Principio di funzionamento del separatore

Il separatore o centrifuga a dischi è una macchina verticale utilizzata per la separazione e la chiarificazione dei liquidi. Il principio su cui si basa il separatore a dischi consente di separare miscele solidi-liquidi o liquidi-liquidi tramite forza centrifuga. La struttura tecnica e l’applicazione sono i principali elementi che distinguono un separatore da una centrifuga decanter.

Come funziona un separatore?

Un separatore a dischi è basato sul principio di base della sedimentazione. Le sostanze solide di una miscela solidi-liquidi si depositano sul fondo del contenitore per gravità. (1) Nel caso di un sistema di separazione della miscela solidi-liquidi a ciclo continuo, non tutte le particelle solide hanno abbastanza tempo per depositarsi sul fondo per cui escono di nuovo dal sistema insieme alla fase liquida. La separazione non è pertanto completa. Per impedire ciò, vengono utilizzati componenti piastriformi e più precisamente lamelle o dischi. (2) Il processo di separazione vero e proprio avviene nello spazio esistente tra il pacco dischi. In presenza di più lamelle o dischi la superficie di chiarificazione è più ampia. Per evitare un’otturazione delle piastre o dei dischi, i fondi non sono montati orizzontali, bensì inclinati. Le particelle solide scivolano verso il fondo. (3)

Il principio su cui si basa il separatore consente di separare anche i liquidi di densità diversa, ad esempio gocce d’olio presenti nell’acqua e viceversa.

Essendo lenta, la separazione per gravità (1 G) è di scarsa efficacia per molte applicazioni industriali. I separatori a dischi assicurano un’accelerazione sensibile del processo, affidando la separazione della miscela costituta da fase solida e liquida alla forza centrifuga. Dalla superficie geometrica (superficie di chiarificazione) e dall’accelerazione centrifuga risulta la “superficie di chiarificazione” che rappresenta il termine di riferimento della prestazione di un separatore.

Tramite le elevate forze G, il separatore raggiunge un’elevata potenza di separazione. Rispetto al decanter, il separatore lavora a velocità sostenute separando nettamente le sostanze solide più sottili (particelle fino a 5 µm circa) dal liquido.

Struttura di un separatore a dischi

Tramite un tubo di ingresso stazionario (1) (alimentazione), la miscela da separare passa nel ripartitore del tamburo rotante (2) (contenitore dove si trova la miscela). Qui viene portata alla velocità tangenziale del tamburo del separatore. L’importante a questo riguardo è che durante la distribuzione della miscela non si verifichino inutili forze di taglio che darebbero luogo alla disgregazione delle particelle fini o alla formazione di emulsioni. Sul margine esterno del piede del ripartitore si trovano delle fessure o fori, attraverso i quali il prodotto da separare entra nel pacco dischi. La separazione ha luogo all’interno del pacco dischi del separatore (3). La sostanza solida viene espulsa e raccolta in una cosiddetta camera dei solidi (4). Le fasi liquide separate fluiscono attraverso il pacco dischi nella parte superiore del tamburo e vengono quindi scaricate attraverso una pompa centripeta (girante) o una piastra fissa (5). La configurazione varia a seconda del campo di applicazione.

Struttura e principio: alimentazione, tamburo, pacco dischi, scarico solidi

La sostanza solida raccolta fuoriesce attraverso uno scarico separato (scarico solidi). A questo riguardo esistono separatori a dischi con tamburo ad auto-svuotamento (separatori a ciclo continuo) e separatori manuali. Nei separatori con tamburo ad auto-svuotamento, questo è dotato di un meccanismo di apertura attraverso il quale le sostanze solide separate vengono scaricate a intervalli regolari (6). Il tamburo è costituito in tal caso da una parte inferiore, dove si trova un meccanismo di svuotamento idraulico, e il coperchio.

Con l’aiuto del meccanismo di svuotamento idraulico si apre il separatore posto sull’area più esterna dello chassis della centrifuga dove si raccoglie la sostanza solida. Dopo lo scarico della fase solida il separatore si richiude. Ciò avviene in pochi decimi di secondo.

Il separatore è azionato da un motore a cinghia trapezoidale scanalata o a cinghia piatta, a seconda delle sue dimensioni. Il motore viene regolato tramite un convertitore di frequenza.

Campi di applicazione della tecnologia di separazione

I separatori sono preposti allo svolgimento di funzioni che richiedono un’elevata precisione o la separazione di particelle finissime. Essi vengono impiegati anche per la separazione di miscele solidi-liquidi con una ridotta differenza di densità. Le possibilità di applicazione per i separatori a disco sono molteplici e sono in uso nei più svariati rami industriali, quali:

generi alimentari e bevande
industria della lavorazione di grassi e olearia
tecnologie chimiche, farmaceutiche e biologiche
industria petrolifera e settore energetico
tutela dell’ambiente

I separatori vengono principalmente utilizzati per tre diversi processi:

Come chiarificatori/ separatori per la chiarificazione dei liquidi. Il processo di chiarificazione consiste nella separazione delle particelle solide finemente distribuite da un liquido. Il separatore viene utilizzato per miscele che presentano un ridotto contenuto di sostanze solide. Se la miscela da chiarificare presenta un’elevata percentuale di sostanza solida, il decanter è la scelta giusta. La chiarificazione delle sostanze torbide presenti nei succhi di frutta è un classico campo di applicazione dei separatori.
Come purificatore/ separatore semplice per separare i liquidi. Il processo di separazione consiste nella separazione di un liquido a densità ridotta da uno a densità elevata. Un esempio di utilizzo è la separazione delle gocce di acqua dall’olio minerale. Allo stesso tempo vengono separate anche le sostanze solide.
Per la concentrazione dei liquidi. Il processo di concentrazione consiste nel separare (concentrare) un liquido leggero da uno pesante. Un esempio è l’estrazione di olio essenziale dall’acqua tramite l’uso del separatore. È possibile la separazione contemporanea di sostanze solide.

Fonte

Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik, H.G. Kessler