PHƯƠNG PHÁP CÔ QUAY LÀ GÌ? – H2TECH

Cô quay là một kỹ thuật phổ biến được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm để loại bỏ và cô đặc dung môi hiệu quả. Nó có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như hóa học hữu cơ, nghiên cứu dược phẩm và phân tích thực phẩm. Bằng cách sử dụng nhiệt độ nhẹ, chân không và quay, máy cô quay hoặc rotovap cho phép tách chính xác dung môi khỏi mẫu, giúp cô lập các hợp chất mong muốn.

Bài viết này trình bày những hiểu biết sâu sắc về nguyên lý, hoạt động và những tiến bộ góp phần vào quá trình tinh chế các chất, chiết xuất các thành phần dễ bay hơi và chuẩn bị mẫu bằng phương pháp cô quay để phân tích sâu hơn. 

1. Máy cô quay là gì?

Máy cô quay, còn được gọi là rotovap hoặc rotavap, là một thiết bị thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm hóa học để cô lập và chưng cất một lượng lớn một mẫu duy nhất. Nguyên lý của quá trình cô quay là chưng cất các dung dịch dễ bay hơi bằng cách đun nóng và tăng diện tích bề mặt có sẵn để chưng cất. Để tăng hiệu quả của quy trình, máy cô quay thường được kết nối với một máy bơm chân không để tạo chân không, do đó làm giảm điểm sôi của dung dịch. Người ta cũng khuyến nghị thêm một bình ngưng tụ để thu thập các khí sinh ra trong quá trình chưng cất và ngăn ngừa sự phát thải của chúng, vì các khí này có thể nguy hiểm.

Nguyên lý của máy cô quay là khi chân không trong bình bay hơi tăng lên, điểm sôi của chất lỏng bên trong sẽ giảm xuống. Với mức chân không đủ thấp, ngay cả các dung môi có điểm sôi cao như nước (điểm sôi ở áp suất khí quyển chuẩn là 100°C), dimethylformamide (153°C) và dimethyl sulfoxide (189°C) cũng có thể được chưng cất. Ví dụ, bằng cách giảm chân không từ 760 torr xuống 5 torr, cả dimethylformamide và dimethyl sulfoxide đều có thể sôi ở 50°C.

Trong hầu hết các trường hợp, máy cô quay được sử dụng để tách các chất có nhiệt độ sôi thấp, chẳng hạn như hexan và etyl axetat, là chất lỏng ở nhiệt độ và áp suất phòng. Cũng có thể loại bỏ một cách có chọn lọc các chất cụ thể khỏi mẫu bằng máy cô quay.

2. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp cô quay

2.1. Ưu điểm

Là một phương pháp cô đặc sử dụng áp suất không khí giảm, máy cô quay có nhiều ưu điểm so với phương pháp cô đặc sử dụng các bình chứa không quay. Những ưu điểm này bao gồm:

1. Nhanh hơn: Do quán tính và ma sát giữa chất lỏng và bình quay, chất lỏng lan rộng trên bề mặt bên trong của bình, tạo thành một lớp màng chất lỏng mỏng. Diện tích bề mặt tăng lên này tạo điều kiện cho quá trình chưng cất hiệu quả hơn, dẫn đến quá trình cô đặc nhanh hơn.
2. Giảm va đập : Lớp màng chất lỏng được đề cập trước đó cũng giúp ngăn ngừa va đập trong quá trình thực hiện. Bằng cách duy trì lớp màng chất lỏng đồng đều và liên tục, khả năng xảy ra hiện tượng vỡ đột ngột hoặc sôi dữ dội, có thể dẫn đến mất mẫu hoặc nhiễm bẩn, được giảm thiểu.

2.2. Nhược điểm

1. Cấu trúc của máy cô quay khó vệ sinh và khử trùng. Do đó, khi xảy ra va chạm, khó tránh khỏi tình trạng nhiễm chéo.
2. Không thích hợp để tạo bọt mẫu trừ khi sử dụng với chất phá bọt hoặc bình ngưng chuyên dụng.
3. Các chất chưng cất và cô đặc sẽ lan ra trên thành chai.

3. Kỹ thuật bay hơi phổ biến

Các kỹ thuật cô đặc thông dụng được sử dụng trong phòng thí nghiệm bao gồm cô quay quay, bay hơi nitơ, bay hơi ly tâm và bay hơi chân không-xoắn.

3.1 Cô quay

Kỹ thuật cô quay thúc đẩy quá trình bay hơi dung môi bằng cách quay bình đáy tròn ở nhiệt độ cao và áp suất giảm. Để thực hiện quá trình cô quay, cần có năm thành phần: bồn nhiệt, rôto, bình ngưng, bẫy dung môi và bơm chân không. Nhược điểm chính của nó là không có khả năng xử lý nhiều hơn một mẫu cùng một lúc.

3.2. Cô quay nitơ thổi xuống

Máy cô quay thổi nitơ sử dụng các ống mỏng (kim) để thổi luồng khí nitơ liên tục lên bề mặt dung môi, làm giảm áp suất hơi và tăng diện tích bề mặt để bốc hơi. Có thể sử dụng khối gia nhiệt hoặc bồn tắm khô để đẩy nhanh quá trình bốc hơi dung môi. Máy bốc hơi nitơ thường được sử dụng cho các thể tích mẫu nhỏ (dưới 50 mL). Tuy nhiên, do sử dụng lọ mở nên cần quản lý cẩn thận nguy cơ nhiễm chéo. Đây cũng không phải là phương pháp lý tưởng nhất để loại bỏ các dung môi ít bay hơi.

3.3. Cô quay ly tâm

Nguyên lý của quá trình cô quay ly tâm là giảm áp suất bằng cách sử dụng chân không để tạo ra sự sôi của dung môi. Năng lượng nhiệt, thường được cung cấp bởi tia hồng ngoại hoặc hơi nước, cũng được áp dụng để tăng tốc độ bay hơi. Quá trình ly tâm đảm bảo rằng dung môi sôi từ bề mặt mẫu xuống dưới, giảm thiểu nguy cơ sôi tràn, va chạm dung môi, mất mẫu và nhiễm chéo. Cô quay ly tâm là một kỹ thuật lý tưởng để xử lý nhiều mẫu trong các thể tích nhỏ hơn. Tuy nhiên, không thể thực hiện bất kỳ quan sát nào trong quá trình này.

3.4. Cô quay song song / Cô quay chân không-xoáy

Cô quay song song là một kỹ thuật liên quan đến việc tạo ra một luồng xoáy bằng cách xoay các ống mẫu. Luồng xoáy này tạo ra một bề mặt mẫu lớn hơn, thúc đẩy quá trình bốc hơi và làm cho quá trình diễn ra nhanh hơn. Tuy nhiên, lực g được tạo ra để ngăn không cho va chạm qua luồng xoáy là không đủ so với quá trình bốc hơi ly tâm. Do đó, các máy cô quay luồng xoáy thông thường dễ bị mất mẫu và nhiễm chéo. Các máy cô quay luồng xoáy tiên tiến hơn kết hợp các máy bơm chân không để giảm áp suất và bộ gia nhiệt để tăng nhiệt độ, đẩy nhanh quá trình cô quay hơn nữa. Một bẫy lạnh cũng rất cần thiết trong một hệ thống như vậy để thu thập các khí dung môi.

4. Thiết bị cần thiết cho máy cô quay

Vì các chất được xử lý trong máy cô quay chủ yếu bao gồm hóa chất và dung môi, nên khuyến nghị sử dụng bơm chân không chống hóa chất làm bằng polytetrafluoroethylene (PTFE). Công suất hút chân không của bơm nên được xác định dựa trên yêu cầu về dung môi và kích thước nên được lựa chọn dựa trên kích thước của mẫu hoặc bình. Sử dụng bơm có bộ điều khiển chân không cũng có thể cung cấp sự linh hoạt trong việc lựa chọn và đảm bảo quy trình hút chân không chính xác và thông minh hơn.

Những điểm chính cần cân nhắc khi quyết định:

1. Bơm: Sử dụng bơm chân không màng không dầu và không nước có độ chân không tối đa thấp thích hợp để chưng cất dung môi có nhiệt độ sôi cao.
2. Bộ điều khiển chân không: Sử dụng bộ điều khiển chân không để giúp duy trì mức chân không hoặc tạo đường cong chân không khi cần.
3. Vòng đệm: Vật liệu PTFE thường được sử dụng vì khả năng chống ăn mòn cao khi lựa chọn vòng đệm.
4. Hệ thống tuần hoàn làm mát: Đảm bảo hệ thống làm mát duy trì nhiệt độ thấp hơn ít nhất 40°C so với nhiệt độ của nồi gia nhiệt. Nhìn chung, hệ thống tuần hoàn làm mát là cần thiết để đảm bảo thu hồi dung môi hiệu quả và duy trì môi trường phòng thí nghiệm an toàn và không có mùi.

5. Thiết bị cần thiết để thực hiện quá trình cô quay

Để thực hiện quá trình bay hơi và cô quay, bạn có thể cần những vật dụng sau:

A. Máy cô quay

Hầu hết các thiết bị cô quay phải bao gồm một thiết bị quay mẫu, một bồn nước gia nhiệt, một bình ngưng tụ và một bộ thu. Để ngăn ngừa các mối nguy tiềm ẩn đối với môi trường và cơ thể con người, bình ngưng tụ phải được trang bị một bộ điều nhiệt tuần hoàn có khả năng làm mát thấp hơn ít nhất 40°C so với nhiệt độ của bồn nước. Sự chênh lệch nhiệt độ này đảm bảo tốc độ thu hơi thích hợp.

B. Máy bơm chân không

Để giảm áp suất không khí của hệ thống bay hơi và hạ thấp điểm sôi của dung môi.

C. Bộ điều khiển chân không và bộ điều chỉnh chân không

Kiểm soát áp suất không khí của hệ thống nhằm đảm bảo tính nhất quán, khả năng tái tạo và hiệu suất thu hồi.

• Kiểm soát thủ công: Thông thường, nó được kiểm soát bằng van điều chỉnh áp suất và đồng hồ đo chân không, đây là phương pháp kiểm soát thô.
• Bộ điều khiển chân không: Nó cung cấp khả năng kiểm soát áp suất chính xác thông qua việc sử dụng van điện từ và tốc độ động cơ. Để tách các dung môi hỗn hợp khác nhau, có thể chọn một mô hình có chương trình nhiều giai đoạn tích hợp. Một số hệ thống điều khiển bao gồm chức năng phát hiện điểm sôi tự động, xác định áp suất hơi tối ưu của dung môi mà không cần sự can thiệp của con người, giúp thao tác dễ dàng hơn.

6. Ứng dụng phổ biến của quá trình cô quay

• • Phát triển, chiết xuất và cô đặc các thành phần hoạt tính như thuốc thảo dược Trung Quốc, cần sa y tế, mỹ phẩm, sản phẩm chăm sóc da, sản phẩm chăm sóc sức khỏe, v.v.
  • Kiểm tra môi trường, chẳng hạn như thuốc trừ sâu còn sót lại, thuốc bảo vệ môi trường, dioxin, các chất gây hại cho môi trường, tổng lượng hydrocarbon trong nước diesel, v.v.
  • Kiểm tra an toàn thực phẩm, chẳng hạn như thuốc thú y, dư lượng thuốc trừ sâu, hàng lậu, chất phụ gia, v.v
  • Các thí nghiệm cô đặc, bay hơi, tinh chế, chẳng hạn như sinh học, công nghệ sinh học, y học, lâm sàng, kiểm tra y tế, công nghiệp hóa chất, hóa học, v.v.

7. Cô quay so với chưng cất ngắn

7.1. Chưng cất ngắn là gì?

Chưng cất đường ngắn, còn được gọi là chưng cất phân tử, là một quá trình tách và tinh chế các hợp chất bằng cách sử dụng quá trình bay hơi áp suất thấp dựa trên sự khác biệt về độ bay hơi. Quá trình này thường tách 2 đến 3 chất khác nhau và do đó cũng được gọi là chưng cất phân đoạn. Trong quá trình chưng cất, một máy bơm chân không thường được sử dụng để tạo áp suất âm (chân không) cho hệ thống chưng cất, hạ thấp điểm sôi hoặc áp suất sôi của các hợp chất. Điều này giúp tạo điều kiện cho quá trình bay hơi ở nhiệt độ thấp hơn, giảm nguy cơ phân hủy và biến tính các chất nhạy nhiệt. So với các phương pháp chưng cất khác, chưng cất “đường ngắn” liên quan đến một khoảng cách ngắn để chất chưng cất di chuyển trong hệ thống, thường chỉ vài cm. Điều này làm giảm hiệu quả việc tiếp xúc của mẫu với nhiệt độ cao và giảm thiểu thất thoát mẫu, khiến nó đặc biệt phù hợp để tách và tinh chế một lượng nhỏ các chất. Nó thường được sử dụng cho các phân tử nặng hơn và các hợp chất nhạy nhiệt như nhiên liệu, axit béo, hương liệu và hương liệu.

7.2. Bốc hơi quay so với chưng cất đường ngắn

8. Một số sản phẩm máy cô quay chân không đang có mặt tại H2TECH

8.1. Máy cô quay chân không SCI100-PRO

Máy cô quay chân không là một thiết bị được sử dụng nhiều trong phòng thí nghiệm. Thiết bị giúp đuổi dung môi ra khỏi sản phẩm bằng phương pháp bay hơi.

> Xem chi tiết máy cô quay chân không SCI100-PRO tại đây: https://h2tech.com.vn/may-co-quay-chan-khong-sci100-pro 

Thông số kỹ thuật

– Loại động cơ: Động cơ DC không chổi than

– Phạm vi tốc độ: 20-280 vòng/phút

– Hiển thị : LCD (tốc độ, nhiệt độ, thời gian)

– Theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ: Có

– Phạm vi nhiệt độ : Nhiệt độ phòng. Đến 180°C

– Kiểm soát độ chính xác: ± 1°C

– Công suất gia nhiệt: 1300W

– Độ dịch chuyển của hành trình: tự động 150mm

– Hẹn giờ: Có

– Phạm vi cài đặt thời gian: 1-999 phút

– Kích thước (DxWxH): 465x467x583mm

– Cân nặng: 15kg

– Nhiệt độ môi trường cho phép: 5-40°C

– Độ ẩm tương đối cho phép: 80%RH

– Bảo vệ: IP20

– Giao diện USB: Có

– Tần số điện áp: 110V, 60Hz

– Công suất: 1400W

8.2. Máy cô quay chân không KNF RC600

Cô quay chân không KNF RC 600 cung cấp giao diện thân thiện với người dùng đồng thời tiết kiệm không gian băng ghế phòng thí nghiệm quý giá với diện tích nhỏ. Thang nâng điện cho phép vận hành dễ dàng và an toàn. Trong số nhiều tính năng của nó là trao đổi bình đơn giản, bồn tắm không dây và lựa chọn thiết bị ngưng tụ tuần hoàn hoặc ngón tay đá khô.

> Xem chi tiết máy cô quay chân không KNF RC600 tại đây: https://h2tech.com.vn/co-quay-chan-khong-knf-rc-600

Thông số kỹ thuật

– Vật liệu sử dụng cho các bộ phận tiếp xúc với dung môi

+ Bộ phận thủy tinh: Thủy tinh borosilicate

+ Seal: PTFE

+ Khớp nối với ngõ thêm mẫu: PP

+ Fitting seal: Silicon

+ Plugs seal: Phủ PTFE

– Vật liệu sử dụng cho các bộ phận tiếp xúc với dòng lạnh

+ Khớp nối trên sinh hàn: Bằng nhựa PP

+ Seal: Silicon

– Vật liệu sử dụng cho các bộ phận chân không

+ Khớp nối trên sinh hàn: Bằng nhựa PP

– Nguồn điện

+ Nguồn điện [V]: 100-127 200-240

+ Tần số [Hz]: 50-60

+ Công suất gia nhiệt[W]: 1300

+ Công suất tiêu thụ[W]: 1500

+ Tiêu chuẩn: IP20

– Bể gia nhiệt

+ Nhiệt độ bể gia nhiệt [°C]: 20 – 180

– Bộ ngưng tụ

+ Áp suất cho phép [bar]: 3

+ Nhiệt độ cho phép: -15 °C đến +20 °C

+ Diện tích vùng lạnh [cm²]: 1230

– Thông số bình cô quay

+ Thể tích bình cô quay: 50 – 3000 ml

+ Tốc độ quay [1/phút]: 25-250

+ Chiều dài dịch chuyển [mm]: 150

+ Tốc độ nâng [mm/s]: 38

– Thông số khác:

+ Tổng trọng lượng [kg]: 9.1

+ Kích thước R x S x C [mm]:

Không bao gồm bộ thủy tinh: 431 x 453 x 464

Bao gồm bộ thủy tinh: 487 x 453 x 823

+ Ngõ kết nối đường chân không: GL14

+ Cổng kết nối: USB loại B

– Bộ điều khiển

+ Màn hình hiển thị: LCD đen/trắng

+ Thông số hiển thị: Tốc độ quay, nhiệt độ, tốc độ nâng

8.3. Máy cô quay chân không 50L

Máy cô quay chân không SH-RE50ELT có thể gia nhiệt ở nhiệt độ không đổi và tạo thành màng ở áp suất âm, đồng thời làm bay hơi các enzyme thủy phân để ngưng tụ. Đặc biệt thích hợp cho việc cô đặc, kết tinh, tách, thu hồi, v.v., đây là thiết bị lý tưởng cho ngành dược phẩm sinh học, hóa chất, công nghiệp thực phẩm, v.v

> Xem thêm về máy cô quay chân không 50L tại đây: https://h2tech.com.vn/may-co-quay-chan-khong-50l

Thông số kỹ thuật

– Nhiệt độ môi trường: 5~35°C

– Chất liệu kính: GG-17 High Borosilicate

– Động cơ chính: DC không chổi than

– Động cơ quay: DC không chổi than, 250W

– Động cơ nâng: DC không chổi than, 100W

– Công suất (V/Hz): 220V 60HZ một pha

– Cài đặt tốc độ: Cài đặt núm + Bộ điều khiển LCD

– Bình chân không: Lớp phủ PTFE + Teflon

– Kiểm soát nhiệt độ: Bộ điều khiển PID

– Khu vực làm mát (m²): 1,75

– Tốc độ quay: 20~110 vòng/phút

– Phạm vi kiểm soát nhiệt độ: Môi trường xung quanh ~ 85°C

– Áp suất chân không tối đa: < 3 torr

– Công suất bình bay hơi: 50L / 13,20 gallon

– Dung tích bình nhận: 20L / 5,28 gallon

– Kiểu bình ngưng: Chuỗi xoắn kép dọc chính + phụ

– Phương pháp làm nóng bể nước: Hệ thống sưởi tích hợp

– Vật liệu bể nước: Lớp phủ chống ăn mòn thép không gỉ

– Kích thước bể nước: 540x340mm / 21,3″x13,4″

– Chế độ nâng: Tự động nâng

– Khoảng cách nâng: 250mm / 98,4″ 250mm / 98,4″

– Công suất gia nhiệt: 4300W

– Kích thước đóng gói: (L) 49″ x(W) 28″ x(H) 64″

– Trọng lượng thô: 190kg/419lbs

– Khối lượng tịnh: 140kg / 309lbs

– Kết nối chân không: 18mm / 0,71″ Barb

– Kết nối bình ngưng: 18mm/0,71″ Barb

– Sự an toàn:

1. Bảo vệ quá dòng;

2. Quá nhiệt độ. sự bảo vệ;

3. Báo động mất điện;

4. Bảo vệ chống khô

Công ty CP thiết bị khoa học H2TECH cung cấp các dòng máy cô quay chân không,…giúp bạn thực hiện các phép đo chính xác, an toàn, hiệu quả và thành công. Là một trong những nhà phân phối tại Việt Nam, với nhiều hãng nổi tiếng khác nhau trên thế giới như KNF, Sh Scientific, Scilogex,… Nếu bạn đang có nhu cầu về các loại thiết bị phòng thí nghiệm hãy liên hệ với H2TECH để nhận được giá tốt nhất thị trường.

Chúng tôi cam kết:

• 100% tất cả các thiết bị được nhập khẩu chính hãng, có đầy đủ giấy tờ, hóa đơn chứng minh nguồn gốc.
• Được bảo hành chính hãng và hướng dẫn sử dụng các thiết bị chi tiết.
• Cam kết hỗ trợ kỹ thuật 24/7 khi khách hàng có nhu cầu.

CÔNG TY CP THIẾT BỊ KHOA HỌC H2TECH

Chuyên cung cấp các thiết bị phòng thí nghiệm – Thiết kế phòng lab Chúng tôi hợp tác lâu dài dựa trên uy tín, chất lượng và hỗ trợ cho khách hàng một cách tốt nhất

Hotline: 0934.07.54.59

028.2228.3019

Email: thietbi@h2tech.com.vn

Website: https://h2tech.com.vn

https://thietbihoasinh.vn

https://thietbikhoahoch2tech.com