Zentrifugieren in der Fertigung:Definition, Anwendungen und Vorteile

Zentrifugieren ist ein Prozess, bei dem ein Material in einer zylindrischen Kammer geschleudert wird, die sich um eine feste Achse dreht, um sowohl Sedimentationsprozesse als auch die Kraft der Zentripetalbeschleunigung zu nutzen, um gemischte Materialien mechanisch voneinander zu trennen. Obwohl Zentrifugen im Labor zur Reinigung biologischer Proben und in großer Zahl zur Anreicherung von Uran für Kernbrennstoffe eingesetzt werden, sind sie auch in der Fertigung für viele Zwecke üblich, unter anderem zur Aufbereitung von Abwasser durch Kommunen und zur Herstellung von Arzneimitteln oder lebenden Arzneimittelkulturen wie Impfstoffen. Andere gängige Produktionsbereiche, in denen Zentrifugen eingesetzt werden, sind die Lebensmittelindustrie, der Bergbau und die Mineralienverarbeitung sowie die chemische Verarbeitung im Allgemeinen.

Beim Schleudern von Materialien mittels Zentrifugalkraft kommt es zur Trennung von Materialgemischen unterschiedlicher Dichte auf zwei wesentliche Arten. Schwerere oder dichtere Materialien bewegen sich durch die Schwerkraft sowohl zum Boden der Zentrifuge als auch zur Außenwand des Zylinders, während leichtere Materialien weniger von der Zentrifugalkraft beeinflusst werden und näher an der Mitte der Spinnachse bleiben, wo sie während des Spinnvorgangs entfernt werden können. Bei der Lebensmittelreinigung und -herstellung wird Zentrifugieren üblicherweise eingesetzt, um Zuckerkristalle von einem Mutterlaugenmaterial zu trennen, das früher bei der Raffinierung entstanden ist. Zentrifugen werden auch häufig in der Milchindustrie eingesetzt, um Rohmilch zu Rahm und Milch zu verarbeiten, die weniger Fett als das Originalprodukt enthält.

Wenn dichte Feststoffe aus Mutterlaugen oder ähnlichen Flüssigkeiten durch Zentrifugieren voneinander getrennt werden, rotieren sie mit einer Kraft, die die Schwerkraft um den Faktor 1.000 bis 20.000 übersteigt. Diese Arten von Zentrifugen können auf einer von sechs Arten von Konstruktionen aufgebaut werden, einschließlich der Hydroklon-, Röhren- und Kammerschüsselkonstruktionen, die Sedimentationseigenschaften zur Trennung von Materialien nutzen. Die unperforierten Korb-, Scheibenstapel- und Dekanterkonstruktionen erfordern alle eine manuelle oder mechanische Entfernung leichterer Materialien, sobald sie von dichteren Verbindungen getrennt werden. Unabhängig vom Zentrifugendesign verwenden jedoch alle Modelle entweder Sedimentation oder ein Filtersieb, wie zum Beispiel das Modell mit perforiertem Korb, um Materialien voneinander zu isolieren.

Schätzungen zufolge gibt es im Jahr 2011 etwa 200 spezifische Industriebereiche, in denen Zentrifugen benötigt werden. Da jede dieser Branchen einzigartige Anforderungen hat, können Zentrifugen nicht wie andere übliche mechanische Geräte wie Motoren oder Ventile in Massenproduktion hergestellt werden. Dadurch sind Zentrifugengeräte teurer als andere Arten industrieller Hardware und können oft nicht für andere Zwecke wiederverwendet oder weiterverkauft werden.

Für das Schleudergießen sind beispielsweise spezielle Metallgussgeräte erforderlich, die den Temperaturen geschmolzener Metalle und anderer kristalliner Materialien wie Eisen, Kupfer und Glas standhalten. Die Gussformen selbst werden im Zentrum der Zentrifuge um ihre Hauptachse gedreht, indem flüssiges Metall zugeführt und gegen die Wände der Form geschleudert wird, wo es erstarrt. Durch diesen Prozess gelangen leichtere Verunreinigungen im Metall an die Innenfläche der Form, die später abgerieben werden können, um ein zuverlässigeres und langlebigeres Produkt herzustellen.

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Link zu Quellen

• https://www.lenntech.com/library/clarification/clarification/centrifugation.htm