Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và vai trò của máy ly tâm

Chu Văn An

Máy ly tâm là một thiết bị chủ yếu được sử dụng để tách chất lỏng và các hạt rắn khỏi chất lỏng. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng để tách cơ học, thậm chí có thể dùng để tách khí. Hiện nay, máy ly tâm là một trong những thiết bị quan trọng và có mặt ở hầu hết các phòng thí nghiệm, trung tâm nghiên cứu hóa sinh, cơ sở y tế,… Vậy cấu tạo của máy ly tâm là gì, cách thức hoạt động và vai trò của nó như thế nào. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu ngay bây giờ.

Máy ly tâm là gì?

Lịch sử phát minh ra máy ly tâm

Máy ly tâm hiện nay có nguồn gốc từ một thiết bị quay tay dùng để xác định điện trở do Benjamin Robins – một kỹ sư quân sự người Anh) thiết kế vào thế kỷ 18. Đến năm 1864, Antonin Prandtl áp dụng kỹ thuật tách các thành phần sữa và kem trong hỗn hợp lỏng. Năm 1875, anh trai của Prandtl là Alexender đã cải tiến kỹ thuật này và phát minh ra máy tách chất béo trong bơ. Sau này, máy ly tâm dần dần được cải tiến và mở rộng ứng dụng sang các lĩnh vực khoa học và y học.

Cấu tạo của máy ly tâm

Các thành phần cấu trúc của máy ly tâm

Máy ly tâm có 4 bộ phận chính bao gồm:

– Phần quay:

• Động cơ có tốc độ quay cao và lực ly tâm lớn
• Hệ thống giảm rung và sốc
• Rotor và bộ chuyển đổi

– Bộ phận điều khiển: Gồm mạch điều khiển, có thể là mạch cơ bản hoặc mạch điều khiển PID với chức năng cài đặt tốc độ quay và hẹn giờ ly tâm.

– Hệ thống cảm biến:

• Cảm biến đóng
• Cảm biến không đối xứng
• Cảm biến quá tải, quá dòng và rôto

– Bể chứa máy: Là buồng kín đảm bảo quá trình ly tâm diễn ra trong hộp kín đáo, đảm bảo quá trình ly tâm diễn ra an toàn.

Phân loại máy ly tâm

Máy ly tâm có thể được phân loại theo một số tiêu chí, cụ thể như sau:

• Phân loại theo quá trình tách: Bao gồm máy ly tâm lắng và máy ly tâm lọc.
• Phân loại theo phương pháp làm việc: Bao gồm máy ly tâm gián đoạn, máy ly tâm liên tục và máy ly tâm tự động.
• Phân loại theo cấu tạo bộ phận loại bỏ bột giấy: Bao gồm máy ly tâm bột dao, máy ly tâm trục vít và máy ly tâm bột piston.
• Phân loại theo giá trị hệ số tách: Bao gồm máy ly tâm thông thường và máy ly tâm tốc độ cao.
• Phân loại theo kết cấu trục và ổ trục: Máy ly tâm ba chân và máy ly tâm treo.
• Phân loại theo vật liệu ly tâm: Máy ly tâm lỏng và máy ly tâm khí.

Nguyên lý hoạt động của máy ly tâm

Nguyên lý hoạt động của máy ly tâm là gì?

Máy ly tâm dựa vào lực hướng tâm, lực này sau đó sẽ tăng tốc từng phân tử theo khối lượng của chúng và có thể áp dụng cho hầu hết các chất lỏng. Các phân tử đặc hơn, nặng hơn sẽ di chuyển về phía thành và các phân tử nhẹ hơn sẽ ở gần trung tâm hơn.

Trong khi quá trình ly tâm và lọc diễn ra, các vật liệu sẽ quay cùng với rôto của máy ly tâm. Lực ly tâm sẽ làm cho các thành phần có mật độ khác nhau xếp thành lớp theo hướng gia tốc trường lực. Các linh kiện có mật độ cao nhất sẽ tập trung ở khu vực xa trung tâm nhất, còn các linh kiện có mật độ nhỏ nhất sẽ tập trung ở khu vực trung tâm của rôto. Mỗi máy ly tâm sẽ có đồ thị hoặc bảng đặc trưng thể hiện mối quan hệ giữa tốc độ quay và lực ly tâm tương ứng với từng loại rôto mà nó được chấp nhận.

Tùy thuộc vào cấu trúc bề mặt rôto mà quá trình ly tâm sẽ diễn ra theo nguyên lý lọc ly tâm hoặc lắng ly tâm. Đây là lý do tại sao người ta phân máy ly tâm thành hai loại: máy ly tâm lắng và máy ly tâm lọc.

Đặc tính của hỗn hợp sau ly tâm

– Sau khi ly tâm, hỗn hợp tách ra chủ yếu thay đổi trạng thái, tăng chất lượng nhưng không làm thay đổi tính chất hóa học, vật lý, sinh học.

– Tách các tạp chất hòa tan, đặc biệt là chất tạo màu nên sản phẩm sẽ sạch hơn.

– Tách riêng các tạp chất có thể gây ra sự phát triển của vi sinh vật.

– Thất thoát về lượng sản phẩm do đi qua lưới ly tâm hoặc bị hòa tan khi rửa bằng nước/hơi nước.

Vai trò của máy ly tâm

Máy ly tâm ứng dụng trong phòng thí nghiệm

Ngày nay, máy ly tâm được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như:

– Ly tâm mẫu trước khi đun nóng để tách các phân tử cháy và vi khuẩn.

– Dùng để ly tâm trước khi lọc nhằm tăng năng suất máy, giảm thời gian, giảm lãng phí trong sản xuất nước trái cây, dầu thực vật,…

– Giúp làm sạch, tách tạp chất trong ngành sản xuất dầu ăn, tinh bột,.., góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm.

– Dùng để khai thác và thu được sản phẩm từ hỗn hợp pha rắn và các dung dịch xung quanh như sucrose, glucose, MSG,…

– Thu enzyme sau thời gian nuôi cấy và chuẩn bị enzyme sau khi kết tủa bằng cồn.

Chúng tôi mong muốn được chia sẻ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại và vai trò của máy ly tâm mà Labvietchem chia sẻ ở trên sẽ có ích cho bạn đọc. Cảm ơn các bạn đã quan tâm theo dõi bài viết này.