అపకేంద్ర యంత్రం

ప్రయోగశాలలో బల్లపై వాడగలిగే అపకేంద్రయంత్రం. నమూనాను తయారుచేసినవారు Hettich.

అపకేంద్ర యంత్రం (ఆంగ్లం: Centrifuge) అంటే ఇచ్చిన మిశ్రమం నుంచి ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి ఉన్న కణాలను, తక్కువ ద్రవ్యరాశి ఉన్న కణాలను వేరు చేయడానికి ఉపయోగించే ఒక యంత్రం. విద్యుత్ మోటారు సహాయంతో అతివేగంగా తన అక్షం చుట్టూ తిరిగే ఒక స్తూపాకార పాత్రలో ఇచ్చిన మిశ్రమాన్ని వేసినపుడు అపకేంద్రబలం వల్ల ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి గల కణాలు పాత్ర అంచువైపుకు చేరుకుంటాయి. తక్కువ ద్రవ్యరాశి గల కణాలు పాత్ర మధ్య లోనికి చేరుకుంటాయి. ఈ విధంగా ఎక్కువ ద్రవ్యరాశిగల కణాలుగల పదార్థాన్ని, తక్కువ ద్రవ్యరాశి గల కణాలు కలిగిన పదార్థాలను వేరు చేయవచ్చు.[1]

విషయ సూచిక

పనిచేయు సూత్రంసవరించు

  • అపకేంద్రబలం కణం ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడుతుంది. ద్రవ్యరాశి పెరిగితే, అపకేంద్రబలం పెరుగును. ద్రవ్యరాశి తగ్గితే అపకేంద్రబలం తగ్గును. అందువల్ల ద్రవ్యరాశి, అపకేంద్రబలం అనులోమానుపాతంలో ఉంటాయి. ఈ కారణంగా తక్కువ ద్రవ్యరాశి గల కణాల పై అపకేంద్రబలం తగ్గి పాత్ర మధ్యలోనికి చేరుతాయి. ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి గల కణాలపై అపకేంరబలం పెరుగుట కారణంగా అవి కేంద్రం నుండి దూరంగా పోతాయి.
  • నీరు, బురద మిశ్రమాన్ని తీసుకొని బాగా కలిపి పారదర్శకంగా కన్పించు గాజుపాత్రలో పోసి, అలాగే మరోపాత్రలో నీరుమరియు నూనెలను కలిపి ఈ మశ్రమాన్ని మరో పారదర్శక పాత్రలో పోసి తేర్చుటకై వుంచాలి. కొంత సమయం తరువాత గమనించిన మొదటి గాజుపాత్రలో అడుగుభాగంలో బురద (సాంద్రత ఎక్కువ నీటికన్న), పైన నీరు వుండును.రెండోపాత్రలో అడుగున నీరు (నూనెకన్నసాంద్రత ఎక్కువ) పైన నూనె వుండును. ఇప్పుడు పాత్రలలోని పదార్థములు క్రిందపడవని భావించి, నిలువు ఉహా అక్షమునకు ఇరువైపుల ఈ పాత్రలను నిలువుగా వుంచినట్లు ఊహించినచో, అక్షమునకు దగ్గరగా తక్కువ సాంద్రత ద్రవాలు (మొదటి పాత్రలో నీరు, రెండోవ పాత్రలో నూనె, వలయానికి వ్యతిరేకదిశలో ఎక్కువ సాంద్రత పదార్థం (మొదటిపాత్రలో అడుగున బురద, రెండో పాత్ర అడుగున నీరు) వున్నట్లు అవగాహన అవుతుంది. ఈసూత్రంపైననే అప కేంద్ర యంత్రం పనిచేయును.

అపకేంద్ర యంత్రం-రకాలుసవరించు

దీనిని ఆంగ్లంలో "centrifuge" అని అంటారు. ఇది అపకేంద్ర బలం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది. ఇది ఇచ్చిన మిశ్రమం లోని ఎక్కువ భారాలున్న, తక్కువ భారాలున్న కణాలను వేరు చేయటానికి ఉపయోగిస్తారు. అపకేంద్రయంత్రాలను స్థూలంగా మూడు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చును.[2][3][4][5]

  • ప్రయోగశాలలో ఉపయోగించునవి.
  • ఉత్పత్తి పరిశ్రమలలో వుపయోగించునవి.
  • పరిశోధనసంస్థలలో వినియోగించునవి.

ప్రయోగశాలలో వుపయోగించునవిసవరించు

ప్రయోగశాలలో ఉపయోగించు అపకేంద్రియ యంత్రాలు పరిమాణంలో చిన్నవిగా వుంటాయి. వీటిద్వారా తక్కువ ప్రమాణంలో మాత్రమే ద్రవాలను, అవక్షేపాలను వేరుచెయ్యుదురు. ఇందులో రెండురకాలు చేతితో త్రిప్పునవి, విద్యుత్తుయంత్ర సహాయంతో తిరుగునవి. ప్రస్తుతం చేతితో త్రిప్పు అలకేంద్రపరికరాలను వాడటం లేదు. చేతితోతిప్పడం వలన భ్రమణ వేగంస్థిరంగా, నిలకడ వుండందు, అందువలన పదార్థాలు సరిగా అపకేంద్రితం చెందవు. ఇక విద్యుత్తుతో పనిచేసె అపకేంద్రిత పరికారాలు రెండు విధాలు, ఒకటి ఫిక్సుడ్ హెడ్ (Fixed head). రెండవది స్వింగ్ హేడ్ (swing head) [1]

ఫిక్సుడ్‌హెడ్ :ఈరకం అపకేంద్ర యంత్రం ఒకపెట్టెవలెవుండును. ఇందులో విద్యుత్తు యంత్రం నిలువు అక్షం (ఇరుసు) పైన ఒకలోహదిమ్మె (hub) అమర్చబడి వుండును. దీనికి రెండు, లేదా నాలుగు లేదా ఎనిమిది ఇలా సరిసంఖ్యలో గొట్టం ఆకారంలో రంధ్రాలుండును. ఈ గొట్ట రంధ్రాలు అక్షరేఖకు ఏటవాలుగా వుండును. ఈ గొట్టాలలో పేరు చేయవలసిన ద్రవాలున్న పరీక్షనాళికలు వుంచెదరు. ఎప్పుడు ఒకపరీక్షనాళికను పరికరంలో వుంచరాదు. సరిసంఖ్యలో వుంచాలి. రెండు పరీక్షనాళికలుంచునప్పుడు ఎదురెదురుగా వుంచాలి. అన్నిగొట్టలలో సమానపరిమాణంలో పదార్థాలను తీసుకోవాలి. పరీక్షనాళికలను ఎదురెదురుగా వుండకపోయిన, తీసుకున్న ద్రవాలలోద్రవ్యరాశిలో ఎక్కువ తేడా వునచో, పరికరాన్ని త్రిప్పినప్పుడు, హెడ్ యొక్క భ్రమణభారంలో ఎచ్చుతక్కువల కారణంగా విపరీతమైన ప్రకంనలు పరికరంలో ఏర్పడును. అందుచేత ఈ విషయంలో జాగ్రత్తగా వుండాలి. విద్యుత్తు యంత్రం యొక్క భ్రమణ వేగాన్ని పెంచుటకు, తగ్గించుటకు ఉపకరణముండును. యంత్రాన్ని త్రిప్పుటకుముండు మూతను గట్టిగా బిగించి, ఆటు పిమ్మటవిద్యుత్తు యంత్రం మీటను నొక్కాలి. ప్రారంభంలో మోటారును తక్కువ వేగంతో ప్రారంభించాలి. అతరువాత క్రమంగా యంత్ర వేగాన్ని కావలసిన మేరకు పెంచాలి.భ్రమణవేగాన్ని సూచించు డిజిటల్ మీటరు వుండును. ఆవక్షేపం ఏర్పడిన తరువాత వెంటనే విద్యుత్తును ఆపరాదు. వేగాన్ని క్రంగా తగ్గించుకుంటూ వచ్చి ఆపవలెను. లోపలి హెడ్ తిరగడం పూర్తిగా నిలచిన తరువాత మాత్రమే పరికరం మూత తీయాలి. మూతకు ఒక దళసరి గాజుపలక బిగించబడి వుండును. దానిద్వారా లోపల హెడ్ తిరుగుచున్నది, నిలిచింది కన్పిస్తుంది.

స్వింగ్ హెడ్ :ఇదికూడా పెట్టెవలె వుండును.పైన మూతవుండును. ఈ యంత్ర పరికరములో మోటారు అక్షమునకు తేలికపాటి శీర్షము (head) బిగింపబడివుండును.ఈ లోహశీర్షభాహానికి రెండు లేదా నాలుగు, లేదా ఎనిమిది పైకి, క్రిందికి సులభంగా కదిలే మడతబందులతో (hinges) అమర్చిన లోహగొట్టాలుంటాయి.ఈ గొట్టలలో సెంట్రిఫ్యుజ్ గాజునాళికలుంచెదరు.ఈ గొట్టలు పరికరం నిలచివున్నపుడు నిలువుగా క్రిందికి వ్రేలాడి వుండును.పరికరం తిరుగుతున్నప్పుడు అక్షమునకు వలయాకారంలో భూమికి సమాంతరంగా (క్షితిజ సమాంతరం:horizontal) పైకిలేచి తిరుగును.ఇందులోకూడా విద్యుత్తుయంత్ర భ్రమణవేగాన్ని నియంత్రించు ఉపకరణం బిగించబడివుండును.ఈ పరికరంలో పరీక్షించవలసిన పదార్థములను తీసుకొను గాజుగొట్టమునకు మి.లీ.లలో విభజన గీతలు వుండును.వీటిని గ్రాడ్యుయెటెడ్ సెంట్రీఫ్యుజ్ ట్యూబ్‌లు అంటారు.ఈపరికరాన్ని నడుపు విధం పైన పేర్కొన్న ఫిక్సుడ్‌హెడ్ అపకేంద్ర యంత్రం చేసినట్లు చేయ్యాలి. ఈ పరికరం వలన అదనపు ప్రయోజమేమిటంటే గాజుగొట్టమునకు విభజన గీతలుండటం వలన, పరీక్షపూర్తయ్యిన వెంటనే, ట్యుబ్ లో ఏర్పడిన అవక్షేపాన్ని ఏమేరకువున్నదో (మి.లీ) తెలిసి పోతుంది.దానిప్రకారం వెంటనే అవక్షేపంశాతాన్ని త్వరితంగా లెక్కించె వీలున్నది.

ఉత్పత్తి పరిశ్రమలలో ఉపయోగించునవిసవరించు

 
పరిశ్రమలలో వాడే వెర్టికల్ డిస్కు సెంట్రిఫ్యుజ్
 
క్షితిజ సమాంతర డికెంటింగ్ బౌల్ సెంట్రిఫ్యుజ్
 
క్షితిజ సమాంతర డికెంటింగ్ బౌల్ సెంట్రిఫ్యుజ్, రేఖాచిత్రం
  • పరిశ్రమలలో ఉపయోగించు సెంట్రిఫ్యుజ్‌లు రెండు రకాలు.[6][7]
  1. పరిశ్రమలలోని నాణ్యత నియంత్రణ శాల (quality control) లో ఉపయోగించునవి మరియు ఉత్పత్తిలో వుపయోగించునవి.నాణ్యత శాలలో ఉపయోగించునవి మాములు ప్రయోగశాలలో ఉపయోగించు పరికరమలవంటివే, ఈ నాణ్యతనియంత్రణశాలలో వాడెదరు.
  2. పరిశ్రమలలో ఉత్పత్తి కై వాడునవి.పరిశ్రమలలో ఉత్పత్తి కై వినియోగించు అపకేంద్ర యంత్రాలు మాములు ప్రయోగశాలలో ఉపయోగించు యంత్రాలకన్న చాలా పెద్దవిగా వుంటాయి.ఈ యంత్రాలలో నిరంతరం (continues) గా ఒకవైపునించి మిశ్రమద్రవ పదార్థం లోనికి వేళ్ళుచుండగా, కేంద్రం (ఆక్షం) వద్దనుండి తక్కువ సాంద్రత గల ద్రవం బయటకు రాగా, అపకేంద్రయంత్రం వెలుపలి భాగం (అక్షానికి వ్యతిరేకదిశలో) ఎక్కువ సాంద్రతవున్న ద్రవం, లేదా అర్థఘనరూపంలో వున్నపదార్థం బయటకు వస్తుంది. పరిశ్రమలలో వినియోగించె అపకేంద్రియ యంత్రాలు పలు నిర్మాణలలో లభిస్తాయి.
    1. నిలువుగా వుండే గొట్టంబౌల్ (Tubular bowl).
    2. నిలువుగా వుండి డిస్కు వుండే రకము.
    3. క్షితిజ సమాంతరంగావుండే బౌల్ రకము.

నిలువుగా గొట్టంవంటి సపరేటింగ్ బౌల్(Tubular vertical bowl) వున్న అపకేంద్రయంత్రంసవరించు

ఈ రకం అపకేంద్రయంత్రములు 1960-1985 వరకు పలుపరిశ్రమలో ఎక్కువగా వాడుకలో వుండేవి.ఈ రకం అపకేంద్రయంత్రాలను అమెరికాకు చెందిన పెన్‌వాల్ట్ (penwalt) వారు ఉత్పత్తిచేసెవారు.నూనెలపరిశ్రమలో విరివిగా వాడెవారు.ఇందులో పొడవుగా, నిలువుగా వున్న మందమైన గొట్టంవంటి లోహనిర్మాణంలోపల గొట్టంబౌల్ (tubular bowl) బిగించబడవుండును.I గొట్టం మోటారు సహాయంన త్రిప్పబడును.ఈ గొట్తం భ్రమణవేగం నిమిషానికి14,000-15,000 వరకు వుండును.14వేలనుండి 15 వేల భ్రమణములు చేయుగొట్టం అడుగుభాగంనుండి వేరుచేయవలసిన మిశ్రమద్రవాన్ని పంపించెదరు.మిశ్రమము పైకి ప్రయాణించె/ప్రవహించె కొలది, గొట్టం కేంద్రంవైపు తేలిక ద్రవం, గొట్టం గోడ వైపు చిక్కటి ద్రవం చేరటం మొదలవ్వుతుంది.గొట్టంఅంచువద్దకు చేరిన చిక్కటి ద్రవం/అర్థఘనపదార్థం దానికి దగ్గరగా వున్న చిన్న గొట్టం ద్వారా బయటకు వస్తుంది.అదే సమయంలో గొట్టం కేంద్రభాగం వద్ద చేరిన తేలికపాటి ద్రవం, ఈగొట్టంపైన వున్న మార్గంద్వారా బయటకు వచ్చును.ఈ గొట్టం పైనచిన్న ప్లేట్ బిగించబడివుండి, దాని వ్యాసం, గొట్టం వ్యాసంకన్న కొద్దిగా తక్కువ వుండును.ఈ ఖాళి గుండా తేలికపాటిద్రవం బయటకు ప్రవహించును.మిశ్రమపదార్థంలో తొలగించవలసిన చిక్కటి పదార్ధం యొక్క పరిమాణాన్ని బట్టి, తరచుగా గొట్టంపైన వున్నప్లేట్‌కు బదులుగా వేరే వ్యాసము వున్న ప్లేట్‌ను బిగించవలసివున్నది.

నిలువుగా డిస్క్ వంటి బౌల్ వున్న అపకేంద్రయంత్రము(vertical disc bowl centrifuge)సవరించు

ఆల్ఫా లావల్ (Alafa Laval) అనే సంస్థవారు 1983లో ఈ రకము అపకేంద్రయంత్రాన్ని మార్కెట్టులోకి విడుదలచేసారు.పెన్‌వాల్ట్ వారి ట్యూబులార్ బౌల్ సెంట్రిఫ్యూజ్‌తో పోల్చిన ఆల్ఫా వారి సెంట్రిఫ్యూజ్ భ్రమణ వేగం చాలా తక్కువ. దీని భ్రమణవేగం నిమిషానికి4000-5000 మధ్య వుంటుంది.ఇందులోని సపరేసను బౌల్ తిరగేసినగిన్నె (bowl) ఆకారంలో వుంటుంది.ట్యూబులర్ ఏకగొట్టనిర్మాణం.ఆల్ఫా వారి బౌల్ లో పలుచటి తుప్పుపట్తిని వుక్కుతో చేసిన గిన్నెవంటి పళ్ళాలు (plates) వీటన్నింటిని ఒకదానిమీద ఒకటిచొప్పున గిన్నె ఆకారంలో బిగించెదరు.ట్యూబులరు సెంట్రిఫ్యూజ్ లో మిశ్రమపదార్థంలోని పదార్థాంలచిక్కదనం మారినప్పుడల్లా, సెంట్రిఫ్యుజును ఆపి ప్లేట్‌ను మార్చాలి.డిస్క్‌బౌల్ యంత్రంలో, ఆపనక్కరలేదు.తేలికపాటి ద్రవంబయటకువచ్చు గొట్టం యొక్క కవాటం (valve) ను పెంచటం, తగ్గించటంద్వారా సరిపెట్టవచ్చును.

క్షితిజ సమాంతర బౌల్ రకం సెంట్రిఫ్యూజ్(horizontal centrifuge/decanter]]సవరించు

ఈ రకం అపకేణ్ద్రయంత్రాలలో సపరెటింగు బౌల్ పొడవుగా వుండి, పొడవుగా వున్న మరోగొట్టంవంటినిర్మాణంలో క్షితిజసమాంతరంగా బిగింపబడివుండును.ఈ రకమును పామాయిల్, ఒలివ్ ఆయిల్ రిఫైనరిలలో ఎక్కువగా వాడెదరు. ఈ రకం సెంట్రిఫ్యూజ్ లను ఆల్ఫాలావల్ వారితోపాటు వెస్ట్‌ఫాలియ (westfalia) కూడా తయారు చేస్తున్నారు.వీటిని డికెంటింగ్ సపరెటరు (Decanting separator) అనికూడా పిలుస్తారు.

పరిశోధనసంస్థలలో ఉపయోగించునవిసవరించు

పని చేయు విధానంసవరించు

ఈ పరికరం విద్యుత్ మోటారు సహాయంతో ఒక అక్షం చుట్టూ తిరుగుతుంది. ఇచ్చిన మిశ్రమాన్ని ఈ పరికరంతో అనుసంధానించబడిన పాత్రలో వేసి, అక్షం ఆధారంగా త్రిప్పినట్లైతే, సాంద్రత గల అణువులు వెలుపలికి వెళ్లిపోతాయి. ఈ విధంగా తక్కువ, ఎక్కువ సాంద్రత గల పదార్థాలను వేరుచేయవచ్చు.

ఉపయోగించే సందర్భాలుసవరించు

  • సెంట్రిఫ్యుజ్ లను నూనె పరిశ్రమలలో ఎక్కువ ఉపయోగిస్తారు.నూనెలోని తేమను, ఘన, అర్ధఘన రూపంలోని మలినాలను తొలగించుటకు, కెమికల్ రిఫైనింగ్ సమయంలో ముడిసబ్బు (soap stack) రూపంలో నూనెలోని స్వేఛ్ఛాచలిత కొవ్వుఆమ్లాలను ( free fatty acids) ను తొలగించుటకు, గమ్స్ (gums) ను తొలగించుటకు వినియోగిస్తారు.
  • బీరు పరిశ్రమలో కూడా వినియోగిస్తారు.
  • ఉపయోగించిన వ్యర్ధ ద్రవకందెనలోని మలినాలను, తేమను తొలగించుటకు అపకేంద్రిత యంత్రాలనుపయోగిస్తారు.
  • ఔషమందుల తయారి పరిశ్రమలోకూడా వినియోగిస్తారు.
  • భిన్నమైన సాంద్రతలుండి, ఒకదానితో మరియొకటి కరుగని ధర్మాలున్న పదార్థాలను త్వరితంగా వేరుపరచుటకు అపకేంద్రియ యంత్రాలను ఉపయోగిస్తారు.అలాగే పాల పరిశ్రమలలో పాలను శీతలీకరించడంవలన పాలకన్న వెన్న సాంద్రత తక్కువ కావటం వలన అతిచిన్న పూసరూపంలో ఏర్పడుతుంది.దానిని అపకేంద్రియ యంత్రాలనుపయోగించి తీసెదరు.ఆవిధంగా పాలపరిశ్రమలో పాలనుండి కొంతమేర వెన్నను తీసి వినియోగదారులకు అమ్మెదరు.పాలరకాన్ని బట్టి పాలలో 7-9% వరకు వెన్న వుంటుంది.బజారులో సాధారణ వాడుకకై 3.0%వెన్నవున్న పాలను అమ్మెదరు.
  • ప్రయోగశాలలో రసాయన చర్యలు జరిగేటప్పుడు, ద్రావణంలో అవక్షేపాన్ని వేరు చేయటానికి ఉపయోగిస్తారు. ఉదా: బేరియం క్లోరైడ్ మరియు సోడియం సల్ఫేట్ లను పరీక్షనాళికలో కలిపినపుడు క్రియాజన్యాలుగా బేరియం సల్ఫేట్, సోడియం క్లోరైడ్ ఏర్పడతాయి. ప్రయోగ సమయంలో క్రియా జన్యాలను వెంటనే వేరుచేయాలంటే అపకేంద్ర యంత్రం ఉపయోగిస్తారు.
  • రసాయనిక పరిశ్రమలలో ఉత్పన్నమగు వ్యర్ధజలాలలోని మలినాలను వేరుచేయుటకు వాడెదరు.
  • మజ్జిగ నుండి వెన్నను సులువుగా తీయటానికి ఉపయోగిస్తారు.
  • తేనె తుట్టె నుండి తేనెను సులువుగా వేరుచేయవచ్చు.

మూలాలుసవరించు

  1. 1.0 1.1 Susan R. Mikkelsen & Eduardo Cortón. Bioanalytical Chemistry, Ch. 13. Centrifugation Methods. John Wiley & Sons, Mar 4, 2004, pp. 247–267. ఉదహరింపు పొరపాటు: Invalid <ref> tag; name "bioanalytical" defined multiple times with different content
  2. "Basics of Centrifugation". Cole-Parmer. Retrieved 11 March 2012. 
  3. "Plasmid DNA Separation: Fixed-Angle and Vertical Rotors in the Thermo Scientific Sorvall Discovery™ M120 & M150 Microultracentrifuges" (Thermo Fischer publication)
  4. http://uqu.edu.sa/files2/tiny_mce/plugins/filemanager/files/4250119/lectures/1._instr.pdf
  5. Heidcamp, Dr. William H. "Appendix F". Cell Biology Laboratory Manual. Gustavus Adolphus College,. Retrieved 11 March 2012. 
  6. "What is an Industrial Centrifuge? An industrial centrifuge is a machine used for fluid/particle sep". KYTE. Retrieved 21 September 2017. 
  7. "Chip Removal Centrifugal Machine". Chinminn. Retrieved 21 September 2017. 

ఇతర లింకులుసవరించు