Centrífuga líquida

Tipos de Centrífugas Líquidas

Uma centrífuga líquida é uma máquina que separa misturas líquidas girando a mistura em altas velocidades em um movimento circular, usando o princípio das diferenças de densidade dentro das misturas. Isso significa que os componentes da mistura que têm densidades variadas se depositarão em níveis diferentes, permitindo a separação do líquido dos sólidos. Um exemplo comum disso é a separação dos componentes do sangue, a saber, plasma, glóbulos brancos e glóbulos vermelhos.

Existem vários tipos de centrífugas líquidas, incluindo:

• Centrífugas de Bancada: Essas são as centrífugas de laboratório padrão encontradas em bancadas; elas são pequenas em tamanho e ideais para amostras apenas líquidas, ou seja, amostras que contêm componentes líquidos e sólidos. Elas também vêm com rotores que podem ser usados para vários tipos de amostras apenas e apresentam várias configurações de velocidade. As centrífugas de bancada são usadas principalmente em instituições de ensino, saúde e pesquisa para separar o sangue do soro, por exemplo, ou várias outras células em uma cultura de células.
• Centrífuga de Produção de Alto Volume: Esta é usada principalmente em nível industrial, onde grandes volumes de líquido devem ser manuseados para processamento de rotina. Elas são ideais para separar frações ou purificar compostos ou até mesmo analisar um grande número de amostras, como se usaria uma centrífuga de bancada em um ambiente de laboratório. Dependendo da indústria, as velocidades da máquina centrífuga podem variar entre 12 000 e 25 000 rotações por minuto. Destilação, fermentação e clarificação são alguns processos nos quais as centrífugas de produção de alto volume são usadas em indústrias como biotecnologia e processamento de alimentos.
• Microcentrífugas: Essas são ainda menores e são usadas para separar pequenos volumes de líquido, o que as torna ideais para uso em aplicações de biologia molecular. Os tubos de microcentrífuga geralmente têm pictogramas incorporados e as máquinas usam um acionamento direto para girar as amostras em alta velocidade para separá-las. As microcentrífugas são comumente usadas na extração de material genético, análise de fluidos e purificação de proteínas.
• Ultracentrífugas: Também chamadas simplesmente de ultracentrífugas, essas são maiores, mais pesadas e mais potentes que as microcentrífugas. As ultracentrífugas são usadas para separar líquidos com diferentes densidades e geralmente são capazes de manipular volumes de amostra maiores. A separação de misturas é alcançada submetendo a amostra a velocidades muito altas de cerca de 1 milhão de forças g, o que equivale a uma velocidade de 60 000 rotações por minuto. As ultracentrífugas em laboratórios são usadas principalmente para separar macromoléculas, como proteínas e ácidos nucleicos, isolar organelas de extratos celulares e purificar complexos biomoleculares.

Especificação e manutenção da centrífuga líquida

As centrífugas têm especificações diferentes dependendo do tipo e da marca. As seguintes são algumas especificações básicas que se pode esperar encontrar em uma máquina centrífuga de laboratório.

• Velocidade: A velocidade de uma máquina centrífuga é medida em rotações por minuto, comumente conhecida como RPM. A velocidade de uma centrífuga varia dependendo do modelo e da finalidade. Diferentes tipos de centrífugas têm velocidades que variam de 1.000 RPM a 20.000 RPM ou mais. Quanto maior o RPM, mais forte a força gravitacional gerada.
• Capacidade: Isso se refere ao volume máximo de líquido que uma centrífuga pode processar em uma única corrida. A capacidade é medida em litros ou mililitros. Uma centrífuga de laboratório típica tem uma capacidade que varia de 15 ml a 5 L. Uma centrífuga líquida com capacidade maior é usada principalmente em grandes ambientes industriais.
• Força G: Também conhecida como força gravitacional, é a medida da força exercida em um objeto girando dentro da centrífuga. Uma máquina centrífuga de laboratório típica gera força g entre 1.000 e 20.000 g. A força g das máquinas centrífugas industriais pode chegar a 200.000 ou mais. A capacidade de separação de uma máquina centrífuga é determinada em grande parte pela força g que ela produz.
• Controle de Temperatura: Algumas máquinas centrífugas têm a capacidade de regular e controlar a temperatura de um líquido ao girar ou separar. Essa máquina centrífuga é vital para a extração de líquidos biológicos, como o sangue. A centrífuga com controle de temperatura mantém a integridade e a estabilidade do líquido.
• Rotores: Uma máquina centrífuga vem com diferentes tipos de designs e formas de rotor. A máquina centrífuga típica possui um rotor de ângulo fixo e um rotor de balde oscilante. As máquinas centrífugas industriais geralmente possuem o rotor de pilha de discos.

Para manter uma máquina centrífuga, o fornecedor ou comprador deve certificar-se de que todas as peças móveis sejam lubrificadas para evitar atrito e danos. A limpeza periódica também é essencial para manter uma máquina centrífuga. É importante estabelecer uma rotina de limpeza regular e cumpri-la. A máquina deve ser limpa completamente para evitar contaminação e infecção cruzada. Desinfetar a máquina também é importante. Use um desinfetante adequado e certifique-se de que seja seguro para o tipo de centrífuga em questão.

Usos de Centrífugas Líquidas

A principal aplicação de uma centrífuga líquida é a separação de sólidos de líquidos. Isso é comumente conhecido como sedimentação. É a aplicação mais popular de uma centrífuga em muitas indústrias, incluindo laboratórios. Líquidos que são misturas homogêneas de um sólido e um líquido passam por centrifugação para separar o sólido.

A aplicação mais comum de uma máquina centrífuga para líquidos é no campo médico. As centrífugas separam o sangue em seus componentes para fins de diagnóstico e outros usos médicos. Uma centrífuga de sangue clínica típica girará a 3500 RPM ou mais para dividir o sangue em quatro partes distintas. Essas são os glóbulos vermelhos e brancos, o plasma e as plaquetas. Como afirmado anteriormente, os constituintes do sangue serão separados e o médico diagnosticará o paciente com base nisso. O plasma também pode ser extraído e usado para procedimentos médicos adicionais.

Outro tipo de centrífuga líquida, que é uma centrífuga de ileostomia e colostomia, separa determinadas fibras sólidas específicas do líquido. Denominadas centrífugas de estoma, elas são usadas dentro das bolsas de estoma usadas por pessoas com estoma. A centrífuga extrairá fibras sólidas, como fezes, de líquidos como enzimas digestivas e água limpa da mistura. Isso é importante porque reduz a frequência de trocas de bolsas, o volume de resíduos na bolsa e o odor.

A separação de emulsões, especialmente óleo vegetal ou óleo bruto, é outro uso popular de centrífugas líquidas. Uma emulsão é uma mistura formada quando minúsculos glóbulos de um líquido são dispersos em outro líquido imiscível. A separação de emulsão de óleo geralmente envolve uma centrífuga de pilha de discos que separa os componentes sólidos e líquidos do óleo. Uma vez separados, os sólidos podem ser minerais ou graxa, e o líquido purificado é refinado para uso em várias indústrias. A centrífuga de pilha de discos também é usada para a separação do leite em creme e leite desnatado.

As centrífugas líquidas também desidratam a lama em estações de tratamento de esgoto ou estações de tratamento de esgoto municipal. A separação sólido-líquido é um componente crucial do processo usado para tratar e purificar a água residual para uso em várias aplicações. Após a centrifugação, a água limpa é liberada e a lama é removida para passar por tratamento adicional.

As centrífugas separam os solventes cristalinos na indústria açucareira também. O suco bruto é purificado pela centrífuga e cristais de açúcar são obtidos através do processo. Os cristais de açúcar são refinados, enquanto o licor restante passa por processamento adicional. A separação sólido-líquido do açúcar é realizada usando centrífugas em batelada ou contínuas.

Como escolher centrífugas líquidas

Um comprador comercial adequado deve entender os aspectos e parâmetros críticos de uma centrífuga líquida que impactam sua aplicação e finalidade. Aqui estão os principais fatores a serem considerados ao escolher uma máquina centrífuga líquida:

• Volume da amostra e taxa de fluxo:

  A capacidade de processamento da máquina deve corresponder aos volumes de amostra esperados e às taxas de fluxo em uma determinada aplicação. Encontrar o equilíbrio é crítico. Uma indústria pode ter capacidade para lidar com grandes amostras, mas pode ter o espaço da máquina ou as necessidades de processamento, que correspondem apenas a um pequeno volume. Às vezes, empregar uma abordagem escalonada, em que uma máquina atende a várias indústrias, também pode ser uma solução.

• Velocidade de separação e eficiência:

  A velocidade de separação e eficiência desejadas devem ser compatíveis com a velocidade de rotação da centrífuga, expressa em rotações por minuto (RPM). O projeto do rotor também desempenha um papel na eficiência da separação. Diferentes centrífugas alcançam a separação com base em distintas forças centrífugas atuando sobre as partículas.

• Tipo de rotor:

  Os compradores devem escolher o tipo de rotor da centrífuga líquida com base no estado do líquido e no objetivo da separação. Um rotor de ângulo fixo é ideal para separar partículas de uma amostra que se depositará uniformemente, enquanto um rotor de balde oscilante funciona melhor quando a separação exige que as partículas se depositem uniformemente através do meio líquido.

• Sistema de filtração:

  Considere o tipo de sistema de filtração disponível. Os filtros de saco, por exemplo, são econômicos, mas podem ser incômodos de trocar. Os vasos de filtração por pressão simplificam o processo, mas os custos iniciais podem ser mais altos. As cestas de peneira fornecem fácil limpeza, mas podem não atender a algumas aplicações industriais.

Perguntas frequentes sobre centrífugas líquidas

P1: Como a segurança é garantida em uma centrífuga de laboratório?

A1: As centrífugas de laboratório priorizam a segurança do usuário. Elas possuem sistemas de trava robustos que se acionam quando o rotor está girando, impedindo a abertura da tampa. Botões de parada de emergência permitem a interrupção imediata da rotação se necessário. As centrífugas têm controles de velocidade e tempo para evitar ultrapassagem de velocidade e supercentrifugação. Elas possuem detecção de desequilíbrio, desligando a centrifugação se as amostras não estiverem equilibradas. Os manuais do usuário orientam o uso adequado e pessoal treinado opera as máquinas.

P2: Qual centrífuga líquida ajuda a separar o plasma ou soro de amostras de sangue?

A2: As centrífugas líquidas equipadas com um rotor podem realizar a separação de sangue. O rotor comum usado para separação de sangue é o rotor de swing-out. A centrífuga pode ter um mecanismo de embreagem que permite que o rotor gire para fora e atinja a separação final na velocidade recomendada. Algumas centrífugas também são projetadas para separar componentes sanguíneos, como glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas.

P3: O tamanho de uma centrífuga influencia o processo de separação?

A3: O tamanho de uma centrífuga é crucial porque determina o volume máximo de amostra que pode ser processado em uma única corrida. As centrífugas de maior capacidade são indispensáveis em laboratórios de alto rendimento e em ambientes industriais onde o processamento de volumes de amostra substanciais é essencial para atender às demandas rigorosas. Por outro lado, as centrífugas menores brilham em laboratórios de pesquisa e clínicos onde as restrições de espaço são uma consideração e os requisitos de volume de amostra são comparativamente modestos.

P4: As centrífugas líquidas possuem filtros para ajudar a separar a emulsão?

A4: Os filtros de centrífuga são usados ao separar partículas de um líquido ou fluido. Eles geralmente são colocados na parte inferior do tubo da centrífuga. O filtro ajuda a evitar que as partículas passem, auxiliando assim em uma separação mais eficiente. O filtro de centrífuga comum é um filtro de microfibra.

P5: Existem adaptadores de centrífuga para tamanhos de tubos que garantem uma distribuição uniforme da amostra?

A5: Sim, os adaptadores de centrífuga garantem uma distribuição uniforme da amostra durante o processo de separação. Eles fazem isso fornecendo suporte para tubos de vários tamanhos e formas. Além disso, os adaptadores auxiliam na manutenção da temperatura necessária para a amostra durante a centrifugação.