Em que cenários os diferentes tipos de centrífugas são adequados?

Devido às diferenças na velocidade de rotação, estrutura e princípios de separação, os diferentes tipos de centrífugas são adequados para diversos cenários. Abaixo, segue uma explicação detalhada dos tipos de centrífugas mais comuns e seus cenários de aplicação típicos:

### **1. Cenários de aplicação de centrífugas classificados por velocidade de rotação**

#### 1. **Centrífuga de baixa velocidade**

- **Velocidade**: <3.000 rpm

- **Cenários principais**:

- **Testes Médicos**: Separação de amostras de sangue (ex.: extração de soro/plasma), análise do sedimento urinário.

- **Laboratórios de Biologia**: Coleta de microrganismos de partículas grandes, como leveduras e bactérias (ex.: centrifugação de *E. coli*).

- **Indústria Alimentícia**: Clarificação de sucos (separação de resíduos de polpa), processamento de laticínios (ex.: separação do soro na produção de queijo).

- **Características**: Operação simples, baixo ruído, adequado para separar partículas maiores ou amostras de alta concentração.

#### 2. **Centrífuga de média velocidade**

- **Velocidade**: 3.000–15.000 rpm

- **Cenários principais**:

- **Engenharia Biológica**: Separação de fluidos de cultura celular (ex.: coleta de células animais e vegetais).

- **Indústria Química**: Separação sólido-líquido de pigmentos e corantes (ex.: remoção de impurezas na produção de tintas).

- **Indústria Farmacêutica**: Separação primária do caldo de fermentação de antibióticos (ex.: recuperação microbiana na produção de penicilina).

- **Características**: Equilibra eficiência e proteção da amostra, sendo adequado para amostras biológicas ou industriais com partículas de tamanho médio.

#### 3. **Centrífuga de Alta Velocidade**

- **Velocidade**: 15.000–50.000 rpm

- **Cenários principais**:

- **Biologia Molecular**: Extração de DNA plasmídico, purificação de proteínas (ex.: separação de organelas celulares por centrifugação diferencial).

- **Pesquisa de Vírus**: Separação e concentração de partículas virais (requer função de refrigeração para evitar a desnaturação da amostra).

- **Química Fina**: Fracionamento de dispersões de nanomateriais (ex.: separação de nanotubos de carbono e grafeno).

- **Características**: A alta velocidade gera uma forte força centrífuga, adequada para separar partículas de tamanho micrométrico a submicrométrico, frequentemente equipada com sistemas de refrigeração.

#### 4. **Ultracentrífuga**

- **Velocidade**: >50.000 rpm (até 1.000.000 rpm)

- **Cenários principais**:

- **Pesquisa Biomédica**: Centrifugação em gradiente de densidade de DNA/RNA (ex.: separação de ácidos nucleicos de diferentes pesos moleculares por meio de gradientes de CsCl), análise da estrutura do capsídeo viral.

- **Ciência dos Materiais**: Medição da distribuição do tamanho de partículas coloidais (ex.: lipossomas, nanoemulsões).

- **Pesquisa de Polímeros**: Análise da distribuição de massa molecular de polímeros (através de métodos de velocidade de sedimentação ou equilíbrio de sedimentação).

- **Características**: Requer um ambiente de vácuo para reduzir o calor e a resistência, comumente usado para separação molecular ou em nanoescala, com custos de equipamento extremamente elevados.

### **2. Cenários de Aplicação de Centrífugas Classificados por Princípio de Separação**

#### 1. **Centrífuga de Filtro**

- **Princípio**: A força centrífuga impulsiona o líquido através do meio filtrante, retendo as partículas sólidas.

- **Equipamento típico**: Centrífugas de três pés, centrífugas com descarga por raspador.

- **Cenários de aplicação**:

- **Processamento de Alimentos**: Separação de cristais de sacarose, desidratação de amido (ex.: produção de amido de milho).

- **Indústria Química**: Separação sólido-líquido de fertilizantes (ex.: ureia, cloreto de amônio), filtração de partículas de resina.

- **Indústria de Mineração**: Desidratação de rejeitos no processamento mineral (ex.: tratamento de escória em minas de cobre e ouro).

- **Materiais adequados**: Suspensões com partículas maiores (>5μm), alto teor de sólidos (>10%) e boa fluidez.

#### 2. **Centrífuga de Sedimentação**

- **Princípio**: Utiliza a força centrífuga para sedimentar e separar componentes de diferentes densidades.

- **Equipamento típico**:

- **Centrífuga de Tambor Tubular**:

- **Cenários**: Biofármacos (ex.: separação de partículas virais na produção de vacinas), desgomagem de óleos vegetais (separação de fosfolipídios), separação de componentes sanguíneos (ex.: extração de plaquetas).

- **Características**: Velocidade extremamente alta (15.000–50.000 rpm), adequada para separar partículas minúsculas ou emulsões.

- **Centrífuga de Discos**:

- **Cenários**: Indústria de laticínios (remoção de resíduos de leite, separação do creme), refino de petróleo (desidratação e dessalinização do petróleo bruto), produção de biodiesel (separação de glicerol e ésteres metílicos).

- **Características**: A estrutura de múltiplos discos acelera a sedimentação, sendo adequada para separação trifásica líquido-líquido ou líquido-sólido-líquido.

- **Centrífuga Decantadora**:

- **Cenários**: Tratamento de águas residuais industriais (desidratação de lodo), processamento de alimentos (remoção de resíduos de suco, refino de gordura animal), tratamento de resíduos químicos (ex.: dessalinização de águas residuais com pesticidas).

- **Características**: Operação contínua, descarga automática de escória por meio de empurrador de parafuso, adequado para separação sólido-líquido em grande escala.

### **3. Cenários de Aplicação de Centrífugas Classificados por Modo de Operação**

#### 1. **Centrífuga em lote**

- **Características de operação**: Alimentação, separação e descarga em lotes, exigindo controle manual ou semiautomático.

- **Equipamento típico**: Centrífugas de três pés, centrífugas com pistão.

- **Cenários de aplicação**:

- **Laboratórios e Produção em Pequena Escala**: P&D Farmacêutica (separação de cristais de medicamentos em pequenos lotes), produtos químicos finos (processamento de matérias-primas de múltiplas variedades em pequenos lotes).

- **Manuseio de Materiais Especiais**: Separação de partículas deformáveis ​​(ex.: células de levedura) que requerem proteção contra danos mecânicos.

#### 2. **Centrífuga Contínua**

- **Características de operação**: Entrada e descarga contínuas de materiais, alto nível de automação.

- **Equipamentos típicos**: Decantadores, separadores de disco, centrífugas com filtro de descarga espiral.

- **Cenários de aplicação**:

- **Produção Industrial em Grande Escala**: Alimentos e bebidas (ex.: clarificação de cerveja, desidratação contínua de amido), proteção ambiental (desidratação contínua de lodo em estações de tratamento de águas residuais).

- **Manuseio de Materiais de Alta Viscosidade**: Separação contínua de pastas químicas (ex.: pastas de polímeros) que exigem alta produtividade.

### **4. Cenários típicos para centrífugas de propósito específico**

#### 1. **Centrífuga Refrigerada**

- **Função principal**: Mantém temperaturas baixas (normalmente entre 4 e 20 °C) para evitar a desnaturação de amostras biológicas.

- **Cenários de aplicação**:

- **Experimentos de Biologia Molecular**: Separação de biomacromoléculas sensíveis ao calor, como soluções enzimáticas e anticorpos.

- **Bancos de Sangue e Hospitais**: Separação de componentes sanguíneos em baixa temperatura (ex.: criopreservação e centrifugação de plaquetas e plasma).

#### 2. **Centrífuga à prova de explosão**

- **Características de projeto**: Motores e sistemas de controle à prova de explosão para ambientes inflamáveis ​​e explosivos.

- **Cenários de aplicação**:

- **Indústria Petroquímica**: Recuperação de solventes (ex.: separação de acetona e etanol), tratamento de águas residuais contendo compostos orgânicos voláteis (COVs).

- **Produção de Materiais Perigosos**: Separação de matérias-primas explosivas (ex.: suspensões de nitrocelulose).

#### 3. **Centrífuga de Fluido Supercrítico**

- **Princípio**: Combina fluidos supercríticos (ex.: CO₂) com força centrífuga para separar materiais sensíveis ao calor.

- **Cenários de aplicação**:

- **Extração de Produtos Naturais**: Separação a baixa temperatura de óleos essenciais de plantas (ex.: óleos de rosa e lavanda) para preservar os componentes ativos.

- **Indústria Alimentícia**: Produção de café descafeinado (separação centrífuga após extração com CO₂ supercrítico).

#### 4. **Centrífuga Asséptica**

- **Características de projeto**: Estrutura asséptica totalmente fechada, que suporta limpeza em linha (CIP) e esterilização em linha (SIP).

- **Cenários de aplicação**:

- **Biofarmacêuticos**: Separação e purificação asséptica de vacinas (ex.: vacinas contra COVID-19) e anticorpos monoclonais.

- **Processamento Asséptico de Laticínios**: Remoção asséptica de resíduos no leite pasteurizado para garantir a segurança microbiológica.

### **5. Lógica Essencial e Casos para Seleção de Modelo**

#### 1. **Seleção por Propriedades do Material**

- **Tamanho das partículas**:

- Partículas grandes (>5μm): Priorizar centrífugas com filtro (ex.: centrífugas de três pés).

- Partículas finas (<5μm) ou emulsões: Escolha centrífugas de sedimentação (por exemplo, centrífugas de disco ou tubulares).

- **Sensibilidade Térmica**:

- Amostras biológicas: Selecione centrífugas refrigeradas ou ultracentrífugas (com função de refrigeração).

- **Corrosividade**:

- Sistemas com ácidos/álcalis fortes: Requerem aço inoxidável ou materiais de revestimento especiais (ex.: liga de titânio) para centrífugas (ex.: indústria química).

#### 2. **Casos típicos**:

- **Estações de Tratamento de Esgoto**: Requerem processamento contínuo de lodo; opte por centrífugas decantadoras de sedimentação (descarga de escória de alta eficiência, adequadas para lodo com teor de sólidos de 3% a 8%).

- **Empresas de Biotecnologia**: Para a separação de proteínas recombinantes (ex.: insulina), recomenda-se o uso de centrífugas refrigeradas de alta velocidade (o ambiente de baixa temperatura preserva a atividade da proteína).

- **Refinarias de Petróleo**: Desidratação e dessalinização de petróleo bruto; escolha centrífugas de disco (separação trifásica líquido-líquido-sólido, alta capacidade de processamento).

Conforme demonstrado nas classificações acima, a seleção de uma centrífuga requer uma análise abrangente das propriedades do material, dos objetivos de separação, da escala de produção e dos requisitos de segurança para alcançar uma separação eficiente, direcionando-se ao tipo de equipamento apropriado.