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

Máy ly tâm là thiết bị chủ yếu được dùng để tách các chất lỏng và hạt rắn ra khỏi chất lỏng. Ngoài ra, chúng cũng được sử dụng để tách cơ học, thậm chí có thể dùng cho chất khí. Hiện nay, máy ly tâm là một trong những thiết bị quan trọng và có mặt trong hầu hết các phòng thí nghiệm, trung tâm nghiên cứu hóa sinh, các cơ sở y tế,…Vậy máy ly tâm có cấu tạo, nguyên lý hoạt động ra sao, vai trò như thế nào. Cùng chúng tôi tìm hiểu ngay nhé.

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 lực cản được thiết kế bởi Benjamin Robins – một kỹ sư quân sự người Anh) vào thế kỷ 18. Đến năm 1864, Antonin Prandtl đã áp dụng kỹ thuật tách các thành phần của sữa và kem trong hỗn hợp chất lỏng. Năm 1875, anh trai của Prandtl là Alexender đã cải tiến kỹ thuật này và phát minh ra máy tách chất béo bơ. Sau này, máy ly tâm dần được cải tiến và mở rộng phạm vi sử dụng sang các lĩnh vực khoa học và y học.

Cấu tạo của máy ly tâm

Các thành phần cấu tạo của máy ly tâm

Máy ly tâm có 4 bộ phận chính, bao gồm:

- Phần quay:

• Một động cơ có tốc độ quay cao, lực ly tâm lớn
• Hệ thống giảm rung, giảm chấn động
• Rotor và adapter

- Phần điều khiển : Gồm một mạch điện điều khiển, có thể là mạch cơ bản hoặc mạch điều khiển PID có chức năng cài đặt tốc độ quay và hẹn giờ ly tâm.

- Hệ thống cảm biến : 

• Cảm biến đóng cửa
• Cảm biến bất đối xứng
• Cảm biến quá tải, quá dòng và cảm biến rotor

- Thùng máy: Là một buồng kín để đảm bảo quá trình ly tâm xảy ra trong một hộp kín đáo, đảm quá trình ly tâm diễn ra an toàn.

Phân loại máy ly tâm

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

• Phân loại theo quá trình phân ly: Bao gồm máy ly tâm lắng và máy ly tâm lọc.
• Phân loại theo phương thức làm việc: Bao gồm máy ly tâm làm việc gián đoạn, máy ly tâm làm việc liên tục và máy ly tâm tự động.
• Phân loại theo kết cấu của bộ phận tháo bã: Bao gồm máy ly tâm tháo bã bằng dao, máy ly tâm tháo bã bằng vít xoắn và máy ly tâm tháo bã bằng piton.
• Phân loại theo giá trị yếu tố phân ly: Bao gồm máy ly tâm thường và máy ly tâm siêu tốc.
• Phân loại theo kết cấu trục và ổ đỡ: Máy ly tâm ba chân và máy ly tâm treo.
• Phân loại theo nguyên liệu ly tâm: Máy ly tâm chất lỏng và máy li tâm khí.

Nguyên lý hoạt động của máy ly tâm

Nguyên lý hoạt động của máy ly tâm là gì

Các máy ly tâm dựa vào lực phát sinh từ hướng tâm, sau đó tăng tốc cùng các phân tử riêng biệt theo khối lượng của chúng và có thể được áp dụng cho hầu hết các chất lỏng. Những phân tử dày đặc, nặng hơn sẽ di chuyển về phía tường còn những phân tử nhẹ hơn sẽ ở gần trung  tâm hơn.

Trong khi diễn ra quá trình ly tâm lắng và lọc, các nguyên liệu sẽ chuyển động quay cùng với roto của máy ly tâm. Lực ly tâm sẽ làm cho các cấu tử có khối lượng riêng khác nhau phân lớp theo hướng gia tốc trường lực. Những thành phần của khối lượng riêng lớn nhất sẽ tập trung ở khu vực vùng xa tâm nhất, còn những phần có khối lượng riêng nhỏ nhất sẽ tập trung lại ở tâm của roto. Mỗi máy ly tâm sẽ có một đồ thị đặc trưng hoặc một bảng thể hiện mối quan hệ giữa tốc độ quay và lực ly tâm tương ứng với mỗi loại roto mà nó được chấp nhận.

Tùy vào cấu tạo của bề mặt roto mà quá trình ly tâm sẽ diễn ra theo nguyên tắc lọc ly tâm hoặc lắng ly tâm. Chính điều này là lý do người ta phân loại máy ly tâm thành 2 loai là máy ly tâm lắng và máy ly tâm lọc.

Đặc điểm của hỗn hợp sau quá trình ly tâm

- Sau quá trình ly tâm hỗn hợp được tách ra chủ yếu bị thay đổi trạng thái, gia tăng chất lượng nhưng không thay đổi đặc tính hóa học, vật lý, sinh học.

- Tách được tạp chất hòa tan, nhất là là các gây chất màu nên sản phẩm sẽ sạch hơn.

- Tách các tạp chất có thể là nguyên nhân để vi sinh vật phát triển.

- Có thất thoát về số lượng sản phẩm do chui qua lưới ly tâm hoặc bị hòa tan khi rửa nước/rửa hơi.

Vai trò của máy của máy ly tâm

Máy ly tâm ứng dụng trong phòng thí nghiệm

Ngày nay, máy ly tâm được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực với vai trò:

- Ly tâm mẫu trước khi đun nóng để để tách các phân tử gây cháy, tách vi khuẩn.

- Dùng để ly tâm trước khi lọc nhằm tăng năng suất hoạt động của máy, giảm thời gian, giảm hao phí trong sản xuất nước trái cây, dầu thực vật,…

- Giúp làm sạch và tách tạp chất trong công nghiệp sản xuất dầu ăn, tinh bột,… góp phầng nâng cao chất lượng của sản phẩm.

- Dùng để khai thác, thu nhận sản phẩm từ hỗn hợp các pha rắn, các dung dịch bao quanh nó như thu đường sacaroza, đường glucoza, mì chính,…

- Thu emzyme sau thời gian nuôi cấy và chế phẩm enzyme sau khi kết tủa bằng cồn.

Hy vọng những 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 hữu ích với bạn đọc. Cảm ơn sự quan tâm theo dõi của các bạn với bài viết này.