分離技術的運作原理
離心分離技術(centrifugal separation)廣泛應用於食品飲料、生技製藥、船舶、水處理、廢棄物處理及一般工業等。離心分離技術能有效執行液液分離與固液分離,用以產出更純淨的物質,回收具高價值的副產品,並有效減少廢棄物。典型應用實例包括:從橄欖果泥中萃取出橄欖油、澄清細胞原液以保留目標產品(cell harvest clarification)、將重油淨化為可用的船舶燃油,以及生質燃料的原料前處理等。
分離技術的選擇
分離液液混合物與液固混合物的方法,有很多種,其中最常見的兩大技術為「離心分離」與「過濾」。而離心分離設備的代表,當屬臥式離心機(decanters)與碟片式離心機(disc stack separators,亦稱為 centrifuges)。在許多製程中,這兩種離心機常與過濾器搭配使用,無論是在不同階段或前後階段(in series),藉以達成最理想的分離效果。
- 臥式離心機 (decanter centrifuges) 運用離心力從漿料(slurries)或高固含量的液體中,去除大顆粒固體,也可用於分離兩種不同密度的液體。
- 碟式離心機 (disc stack centrifuges) 又稱高速離心機(high speed separator),運用離心力處理低固含量且顆粒較小的液體,可有效分離兩種液相,亦可執行固液分離。
- 薄膜過濾器 (membrane filters) 適用於處理低固含量的液體,並捕捉極微小顆粒,通常可從固體含量小於等於 5% 的液體中,去除直徑1 微米(micron)的顆粒。
不同分離技術的適用範圍
| 技術類型 | 固含量 (solid content) | 粒徑 (particle size) |
| 臥式離心機 | ≥15% | > 10 微米 |
| 碟片式離心機 | < 25% | 0.1 – 150 微米 |
| 過濾器 | ≤ 5% | < 1 微米 |
| 薄膜過濾器 | ≤ 5% | 最高1 微米 |
碟片式離心機的運作原理
碟片式離心機是一種運用物質間的密度差異,來分離液體與液體,以及液體與固體的工業設備。想像一場大雨,讓原本清澈的湖水變得混濁。然而數日後,在無其他外力因素影響下,湖水便漸漸變得清澈,這是為什麼呢?其實是重力。隨著時間流逝,重力讓湖中不同密度、不同顆粒大小的雜質,漸漸沉降至湖底,自然分層。最具代表性的應用例即是污水處理廠中的沉澱池。那麼碟片式離心機又是如何做到物質分離的呢?
與沉澱池相似,碟片式離心機也是仰賴「重力沉降」來實現高效分離。只是碟片式離心機藉由馬達、主軸、缽體等機械結構,打造具強大機械力(mechanical force)的旋轉場。而高速旋轉所產生的離心力,將原本需要數日甚至數週的重力沉降過程,縮短於數秒到數小時內完成,精準高效地實現物質分離。
善用重力,高效分離
碟片式離心機就像一個繞著中心高速旋轉的沉澱槽。當缽體(bowl)高速旋轉時,自然重力會被可精準控制的離心力(G-force)所取代,其強度可達自然重力的 10,000 倍。
藉由強大的離心力,粒徑大的物質因慣性較大,會聚集在缽體的最外緣;反之粒徑小的物質,質量小、慣性小,則會擠在靠近中心的區域。依據不同應用介質的固含量、製程需求等,碟片式離心機可分為連續式、間歇式或人工式排渣設計。此外,缽體內部為多層錐形碟片結構,可創造更大的分離表面積,達到更卓越的分離效能。相較於傳統的重力沉降法,碟片式離心機能以高精準、高效率、極簡易的方式進行液液與固液分離,因此廣泛應用於食品飲料、生技製藥、船舶、化學、新興燃料、未來食物等產業。
碟片式離心機的種類
碟片式離心機(又稱高速離心機)是一種運用物質間的密度差異,來分離液體與液體,以及液體與固體的工業設備。依據不同應用介質的固含量、製程需求等,碟片式離心機有不同的類型。點擊連結,來看不同離心機的設計差異與應用情境。