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Tellerzentrifuge: Unterschied zwischen den Versionen

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(→‎Tellerzentrifuge/Separator)
(→‎Bauformen von Zentrifugen)
 
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Milchseparator
 
  
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== '''Tellerzentrifuge (Separator)''' ==
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Ein Separator, auch Purifikator, Klarifikator, oder Dekantierzentrifuge genannt, trennt verschiedene Phasen unterschiedlicher Dichten voneinander. Je nach Bauart kann ein Teller Separator zwischen 4 und 60 Liter fassen und hat somit eine Durchlaufmenge von ca.10.000l/h bis 85.000l/h. Ursprünglich wurde der Teller Separator für die Milchherstellung genutzt, mittlerweile dient er einer viel größeren Bahnbreite.
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(Quelle: Wikipedia)
  
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Nach Beenden des Erhitzens kommt die Milch direkt in den Separator. Dieser ist zuständig für den Ausschluss der Fremdkörper und dem Trennen der Milch in Rahm und Magermilch. In einem Separator wird die Milch den Trennkanälen am äußeren Ende des Tellerpaketes zugeführt und strömt radial durch die Kanäle nach innen zur Rotationsachse. Auf dem Weg durch das Tellerpaket, werden die Verunreinigungen der Milch abgetrennt und an den Unterseiten der Teller zurück zur Peripherie der Trommel geführt. Hier werden sie in einem speziellen Raum, dem Entschlammungsbehälter gesammelt. Da die Milch durch den gesamten Radius der Teller strömt, ist es möglich auch sehr kleine Teilchen abzutrennen. In dem Separator befinden sich vertikal angeordnete Steiglöcher. Die Milch strömt durch die vertikalen Steiglöcher, bei einem bestimmten Abstand, von der Telleraußenseite ein. Durch den Einfluss der Zentrifugalkraft beginnen die Fettkügelchen der Mich sich radikal in die Separationskanälen nach innen oder außen abzusetzen. Abhängig ist dabei die Dichte relativ zu der, des kontinuierlichen Mediums. Der Rahm hat eine geringere Dichte als die Magermilch und bewegt sich daher nach innen zur Rotationsachse. Durch einen axial angeordneten Auslass fließt der Rahm ab. Die Magermilch strömt nach außen in den Raum außerhalb des Tellerpakets, wird von dort in einen Kanal zwischen Oberseite des Tellerpakets und der konischen Trommelhaube gebracht und gelangt von dort aus in den Auslauf. Der Magermilchfettgehalt wird durch die Entrahmungsschärfe beeinflusst. Die Menge an Fett, die aus der Milch separiert werden kann, hängt von der Auslegung des Separators ab. Die kleinsten Fettkügelchen haben eine Größe von < 1µm. Da dieser Prozess sehr schnell geschieht, gehen die kleinsten Fettkügelchen mit in die Magermilch. Die Strömungsgeschwindigkeit in den Trennkanälen wird verringert, wenn die Durchflussrate durch die Maschine reduziert wird. Diese Funktion gibt den Fettkügelchen mehr Zeit, abgetrennt und durch den Rahmablauf hinaus getragen zu werden. Die Entrahmungsschärfe eines Separators steigt daher, wenn man die Leistung nicht ganz aufnimmt. Der Rahmgehalt macht üblicherweise ca. zehn Prozent des gesamten Durchsatzes aus. Die Menge, die als Rahm weggeht, bestimmt den Rahmfettgehalt. Enthält die Rohmilch ca. 4% Fett und liegt der Durchsatz bei 20.000 Liter in der Stunde, dann beträgt die Rahmmenge 800 Liter in der Stunde. Der Rahmdurchfluss muss immer auf den Fettgehalt des erwünschten Rahmes eingestellt sein. Der Einbau eines Drosselventils in der Rahmleitung, aber auch in der Magermilchleitung, erlaubt die Anpassung der relativen Größe beider Ströme um den gewünschten Rahmfettgehalt zu bekommen.
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== ''' Funktionsweise von Tellerseparatoren ''' ==
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Die Feststoffe, die in dem Entschlammungsbehälter gesammelt werden, bestehen größten Teils aus Haaren von Kühen, Euterzellen und Stroh. Die Gesamtmenge ist ca. 1kg auf 10.000 Liter. Das Volumen dieses Entschlammungsbehälters ist abhängig von der Größe des Separators und beträgt durchschnittlich zwischen zehn und zwanzig Litern. Von dem Behälter geht es in einen anderen speziellen Tank, von wo aus die Feststoffe erhitzt und anschließend zu einer Biogasanlage gebracht werden können.
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Der Rahm und die Magermilch kommen von den Ausläufen im Separator in unterschiedliche Lagertanks. Wichtig ist dabei, dass das Produkt wieder gekühlt wird.
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In Tellerseparatoren werden Feststoffe und ein oder zwei Flüssigphasen in einem einzigen kontinuierlichen Vorgang unter Verwendung extrem großer Zentrifugalkräfte voneinander getrennt.
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Unter Einwirkung dieser Kräfte werden die Feststoffe mit der größeren Dichte gegen die Außenwand der rotierenden Trommel gepresst, die Flüssigphasen mit den geringeren Dichten sammeln sich in der Mitte der Trommel in Schichten an. Der Bereich, in dem diese beiden unterschiedlichen Phasen aufeinander treffen, wird „Trennzone” genannt und kann leicht verändert werden, so dass die größtmögliche Effizienz des Trenn-
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vorgangs gewährleistet wird. Durch Einsetzen spezieller Teller (dem „Tellersatz“) wird die Oberfläche, auf der sich die verschiedenen Phasen absetzen können, vergrößert, was zu einer erheblichen Beschleunigung des Trennvorgangs führt. Da Anordnung, Form und Aufbau dieser Scheiben variabel sind, lassen sich viele sedimentierbare Feststoffe in Tellerseparatoren kontinuierlich von einer bzw. auch
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zwei Flüssigkeit(en) trennen. Die konzentrierte Feststoffphase kann je nach Separatoren-Bauart kontinuierlich, diskontinuierlich oder manuell entleert werden. Die geklärte Flüssigphase bzw. die geklärten Flüssigphasen fließen näher zur Drehachse in den/die Auslauf/Ausläufe an der Oberseite der Trommel und werden dann in voneinander getrennte Kammern abgeführt. Jede abgetrennte Flüssigphase fließt dann drucklos oder mittels einer Schälscheibe, einer speziellen Pumpe, aus der Trommel. Die Kammern können verschlossen werden, um Querkontamination zu vermeiden.
  
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:[[Datei:Tellerzentrifuge funktionsprinziep.gif|mitte|Funktionsprinzip]]
  
  
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== Tellerzentrifuge/Separator  ==
 
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Separatoren arbeiten nach dem Prinzip der Trennung mittels Zentrifugalkräften. Gegenüber einem Absetzbehälter wird die einfach nach unten wirkende Erdbeschleunigung durch eine dergegenüber größere, bei Zentrifugen mehrere tausendfache, Zentrifugalbeschleunigung ergänzt oder ersetzt. Voraussetzung für eine gute Trennung eines Gemisches ist, dass die einzelnen Phasen des Gemisches unterschiedliche Dichten haben. Weiterhin sollten die Feststoffe einen großen Dichteunterschied zu den flüssigen oder gasförmigen Phasen haben.
 
  
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Betrachtet man die Austritte der Flüssigphasen spricht man von einem kontinuierlichen Prozess, da diese kontinuierlich aus der Separatorentrommel ausgetragen werden. Beim Feststoffaustrag unterscheidet man zwischen manueller Entfernung der Feststoffe, automatischem, intermittierendem Feststoffaustrag sowie kontinuierlichem Feststoffaustrag. Bei allen 3 Feststoffaustragsvarianten können 2 oder 3 Phasentrennungen vorgenommen werden. Aufgrund der größten Dichte der Feststoffe sammeln sich diese im Zentrifugalfeld als äußerster Ring, direkt an der Trommelinnenwand.
 
  
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Bei den feststoffsammelnden Separatoren müssen die Separatoren in bestimmten Zeitintervallen angehalten und geöffnet werden, damit die Feststoffe manuell entfernt werden können. Bei Separatoren mit diskontinuierlichem, automatischen Feststoffaustrag werden die Feststoffe ebenfalls an der Trommelinnenwand gesammelt. In einstellbaren Zeitintervallen wird die Trommel über eine Wasserhydraulik kurzfristig, bei voller Drehzahl, geöffnet(Unteres Bild, mittlerer Separator, dunkelgrauer Schieberboden gleitet nach unten). Die Feststoffe werden mittels der vorhandenen, kinetischen Energie ausgetragen und die Trommel wird wieder geschlossen.
 
  
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Bei Separatoren mit kontinuierlichem Feststoffaustrag spricht man auch von Düsenseparatoren, die es in verschiedenen Ausführungen für diverse Aufgabenstellungen gibt. Sowohl bei den kontinuierlich als auch bei den diskontinuierlich austragenden Separatoren wird immer ein Teil Flüssigkeit mit entleert (Spüleffekt). Die Flüssigphase(n) wird(werden) entweder drucklos aus dem Separator abgeführt oder auch unter Druck. Man spricht hierbei von Schälscheiben (Greifer), die wie ein stehendes Pumpenrad funktionieren, während die Flüssigkeit rotiert.
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[[Datei:3,1Phasen.jpg|300px links|3 Phasen Separator]]
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[[Datei:2,1Phasen.jpg|300px links|2 Phasen Separator]]
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=== '''Kontinuierliche Trennung''' ===
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In nahezu allen Industriebereichen müssen verschiedene Flüssigkeiten und Feststoffe an bestimmten Stellen des Produktionsprozesses voneinander getrennt werden.
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Die einer Zentrifuge zugrunde liegende Idee basiert auf den Vorgängen in einem Absetztank. Dort sinken Partikel, Sedimente und Feststoffe langsam zu Boden, und Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte trennen sich unter Einwirkung von Schwerkraft.
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Dieser Trennvorgang läuft jedoch sehr langsam ab und entspricht nicht den Anforderungen der Industrie nach einem schnellen Verfahren mit kontrollierbarem Ergebnis. Durch den Einsatz von Separatoren soll daher eine schnelle und kontinuierliche, mechanische Trennung verschiedener Flüssigkeiten und Feststoffe gewährleistet werden, wie sie in heutigen Industrieprozessen erforderlich ist.
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=== '''Beschleunigung des Prozesses''' ===
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Im Grunde genommen ist der Separator ein um eine Achse gewundener Absetztank. Bei schneller Drehung der gesamten Einheit wird die Schwerkraft
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durch eine steuerbare Zentrifugalkraft ersetzt, die bis zu 10.000-fach größer sein kann. Mit Hilfe dieser Kraft können Flüssigkeiten leicht steuerbar, effektiv und sehr fein aus anderen Flüssigkeiten und
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Feststoffen getrennt werden.
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=== '''Bauformen von Zentrifugen''' ===
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In der Industrie kommen bei der Separation normalerweise verschiedene Arten von Zentrifugen zum Einsatz. Im Allgemeinen werden Dekantierzentrifugen bei höheren Feststoffkonzentrationen mit größeren Partikeln
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eingesetzt, Tellerseparatoren hingegen eignen sich für eine ganze Reihe von Trennvorgängen, bei denen es sich um niedrigere Feststoffkonzentrationen und kleinere Partikel- und/ oder Tröpfchengrößen handelt. Dies gilt für Trennvorgänge von verschiedenen Flüssigkeiten sowie von Flüssigkeiten und Feststoffen.
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Die schwierigsten Trennprozesse können aus drei Phasen bestehen. Meistens gibt es bei diesen Vorgängen kaum Unterschiede zwischen den einzelnen Flüssigkeitsdichten, und die abzutrennenden Partikel sind äußerst
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klein. In diesem Fall ist der Einsatz von Tellerseparatoren die optimale Lösung
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== ''' Aufbau und Funktion ''' ==
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Tellerseparatoren bestehen im Allgemeinen aus vier Hauptbereichen:
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=== '''Zulaufbereich:''' ===
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Im Zulaufbereich wird die Prozessflüssigkeit auf Trommeldrehzahl beschleunigt, und gewährleistet, dass die eingeführten Feststoffe und
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Flüssigkeiten nicht für die Trennung negativ beeinflusst werden. Ein gut konstruierter Zulauf verhindert zudem das Schäumen, verringert die Scherkräfte in den Gemischen, minimiert die Temperaturerhöhungen und verhindert Störungen des Trennvorgangs in der Trommel.
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=== '''Tellersatzbereich:''' ===
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Ob ein Trennvorgang optimal verläuft,hängt von der Effizienz des Tellersatzes ab, der das Herzstück der Zentrifuge darstellt, weshalb eine gute Konstruktion der Teller unerlässlich ist.
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Aufbau und Konstruktion der Verteilungslöcher sind für einen guten Trennprozess ebenfalls von großer Bedeutung, denn sie sorgen dafür, dass das Produkt gleichmäßig auf alle Teller verteilt wird und somit bestmögliche Ergebnisse erzielt werden.
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=== '''Entleerungsbereich für Flüssigkeit''' ===
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Nach der Trennung muss die Flüssigkeit oftmals besonders sorgsam aus der Zentrifuge abgeleitet werden. Außerdem müssen bei einigen Anwendungen die Sauerstoffaufnahme auf ein Minimum reduziert und ein Temperaturanstieg der Flüssigkeit verhindert werden, damit im späteren Verlauf des Prozesses keine Probleme auftreten.
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Die einfachste Methode, Flüssigphasen aus der Zentrifuge zu entfernen, ist die Ableitung aus offenen Ausläufen.
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Für die meisten Einsätze ist jedoch Druck erforderlich, der durch eine stationäre Schälscheibe mit spezielle Kanälen erzeugt wird. Durch die Schälscheibe wird die Rotationsgeschwindigkeit der Flüssigkeit herabgesetzt und die durch die Rotation entstandene kinetische Energie in Druck umgewandelt. Durch den Druck wird die Flüssigkeit über  die Kanäle in der Scheibe aus der
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Zentrifuge herausgeführt. Der für den nachfolgenden Prozess erforderliche Druck wird über ein Ventil am Auslauf reguliert.
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=== '''Entleerungsbereich für Feststoffe''' ===
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'''Es gibt drei grundlegende Möglichkeiten für die Abführung der Feststoffe aus Tellerseparatoren'''
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*''' Kontinuierliche Feststoffentleerung:'''
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Hier treten Feststoffe und Flüssigkeiten aus Düsen in der Trommelwand aus.
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* '''Diskontinuierliche Feststoffentleerung:'''
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Hier werden in bestimmten Abständen über ein sorgfältig ausgearbeitetes System Ausgänge in der Trommelaußenwand kurzzeitig geöffnet, um die angesammelten Feststoffe abzuleiten.
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*'''Manuelle Entfernung:'''
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Die Zentrifuge wird angehalten und die Trommel geöffnet, um die angesammelten Feststoffe manuell zu entfernen.
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Welche Lösung am besten für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab -zu den wichtigsten gehören die in der
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Flüssigkeit enthaltene Feststoffmenge, die Art der Anwendung und die Konsistenz der Feststoffe nach der Trennung.
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'''Separatorsystem'''
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Natürlich hängt die Gesamtleistung eines Tellerseparators als Bestandteil eines Produktionsprozesses von vielen weiteren an diesem Prozess beteiligten Systemen und Komponenten ab.
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== ''' Trennung von Suspensionen ''' ==
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Die Suspension wird über eine Hohlwelle zugeführt und strömt auf den Zentrifugenboden, wobei das Produkt vom Verteiler schonend auf die volle Drehzahl beschleunigt wird. In der Trommel befindet sich ein Tellerpaket mit 3 - 150 Tellern. Zwischen den Tellern ist nur ein geringer Abstand. In den Zwischenräumen zwischen den Tellern findet die Trennung der Stoffe statt. Der Stoff mit der höheren Dichte sammelt sich an der Unterseite des oben liegenden Tellers und wird nach unten abgeleitet. Der Feststoff (das Sediment) sammelt sich in einem Sedimentsammelraum am Rand der Trommel ab. Ein hydraulisches System im Unterteil der Trommel bewirkt das der abgeschiedene Feststoff periodisch bei voller Drehzahl ausgestoßen wird. Die geklärte Flüssigkeit fließt aus dem Tellerpaket am oberen Ende zu einer Schälscheibe, von wo sie unter Druck über Rohrsysteme abgeleitet wird.
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== '''Anwendungsbeispiele ''' ==
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=== '''Energie und Umwelt''' ===
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* Trennen von schweren Flüssigphasen/feinen Feststoffen von einer leichten Flüssigphase
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Sie werden eingesetzt, um Wasser, Salz und Feststoffe zu entfernen und so Turbinenschäden zu verhindern. Dazu müssen häufig kleine Mengen schwerer Flüssigphasen und feiner Feststoffe von einer leichten Flüssigphase abgetrennt werden, um einen hohen Reinheitsgrad zu erzielen.
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* Herstellen von Biodiesel
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Während der chemischen Prozesse für die Umwandlung von Pflanzenölen aus Rohstoffen wie Rapssamen in Biodiesel werden in verschiedenen Schritten Zentrifugen verwendet, die den Treibstoff von Methanol oder Wasser trennen.
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* Trennen von leichten Flüssigphasen/feinen Feststoffen von einer schweren Flüssigphase
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Zur Reinigung von Abwässern auf Bohrinseln eingesetzt, denn somit werden Verunreinigungen durch Öl wirksam entfernt und ein Höchstmaß an Sauberkeit gewährleistet. Das Wasser kann dann sicher ins Meer zurückgeleitet werden, ohne eine Gefahr für die Umwelt darzustellen.  
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* Aufspalten von festen, mit Partikeln stabilisierten Öl-/Wasseremulsionen
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Viele verschiedenen Emulsionen aus Öl, Wasser und Feststoffen, wie sie etwa auf Bohrinseln und in Raffinerien vorkommen, getrennt werden. Was Altöl betrifft, ermöglicht diese Technologie, Öl zurückzugewinnen und gleichzeitig ein potentielles Umweltrisiko aus dem Weg zu räumen.
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=== '''Lebensmittelverarbeitung''' ===
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Tellerseparatoren werden den unterschiedlichsten Kundenanforderungen gerecht: von kleinen Betrieben für die saisonale Produktion von Olivenöl und Wein bis hin zu großen, in den Produktionsprozess integrierten Systemen, die rund um die Uhr in Betrieb sind wie etwa Brauereien und Verarbeitungsbetriebe für Pflanzenöl. Bedeutende Herausforderungen auf dem Gebiet der Lebensmittelherstellung:
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* Reduzierung des Verbrauchs an Kieselgur und Erhöhung der Filtrierbarkeit Bier wird durch Kieselgurfilter geleitet, um die erforderlichen Reinheitsstandards zu erfüllen. Durch den Einsatz der Tellerseparatoren  können Brauereien die verwendete Kieselgurmenge erheblich reduzieren und die Filterkapazität voll ausschöpfen, wodurch Zeit und Kosten eingespart werden. Die Zentrifugen sind mit speziellen Funktionen ausgestattet, die die Oxidation des Biers verhindern und Produktverluste auf ein Minimum reduzieren.
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* Verringern des Energie- und Chemikalienverbrauchs in der Pflanzenölindustrie.
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* Herstellung hochwertiger Olivenöle
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* Wiedergewinnung kaltgepresster Zitronenöle
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Ätherische Öle aus Zitronen werden für die Herstellung von Aromen und Duftstoffen in vielen verschiedenen Produkten einschließlich Süßigkeiten, Getränken und Kosmetikartikelverwendet. Da diese hochwertigen Öle äußerst sensibel sind, muss die Verarbeitung in Spezialzentrifugen erfolgen. Durch hermetisch abgedichtete Geräte mit sorgfältig aufgebauten Zu- und Ausläufen werden Produktverluste und Qualitätseinbußen verhindert und somit maximale Erträge sichergestellt.
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=== '''Biotechnologie''' ===
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* Herstellen empfindlicher Impfstoffe und Antikörper unter sterilen Bedingungen
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* Gewinnung von sensiblen Zellkulturen von Säugetieren
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* Durchführen zahlreicher verschiedener Zellseparierungen
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=== Partikelgröße ===
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Es können Flüssigkeiten mit verschiedenen Dichten getrennt werden, oder auch Feststoffe geklärt werden. Die Partikelgröße beträgt ca. 0,5-500 µm.
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== Video ==
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[[Kategorie:Techniker Schule Butzbach/Verfahrenstechnik/Trennverfahren]]
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Welche Menge kann eine Tellerzentrifuge mit einer Fassung von 4 Litern pro Stunde trennen? (10.000) (!23.000) (!450) (!1.700) (!55) (!2200)
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Aktuelle Version vom 30. Januar 2019, 12:44 Uhr

Inhaltsverzeichnis

Tellerzentrifuge (Separator)

Ein Separator, auch Purifikator, Klarifikator, oder Dekantierzentrifuge genannt, trennt verschiedene Phasen unterschiedlicher Dichten voneinander. Je nach Bauart kann ein Teller Separator zwischen 4 und 60 Liter fassen und hat somit eine Durchlaufmenge von ca.10.000l/h bis 85.000l/h. Ursprünglich wurde der Teller Separator für die Milchherstellung genutzt, mittlerweile dient er einer viel größeren Bahnbreite. (Quelle: Wikipedia)

Funktionsweise von Tellerseparatoren

In Tellerseparatoren werden Feststoffe und ein oder zwei Flüssigphasen in einem einzigen kontinuierlichen Vorgang unter Verwendung extrem großer Zentrifugalkräfte voneinander getrennt. Unter Einwirkung dieser Kräfte werden die Feststoffe mit der größeren Dichte gegen die Außenwand der rotierenden Trommel gepresst, die Flüssigphasen mit den geringeren Dichten sammeln sich in der Mitte der Trommel in Schichten an. Der Bereich, in dem diese beiden unterschiedlichen Phasen aufeinander treffen, wird „Trennzone” genannt und kann leicht verändert werden, so dass die größtmögliche Effizienz des Trenn- vorgangs gewährleistet wird. Durch Einsetzen spezieller Teller (dem „Tellersatz“) wird die Oberfläche, auf der sich die verschiedenen Phasen absetzen können, vergrößert, was zu einer erheblichen Beschleunigung des Trennvorgangs führt. Da Anordnung, Form und Aufbau dieser Scheiben variabel sind, lassen sich viele sedimentierbare Feststoffe in Tellerseparatoren kontinuierlich von einer bzw. auch zwei Flüssigkeit(en) trennen. Die konzentrierte Feststoffphase kann je nach Separatoren-Bauart kontinuierlich, diskontinuierlich oder manuell entleert werden. Die geklärte Flüssigphase bzw. die geklärten Flüssigphasen fließen näher zur Drehachse in den/die Auslauf/Ausläufe an der Oberseite der Trommel und werden dann in voneinander getrennte Kammern abgeführt. Jede abgetrennte Flüssigphase fließt dann drucklos oder mittels einer Schälscheibe, einer speziellen Pumpe, aus der Trommel. Die Kammern können verschlossen werden, um Querkontamination zu vermeiden.

Funktionsprinzip



3 Phasen Separator 2 Phasen Separator

Kontinuierliche Trennung

In nahezu allen Industriebereichen müssen verschiedene Flüssigkeiten und Feststoffe an bestimmten Stellen des Produktionsprozesses voneinander getrennt werden. Die einer Zentrifuge zugrunde liegende Idee basiert auf den Vorgängen in einem Absetztank. Dort sinken Partikel, Sedimente und Feststoffe langsam zu Boden, und Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte trennen sich unter Einwirkung von Schwerkraft. Dieser Trennvorgang läuft jedoch sehr langsam ab und entspricht nicht den Anforderungen der Industrie nach einem schnellen Verfahren mit kontrollierbarem Ergebnis. Durch den Einsatz von Separatoren soll daher eine schnelle und kontinuierliche, mechanische Trennung verschiedener Flüssigkeiten und Feststoffe gewährleistet werden, wie sie in heutigen Industrieprozessen erforderlich ist.

Beschleunigung des Prozesses

Im Grunde genommen ist der Separator ein um eine Achse gewundener Absetztank. Bei schneller Drehung der gesamten Einheit wird die Schwerkraft durch eine steuerbare Zentrifugalkraft ersetzt, die bis zu 10.000-fach größer sein kann. Mit Hilfe dieser Kraft können Flüssigkeiten leicht steuerbar, effektiv und sehr fein aus anderen Flüssigkeiten und Feststoffen getrennt werden.

Bauformen von Zentrifugen

In der Industrie kommen bei der Separation normalerweise verschiedene Arten von Zentrifugen zum Einsatz. Im Allgemeinen werden Dekantierzentrifugen bei höheren Feststoffkonzentrationen mit größeren Partikeln eingesetzt, Tellerseparatoren hingegen eignen sich für eine ganze Reihe von Trennvorgängen, bei denen es sich um niedrigere Feststoffkonzentrationen und kleinere Partikel- und/ oder Tröpfchengrößen handelt. Dies gilt für Trennvorgänge von verschiedenen Flüssigkeiten sowie von Flüssigkeiten und Feststoffen. Die schwierigsten Trennprozesse können aus drei Phasen bestehen. Meistens gibt es bei diesen Vorgängen kaum Unterschiede zwischen den einzelnen Flüssigkeitsdichten, und die abzutrennenden Partikel sind äußerst klein. In diesem Fall ist der Einsatz von Tellerseparatoren die optimale Lösung


Messe Köln AnugaFoodTec aufeinander gestapelte Teller

Aufbau und Funktion

Tellerseparatoren bestehen im Allgemeinen aus vier Hauptbereichen:

Zulaufbereich:

Im Zulaufbereich wird die Prozessflüssigkeit auf Trommeldrehzahl beschleunigt, und gewährleistet, dass die eingeführten Feststoffe und Flüssigkeiten nicht für die Trennung negativ beeinflusst werden. Ein gut konstruierter Zulauf verhindert zudem das Schäumen, verringert die Scherkräfte in den Gemischen, minimiert die Temperaturerhöhungen und verhindert Störungen des Trennvorgangs in der Trommel.

Tellersatzbereich:

Ob ein Trennvorgang optimal verläuft,hängt von der Effizienz des Tellersatzes ab, der das Herzstück der Zentrifuge darstellt, weshalb eine gute Konstruktion der Teller unerlässlich ist. Aufbau und Konstruktion der Verteilungslöcher sind für einen guten Trennprozess ebenfalls von großer Bedeutung, denn sie sorgen dafür, dass das Produkt gleichmäßig auf alle Teller verteilt wird und somit bestmögliche Ergebnisse erzielt werden.

Entleerungsbereich für Flüssigkeit

Nach der Trennung muss die Flüssigkeit oftmals besonders sorgsam aus der Zentrifuge abgeleitet werden. Außerdem müssen bei einigen Anwendungen die Sauerstoffaufnahme auf ein Minimum reduziert und ein Temperaturanstieg der Flüssigkeit verhindert werden, damit im späteren Verlauf des Prozesses keine Probleme auftreten.

Die einfachste Methode, Flüssigphasen aus der Zentrifuge zu entfernen, ist die Ableitung aus offenen Ausläufen. Für die meisten Einsätze ist jedoch Druck erforderlich, der durch eine stationäre Schälscheibe mit spezielle Kanälen erzeugt wird. Durch die Schälscheibe wird die Rotationsgeschwindigkeit der Flüssigkeit herabgesetzt und die durch die Rotation entstandene kinetische Energie in Druck umgewandelt. Durch den Druck wird die Flüssigkeit über die Kanäle in der Scheibe aus der Zentrifuge herausgeführt. Der für den nachfolgenden Prozess erforderliche Druck wird über ein Ventil am Auslauf reguliert.

Entleerungsbereich für Feststoffe

Es gibt drei grundlegende Möglichkeiten für die Abführung der Feststoffe aus Tellerseparatoren


  • Kontinuierliche Feststoffentleerung:

Hier treten Feststoffe und Flüssigkeiten aus Düsen in der Trommelwand aus.

  • Diskontinuierliche Feststoffentleerung:

Hier werden in bestimmten Abständen über ein sorgfältig ausgearbeitetes System Ausgänge in der Trommelaußenwand kurzzeitig geöffnet, um die angesammelten Feststoffe abzuleiten.

  • Manuelle Entfernung:

Die Zentrifuge wird angehalten und die Trommel geöffnet, um die angesammelten Feststoffe manuell zu entfernen.

Welche Lösung am besten für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab -zu den wichtigsten gehören die in der Flüssigkeit enthaltene Feststoffmenge, die Art der Anwendung und die Konsistenz der Feststoffe nach der Trennung.

Separatorsystem

Natürlich hängt die Gesamtleistung eines Tellerseparators als Bestandteil eines Produktionsprozesses von vielen weiteren an diesem Prozess beteiligten Systemen und Komponenten ab.

Trennung von Suspensionen

Die Suspension wird über eine Hohlwelle zugeführt und strömt auf den Zentrifugenboden, wobei das Produkt vom Verteiler schonend auf die volle Drehzahl beschleunigt wird. In der Trommel befindet sich ein Tellerpaket mit 3 - 150 Tellern. Zwischen den Tellern ist nur ein geringer Abstand. In den Zwischenräumen zwischen den Tellern findet die Trennung der Stoffe statt. Der Stoff mit der höheren Dichte sammelt sich an der Unterseite des oben liegenden Tellers und wird nach unten abgeleitet. Der Feststoff (das Sediment) sammelt sich in einem Sedimentsammelraum am Rand der Trommel ab. Ein hydraulisches System im Unterteil der Trommel bewirkt das der abgeschiedene Feststoff periodisch bei voller Drehzahl ausgestoßen wird. Die geklärte Flüssigkeit fließt aus dem Tellerpaket am oberen Ende zu einer Schälscheibe, von wo sie unter Druck über Rohrsysteme abgeleitet wird.

Anwendungsbeispiele

Energie und Umwelt

  • Trennen von schweren Flüssigphasen/feinen Feststoffen von einer leichten Flüssigphase

Sie werden eingesetzt, um Wasser, Salz und Feststoffe zu entfernen und so Turbinenschäden zu verhindern. Dazu müssen häufig kleine Mengen schwerer Flüssigphasen und feiner Feststoffe von einer leichten Flüssigphase abgetrennt werden, um einen hohen Reinheitsgrad zu erzielen.

  • Herstellen von Biodiesel

Während der chemischen Prozesse für die Umwandlung von Pflanzenölen aus Rohstoffen wie Rapssamen in Biodiesel werden in verschiedenen Schritten Zentrifugen verwendet, die den Treibstoff von Methanol oder Wasser trennen.

  • Trennen von leichten Flüssigphasen/feinen Feststoffen von einer schweren Flüssigphase

Zur Reinigung von Abwässern auf Bohrinseln eingesetzt, denn somit werden Verunreinigungen durch Öl wirksam entfernt und ein Höchstmaß an Sauberkeit gewährleistet. Das Wasser kann dann sicher ins Meer zurückgeleitet werden, ohne eine Gefahr für die Umwelt darzustellen.

  • Aufspalten von festen, mit Partikeln stabilisierten Öl-/Wasseremulsionen

Viele verschiedenen Emulsionen aus Öl, Wasser und Feststoffen, wie sie etwa auf Bohrinseln und in Raffinerien vorkommen, getrennt werden. Was Altöl betrifft, ermöglicht diese Technologie, Öl zurückzugewinnen und gleichzeitig ein potentielles Umweltrisiko aus dem Weg zu räumen.

Lebensmittelverarbeitung

Tellerseparatoren werden den unterschiedlichsten Kundenanforderungen gerecht: von kleinen Betrieben für die saisonale Produktion von Olivenöl und Wein bis hin zu großen, in den Produktionsprozess integrierten Systemen, die rund um die Uhr in Betrieb sind wie etwa Brauereien und Verarbeitungsbetriebe für Pflanzenöl. Bedeutende Herausforderungen auf dem Gebiet der Lebensmittelherstellung:


  • Reduzierung des Verbrauchs an Kieselgur und Erhöhung der Filtrierbarkeit Bier wird durch Kieselgurfilter geleitet, um die erforderlichen Reinheitsstandards zu erfüllen. Durch den Einsatz der Tellerseparatoren können Brauereien die verwendete Kieselgurmenge erheblich reduzieren und die Filterkapazität voll ausschöpfen, wodurch Zeit und Kosten eingespart werden. Die Zentrifugen sind mit speziellen Funktionen ausgestattet, die die Oxidation des Biers verhindern und Produktverluste auf ein Minimum reduzieren.
  • Verringern des Energie- und Chemikalienverbrauchs in der Pflanzenölindustrie.
  • Herstellung hochwertiger Olivenöle
  • Wiedergewinnung kaltgepresster Zitronenöle

Ätherische Öle aus Zitronen werden für die Herstellung von Aromen und Duftstoffen in vielen verschiedenen Produkten einschließlich Süßigkeiten, Getränken und Kosmetikartikelverwendet. Da diese hochwertigen Öle äußerst sensibel sind, muss die Verarbeitung in Spezialzentrifugen erfolgen. Durch hermetisch abgedichtete Geräte mit sorgfältig aufgebauten Zu- und Ausläufen werden Produktverluste und Qualitätseinbußen verhindert und somit maximale Erträge sichergestellt.

Biotechnologie

  • Herstellen empfindlicher Impfstoffe und Antikörper unter sterilen Bedingungen
  • Gewinnung von sensiblen Zellkulturen von Säugetieren
  • Durchführen zahlreicher verschiedener Zellseparierungen

Partikelgröße

Es können Flüssigkeiten mit verschiedenen Dichten getrennt werden, oder auch Feststoffe geklärt werden. Die Partikelgröße beträgt ca. 0,5-500 µm.

Video

Welche Menge kann eine Tellerzentrifuge mit einer Fassung von 4 Litern pro Stunde trennen? (10.000) (!23.000) (!450) (!1.700) (!55) (!2200)

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