Tellerzentrifuge

Tellerzentrifuge

In einer Tellerzentrifuge können Suspensionen oder Emulsionen getrennt werden. Die Maschinen haben dann jeweils einen anderen Aufbau.

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.

Trennung von Emulsionen

Im Falle einer Emulsion (z.B. Rahm und Magermilch) wird der Stoff mit der größeren Dichte auch nach außen transportiert, dann aber als zweite Flüssigkeit oben über eine Schälscheibe ausgetragen.

Partikelgröße

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

Einsatzgebiete der Maschine

Einsatzgebiet der Maschine liegt in der Lebensmittelindustrie bei Molkereien für die Trennung von Milch in Sahne und Magermilch, bei der Pflanzenölherstellung sowie in der Getränkeindustrie zum Klären von Säften Wein und ähnlichen Produkten.

Video

Flottweg Separator / Tellerzentrifugen

Funktion eines Separators

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.

Aufbau

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.

Dichte-Unterschiede

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.

Feststoffe

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. Der Rahm und die Magermilch kommen von den Ausläufen im Separator in unterschiedliche Lagertanks. Wichtig ist dabei, dass das Produkt wieder gekühlt wird.

Tellerzentrifuge/Separator

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.

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.

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.

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.