Sentrifugit ovat koneita, joita käytetään laboratorioissa, lääketieteellisissä laitoksissa ja teollisuudessa erottamaan suspendoitunut materiaali väliaineista, joihin ne sekoitetaan. Tämä tehdään kiertämällä seoksen suljetut astiat hyvin nopeasti kiinteän, keskipisteen ympärille. Tämän liikkeen synnyttämä keskipakovoima pakottaa suspension tiheämmän materiaalin säiliön seiniä vasten ja erottaa sen tehokkaasti liuoksesta. Näitä laitteita käytetään erottamaan kiintoaineet nestesuspensioväliaineista; ne ovat esimerkiksi olennainen lääketieteellinen väline plasman erottamiseksi verinäytteistä.
Miten he toimivat
Sentrifugitoiminnan perusperiaate on keskipakovoima. Jos puoliksi vedellä täytetty ämpäri pyöritetään nopeasti ympyrässä, pään yli ja takaisin maahan, kauhan pyörimisen aiheuttama keskipakovoima pakottaa veden pohjaan. Tämä pitää veden ämpärissä myös ylösalaisin.
Useimmat sentrifugit käyttävät tätä voimaa samalla tavalla ja koostuvat kannella varustetusta kotelosta ja käytetystä keskusroottorista. Roottorin kehän ympärillä on reikärivi, johon liuossäiliöt, tyypillisesti koeputket, asetetaan. Kun koneen kansi on suljettu ja sentrifugi kytketty päälle, roottori pyörii suurella nopeudella. Kuten ämpäri -kokeessa, keskipakovoima saa minkä tahansa liuoksen aineen, joka on nestettä tiheämpi, joutumaan putkien ulkoseiniä vasten ja erottaa sen nesteestä prosessissa.
Kun sentrifugi on suorittanut syklin, se hidastuu vähitellen ja pysäytetään estääkseen turbulenssin, joka voisi aiheuttaa liuoksen uudelleen sekoittumisen. Tämä hidastuvuusjakso sallii myös kaiken erotetun materiaalin putoamisen koeputken pohjaa kohti. Kun roottori on pysähtynyt, putki voidaan poistaa ja näytteet käsitellä.
Joissakin tapauksissa sentrifugissa voi olla seula toisessa päässä, jolloin nesteet pääsevät läpi, kun kiinteät aineet jäävät loukkuun putken sisään. Toiset voivat pitää putkia kiinteässä kulmassa tai antaa niiden heilua ulos pyöriessään. Putken sijainti ja sentrifugin pyörimisnopeus voivat vaihdella erotettavan liuoksen tyypin mukaan.
Erotus tiheyden mukaan
Mikä tahansa määrä suspendoituneita materiaaleja voidaan erottaa suspensiosta tällä tavalla. Jokainen eri aine erottuu tiheyden mukaan ja muodostaa erilliset kerrokset putken pohjalle, kun kone pysäytetään. Tätä kutsutaan sedimentointiperiaatteeksi. Esimerkiksi sentrifugiin sopivan syklin pituisen veren näyte hajoaa kokonaan, kun raskaammat verisolut kerääntyvät pohjaan ja kevyempi veriplasma yläosaan. Tämä on erityisen hyödyllistä kaikkien tuntemattomien ratkaisujen komponenttien tunnistamisessa.
Muuhunkin
Sentrifugilaitteita ei käytetä vain laboratorioissa; he näkevät laajan käytön jätevesien hoidossa, öljyteollisuudessa ja jopa sokerin ja maidon jalostuksessa. Tyypillisesti lääketieteelliset ja tieteelliset laboratoriosentrifugit ovat pieniä pöytälaitteita. Toisaalta teollisuuskoneet, joita käytetään magnetiittilietteen erottamiseen prosessivedestä hiilitehtaassa, voivat olla hyvin suuria.
Uraanin rikastusprosessissa käytettävissä kaasusentrifugeissa on erityisesti suunniteltuja säiliöitä, jotka sisältävät strategisesti sijoitetun sisäkauhan. Pyöritettäessä tämä kauha kerää halutun uraani-235-isotoopin, kun taas raskaampi 238-isotooppi kerääntyy säiliön seinille. Tämä on kuitenkin paljon pidempi prosessi kuin nestesuspension erottaminen, ja sen saavuttaminen vie usein useita tuhansia jaksoja.
Suuria sentrifugeja käytetään myös altistamaan ihmiset äärimmäisille voimille valvotussa ympäristössä. Tällaisen suuren koneen luomaa ulospäin suuntautuvaa voimaa voidaan käyttää simuloimaan massiivisia painovoimia (G-voimia), jotka astronautti tai hävittäjälentäjä todennäköisesti kokee matkustettaessa erittäin suurilla nopeuksilla. Geotekninen mallinnus on toinen alue, jossa sentrifugeja käytetään simuloimaan prototyyppien painovoimia.