Zentrifugalextraktor
Ein Zentrifugalextraktor dient der kontinuierlichen Extraktion von Wertstoffen (Metalle, Wirkstoffe, Aromen, Vitamine, etc.) aus einer flüssigen Phase in eine weitere flüssige Phase mit Hilfe der Zentrifugalkraft. Dabei werden zwei unmischbare Flüssigkeiten (Träger/Lösungsmittel) unterschiedlicher Dichte in einem Mischraum zwischen Gehäusewand und äußerer Rotorwand intensiv gemischt. Die intensive Durchmischung schafft kleine Tropfen mit großen Oberflächen, die einen optimalen Stoffübergang von der Trägerphase in die Lösungsmittelphase ermöglichen. Ein Zentrifugalextraktor nutzt anschließend die Zentrifugalkraft, um die fein dispergierten Tropfen zu separieren.
Schnittzeichnung
Die Schnittzeichnung zeigt einen Querschnitt durch einen Zentrifugalextraktor. Über die zwei Zuläufe (Inlet) werden entweder schon vorgemischte oder zwei ungemischte Flüssigkeiten (blau/gelb) dem Mischbereich (grün) der Zentrifuge zugeführt. Im Mischbereich zwischen Rotor und Gehäusewand werden die Phasen stark durchmischt. Es entstehen kleine Tropfen und somit eine große Oberfläche, um den Stoffaustausch für Wasch- und Extraktionsprozesse zu optimieren. Die Intensität der Durchmischung kann über die Rotordrehzahl gewählt werden. Die Verweilzeiten im Rotor beträgt 30 Sekunden bis zu zwei Minuten pro Stufe. Im sich drehenden Rotor werden die beiden Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte durch die Zentrifugalkräfte getrennt und über den jeweiligen Ablauf (schwere oder leichte Phase) abgeleitet.
Separation DF (direct feed)
Bei "Direct feed" erfolgt die Zuführung der gemischten Flüssigkeiten (grün) durch die Bodenplatte direkt in den Rotor und minimiert somit die Scherkräfte auf das Produkt. Die beiden Phasen werden kontinuierlich in eine schwere Phase (blau) und eine leichte Phase (gelb) separiert.
Mix & Sep
Bei “mix & sep” werden zwei unmischbare Flüssigkeiten (blau und gelb) unterschiedlicher Dichte außerhalb des Rotors in Kontakt gebracht. Durch die im engen Spalt zwischen sich drehendem Rotor und statischer Gehäusewand entstehenden Scherkräfte werden sehr kleine Tropfen mit großer Oberflächen für den idealen Stoffübergang von einer Phase in die andere Phase gebildet. Im Rotor werden anschließend beide Phasen voneinander getrennt.
Mehrstufige Prozesse
Mehrstufige Prozesse werden bei Anwendungen mit mehreren theoretische Stufen benötigt. Jede Zentrifuge stellt dabei eine theoretische Stufe dar. Kreuz- und Gegenstromprozesse werden so einfach dargestellt.
Schnittzeichnung
Separation DF
mix & sep
Kreuz- / Gegenstromextraktion
