji massa identik. Oleh karena itu, skala presisi tinggi khusus digunakan untuk pengukuran di sini. Bila penyeimbang beberapa tabung uji dalam sentrifugal diperlukan, metode berikut digunakan. Setelah menimbang beberapa wadah kaca dan mencapai massa yang sama, salah satunya dibiarkan sebagai standar. Tabung selanjutnya diseimbangkan dengan sampel ini sebelum ditempatkan di peralatan. Metode ini secara signifikan mempercepat kerja bila diperlukan untuk mempersiapkan sentrifugasi serangkaian tabung uji.

Perlu dicatat bahwa tidak pernah ada terlalu banyak zat uji di tabung reaksi. Wadah kaca diisi sedemikian rupa sehingga jarak ke tepi tidak kurang dari 10 mm. Jika tidak, zat tersebut akan keluar dari tabung di bawah pengaruh gaya sentrifugal.

Supercentrifuges

Untuk memisahkan komponen suspensi yang sangat tipis, tidak cukup menggunakan alat sentrifugasi manual atau mekanis konvensional. Dalam hal ini, efek yang lebih mengesankan pada zat dari sisi gaya sentrifugal diperlukan. Saat menerapkan proses tersebut, supercentrifuges digunakan.

Perangkat dari rencana yang disajikan dilengkapi dengan drum buta berbentuk tabung berdiameter tidak signifikan - tidak lebih dari 240 mm. Panjang drum semacam itu jauh lebih besar daripada penampang melintangnya, yang memungkinkan peningkatan jumlah putaran secara signifikan dan menciptakan gaya sentrifugal yang kuat.

Dalam supercentrifuge, zat uji memasuki drum, bergerak di sepanjang tabung dan menyerang reflektor khusus, yang melemparkan material ke dinding perangkat. Ada juga ruang yang dirancang untuk ekstraksi terpisah cairan ringan dan berat.

Keuntungan supercentrifuges meliputi:

• Sesak mutlak;
• Intensitas pemisahan zat tertinggi;
• Ukuran kompak;
• Kemungkinan memisahkan zat pada tingkat molekuler.

Kesimpulannya

Jadi kami menemukan apa itu sentrifugasi. Saat ini, metode ini menemukan aplikasinya bila perlu untuk mengendapkan larutan solusi, memurnikan cairan, komponen terpisah dari bahan aktif dan kimia secara biologis. Ultracentrifuges digunakan untuk pemisahan zat pada tingkat molekuler. Metode sentrifugasi secara aktif digunakan di industri kimia, minyak, nuklir, makanan, dan juga obat-obatan.