제조 분야의 원심분리:정의, 적용 및 이점

원심분리는 침전 과정과 구심 가속도를 모두 활용하여 혼합된 물질을 기계적으로 서로 분리하기 위해 고정 축을 중심으로 회전하는 원통형 챔버에서 물질을 회전시키는 과정입니다. 원심분리기는 실험실 환경에서 생물학적 시료를 정제하고 핵연료용 우라늄을 농축하기 위해 많이 사용되지만 지방자치단체의 폐수 처리, 의약품 생산, 백신과 같은 생약물 배양 등 다양한 목적의 제조에도 흔히 사용됩니다. 원심분리를 활용하는 기타 일반적인 제조 분야로는 식품 가공 산업, 광업 및 광물 가공, 일반 화학 가공 등이 있습니다.

원심력을 통해 재료를 회전시키면 밀도가 다른 재료의 혼합물이 두 가지 주요 방식으로 분리됩니다. 더 무겁거나 밀도가 높은 재료는 원심 분리기 바닥과 실린더 외벽 쪽으로 끌리는 반면, 가벼운 재료는 원심력의 영향을 덜 받고 회전 과정에서 제거될 수 있는 회전 축 중심에 더 가깝게 유지됩니다. 식품 정제 및 제조에서 원심분리는 일반적으로 정제 초기에 생산된 모액 물질로부터 설탕 결정을 분리하는 데 사용됩니다. 원심분리기는 원유를 크림이나 원래 제품보다 지방 함량이 낮은 우유로 만들기 위해 낙농 산업에서도 널리 사용됩니다.

모액에서 밀도가 높은 고체를 분리하거나 유사한 액체를 서로 분리하기 위해 원심분리기를 사용하는 경우, 모액은 중력의 당기는 힘을 1,000~20,000배 초과하는 힘으로 회전합니다. 이러한 유형의 원심분리기는 침강 특성을 활용하여 물질을 분리하는 하이드로클론, 관형 및 챔버 보울 설계를 포함한 6가지 설계 유형 중 하나를 기반으로 구축될 수 있습니다. 구멍이 없는 바스켓, 디스크 스택 분리기 및 디캔터 설계는 모두 밀도가 높은 화합물에서 분리된 가벼운 재료를 수동 또는 기계적으로 제거해야 합니다. 그러나 원심분리기 설계에 관계없이 모든 모델은 물질을 서로 분리하기 위해 천공 바스켓 모델과 같은 침전 또는 필터링 스크린을 사용합니다.

2011년 현재 원심분리기가 필요한 특정 산업분야는 약 200여개로 추산된다. 산업마다 요구사항이 다르기 때문에 모터나 밸브 등 일반적인 기계장비처럼 원심분리기를 대량생산할 수는 없다. 이로 인해 원심분리기 장비는 다른 유형의 산업용 하드웨어보다 가격이 더 비싸며 다른 목적으로 재사용하거나 재판매할 수 없는 경우가 많습니다.

예를 들어 원심 주조에는 용융 금속 및 철, 구리, 유리와 같은 기타 결정질 재료의 온도를 견딜 수 있는 특수 금속 주조 장비가 필요합니다. 주조 주형 자체는 주축을 중심으로 원심분리기의 중심 내에서 회전하며, 액체 금속이 주입되어 주형 벽에 던져져 응고됩니다. 이 공정을 통해 금속에 있는 가벼운 불순물을 금형의 내부 표면에 밀어넣고, 나중에 이를 마모시켜 더욱 안정적이고 내구성이 뛰어난 제품을 만들 수 있습니다.

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출처 링크

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