הבדל מפתח – סינון לעומת צנטריפוגה
לפני שנעבור לניתוח מעמיק של ההבדל בין סינון לצנטריפוגה, שתי טכניקות ההפרדה, בואו נראה תחילה מהי טכניקת הפרדה. במדע ביולוגי ובהנדסה, נעשה שימוש בטכניקת הפרדה כדי לבודד את המרכיב הרצוי מתערובת. זוהי תופעה של העברת מסה הממירה תערובת של מרכיבים לשני שברים נפרדים או יותר. הפרדת תערובות תלויה בהבדלים בתכונות כימיות או בתכונות פיזיקליות כגון מסה, צפיפות, גודל, צורה או זיקה כימית, בין מרכיבי התערובת.טכניקות ההפרדה מסווגות לרוב לפי ההבדלים הספציפיים שבהם הם משתמשים כדי להשיג הפרדה. סינון וצנטריפוגה הן טכניקות ההפרדה הנפוצות המבוססות רק על התנועה הפיזית של החלקיקים הרצויים. ההבדל העיקרי בין סינון לצנטריפוגה הוא בכוח ובשיטה המנוצלים. סינון משתמש לעתים קרובות בטכניקת סינון כדי לסנן/להסיר מזהמים או חומרים לא רצויים בעזרת כוח הכבידה. ניתן להשיג זאת באמצעות מחסומים פיזיים כגון מדיה, ממברנות או מסננות. צנטריפוגה מנצלת את הכוח הצנטריפוגלי כדי להפריד את התרכובות הרצויות והחלקיקים על סמך המשקל המולקולרי. מכונת צנטריפוגה משמשת להפרדה זו. התרכובות הצפופות יותר עוברות לחלק החיצוני של הצנטריפוגה וניתן להסירן משם. במאמר זה, בואו נרחיב את ההבדלים בין סינון לצנטריפוגה.
מהו סינון?
סינון משמש להפרדת חלקיקים או מרכיבים רצויים בתערובת או תרחיף.בהתאם ליישום, ניתן לבודד רכיב אחד או יותר מעוניין באמצעות טכניקת סינון. זוהי שיטת הפרדה פיזיקלית וחשוב מאוד בכימיה, מדעי המזון והנדסה להפריד חומרים בעלי הרכב כימי שונה או לטהר תרכובות. במהלך הסינון מתרחשת הפרדה בשכבה/שכבות מחוררות בודדות או מרובות. בסינון נשמרים חלקיקים גדולים מכדי לעבור דרך החורים של השכבה המחוררת. לאחר מכן, חלקיקים גדולים עלולים ליצור שאריות או שכבת עוגה על גבי המסנן ועלולים גם לחסום את רשת המסנן, ולמנוע משלב הנוזל לחצות את המסנן.
איור 1: איור של סינון פשוט.
מה זה צנטריפוגה?
צנטריפוגה הוא תהליך שבו נעשה שימוש במכונת צנטריפוגה להפרדת המרכיבים הרצויים של תערובת נוזלית מורכבת.כתוצאה מצנטריפוגה, המשקעים נאספים בצורה מהירה ומלאה יותר בתחתית הצינור הצנטריפוגה. הנוזל הנותר ידוע כנוזל העל. הסופרנטנט הזה מועבר במהירות מהצינור מבלי להפריע למשקע, או מוסר באמצעות פיפטה פסטר. החלקיקים המשקעים בצנטריפוגה תלויים בתאוצה צנטריפוגלית, בגודל ובצורת החלקיקים, בחלק הנפח של המוצקים הקיימים, בהפרש הצפיפות בין החלקיק לנוזל ובצמיגות.
איור 2: איור של תהליך צנטריפוגה
מה ההבדל בין סינון לצנטריפוגה?
הגדרה של סינון וצנטריפוגה
סינון: הפעולה או התהליך של הסרת משהו לא רצוי מנוזל.
Centrifugation: תהליך של הפרדת חלקים קלים יותר של תמיסה או תערובת.
מאפיינים של סינון וצנטריפוגה
לסינון וצנטריפוגה עשויים להיות מאפיינים שונים באופן משמעותי וניתן לסווג אותם לתת-קבוצות הבאות;
Force Used
סינון: כוח הכבידה משמש בסינון.
צנטריפוגה: הכוח הצנטריפוגלי משמש בצנטריפוגה.
ציוד
סינון: ניתן להשתמש במסננות או בשכבה מחוררת או במסננת או במדיה או בממברנה פיזית או במשפך מסנן או בשילובים שלהם. ניתן להשתמש בכמה עזרי סינון כדי לסייע בסינון. אלה הם בדרך כלל אדמה דיאטומית או סיליקה בלתי ניתנת לדחיסה.
צנטריפוגה: נעשה שימוש במכונת צנטריפוגה ובצינורות צנטריפוגה.
שיטת הפעולה
סינון: חלקיקים גדולים בתערובת אינם יכולים לעבור דרך מבנה הרשת/המחורר של המסנן בעוד נוזל וחלקיקים קטנים עוברים תחת כוח הכבידה והופכים לתסנין (איור 1)
צנטריפוגציה: תערובת התמיסה עוברת צנטריפוגה כדי לאלץ את המוצק הכבד/צפוף יותר לתחתית, שם היא יוצרת לעתים קרובות עוגה יציבה ניתן להסיר או למלא את הנוזל שמעל לעוגה זו. שיטה זו שימושית במיוחד להפרדת מוצקים שאינם מסננים היטב (למשל: חלקיקים ג'לטינים או עדינים). (איור 2)
Types
סינון: ישנן שלוש טכניקות סינון המבוססות על התוצאה הצפויה המכונה סינון חם, קר ווואקום. טכניקת סינון חם משמשת בעיקר להפרדת מוצקים מתמיסה חמה. זה משמש על מנת למנוע התפתחות גבישים במשפך המסנן שבא במגע עם התמיסה. טכניקת סינון קר משמשת בעיקר לקירור מהיר של התמיסה שתתגבש. שיטה זו מביאה לפיתוח של גבישים קטנים מאוד בניגוד לקבלת גבישים גדולים על ידי קירור איטי של התמיסה לטמפרטורת החדר. שיטת סינון ואקום משמשת בעיקר עבור אצווה קטנה של התמיסה לייבוש מהיר של גבישים קטנים.זוהי טכניקת הסינון היעילה ביותר בהשוואה לסינון חם וקריר.
צנטריפוגציה: ישנן שלוש טכניקות צנטריפוגה, כלומר מיקרו-צנטריפוגות, צנטריפוגות מהירות ואולטרה-צנטריפוגות. מיקרוצנטריפוגה משמשת לעתים קרובות בפעילויות מחקר לעיבוד כמויות קטנות של מולקולות ביולוגיות. מכונה זו קטנה מספיק כדי לתקן על משטח שולחן. צנטריפוגות מהירות יכולות להתמודד עם נפחי דגימה גדולים יותר והן משמשות בעיקר ביישומים בתעשייה בקנה מידה גדול. אולטרה צנטריפוגה משמשת בעיקר למטרות מחקר כגון חקר תכונות של חלקיקים ביולוגיים. זוהי שיטת ההפרדה היעילה ביותר בהשוואה למיקרו-צנטריפוגות וצנטריפוגות מהירות.
מטרה
סינון: המטרה העיקרית של הסינון היא השגת התוצאה הרצויה על ידי הסרת זיהומים מתערובת או, לבידוד מוצקים מתערובת.
צנטריפוגציה: המטרה העיקרית של צנטריפוגה היא בידוד של מוצקים מתמיסה.
יעילות
סינון: טכניקות סינון פשוטות עשויות להזדקק להרבה זמן כדי להפריד את החומר הרצוי וכתוצאה מכך, הסינון פחות יעיל מצנטריפוגה.
צנטריפוגה: ההפרדה מתרחשת מהר מאוד בהשוואה לטכניקות סינון. לכן, צנטריפוגה יעילה יותר מסינון.
חסרונות
סינון: אם מסננים כמויות קטנות מאוד של תמיסה, רוב התמיסה הזו עשויה להיספג במדיום הסינון. תערובות המכילות חלקיקים ג'לטינים או עדינים אינן מסננות היטב. לכן, כדי להפריד בין תערובות אלה ניתן להשתמש בצנטריפוגה.
Centrifugation: שיטה זו דורשת ידע וחשמל בהשוואה לטכניקות סינון.
עלות
סינון: העלות תלויה במורכבות תהליך הסינון, ובדרך כלל טכניקות סינון פשוטות אינן דורשות חשמל כמו גם אנשים מיומנים. לכן, העלות הנלווית עשויה להיות נמוכה בהשוואה לצנטריפוגה.
צנטריפוגה: העלות גבוהה בהשוואה לטכניקת סינון פשוטה מכיוון שהצנטריפוגה זקוקה לחשמל וכן לטכנאים מיומנים.
Applications
סינון: מסנן קפה, מסנן מים, מסנן תנורים להסרת חלקיקים, מערכות שינוע פניאומטיות משתמשות במסננים, במעבדה משתמשים במשפך זכוכית, משפך בוכנר או משפך זכוכית סינטרת. בכליה האנושית, סינון כליות משמש לסינון דם וספיגה מחדש סלקטיבית של אלמנטים רבים החיוניים לגוף לשמירה על הומאוסטזיס.
Centrifugation: אחד היישומים הנפוצים ביותר הוא טיפול בבוצת ביוב שבו הפרדה של מוצק מתרחפים מרוכזים מאוד. צנטריפוגה משמשת גם לתהליך העשרת אורניום. בנוסף לכך, טכניקה זו משמשת במחקר ביולוגי לבידוד של מוצק או נוזל רצוי מתערובת. בנוסף, נעשה שימוש בצנטריפוגה להסרת שומן מחלב להפקת חלב דל שומן, לבירור וייצוב היין ולהפרדה של מרכיבי שתן ויסודות דם במעבדות מחקר משפטי ורפואה.
לסיכום, סינון וצנטריפוגה הן טכניקות הפרדה שונות וההבדל העיקרי ביניהן הוא הכוח המנוצל וציוד ההפרדה. כתוצאה מכך, ייתכן שיש להם יישומים שונים באופן מהותי.
