Centrifugering betydning

Centrifugering betegner både selve handlingen (at slynge rundt) og den tekniske metode til at adskille faste stoffer fra væsker, væsker fra væsker eller fraktioner i gasser ved hjælp af rotation. Processen udnytter, at den nødvendige centripetale acceleration ved cirkelbevægelse skaber en radial kraftvirkning, som - set i det roterende referencefelt - optræder som en centrifugal “kraft”. Resultatet er, at komponenter med højere densitet og/eller større effektiv partikelstørrelse vandrer mod større radius, hvor de kan opsamles (som et pellet), mens resten forbliver som en supernatant (overliggende fase).

Ordet stammer fra latin: centrum (midte) + fugere (flygte), altså “at flygte fra centrum”. På dansk danner endelsen “-ering” et substantiv af handlingen. Relaterede ord er centrifugal (ud fra centrum) og centripetal (ind mod centrum).

• Relativ centrifugalkraft (RCF): Udtrykker feltets styrke i multipla af tyngdeaccelerationen g. Omregning fra omdrejninger pr. minut (rpm) til RCF: RCF (× g) ≈ 1,118 × 10^-5 × r_cm × (rpm)^2, hvor r_cm er rotorens radius i centimeter.
• Stokes’ lov i centrifugefelt (for små, kugleformede partikler i laminart flow): Den terminale hastighed v er proportional med partikelradius^2 og densitetsforskel, samt med den effektive acceleration a = ω^2·r. Altså omtrent v ∝ (r_p^2 · (ρ_p − ρ_f) · ω^2 · r) / μ.
• Centripetal vs. centrifugal: Den fysiske kontaktkraft fra rotoren er centripetal. I et roterende referencefelt beskriver man ofte effekten som en centrifugal “kraft”. Begge beskrivelser leder til samme separationsresultat.

• Differential centrifugering: Trinvis øgning af hastighed for at pelletere først de største/tungeste partikler (fx hele celler), dernæst mindre (organeller), osv.
• Gradientcentrifugering: En densitetsgradient (fx saccharose eller cesiumchlorid) stabiliserer og separerer partikler efter størrelse eller densitet.

  • Hastighedszonal: Separation efter sedimentationshastighed; prøven lagdeles oven på gradienten.
  • Isopyknisk: Partikler vandrer til den position, hvor deres egen densitet matcher gradientens (fx DNA i CsCl).

• Kontinuerte industrityper:

  • Decantercentrifuge (horisontal skruetrykker): Kontinuerlig udskilning af faste stoffer fra væsker.
  • Skivepakke-/disk-stack-centrifuge: Hurtig separation af fine partikler og/eller to væskefaser.
  • Tricanter: Adskiller samtidig fast fase samt to ikke-blandbare væskefaser (fx olie/vand/fast).

• Husholdning: Vaskemaskinens centrifugeringsprogram til at fjerne vand; salatslynge til at afdryppe salat.
• Sundhed og klinik: Adskille blod til plasma/serum; koncentration af urin-sediment; isolation af blodkomponenter (PRP).
• Biologi og molekylærbiologi: Pelletering af celler; differential centrifugering af organeller; rensning af plasmider, proteiner og virus; isopyknisk separation af DNA.
• Fødevareindustri: Flødeskiller til at separere fløde fra mælk; klaring af juice, øl og vin; sukkerproduktion (krystal/sirop-separation).
• Miljø og proces: Slamafvanding i spildevand; olie- og vandseparation i raffinaderier; genindvinding af faste stoffer fra processtrømme.
• Materialer: Centrifugalstøbning (fordeling af smeltet metal; ikke en separation men relateret effekt); pigmentdispergering og klaring.
• Energi og nuklear industri: Gascentrifuger til isotopseparation (fx anrikning af uran).
• Landbrug og biavl: Honning-slynger til at ekstrahere honning fra tavler.

1. Vælg rotor og rørtype (vinkel- eller svingebøtterotor; materiale, volumen, kemisk kompatibilitet).
2. Beregn/angiv RCF fremfor rpm for at sikre sammenlignelighed mellem forskellige rotorer.
3. Balancér rør/par nøjagtigt i masse og placering; brug passende modvægt.
4. Indstil tid, temperatur (mange rotorer er kølede), og acceleration/bremsning (for at undgå resuspension).
5. Kør, lad rotoren standse helt, og fjern forsigtigt uden at forstyrre pellet.
6. Håndter aerosoler og biohazard med lukkede spande/rotorer og korrekt PPE.

• Centrifuge: Apparatet der udfører centrifugering.
• Rotor: Den roterende del; kan være vinkelrotor eller svingebøtterotor.
• Pellet: Den udfældede, kompakte fraktion nær bunden/ydersiden.
• Supernatant: Den klare, overliggende væske efter centrifugering.
• RCF (×g) og rpm: Feltstyrke vs. omdrejningshastighed.
• Ultracentrifuge, mikrocentrifuge, decanter, disk-stack, tricanter.

• Slyngning (især i husholdningssprog: “tøjet slynges/centrifugeres”).
• Udskillelse ved centrifuge.
• Engelsk: centrifugation.

• Blanding, omrøring, emulgering (modsat effekt: sammenføring i stedet for adskillelse).
• Gravitationel sedimentering (alternativ, men langt langsommere end centrifugering).
• Filtrering, dekantering (andre separationsmetoder, ikke egentlige antonymer).

• 1870’erne-1880’erne: Industrielle flødeskillere udvikles; Gustaf de Laval patenterer en effektiv centrifuge til mælk (1878), hvilket revolutionerer mejeridrift.
• 1920’erne: Theodor Svedberg udvikler ultracentrifugen til kolloid- og makromolekylær analyse; Svedberg modtager Nobelprisen i kemi (1926). Enheden S (svedberg) anvendes som sedimentationskoefficient.
• Midten af 1900-tallet: Gascentrifuger udvikles til isotopseparation; laboratoriecentrifuger bliver standardudstyr i biologi og medicin.
• Senere: Forbedrede materialer (titansrotorer, kompositter), vakuum- og køleteknik samt sikkerhedssystemer hæver hastighed, præcision og sikkerhed.

• Fordele: Hurtig, skalerbar, kan køre kontinuerligt; skånsom for varmefølsomme prøver ved køling.
• Begrænsninger: Viskøse medier og meget små densitetsforskelle kræver høje RCF og tid; nogle biologiske partikler kan tage skade ved store forskydningskræfter.
• Sikkerhed: Korrekt balancering; regelmæssig inspektion for revner/korrosion i rotorer; brug af lukkede containere ved biohazard; overhold maksimal rpm/RCF for rør og rotorer.

• Forveksling af rpm og RCF: Samme rpm giver ikke samme felt i forskellige rotorer; angiv RCF.
• Resuspension: For kraftig bremsning kan hvirvle pellet op; brug blød bremsning ved behov.
• “Centrifugalkraft” som årsag: Praktisk begreb i roterende reference, men den fysiske kontaktkraft, som holder bevægelsen, er centripetal; adskillelsen skyldes inertialeffekter i det roterende felt.

• Centrifuge (apparat)
• Centripetal/centrifugal
• Sedimentering og filtrering
• Isopyknisk og zonal centrifugering