الف) روتور (Rotor):

روتور قلب دستگاه سانتریفیوژ است که مسئول چرخاندن لوله‌ها با سرعت بالا است. این قسمت باعث ایجاد نیروی گریز از مرکز می‌شود؛ که اجزای مختلف نمونه را بر اساس چگالی از یکدیگر جدا می‌کند.

ویژگی‌ها: روتور باید به‌طور کامل متعادل باشد تا در حین چرخش با سرعت بالا لرزش ایجاد نکند. جایگاه‌های روتور برای قرار دادن لوله‌های ژربر به صورت متقارن طراحی شده‌اند.

ب) لوله‌های ژربر (Gerber Tubes):

این لوله‌های مدرج که بوتیرومتر نام دارند، مخصوص آزمایش چربی لبنیات هستند و از شیشه مقاوم ساخته شده‌اند.  بوتیرومتر ها دارای درب‌های مخصوص برای جلوگیری از نشت نمونه و مواد شیمیایی در طول فرآیند سانتریفیوژ هستند.

ویژگی‌ها:  بوتیرومترها دارای درجه‌بندی دقیق هستند که به کاربر اجازه می‌دهد تا درصد چربی جدا شده را به‌راحتی بخواند. این لوله ها درجه بندی های متفاوتی دارد که هر یک برای نوع خاصی از محصولات لبنی طراحی شده است

ج) موتور دستگاه:

موتور سانتریفیوژ با تولید نیروی مکانیکی، روتور را با سرعت تعیین شده می‌چرخاند. سرعت چرخش (دور در دقیقه – RPM) بسته به نوع نمونه تنظیم می‌شود.

ویژگی‌ها: موتور دستگاه باید قوی و دقیق باشد تا چرخش یکنواخت و با سرعت مشخص انجام شود.

د) تایمر و کنترل‌کننده سرعت:

برای تنظیم زمان چرخش و سرعت روتور استفاده می‌شوند. این تنظیمات بستگی به نوع نمونه و آزمایش دارند.

ویژگی‌ها: دکمه‌ها یا نمایشگرهای دیجیتالی برای تعیین زمان و سرعت دستگاه به‌طور دقیق استفاده می‌شود. تایمر به کاربر این امکان را می‌دهد که دستگاه را برای مدت معینی روشن کند و پس از پایان زمان مشخص به‌طور خودکار خاموش شود.

ه) درب محافظ دستگاه:

برای ایمنی بیشتر، دستگاه دارای درب محافظ است که قبل از شروع چرخش باید به‌طور کامل قفل شود. این درب از خروج نمونه‌ها و مواد شیمیایی در صورت شکستن لوله‌ها جلوگیری می‌کند.

ویژگی‌ها: برخی از سانتریفیوژهای پیشرفته دارای سنسورهایی هستند که اجازه نمی‌دهند دستگاه در صورت باز بودن درب کار کند.

اصل کار دستگاه سانتریفیوژ ژربر:

سانتریفیوژ ژربر بر اساس نیروی گریز از مرکز عمل می‌کند. هنگامی که نمونه‌ای از شیر یا محصول لبنی به همراه اسید سولفوریک و الکل ایزوآمیل در لوله‌های ژربر ریخته می‌شود، دستگاه شروع به چرخش با سرعت بالا می‌کند. نیروی گریز از مرکز باعث می‌شود که اجزای مختلف نمونه بر اساس چگالی از یکدیگر جدا شوند:

اسید سولفوریک باعث هضم و انحلال پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها می‌شود.

الکل ایزوآمیل به کمک می‌آید تا چربی‌ها بهتر جدا شوند و به‌صورت یک لایه متمایز در بالای لوله جمع شوند.

پس از چرخش، چربی به شکل یک لایه جدا شده در بالای  بوتیرومتر قرار می‌گیرد و از طریق درجه‌بندی روی لوله به‌راحتی قابل مشاهده و اندازه‌گیری است.

کاربردهای دستگاه سانتریفیوژ ژربر:

این دستگاه به‌طور خاص برای صنایع لبنی طراحی شده و در موارد زیر کاربرد دارد:

اندازه‌گیری چربی شیر: آزمایشگاه‌ها و کارخانه‌های تولید شیر از سانتریفیوژ ژربر برای تعیین درصد چربی موجود در شیر خام و فرآوری‌شده استفاده می‌کنند.

اندازه‌گیری چربی خامه: برای محصولات پرچرب مانند خامه، این دستگاه به‌طور دقیق درصد چربی را تعیین می‌کند.

اندازه‌گیری چربی ماست و پنیر: بافت‌های مختلف این محصولات نیز با استفاده از روش ژربر تجزیه و چربی آن‌ها اندازه‌گیری می‌شود.

کنترل کیفیت محصولات لبنی: این دستگاه به‌عنوان یکی از ابزارهای کلیدی در فرآیند کنترل کیفیت در تولید محصولات لبنی استفاده می‌شود. تولیدکنندگان می‌توانند اطمینان حاصل کنند که چربی محصولات لبنی در محدوده استاندارد قرار دارد.

1. استفاده از مواد شیمیایی:

اسید سولفوریک: اسید سولفوریک ماده‌ای بسیار خورنده است و می‌تواند به پوست و چشم‌ها آسیب برساند. هنگام کار با این ماده حتماً از دستکش‌های مقاوم به مواد شیمیایی، عینک ایمنی و روپوش استفاده کنید.

الکل ایزوآمیل: این ماده قابل اشتعال است و باید در محیطی با تهویه مناسب استفاده شود و از منابع حرارتی دور نگه داشته شود.

2. تعادل بوتیرومترها:

بوتیرومترها باید به صورت جفت و در مقابل یکدیگر در روتور قرار بگیرند تا تعادل دستگاه حفظ شود. چرخاندن دستگاه با لوله‌های نامتعادل می‌تواند باعث لرزش شدید، آسیب به دستگاه یا حتی شکستگی لوله‌ها شود.

3. قفل کردن درب سانتریفیوژ:

پیش از شروع عملیات سانتریفیوژ، باید اطمینان حاصل کنید که درب دستگاه به‌طور کامل قفل شده است. باز بودن درب می‌تواند به‌دلیل چرخش با سرعت بالا خطرناک باشد و ممکن است منجر به حادثه شود.

4. قرار دادن در محیط مناسب:

دستگاه باید در مکانی قرار داده شود که سطح صاف و ثابتی داشته باشد تا از لرزش و جابجایی در حین کار جلوگیری شود. همچنین، باید از نصب دستگاه در محیط‌هایی با رطوبت بالا اجتناب شود.

5. استفاده از تجهیزات حفاظتی شخصی (PPE):

استفاده از عینک ایمنی، دستکش‌های محافظ، و روپوش آزمایشگاهی الزامی است. همچنین برای جلوگیری از استنشاق بخارات شیمیایی از تهویه مناسب استفاده شود.

6. حفظ دستگاه:

بعد از هر بار استفاده، دستگاه را تمیز کرده و  بوتیرومترها را به‌دقت بررسی کنید تا هیچ ترک یا خرابی نداشته باشند. نگهداری منظم دستگاه به افزایش طول عمر آن کمک می‌کند.

7. بررسی قبل از هر بار استفاده:

پیش از استفاده از دستگاه، از سلامت و وضعیت قطعات متحرک مانند روتور و لوله‌ها اطمینان حاصل کنید. هرگونه خرابی در این قطعات ممکن است منجر به خرابی دستگاه یا حتی ایجاد حادثه شود.

مواد لازم:

نمونه شیر یا فرآورده لبنی که می‌خواهید میزان چربی آن را اندازه‌گیری کنید.

اسید سولفوریک (H₂SO₄): غلیظ و با چگالی مشخص.

الکل ایزوآمیل: به عنوان کمک کننده در جدا کردن چربی.

لوله‌های ژربر: لوله‌های مدرج مخصوص برای آزمایش چربی شیر.

آب مقطر (در صورت نیاز).

2. افزودن اسید سولفوریک:

حجم معین از اسید سولفوریک (معمولاً 10 میلی‌لیتر) را به لوله ژربر (بوتیرومتر) اضافه کنید.

هنگام کار با اسید سولفوریک از دستکش و عینک ایمنی استفاده کنید، زیرا این ماده خورنده است.

3. افزودن نمونه شیر:

مقدار مشخصی از شیر یا فرآورده لبنی (معمولاً 10 میلی‌لیتر) را به آرامی به لوله ژربر که حاوی اسید سولفوریک است، اضافه کنید. این کار باید با دقت انجام شود تا از واکنش ناگهانی بین اسید و شیر جلوگیری شود.

4. افزودن الکل ایزوآمیل:

حدود 1 میلی‌لیتر الکل ایزوآمیل به لوله اضافه کنید. این ماده به جداسازی چربی کمک می‌کند و باعث می‌شود لایه چربی بهتر دیده شود.

5. بستن درپوش لوله:

بعد از افزودن تمام مواد، درپوش لوله ژربر را محکم ببندید. اطمینان حاصل کنید که لوله به‌خوبی بسته شده است تا هنگام چرخش مواد به بیرون نریزد.

6. قرار دادن لوله‌ها در سانتریفیوژ:

لوله‌های ژربر را به صورت متعادل و مقابل یکدیگر در روتور سانتریفیوژ قرار دهید. عدم تعادل لوله‌ها می‌تواند به دستگاه آسیب برساند و حتی خطرناک باشد.

دقت کنید که لوله‌ها به درستی در جایگاه خود قرار گیرند و درب سانتریفیوژ به‌طور کامل بسته شود.

7. تنظیم دستگاه و شروع چرخش:

دستگاه را روی سرعت و زمان مناسب تنظیم کنید. برای چربی شیر، معمولاً 1200 دور در دقیقه (RPM) و زمان 5 تا 10 دقیقه توصیه می‌شود.

دستگاه را روشن کنید و اجازه دهید تا مدت زمان تعیین‌شده چرخش کند.

8. برداشتن و خواندن نتایج:

پس از پایان زمان چرخش، دستگاه را خاموش کرده و لوله‌ها را با دقت خارج کنید.

لایه چربی جدا شده در بالای لوله ژربر قابل مشاهده است. با استفاده از درجه‌بندی‌های روی لوله، درصد چربی نمونه را مستقیماً می‌توانید بخوانید.

نتایج به‌دست‌آمده را یادداشت کنید.

9. تمیزکاری:

پس از اتمام آزمایش، لوله‌های ژربر و بخش‌های دستگاه که با نمونه و مواد شیمیایی در تماس بوده‌اند، باید به‌طور کامل تمیز شوند.

مواد باقی‌مانده باید به‌صورت ایمن دفع شوند و از ریختن اسید یا الکل در محیط کار جلوگیری شود.

10. نگهداری و مراقبت از دستگاه:

پس از هر بار استفاده از دستگاه، از سلامت قطعات آن اطمینان حاصل کنید و دستگاه را در محیطی خشک و دور از مواد خورنده نگهداری کنید. همچنین، برای افزایش طول عمر دستگاه، سرویس‌های دوره‌ای مانند بررسی موتور و روتور انجام شود.

1. آزمایش‌های مرتبط با دستگاه سانتریفیوژ ژربر

الف) اندازه‌گیری چربی شیر

این آزمایش برای تعیین مقدار چربی موجود در شیر استفاده می‌شود. با استفاده از روش ژربر، چربی از سایر اجزای شیر جدا شده و مقدار آن در واحد حجمی مشخص اندازه‌گیری می‌شود.

روش کار: پس از افزودن اسید سولفوریک و الکل ایزوآمیل به شیر و چرخاندن در سانتریفیوژ، لایه چربی در بالای لوله ژربر ظاهر می‌شود که مستقیماً خوانده می‌شود.

ب) اندازه‌گیری چربی خامه

خامه، حاوی چربی بیشتری نسبت به شیر است و تعیین مقدار دقیق آن اهمیت دارد. در این آزمایش نیز از روش ژربر برای جداسازی و اندازه‌گیری چربی استفاده می‌شود.

روش کار: مشابه آزمایش چربی شیر، پس از افزودن اسید و الکل و چرخاندن در سانتریفیوژ، درصد چربی خامه اندازه‌گیری می‌شود.

ج) اندازه‌گیری چربی ماست

برای تعیین مقدار چربی در ماست، روش ژربر می‌تواند استفاده شود. در این آزمایش به دلیل وجود بافت‌های غلیظ‌تر نسبت به شیر، نیاز به رقیق‌سازی بیشتری با اسید است.

روش کار: پس از آماده‌سازی نمونه ماست و افزودن مواد شیمیایی، چربی با استفاده از نیروی گریز از مرکز جدا شده و اندازه‌گیری می‌شود.

د) اندازه‌گیری چربی پنیر

اندازه‌گیری چربی در پنیر از طریق این روش معمولاً برای انواع پنیرهای نرم و نیمه‌سخت انجام می‌شود. به دلیل تفاوت‌های بافتی، مواد اضافه‌شده ممکن است متفاوت باشند.

روش کار: با استفاده از اسید و الکل و اعمال سانتریفیوژ، چربی موجود در پنیر جدا شده و اندازه‌گیری می‌شود.

ه) اندازه‌گیری چربی بستنی

بستنی به دلیل داشتن مواد امولسیون کننده و بافت خاص، نیاز به مراحل آماده‌سازی بیشتری دارد. اما روش کلی همانند سایر محصولات لبنی است.

روش کار: با استفاده از اسید، الکل و سانتریفیوژ، چربی بستنی جدا و اندازه‌گیری می‌شود.

2. دروس مرتبط با کار با دستگاه سانتریفیوژ ژربر

الف) دروس مرتبط با صنایع غذایی و لبنیات:

1. شیمی مواد غذایی (Food Chemistry)

در این درس، دانشجویان با ترکیبات مختلف مواد غذایی آشنا می‌شوند و روش‌های اندازه‌گیری چربی، پروتئین و سایر اجزا را می‌آموزند. استفاده از دستگاه سانتریفیوژ ژربر برای اندازه‌گیری چربی مواد لبنی یکی از مباحث مهم این درس است.

2. تکنولوژی لبنیات (Dairy Technology)

این درس به‌طور خاص به تولید و فرآوری محصولات لبنی پرداخته و آزمایش‌هایی مانند اندازه‌گیری چربی شیر، خامه، پنیر و ماست را شامل می‌شود. دانشجویان در آزمایشگاه این درس به‌طور عملی با دستگاه سانتریفیوژ ژربر کار می‌کنند.

3. تجزیه مواد غذایی (Food Analysis)

این درس به تکنیک‌ها و روش‌های آزمایشگاهی برای تجزیه و تحلیل اجزای مواد غذایی می‌پردازد. استفاده از دستگاه‌های سانتریفیوژ مانند ژربر برای تعیین چربی مواد لبنی یکی از موضوعات مهم این درس است.

4. کنترل کیفیت مواد غذایی (Food Quality Control)

در این درس، اصول و تکنیک‌های کنترل کیفیت محصولات غذایی به دانشجویان آموزش داده می‌شود. یکی از جنبه‌های کنترل کیفیت در صنایع لبنی، اندازه‌گیری دقیق میزان چربی محصولات است که با دستگاه سانتریفیوژ ژربر انجام می‌شود.

5. آزمایشگاه فرآورده‌های لبنی (Dairy Products Lab)

در این آزمایشگاه، دانشجویان به صورت عملی با فرآیندهای تولید و کنترل کیفیت محصولات لبنی کار می‌کنند و به‌ویژه از دستگاه سانتریفیوژ ژربر برای اندازه‌گیری چربی استفاده می‌کنند.