Qu’est-ce qu’une centrifugeuse ?
Une centrifugeuse est une machine qui sépare des mélanges de différentes gravités spécifiques (liquide-liquide ou liquide-solide) en appliquant la force centrifuge.
Il est possible de laisser les mélanges se décanter spontanément en utilisant la différence de gravité spécifique (par exemple à l’aide d’une ampoule à décanter), mais la séparation se fait par gravité (1G) et prend plus de temps. Les centrifugeuses peuvent appliquer des forces de milliers de G, ce qui accélère la séparation. Les centrifugeuses qui peuvent appliquer des dizaines de milliers de G ou plus sont appelées ultracentrifugeuses.
Utilisations des centrifugeuses
Les centrifugeuses sont utilisées dans diverses utilisations, notamment dans les laboratoires des universités et des entreprises, dans les établissements médicaux et sur les sites de production des fabricants. Dans chacun de ces domaines, les produits sont utilisés en fonction de l’utilisation et de l’échelle.
1. Utilisations en laboratoire
Les centrifugeuses sont souvent utilisées dans les laboratoires de biochimie. Les utilisations typiques comprennent les opérations de récupération de cellules mélangées à des liquides, ainsi que la séparation et la récupération de protéines et de peptides.
Dans les laboratoires pharmaceutiques, elles sont utilisées pour des opérations telles que la séparation de liquides mélangés de gravité spécifique différente. Ils sont souvent utilisés dans les salles de contrôle de la qualité, par exemple pour analyser les ingrédients pharmaceutiques. Les deux sont utilisés en laboratoire.
2. Utilisations dans les institutions médicales
Dans les institutions médicales, ils sont utilisés pour les tests sanguins tels que les tests de coagulation et les tests biochimiques. Lorsque le sang recueilli dans des tubes de prélèvement sanguin contenant des anticoagulants est soumis à une centrifugation, les composants des cellules sanguines se déposent au fond du tube de prélèvement et le plasma peut être recueilli comme surnageant (tests de coagulation).
En revanche, si le sang est prélevé dans un récipient ne contenant pas d’anticoagulant et qu’on le laisse coaguler, puis qu’on le centrifuge, les solides (cellules sanguines et composants de la coagulation) se déposent et le sérum peut être recueilli comme surnageant (tests biochimiques).
3. Utilisations industrielles
Dans les utilisations industrielles, il est utilisé dans les usines alimentaires pour raffiner le sucre et séparer les matières grasses du lait, et dans les usines chimiques pour déliquider les résines, séparer les boues et récupérer les catalyseurs. Elles sont également utilisées dans le traitement des eaux usées et des boues. Les centrifugeuses principalement utilisées dans ces domaines industriels sont les centrifugeuses décanteuses et les centrifugeuses cylindriques.
Principe des centrifugeuses
Les mélanges liquide-solide ou liquide-liquide ayant des gravités spécifiques différentes peuvent être séparés par gravité en restant immobiles (sédimentation gravitationnelle). Cependant, la sédimentation gravitationnelle prend du temps car elle n’agit qu’à 1G.
Une centrifugeuse est un appareil qui permet de séparer des substances plus rapidement que la sédimentation par gravité en appliquant des forces centrifuges de plusieurs milliers de G. L’ampleur de la force centrifuge dépend de la distance entre la substance à séparer et l’axe de rotation et de la vitesse de rotation.
1. Centrifugeuses expérimentales
Une centrifugeuse de laboratoire se compose principalement d’un rotor, qui maintient le récipient de l’échantillon et le fait tourner, d’un arbre d’entraînement, qui est l’axe de rotation, et d’un moteur relié à l’arbre d’entraînement.
Le récipient contenant l’échantillon est appelé tube de sédimentation et peut être de différentes formes, telles que des tubes à essai, des tubes de Spitz, des plaques à puits profonds et des microtubes. Il est donc généralement possible d’adapter une variété de récipients en changeant la section du rotor ou en changeant les adaptateurs.
Lors de l’utilisation d’une centrifugeuse de laboratoire, l’échantillon équilibré doit être positionné symétriquement par rapport à l’axe de rotation du rotor. De plus, dans le cas des rotors oscillants, l’échantillon doit également être positionné de manière à ce que le centre de gravité du godet se trouve sur l’axe d’oscillation.
Si l’équilibre n’est pas correct, la séparation de l’échantillon risque de ne pas être possible. De nombreuses centrifugeuses sont équipées d’un dispositif d’arrêt automatique en cas de détection d’un déséquilibre.
2. Centrifugeuses industrielles
La centrifugeuse décanteur est un type de centrifugeuse industrielle dont l’échelle est plus grande que celle d’une centrifugeuse de laboratoire. Dans une centrifugeuse décanteur, la séparation est réalisée en faisant tourner le bol à grande vitesse. Le mélange entre par un tuyau d’alimentation et est déshydraté par la force centrifuge tout en étant transporté par un convoyeur à vis. Les solides et les liquides sont respectivement recueillis par le boîtier et évacués hors de la machine.
Types de centrifugeuses
Les centrifugeuses peuvent être classées en fonction de leur utilisation.
1. Centrifugeuses expérimentales
Les centrifugeuses de laboratoire existent en différentes tailles, de la plus petite à la plus grande, et peuvent être divisées en modèles de table et modèles de sol. Les tubes de sédimentation vont des petits tubes pour microtubes d’une capacité de 2ml ou moins aux grands tubes pour récipients de plusieurs centaines de ml à plus d’un litre.
De par leur construction, ils sont généralement capables de séparer plusieurs échantillons à la fois. Certains produits sont également équipés d’un mécanisme de refroidissement pour refroidir la chaleur générée par la friction entre le rotor et l’air (centrifugeuses refroidies), compte tenu du fait que des échantillons biologiques sont manipulés.
2. Centrifugeuses industrielles
Les centrifugeuses industrielles peuvent être divisées en deux types : les machines de sédimentation centrifuge et les machines de filtration centrifuge.
- Centrifugeuses de sédimentation
Ce type de centrifugeuses possède un rotor dépourvu de filtres ou de trous à travers lesquels le liquide peut passer. Chaque couche se forme sur la paroi du rotor et le liquide séparé est recueilli par déchargement. - Machine de filtration centrifuge
On utilise un panier ou un dispositif similaire dont les parois du corps rotatif sont percées de trous et sur lequel est fixé un matériau filtrant (tissu, filtre métallique). La sédimentation est retenue dans le panier par le matériau filtrant, et l’eau plus petite que le matériau filtrant est évacuée par les trous du panier.
Outre le type de décanteur mentionné ci-dessus, il existe également un type de décanteur appelé “cylindrique”. Une variété de produits est disponible pour répondre aux différentes utilisations et industries.