À quels scénarios les différents types de centrifugeuses conviennent-ils ?

Différents types de centrifugeuses conviennent à diverses applications en raison de leurs différences de vitesse de rotation, de structure et de principes de séparation. Vous trouverez ci-dessous une explication détaillée des types de centrifugeuses courants et de leurs applications typiques :

### **1. Scénarios d'application des centrifugeuses classées selon leur vitesse de rotation**

#### 1. **Centrifugeuse à basse vitesse**

- **Vitesse** : < 3 000 tr/min

- **Scénarios principaux** :

- **Tests médicaux** : Séparation d'échantillons de sang (par exemple, extraction de sérum/plasma), analyse du sédiment urinaire.

- **Laboratoires de biologie** : Collecte de micro-organismes à grosses particules tels que des levures et des bactéries (par exemple, centrifugation d'*E. coli*).

- **Industrie alimentaire** : Clarification des jus (séparation des résidus de pulpe), transformation des produits laitiers (par exemple, séparation du lactosérum dans la production de fromage).

- **Caractéristiques** : Fonctionnement simple, faible niveau sonore, convient à la séparation de particules plus grosses ou d'échantillons à forte concentration.

#### 2. **Centrifugeuse à vitesse moyenne**

- **Vitesse** : 3 000 à 15 000 tr/min

- **Scénarios principaux** :

- **Génie biologique** : Séparation des fluides de culture cellulaire (par exemple, collecte de cellules animales et végétales).

- **Industrie chimique** : Séparation solide-liquide des pigments et des colorants (par exemple, élimination des impuretés dans la production de peinture).

- **Industrie pharmaceutique** : Séparation primaire du bouillon de fermentation d'antibiotiques (par exemple, récupération microbienne dans la production de pénicilline).

- **Caractéristiques** : Équilibre efficacité et protection de l'échantillon, convient aux échantillons biologiques ou industriels avec des particules de taille moyenne.

#### 3. **Centrifugeuse à grande vitesse**

- **Vitesse** : 15 000 à 50 000 tr/min

- **Scénarios principaux** :

- **Biologie moléculaire** : Extraction d'ADN plasmidique, purification de protéines (par exemple, séparation des organites cellulaires par centrifugation différentielle).

- **Recherche sur les virus** : Séparation et concentration des particules virales (nécessite une fonction de refroidissement pour éviter la dénaturation de l’échantillon).

- **Chimie fine** : Fractionnement des dispersions de nanomatériaux (par exemple, séparation des nanotubes de carbone et du graphène).

- **Caractéristiques** : La vitesse élevée génère une force centrifuge importante, adaptée à la séparation de particules microniques à submicroniques, souvent équipée de systèmes de refroidissement.

#### 4. **Ultracentrifugeuse**

- **Vitesse** : >50 000 tr/min (jusqu'à 1 000 000 tr/min)

- **Scénarios principaux** :

- **Recherche biomédicale** : Centrifugation en gradient de densité de l’ADN/ARN (par exemple, séparation des acides nucléiques de poids moléculaires différents via des gradients de CsCl), analyse de la structure de la capside virale.

- **Science des matériaux** : Mesure de la distribution granulométrique des particules colloïdales (par exemple, liposomes, nanoémulsions).

- **Recherche sur les polymères** : Analyse de la distribution des poids moléculaires des polymères (par les méthodes de vitesse de sédimentation ou d'équilibre de sédimentation).

- **Caractéristiques** : Nécessite un environnement sous vide pour réduire la chaleur et la résistance, couramment utilisé pour la séparation moléculaire ou nanométrique, avec des coûts d'équipement extrêmement élevés.

### **2. Scénarios d'application des centrifugeuses classées selon leur principe de séparation**

#### 1. **Centrifugeuse à filtre**

- **Principe** : La force centrifuge propulse le liquide à travers le média filtrant, retenant les particules solides.

- **Équipement typique** : Centrifugeuses de trois pieds, centrifugeuses à décharge par racleur.

- **Scénarios d'application** :

- **Transformation des aliments** : Séparation des cristaux de saccharose, déshydratation de l'amidon (par exemple, production d'amidon de maïs).

- **Industrie chimique** : Séparation solide-liquide des engrais (par exemple, urée, chlorure d'ammonium), filtration des particules de résine.

- **Industrie minière** : Déshydratation des résidus dans le traitement des minéraux (par exemple, traitement des scories dans les mines de cuivre et d'or).

- **Matériaux appropriés** : Suspensions avec des particules plus grosses (>5 μm), une teneur élevée en solides (>10 %) et une bonne fluidité.

#### 2. **Centrifugeuse à sédimentation**

- **Principe** : Utilise la force centrifuge pour sédimenter et superposer des composants de densités différentes.

- **Équipement typique** :

- **Centrifugeuse à bol tubulaire** :

- **Scénarios** : Produits biopharmaceutiques (par exemple, séparation des particules virales dans la production de vaccins), dégommage des huiles végétales (séparation des phospholipides), séparation des composants sanguins (par exemple, extraction des plaquettes).

- **Caractéristiques** : Vitesse extrêmement élevée (15 000 à 50 000 tr/min), adaptée à la séparation de particules minuscules ou d'émulsions.

- **Centrifugeuse à disque** :

- **Scénarios** : Industrie laitière (élimination des résidus de lait, séparation de la crème), raffinage du pétrole (déshydratation et dessalage du pétrole brut), production de biodiesel (séparation du glycérol et des esters méthyliques).

- **Caractéristiques** : La structure multi-disques accélère la sédimentation, convient à la séparation triphasique liquide-liquide ou liquide-solide-liquide.

- **Centrifugeuse décanteuse** :

- **Scénarios** : Traitement des eaux usées industrielles (déshydratation des boues), transformation des aliments (élimination des résidus de jus, raffinage des graisses animales), traitement des déchets chimiques (par exemple, dessalage des eaux usées de pesticides).

- **Caractéristiques** : Fonctionnement continu, évacuation automatique des scories par poussoir à vis, convient à la séparation solide-liquide à grande échelle.

### **3. Scénarios d'application des centrifugeuses classés par mode de fonctionnement**

#### 1. **Centrifugeuse par lots**

- **Caractéristiques de fonctionnement** : Alimentation, séparation et déchargement par lots, nécessitant une commande manuelle ou semi-automatisée.

- **Équipement typique** : Centrifugeuses de trois pieds, centrifugeuses à piston.

- **Scénarios d'application** :

- **Laboratoires et production à petite échelle** : Recherche et développement pharmaceutique (séparation de cristaux de médicaments en petits lots), chimie fine (traitement de matières premières en petits lots et de grande variété).

- **Manipulation de matériaux spéciaux** : Séparation de particules déformables (par exemple, des cellules de levure) nécessitant une protection contre les dommages mécaniques.

#### 2. **Centrifugeuse continue**

- **Caractéristiques de fonctionnement** : Alimentation et déchargement continus des matériaux, haut niveau d’automatisation.

- **Équipement typique** : Décanteurs, séparateurs à disques, centrifugeuses à filtre à décharge spirale.

- **Scénarios d'application** :

- **Production industrielle à grande échelle** : Alimentation et boissons (par exemple, clarification de la bière, déshydratation continue de l'amidon), protection de l'environnement (déshydratation continue des boues dans les stations d'épuration).

- **Manipulation de matériaux à haute viscosité** : Séparation continue de suspensions chimiques (par exemple, suspensions de polymères) nécessitant un débit élevé.

### **4. Scénarios typiques pour les centrifugeuses à usage spécial**

#### 1. **Centrifugeuse réfrigérée**

- **Fonction principale** : Maintient des températures basses (généralement de 4 à 20 °C) pour éviter la dénaturation des échantillons biologiques.

- **Scénarios d'application** :

- **Expériences de biologie moléculaire** : Séparation de biomacromolécules thermosensibles telles que des solutions enzymatiques et des anticorps.

- **Banques de sang et hôpitaux** : Séparation à basse température des composants sanguins (par exemple, cryoconservation par centrifugation des plaquettes et du plasma).

#### 2. **Centrifugeuse antidéflagrante**

- **Caractéristiques de conception** : Moteurs et systèmes de commande antidéflagrants pour environnements inflammables et explosifs.

- **Scénarios d'application** :

- **Industrie pétrochimique** : Récupération de solvants (par exemple, séparation de l'acétone et de l'éthanol), traitement des eaux usées contenant des composés organiques volatils (COV).

- **Production de matières dangereuses** : Séparation des matières premières explosives (par exemple, suspensions de nitrocellulose).

#### 3. **Centrifugeuse à fluide supercritique**

- **Principe** : Combine des fluides supercritiques (par exemple, CO₂) avec la force centrifuge pour séparer les matériaux thermosensibles.

- **Scénarios d'application** :

- **Extraction de produits naturels** : Séparation à basse température des huiles essentielles végétales (par exemple, les huiles de rose et de lavande) pour préserver les composants actifs.

- **Industrie alimentaire** : Production de café décaféiné (séparation centrifuge après extraction au CO₂ supercritique).

#### 4. **Centrifugeuse aseptique**

- **Caractéristiques de conception** : Structure aseptique entièrement fermée, prenant en charge le nettoyage en ligne (CIP) et la stérilisation (SIP).

- **Scénarios d'application** :

- **Produits biopharmaceutiques** : Séparation et purification aseptiques des vaccins (par exemple, vaccins contre la COVID-19) et des anticorps monoclonaux.

- **Transformation aseptique des produits laitiers** : Élimination aseptique des résidus dans le lait pasteurisé afin de garantir la sécurité microbiologique.

### **5. Logique fondamentale et cas de figure pour la sélection du modèle**

#### 1. **Sélection selon les propriétés des matériaux**

- **Taille des particules** :

- Grosses particules (>5 μm) : Privilégier les centrifugeuses à filtre (par exemple, les centrifugeuses de trois pieds).

- Particules fines (<5μm) ou émulsions : Choisir des centrifugeuses à sédimentation (par exemple, centrifugeuses à disque ou tubulaires).

- **Sensibilité thermique** :

- Échantillons biologiques : Choisir des centrifugeuses réfrigérées ou des ultracentrifugeuses (avec fonction de refroidissement).

- **Corrosivité** :

- Systèmes acides/alcalins forts : nécessitent de l'acier inoxydable ou des matériaux de revêtement spéciaux (par exemple, un alliage de titane) pour les centrifugeuses (par exemple, dans l'industrie chimique).

#### 2. **Cas typiques** :

- **Stations d'épuration des eaux usées** : Nécessitent un traitement continu des boues ; choisir des centrifugeuses à sédimentation décanteuse (évacuation des scories à haut rendement, adaptées aux boues contenant de 3 % à 8 % de matières solides).

- **Entreprises de biotechnologie** : Séparation des protéines recombinantes (par exemple, l’insuline) ; choisir des centrifugeuses réfrigérées à grande vitesse (un environnement à basse température préserve l’activité des protéines).

- **Raffineries de pétrole** : Déshydratation et dessalage du pétrole brut ; choisir des centrifugeuses à disques (séparation triphasique liquide-liquide-solide, haut débit).

Comme le montrent les classifications ci-dessus, le choix d'une centrifugeuse nécessite une prise en compte exhaustive des propriétés des matériaux, des objectifs de séparation, de l'échelle de production et des exigences de sécurité afin d'obtenir une séparation efficace en ciblant le type d'équipement approprié.