离心机

离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开，或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开（例如从牛奶中分离出奶油）；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。

分类

离心机就是利用离心力使得需要分离的不同物料得到加速分离的机器。离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。

过滤式离心机的主要原理是通过高速运转的离心转鼓产生的离心力（配合适当的滤材），将固液混合液中的液相加速甩出转鼓，而将固相留在转鼓内，达到分离固体和液体的效果，或者俗称脱水的效果。

沉降式离心机的主要原理是通过转子高速旋转产生的强大的离心力，加快混合液中不同比重成分（固相或液相）的沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。

离心机大量应用于选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。

选择离心机须根据悬浮液（或乳浊液）中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体（或两种液体）的密度差、液体粘度、滤渣（或沉渣）的特性。可参考《离心机的选型及安全使用【选型指南】》。

价格

国产的离心机和进口的离心机差别不是很大，国内已掌握离心机的核心技术。同等档次的离心机相互之间的价格差别不是很大，主要区分在性能和配置方面。

主机的差别是在性能方面，带冷冻的离心机要比普通的贵很多，有的离心机还有加热功能，控制程序越多的离心机价格越高。差别较大是配置方面，有时候往往附件的价格会比主机的价格还高。选购时要注意，除主机外，选择的转子（数量和种类），再加上必要的离心管、管套，特殊的离心瓶或者血袋，所有这些加起来才是一个完整的离心机的价格。

行业现状

2012 年，受整体经济环境的影响，离心机所专长的大项目并没有呈现出一个蓬勃发展的态势，市场总体规模约为 39.96 亿元，同比上年度下滑约 2.5%。在制冷量方面，大冷量离心机产品在总销量中所占的比重有所增大（图 4、5、6）。

如今，随着国产品牌的进一步崛起，离心机多元化格局愈发明显。

2012 年，江森自控约克、开利、特灵、麦克维尔 4 大品牌市场占有率约为 81.4%。

本年度，离心机产品市场还有以下特征：首先，投资者信心受挫，大项目明显减少。受大环境影响，2012 年度不仅民用项目数量骤减，就连一向坚挺的政府项目也不如往年，以往频频中标的轨道交通、航空等领域的大单，在本年度鲜有中标。其次，价格战愈演愈烈。以往离心机产品定价权基本控制在美资几大品牌之手，多年来价格一直保持在一个较高的水平。

为了改变这一格局，部分品牌不计成本的放低出货价格，而这为离心机市场的繁荣牺牲的不仅是利润，更多的贡献在于让业界进一步了解了离心机产品神秘面纱的背后。其三，更加关注细分市场。本年度众品牌加强了化工、石油、食品、制药、煤炭、水处理和船舶等领域的渗透，细分市场竞争明显加剧。此外，品牌相继推出更为经济节能的小型化离心机产品，由于小型化离心机产品制冷量与螺杆机相重叠，对螺杆机产品市场形成一定的冲击，其市场认可度在逐步提升。

在产品推广方面，本年度离心机品牌采取了相对高调和多样化的宣传手段。2012 年初，美的率先推出降膜式双级离心式冷水机组作为 2012 年的主打机型，并获得了丰厚的回报；格力从3月初举办了为期2个月2012新品全国巡回发布会，其中包括其明星产品高效直流变频离心机；2012 年，海尔推出了自主研发风冷磁悬浮产品，机组综合能效比高达 7，比传统机组节能 50% 以上。不仅如此，海尔还举办了声势浩大的磁悬浮离心机节能应用交流会，让用户、专家、经销商面对面交流；另外，江森自控约克、盾安、开利、麦克维尔、特灵、顿汉布什、LG、广州日立、世纪东元等品牌也通过各种形式加大推广力度。值得一提的是，2012 年刚刚进入离心机阵营的烟台荏原表现良好。另外，在即将到来的2013年，国祥等品牌的进入，使得离心机市场竞争更加精彩纷呈！从区域方面来看，华东、华南、华北仍然是离心机产品的主要市场。在经历了 2011 年华南、华东市场下滑后，2012 年华东、华南市场继续呈现下滑的态势，华北市场继续企稳回升，华中市场保持稳步增长，经历几年高增长之后，本年度西南市场呈现下滑的态势。值得一提的是，由于基数相对较低，离心机产品在西部和东北地区基本上每年都有一定幅度的增长。

相关产品

平板式离心机（转速600-1200r/min）

台式离心机（多用于实验室\转速0-22000r/min）卧式离心机（转速870-6000r/min）

碟式分离机（转速4000-10000r/min）

管式高速分离机（转速30000r/min）

离心原理

当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时，由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关，并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。象红血球大小的颗粒，直径为数微米，就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。

此外，物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的绝对的。扩散与物质的质量成反比，颗粒越小扩散越严重。而沉降是相对的，有条件的，要受到外力才能运动。沉降与物体重量成正比，颗粒越大沉降越快。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等，它们在溶液中成胶体或半胶体状态，仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。因为颗粒越小沉降越慢，而扩散现象则越严重。所以需要利用离心机产生强大的离心力，才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。

离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力，加快液体中颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。

离心力（g)和转速（rpm)之间的换算

离心力G和转速RPM之间的换算其换算公式如下：

G=1.11×10^(-5)×R×(rpm)^2

其中，G为离心力，一般以g（重力加速度）的倍数来表示。

10^(-5) 即10的负五次方，(rpm)^2转速的平方，R为半径，单位为厘米。

例如，离心半径为10厘米，转速为8000RPM，其离心力为：

G=1.11*10（－5）*10*（8000）2=7104

即离心力为7104g.

而当离心力为8000g 时，其转速应为：8489即约为8500rpm。

分类标准

按分离因素Fr值分

可将离心机分为以下几种型式：

1、常速离心机

Fr≤3500（一般为600~1200），这种离心机的转速较低，直径较大。

2、高速离心机

Fr=3500~50000，这种离心机的转速较高，一般转鼓直径较小，而长度较长。

3、超高速离心机

Fr>50000，由于转速很高（50000r/min以上），所以转鼓做成细长管式。

分离因素Fr是指物料在离心力场中所受的离心力，与物料在重力场中所受到的重力之比值。

按操作方式分

可将离心机分为以下型式：

1、间隙式离心机

其加料、分离、洗涤和卸渣等过程都是间隙操作，并采用人工、重力或机械方法卸渣，如三足式和上悬式离心机。

2、连续式离心机

其进料、分离、洗涤和卸渣等过程，有间隙自动进行和连续自动进行两种。

按卸渣方式分

可将离心机分为以下型式：

1、刮刀卸料离心机

工序间接，操作自动。

2、活塞推料离心机

工序半连续，操作自动。

3、螺旋卸料离心机

工序连续，操作自动。

4、离心力卸料离心机

工序连续，操作自动。

5、振动卸料离心机

工序连续，操作自动。

6、颠动卸料离心机

工序连续，操作自动。

按工艺用途

可将离心机分为：过滤式离心机、沉降式离心机。

按安装的方式分

还可将其分为立式、卧式、倾斜式、上悬式和三足式等。

按国家标准与市场使用份额分为以下四种

1、三足式离心机

2、卧式螺旋离心机

3、碟片式分离机

4、管式分离机

按分离方式分

1、沉降式离心机

2、过滤式离心机

历史发展

工业离心机诞生于欧洲，比如19世纪中叶，先后出现纺织品脱水用的三足式离心机，和制糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机。这些最早的离心机都是间歇操作和人工排渣的。

由于卸渣机构的改进，20世纪30年代出现了连续操作的离心机，间歇操作离心机也因实现了自动控制而得到发展。

工业用离心机按结构和分离要求，可分为过滤离心机、沉降离心机和分离机三类。

离心机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒，称为转鼓，通常由电动机驱动。悬浮液（或乳浊液）加入转鼓后，被迅速带动与转鼓同速旋转，在离心力作用下各组分分离，并分别排出。通常，转鼓转速越高，分离效果也越好。

离心分离机的作用原理有离心过滤和离心沉降两种。离心过滤是使悬浮液在离心力场下产生的离心压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现液-固分离；离心沉降是利用悬浮液（或乳浊液）密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理，实现液-固（或液-液）分离。

还有一类实验分析用的分离机，可进行液体澄清和固体颗粒富集，或液-液分离，这类分离机有常压、真空、冷冻条件下操作的不同结构型式。

衡量离心分离机分离性能的重要指标是分离因数。它表示被分离物料在转鼓内所受的离心力与其重力的比值，分离因数越大，通常分离也越迅速，分离效果越好。工业用离心分离机的分离因数一般为100～20000，超速管式分离机的分离因数可高达62000，分析用超速分离机的分离因数最高达610000。决定离心分离机处理能力的另一因素是转鼓的工作面积，工作面积大处理能力也大。

过滤离心机和沉降离心机，主要依靠加大转鼓直径来扩大转鼓圆周上的工作面；分离机除转鼓圆周壁外，还有附加工作面，如碟式分离机的碟片和室式分离机的内筒，显著增大了沉降工作面。

此外，悬浮液中固体颗粒越细则分离越困难，滤液或分离液中带走的细颗粒会增加，在这种情况下，离心分离机需要有较高的分离因数才能有效地分离；悬浮液中液体粘度大时，分离速度减慢；悬浮液或乳浊液各组分的密度差大，对离心沉降有利，而悬浮液离心过滤则不要求各组分有密度差。

选择离心分离机须根据悬浮液（或乳浊液）中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体（或两种液体）的密度差、液体粘度、滤渣（或沉渣）的特性，以及分离的要求等进行综合分析，满足对滤渣（沉渣）含湿量和滤液（分离液）澄清度的要求，初步选择采用哪一类离心分离机。然后按处理量和对操作的自动化要求，确定离心机的类型和规格，最后经实际试验验证。

通常，对于含有粒度大于0.01毫米颗粒的悬浮液，可选用过滤离心机；对于悬浮液中颗粒细小或可压缩变形的，则宜选用沉降离心机；对于悬浮液含固体量低、颗粒微小和对液体澄清度要求高时，应选用分离机。

离心分离机未来的发展趋势将是强化分离性能、发展大型的离心分离机、改进卸渣机构、增加专用和组合转鼓离心机、加强分离理论研究和研究离心分离过程最佳化控制技术等。

强化分离性能包括提高转鼓转速；在离心分离过程中增加新的推动力；加快推渣速度；增大转鼓长度使离心沉降分离的时间延长等。发展大型的离心分离机，主要是加大转鼓直径和采用双面转鼓提高处理能力使处理单位体积物料的设备投资、能耗和维修费降低。理论研究方面，主要研究转鼓内流体流动状况和滤渣形成机理，研究最小分离度和处理能力的计算方法。

日常保养

转鼓

离心机运转前应先切断电源并先松开离心机刹车，可以手试转动转鼓，看有无咬煞情况。

检查其他部位有无松动及不正常情况。

接通电源依顺时针方向开车启动（通常从静止状态到正常运转约需40-60秒左右）。

通常每台设备到厂后均须空车运转3小时左右，无异常情况即可工作。

物料尽可能要放置均匀。

必须专人操作，容量不得超过额定量。

严禁机器超速运转，以免影响机器使用寿命。

机器开动后，若有异常情况必须停车检查，必要时需予以拆洗修理。

离心机工作时是高速运转，因此切不可用身体触及其转鼓，以防意外。

滤布的目数应根据所分离物料的固相颗粒的大小而定，否则影响分离效果。另外滤布安装时应将滤布

密封圈嵌入转鼓密封槽内，以防物料跑入。

为确保离心机正常运转，转动部件请每隔6个月后加油保养一次。同时查看轴承处运转润滑情况，有无磨损现象；制动装置中的部件是否有磨损情况，严重的予以更换；轴承盖有无漏油情况。

机器使用完毕，应作好清洁工作，保持机器整洁。

不要将非防腐型离心机与于高腐蚀性物料的分离；另外严格按照设备要求、规定操作，非防爆型离心机切不可用于易燃、易爆场合。

“喘振”

制冷离心式机组的离心机常发生“喘振”现象。

制冷离心压缩机原理是将大分子量的制冷剂通过高速运动将其积压到小的空间进行压缩，然后通过降温进行冷凝。

离心式冷水机组能量调节方式是靠调节高速转动的导片角度来调节压缩比

当供冷量下降的时候，导片做的功降低，压缩出去的气体压力和吸入压缩机的气体压力相近，导致气体回流产生机械的强迫震动。（也称“喘振”）喘振会造成机械部件的损坏。

离心机的发展离心机是将样品进行分离的仪器，广泛应用于生物医学、石油化工、农业、食品卫生等领域，它利用不同物质在离心力场中沉淀速度的差异，实现样品的分析分离。离心机自问世以来，历经低速、调整、超速的变迁，其进展主要体现在离心设备和离心技术两方面，二者相辅相成。从转速看，台式离心机基本属于低速、高速离心机的范畴，因此具有低速和高速离心机的技术特点，其结构主要由电机驱动系统、制冷系统、机械系统、转头和系统控制等几部分组成，与落地式离心机相比只不过是尺寸和容量小一点罢了。通用台式离心机的发展已经模糊了低速、高速、微量和大容量离心机的界线，众多的转头为科研人员提供相当广泛的应用范围，成为科研实验室首选机型，如美国的Sorvall的ST2l，德国Heraeus新机型 Biofuge Stratos等。

航天应用

为了让宇航员适应火箭升空时的巨大加速度，常用离心机来模拟此压力，在火箭中受到的压力是自身体重的8倍，如果宇航员未经训练，可能会被巨大的压力压死。所以，这种训练是宇航员的必修课。

实际应用

药品生产行业在积极贯彻 GMP 的同时，为医药工业生产服务的制药装备行业相应提出了《制药装备符合药品生产质量管理规范的通则》等指导性标准，以配合规范的实施。这里制药装备所提出的“符合”与制药行业的“贯彻”表达出制造方和使用方两者有着不“符合”就不能很好的“贯彻”，要“贯彻”就必须“符合”的不可分割的联系。在讨论分离机械产品符合 GMP 问题前，先了解一下制药行业 GMP 的实施情况，再从制药装备产品符合 GMP 角度来探讨分离机械符合 GMP 的问题。

制药行业实施GMP的概况

GMP源自 1962 年美国 FDA 为保证药品生产质量的管理需要应运而生的，1969 年世界卫生组织（WHO）将 GMP 推向了世界，我国在 1988 年公布 GMP 后又先后进行了两次修订，GMP 真正得到广泛重视和强化实施是在 1998 年修订以后。GMP 在制药行业里有着很强的权威性和约束性，其强制贯彻的力度之大前所未有，国家和企业都投入了相当巨大的精力、财力、物力和人力，国内未取得药品 GMP 认证的企业被叫停；通过GMP 认证的药品生产企业，其设施、设备、工艺技术等被大幅更新，生产环境、生产条件得到了比较彻底的改变，药品生产安全和药品质量有了明显的提高，对药品生产企业可以说经过的是脱胎换骨的变化。从 GMP 的贯彻情况来看，我国实行的 GMP 是以世界卫生组织 WHO 推荐给各国指导实施的“国际化”范本为基础制而定的，与美欧等发达国家实行的 cGMP 又称动态药品生产质量管理规范）还有着较大差距，关键是静态过程管理和动态过程管理的区别。就我国 GMP 的实施水平而言，只能说明我国药品的生产管理与国际接上了轨，在国际贸易中我国的“GMP 认证”还尚缺乏发达国家的认可，所以 cGMP 就成为我国药品生产管理转向全过程质量控制与更为有效的实施目标。2006 年国内出现的“欣弗”事件，是某药企不严格贯彻灭菌规程的一个典型事例，因此迫切需要 GMP 朝着“治本”方向深化，国家也正在加大整治力度，2006 年国家药品监督专项行动收回 86 张 GMP 证书，有些企业受利益驱使，取证中出现借用设备或仪器应付，过后又停用，其危及公众用药的安全。国内中药、兽药、食品行业也都在采用 GMP的管理方法，据悉国家食品药品监督管理局已有组织制定 cGMP 的考虑。因此，“十一五”期间制药行业还将面临质量管理的再次上台阶。

符合GMP是制药装备发展的基本原则

药品的生产和生产质量与制药设备的因素息息相关，GMP 的意义是把影响药品生产质量的人为差错减到最低，防止一切对药物的污染、交叉污染和使药品质量下降的发生，确保药品安全和生产质量的万无一失，因此决定了制药装备的发展也必须符合这个原则。

制药设备在作为药品生产手段的同时，又是不可忽视的污染因素之一。美 FDA 曾针对污染输液所至触目惊心的药难事件（即发生在 20 世纪 60 年代一度频频爆发的败血症案）展开调查，得出的结论出乎意料，并非是 企业没做无菌检查或违反药事法规，而是在于无菌检查本身的局限性、设备或系统设计的缺陷以及生产过程的偏差，导致如：（1）设备上的压力表及温度显示与实际部位的需要并不一致而未达到灭菌要求；（2）设备密封缺陷导致药品再次受污染等。另外出现问题还涉及制造设备的材料、所使用的介质、设备的结构（防静电、防爆、密封、润滑、清洗结构）、操作方法以至设备排放（散尘、散热、废气、废水）等。由于制药加工设备的设计、制造、使用等环节都可能存在引发污染和交叉污染的潜在危险，FDA 将其原因归结为“过程失控”，故提出对药品生产环节进行管理和对生产设备进行验证的规定，诞生了GMP，使制药用设备区别于一般用途机械而处在受监控的状态，这是 GMP 对制药生产设备的明确观点。鉴于GMP 有对制药设备的专门要求，以及制药设备所涉及的各种药物性状（热敏性、黏附性、吸湿性、挥发性、反应等）、剂型（膜剂、膏剂、栓剂、气雾剂、输液剂、片剂、胶囊微丸剂等）、制药工艺方法或过程（反应、结晶、发酵、蒸馏、萃取、分离、浓缩、真空及微波干燥、筛分、湿热及干热灭菌、粉碎、切制、选别、洗烘、润炒、药用纯水及纯蒸汽制取）等，使得制药装备成为一个跨学科、融合多领域技术、多元化产品的特殊性行业。在制药企业中都设有 GMP 验证的专门组织或机构，设备验证已成为制药企业在设备购置或投用前进行的例行工作，并正在成为对质量更具说服力的一种市场认可方式，无形中成了使用方选择、评价制药机械产品的一种手段。验证驱使装备制造企业间的产品竞争更加激烈，使制造方不得不关注自己产品的性能和水平，设备的验证让企业感受到了产品生产与市场的接轨和 ISO 所提出的社会责任标准的内涵。

为引导制药装备行业内 GMP 的开展，行业相继制定了《制药装备符合药品生产质量管理规范的通则》、《制药机械（设备）验证导则》等指导性标准。随着 GMP 的发生，产生了 URS（用户需求标准）、CIP（在位清洗）、SIP（在位灭菌）、TTW（穿墙隔离技术）、无尘对接传递系统、不见阳光的结构等许多新的设计方法和新的行业术语。GMP 对制药设备的要求基本可归纳有以下方面：

（1）净化、清洗和灭菌方面：净化，对设备来讲包含两层意思，即设备自身不对生产环境形成污染及不对药物安全构成威胁；清洗和灭菌，设备的在位清洗和在位灭菌技术（指系统或机构在原安装位置不作任何移动和改变条件下进行清洗或灭菌的功能）是有效控制交叉污染的方法，但需设备结构上与控制上的技术支持。

（2）材质、外观和安全设计方面：制造设备的材料不得对药品性质、纯度、质量产生影响，应无毒、耐腐蚀且不与所接触物质发生化学反应，不产生吸附作用，不产生微粒；外观的简洁是达到完全清洗或清洁目的的前提条件；安全保护也包含了两层意思，一是从药物安全讲，设备不得使药物性质和质量发生改变；二是设备操作和运行的安全及保护性能。

（3）结构设计方面：设备中机械动力构件与物料等接触的情况很多，常常又是结构设计上很难处理的（如粉体混合、动轴密封等与药物接触部分的不良结构极易形成污染）。此外，还涉及到简洁和光滑设计、润滑结构和润滑剂的选择、局部百级空气层流净化、设备使用中自身因素对环境和药物的影响与威胁等方面，都是结构设计须十分注意的。

（4）在线检测、控制和验证方面：在线检测、控制是满足安全和连续化生产的条件，需要数显、分析、记录、程控、报警等先进技术的应用。验证是对制药设备质量进行系统确认的有文件证明的活动，其包括设计确认、安装确认、运行确认和性能确认 4 个阶段，使用方对设备要经过以上验证，合格后方可投入使用，制药装备制造方在研发阶段就必须注重产品设计要符合 GMP。

（5）相关公用工程方面：设备不是独立存在的，制药设备所用介质（水、气、汽等）和设备发散因素对药品生产的安全也有着不可忽略的影响，同样，也涉及到与制药设备配套设施、设备的接口（工艺口、验证口、取样口、 检修口等）。

面对 GMP，希望制药设备设计满足药品安全生产“零缺陷”的要求，有些要求对于机械结构设计来说近于苛刻。诸如：（1）容器内零部件结构应无滞留物料的死角； （2）动轴的密封不得向物料一侧渗漏；（3）如何实现 CIP与 SIP；（4）减少工序暴露；（5）避免工艺上、传递上或设备操作上所产生的交叉污染；（6）实现连续化、无菌化“不见阳光”的密闭生产系统；（7）防止人为差错。从 GMP 对制药设备的严格要求来讲，给了制药装备结构与功能上很大的研发和改进的空间，形成了制药装备“十一五”期间以技术创新和现代技术应用为主的竞争发展时期。

分离机械如何满足GMP的讨论

分离机械是药品生产领域中原料药生产过程的主要工序设备，制药生产上使用的最多分离机械为离心机，其设备有：三足式、螺旋式、管式、碟片式、旁滤式、吊袋式等型式的离心机等。由于使用环境、料液性质和工艺条件的特殊性，作为药用的离心机就需要在设计上有更多地考虑，如材料、结构、物料输入输出方式、安全性、劳动强度、控制、清洗或消毒灭菌等要适应和满足药品生产工艺的要求。在实施 GMP 过程中，制造企业为适应药品生产，曾为减少人工污染和减轻劳动强度研发了提袋式离心机；为解决药物的多种腐蚀性和黏附性研制了涂聚苯硫醚离心机；为适于细、粘性物料还研制出旁侧过滤、无滤饼阻力过滤的旁滤式离心机等产品。

药用离心机有对生产中换批、换品种时有清洗、灭菌要求，而一般用途离心机却不是主要的。尚具备能够真正意义上的 CIP、SIP 功能的离心机几乎没有，设计上缺少清洗、灭菌的装置和工艺接口、验证口等，转鼓内部不易被完全清洗也是主要问题。较多的离心机多考虑由人工清洗机器内部，当然不否认人工清洗的洗净效果，但作为药用设备应从防止各种污染源、避免再次受到污染的角度考虑，CIP、SIP 被证实是最有效的方案。在药品生产中离心机的清洗通常要每班或每批进行，灭菌一般是每几批确定为一个灭菌周期，每次灭菌要经清洗、吹净、通蒸汽并持续数小时完成。按照 GMP 思路，我们对药用离心机具有的清洗、灭菌功能和其实际清洗、灭菌的效果不能看作是一回事，其功能的效果必须要通过验证加以证实，离心机的清洗灭菌需要建立一个由生物指示剂和热电偶等组成的验证系统。

药用离心机的使用功能需求是制造者最为关注的问题，就制药行业使用的情况看，因药物的物质种类繁多、性状的差异很大，从药物制备来说，物料粉碎得细对药物有效成分析出有利，相应提取率会越好，但药渣黏度相对会越大，造成固液分离难度增大，成为困扰分离效率与卸料的难题，使得一部分离心机不适用。相对而言，刮刀式卸料是一种较有效的方法，但刮刀式离心机在进料的自动控制、有效清除残渣层和 CIP 功能上尚需优化。为防止污染可考虑对离心机传动部分与工作部分隔离安装不同洁净室区的“穿墙”结构的设计，国外已有全密闭离心干燥机将离心、洗涤、干燥过程和装料工艺集中设计在一个设备中，脉冲气体 100%下料，消除药物暴露的隐患，主要可用于无菌、高活性等产品，克服了离心机不能彻底干燥的问题，实现了密闭加高效的生产工艺。此外，在努力减轻劳动强度与减少周转上，提袋式、翻袋式和旁滤式离心机是一种效率较高、可保证晶粒完整的机型。在连续化生产的思路启发下，可考虑多工序或多工步合一的设计，固相沉淀和液相过滤功能合一的分离机械将有利于提高过滤分离效果，也规避了为提升离心机分离因数所受材料强度和转速的限制。另外，发酵是制药的重要工艺，全发酵液萃取在国外已进入工业化，我国仍是空白，实现全发酵液萃取高效破乳剂及三相分离机是关键。

企业在经历 GMP 实施过程后，开始设法解决离心机操作靠使用者经验为主、物料转移、清洗靠人工等问题，也着眼与相关系统接口上建立自动控制功能的开发。

结语

本文从制药行业实施 GMP 的概况入手，阐述了符合 GMP 是制药装备发展的基本原则，并以此讨论了药用离心机。对药用离心机的发展，笔者认为应从这些方面努力：（1）了解制药工艺需求是发展药用离心机的前提；（2）应着力在程序自动控制、人机隔离操作、易清洁、可消毒灭菌结构、在线分析和不同性状物料分离方式的研究与改进；（3）在向功能全、污染小、控制高水平、提高无菌化操作水平等方向还是大有“文章”可做的。

使用守则

守则

一. 离心机在预冷状态时，离心机盖必须关闭，离心结束后取出的转头要倒置于实验台上，擦干腔内余水，此时离心机盖处于打开状态。

二. 转头在预冷时转头盖可摆放在离心机的平台上，或摆放在实验台上，千万不可不拧紧浮放在转头上，因为一旦误启动，转头盖就会飞出，造成事故！

三. 转头盖在拧紧后一定要用手指触摸转头与转盖之间有无缝隙，如有缝隙要拧开重新拧紧，直至确认无缝隙方可启动离心机。

四. 在离心过程中，操作人员不得离开离心机室，一旦发生异常情况操作人员不能关电源（POWER），要按STOP。在预冷前要填写好离心机使用记录。

五. 不得使用伪劣的离心使管，不得用老化、变形、有裂

纹的离心管。

六. 在节假日和晚间最后一个使用离心机须例行安全检查后方能离去。

七. 在仪器使用过程中发生机器故障，部件损坏情况时要及时与生产厂家联系

使用注意

实验室常用的是电动离心机电动离心机转动速度快，要注意安全，特别要防止在离心机运转期间，因不平衡或试管垫老化，而使离心机边工作边移动，以致从实验台上掉下来，或因盖子未盖，离心管因振动而破裂后，玻璃碎片旋转飞出，造成事故。因此使用离心机时，必须注意以下操作。

（1）离心机套管底部要垫棉花或试管垫。

（2）电动离心机如有噪音或机身振动时，应立即切断电源，即时排除故障。

（3）离心管必须对称放入套管中，防止机身振动，若只有一支样品管另外一支要用等质量的水代替。

（4）启动离心机时，应盖上离心机顶盖后，方可慢慢启动。

（5）分离结束后，先关闭离心机，在离心机停止转动后，方可打开离心机盖，取出样品，不可用外力强制其停止运动。

（6）离心时间一般1～2分钟，在此期间，实验者不得离开去做别的事。

在企业或院校研究机构中，转速在3000转左右的低速实验离心机已经比较常用，如315型过滤+沉降一体式实验离心机，100型实验离心机，200型实验离心机等。这些离心机设计合理，重心低，安全稳定，在化工、食品、医疗等领域的前期试样分析中得到了更大的应用。

操作方法

1、使用各种离心机时，必须事先在天平上精密地平衡离心管和其内容物，平衡时重量之差不得超过各个离心机说明书上所规定的范围，每个离心机不同的转头有各自的允许差值，转头中绝对不能装载单数的管子，当转头只是部分装载时，管子必须互相对称地放在转头中，以便使负载均匀地分布在转头的周围。

2、若要在低于室温的温度下离心时。转头在使用前应放置在冰箱或置于离心机的转头室内预冷。

3、离心过程中不得随意离开，应随时观察离心机上的仪表是否正常工作，如有异常的声音应立即停机检查，及时排除故障。

4、每个转头各有其最高允许转速和使用累积限时，使用转头时要查阅说明书，不得过速使用。每一转头都要有一份使用档案，记录累积的使用时间，若超过了该转头的最高使用限时，则须按规定降速使用。

5、装载溶液时，要根据各种离心机的具体操作说明进行，根据待离心液体的性质及体积选用适合的离心管，有的离心管无盖，液体不得装得过多，以防离心时甩出，造成转头不平衡、生锈或被腐蚀，而制备性超速离心机的离心管，则常常要求必须将液体装满，以免离心时塑料离心管的上部凹陷变形。每次使用后，必须仔细检查转头，及时清洗、擦干，转头是离心机中须重点保护的部件，搬动时要小心，不能碰撞，避免造成伤痕，转头长时间不用时，要涂上一层上光腊保护，严禁使用显著变形、损伤或老化的离心管。

行业标准

GB/T 10901-2005 离心机性能测试方法

GB 19815-2005 离心机安全要求

GB 6065-1985 TZ立式振动离心机

GB 12258-1990 医用低速离心机

JB/T 3263-2000 卧式振动离心机

JB/T 4064-2005 上悬式离心机

JB/T 5519-1991高速冷冻离心机

JB/T 6118-1992 TCL沉降过滤离心机

JB/T 53190-1999 三足式离心机 产品质量分等

JB 447-1985卧式活塞推料离心机技术条件

JB/T 502-2004 螺旋卸料沉降离心机

JB/T 5284-1991 防爆型刮刀卸料离心机

序号

标 准 代 号

标 准 名 称

1

GB/T 4774-2004

分离机械 名词术语

2

GB 7779-2005

离心机型号编制方法

3

GB 10901-2005

离心机　性能测试方法

4

GB/19815-2005

离心机 安全要求

5

GB/T10894-2004

分离机械 噪音测试方法

6

GB/T10895-2004

离心机 分离机 机械振动测试方法

7

JB/T 447-2004

活塞推料离心机

8

JB/T 10411-2004

离心机、分离机奥氏体钢锻件超声检测及质量评级

9

JB/T 8051-2006

离心机转鼓强度计算规范

10

JB/T 8865-2001

活塞推料离心机用滤网

11

JB/T 9095-1999

离心机、分离机锻焊件无损探伤技术规范

12

JB/T 7217-2006

分离机械涂装通用技术条件

13

JB/T 6418-2006

分离机械 清洁度测定方法

原件介绍

一、工业离心机是化工行业主要设备之一

工业离心机是化工行业主要设备之一，它主要通过离心力作用将固液分离，一般由进料、洗涤、脱水、括刀、卸料等几个部分，其中进料、洗涤、括刀、卸料等部分是通过电磁阀、气动阀控制，离心釜是实现固液分离的主要部件，由一台三相交流电机通过皮带传动。根据工艺特点在开始阶段物料主要是固液混合物，刚起动时负载相对较大，当达到一定的转速时液体在离心力的作用下由离心外侧流出，这样部分液体先被分离出来，随着电机转速的进一步提高，负载也相应减小。根据工艺要求，一般分为几个不同转速运行以达到分离效果。

二、变频器在离心机上的应用

变频器应用的提出 近几年变频器作为一种工业控制设备在不断更新发展，各行各业有着广泛的应用。随着电力电子技术、变频控制理论、微机控制技术的不断成熟，变频器的性能不断完善、功能也不断增强：如多段速、可编程自动运行、通讯功能等，这使用得变频器能适应多种应用场合。根据离心机的生产工艺，可采用变频器的多段速功能控制来实现，另外变频器一般都带有内置制动单元或外部制动单元，这可解决离心机在停车时因惯性大造成停车困难的问题。

制动单元的应用

离心机为大惯性负载，采用变频器控制时都要求增加制动单元才能满足要求，这样不仅为用户节省了安装空间，同时更节省了成本。由电机的运行特性知道当电机的实际转速高于同步转速时电机运行在发电机状态，当离心机开始停机时变频器的输出频率开始按减速时间下降，由于负载惯性离心机此时转速变化不大，造成电机实际转速高于同步转速，电机处于发电制动状态，由变频器的主回路知道，此时电机侧反馈回的能量将通过逆变回路的续流二极管D1-D6反馈到直流回路的滤波电容C1、C2上，这时变频器的母线电压Ud会升高（即泵升电压），过高的泵升电压将使变频器出现过压保护，甚至会损坏变频器，为此，必须加装制动组件，当制动单元控制回路检测到直流母线电压达到一定值时控制其开关管IGBT开通，制动电阻RB接到回路中，将电机的反馈的制动能量消耗在电阻上，以维持正常的母线电压Ud。

调试注意问题根据离心机负载特性，在调试时应注意：

（1） 离心机负载起动转矩要求较高，可能出现起动困难的情况，这时可适当提升变频器的转矩补偿值，SAJ-8000-G系列F009设定参数为3，但起动转矩补偿不可太大，否则可能出现过流（故障代码为O.C.）、过载（故障代码为O.L.）等报警，若在加速中出现过流报警应适当延长加速时间;

（2） 离心机惯性大，若要变频器按减速时间停车，必须加装制动单元，其制动电阻的选择变频器说明手册上都有，可根据操作手册选择，正常工作时制动电阻会因消耗能量而发热，可适当放大电阻的功率和制动动作时间。

（3） 一般离心机安装在操作现场，多台变频器集中置于控制室内，如果现场与离心机距离超过变频器的允许范围应采相应的处理措施，如合理分布主回路线与控制线、加装输出电抗器或滤波器，以防变频器输出电压的衰减，或考虑加大变频器的容量。

结束语 离心机采用变频调速可以根据不同工艺要求进行调速，根据物料的不同可方便地选择多段速运行，同时采用变频控制实现电机的软启动，减少对电网的冲击，变频器具有过流、过载、过压等丰富的保护功能，当负载或电机出现异常时变频器因故障停机并快速封锁输出，这样可及时保护电机。

选购管理

离心机的型号、种类繁多，价格比较贵，选购时应根据工作多方衡量。通常应从下边几个因素考虑：

（1） 离心的目的，分析离心还是制备离心；

（2） 样品的种类和数量，是细胞、病毒，还是蛋白，样品量的大小。根据这些因素决定购买分析离心机还是制备离心机；是低速、高速还是超速；是大容量、常量的还是微量的离心机。

（3） 经济能力：当机型确定后就应考虑生产厂家及价格，价格和产品的性能是同步的。

（4） 其他细节：如离心操作是否简便，维修是否方便，设计是否已过时，易损件供应是否方便等问题。

（5） 配套问题：一台离心机不可能同时在低速，高速和超速条件下运行。一般讲超速离心机只限于超速离心，不宜于做高速离心更不宜于做低速离心，同样高速离心机也不宜于低速离心。因此买超速离心机要考虑配备高速离心机，否则发挥不了优势。一般说低速、高速的使用频率较高，而超速离心机的利用率较低，超速离心机仅经常使用的实验室购置或考虑地区性的公用设置。

离心机的型号确定后，就是选购什么样的离心转头。考虑的最主要的根据就是样品的容量及离心的条件。通常有水平转头和角转头各一个，或大容量（相对较低速）的转头和小容量高转速的转头各一个即可满足工作中的不同需要，不可追求越全越好，因为离心转头种类很多，许多是相似的，而超速机的转头价格相当昂贵，如果全部配齐其价格要比离心机主机高出好几倍，也没有必要。由于转头转速的不同价格相差很大。从转速上讲不宜追求越高越好，但应有离心机允许的最高转速的转头，否则对离心机而言是个浪费。有两台离心机的单位可考虑转头型号互补以节省经费。

离心机的管理，从国内多年离心机的使用情况看，各类型离心机应由专人负责管理和维护。高、超速离心机要求定期检查维修，使用者应详细记录实验状态及维修情况，以保证离心机的安全使用。高、低速离心机由于操作简单，通过阅读说明书，训练离心机操作规程后可以自己使用。而超速离心机结构复杂，工作程序也较繁琐，使用不当易发生事故，特别对离心转头更应谨慎保养、使用。从国内多年使用、管理情况来看，专人保管、操作是仪器处于良好状态的保证。对管理、操作人员应进行培训，使他们不但熟悉操作，而且对仪器也应有所了解。

安全方法

正确安装

(1)电源电压:电压波动要符合+10%以内的国家标准,否则一些厂家的离心机是不能正常运转。如果电压波动在此以上,建议用稳压器,以供符合此电网。

(2)地线要牢:房间的电源的布线要符合要求。我国是三相四线制。三相是工业电中的三相,使用三相电时零线与地线分开,更重要的是不管是三相工业电也好,一般的单相电也好,地线应可靠,以免漏电,地线不能接在暖气管、自来水管上。

(3)地面要平整、牢固:对大型离心机而言,在安装地点搬动地板要牢固,保证离心机的转子正常工作,不陷凹进去,安装固定处地面应平整且牢固。

(4)找好水平:找较准确的小型水平尺,离心机盖子打开,在主轴上找水平,通过调整4个脚轮旁边的调整螺栓的拧动来找好水平,注意其中1脚不能落空。

装样找平衡

离心机在设计与制造时,对转子的加工误差带来的不平衡,已作了动平衡试验的补救,但凡是离心机,都有其允许的装样不平衡量。离心机厂商为了在离心机允许的最大不平衡限量这一指标上与其他厂家竞争,尽量给出较大值。在这较大值上,离心机可以运转,但这时产生的不平衡力以每分钟n次频率猛然冲击轴承及支架,离心机是受损伤的。因此,用户对那些昂贵的离心机,尽量找好平衡后离心,对离心机的寿命有好处。

清理积水

离心机运转时使用制冷,由于空气的水分,在离心腔内结霜,停机后霜化为水。大部分国外的低速大容量离心机,没有排水孔,离心腔中水愈积愈多。此时,用户应自行拆下转子,清理积水。在重新安装转子时,一定要装好,避免出事故。

不受腐蚀

离心机转子一般是用铝合金制造,当受腐蚀后强度降低,容易出事故。铝合金易受液体腐蚀,清洗后应用吹风机吹干,或倒置一段时间,确认干了才能使用。有的血站进口离心机,6个铝杯里应有的6个塑料托没有。塑料托中应放血袋,避免直接放在铝杯里。注意试管有无裂纹。若试管(尤其是反复使用的试管)有裂纹,万万不可使用,否则在使用中试管破裂会引起转子旋转中失去平衡,可引发断轴等恶性事故。

断轴事故

转子没安放好,或装样品不平衡超过量太大,离心机开动。现代的进口离心机虽都有不平衡保护,即当不平衡量超过某一极限时,应自动断电,令离心机停转。但在上述情况下,已经晚了,会出现恶性事故。恶性事故之一是断轴,由于高速旋转中突然断轴,离心转子没有了支撑,在离心腔中乱转乱撞,可使离心机整机转270°角度。此时,若旁边有人员或设备,会造成人员伤亡与毁坏设备的事故。

型号

可以把离心机分为两种：工业用离心机与实验用离心机

工业离心机，工业离心机一般可以分为过滤式离心机、活塞推料离心机、碟式分离机、污泥脱水机、上悬式离心机、重力卸料离心机等

实验用离心机可进行液体澄清和固体颗粒富集，或液-液分离，这类分离机有常压、真空、冷冻条件下操 作的不同结构型式。主要型号有台式医用高速离心机、实验室低速离心机、大容量冷冻离心机，一般都用在医院或者学校的实验提取中，也叫做电动离心机，离心机 的工作原理基本相同，不过这种离心机的转速普遍在3000转以上，比工业离心机的转速要高的多，生产厂家主要集中在湖南长沙一带。

GF—分离型：主要用于分离各种难分离的乳浊液，特别适用于二相密度差甚微的液、液分离（比重差大于0.1%），以及含有少量杂质的液、液、固三相分离。油品类的分离，变压器油 ，食用油脱水及脱蜡，透平油，生物柴油，煤焦油，润滑油，船舶燃料油，淬火油；各种糖浆剂的分离；全血分离--从全血中分离血浆、血球；生物制品的分离；油水分离，污水处理等。

GQ—澄清型管式离心机，主要用于分离各种难于分离的悬浮液，特别是适合于浓度低、粘度大、固相颗粒细 、固液比重度差较小的固液分离。

如：中药口服液的含糖量大、絮状物多、固相颗粒细且固液比重差较小等。

特点

通过本机对液体中的固相杂质分离，达到澄清的效果。用于分离各种难于分离的悬浮液。特别适用于浓度小粘度大，固相颗粒细，固液重度较小的固液分离。固相要停机后取出。

管式离心机主要缺点是间歇操作。转鼓容积小。要频繁地停机清除沉渣．所以要通过加强分离理论研究和离心分离过程研究来强化管式离心机分离性能。

注意事项

1、为了确保安全和离心效果，仪器必须放置在坚固水平的台面上，工程塑料盖门上不得放置任何物品;样品必须对称放置，并在开机前确保已拧紧螺母。

2、使用前应检查转子是否有伤痕、腐蚀等现象，同时应对离心杯做裂纹、老化等方面的检查，发现有疑问立即停止使用，并与厂方联系；开机运转前请务必拧紧转头的压紧螺帽，以免高速旋转的转头飞出造成事故。

3、转速设定不得超过最高转速，以确保机器安全运转。

4、使用中如果出现0.00或其他数字，机器不运转，应关机断电，10秒后重新开机，待所设转速显示后，再按运转键，机器将照常运转。

5、如需分离样品的比重超过1.2克/立方厘米，最高转速N必须按下式修正：N=NMAX*(1.2/样品比重)1/2，NMAX=转子极限转速。

6、不得在机器运转过程中或转子未停稳的情况下打开盖门，以免发生事故。

7、离心杯必须等量灌注样品，切不要使转头在不平衡的状况下运行。

8、离心机一次运行最好不要超过60分钟。

9、离心机必须可靠接地;机器不使用，请拔掉电源插头。