Zentrifugen (Rotoren)

Das Arbeitsprinzip einer Zentrifuge beruht auf der Ausnutzung der Massenträgheit und der Zentripetalbeschleunigung. Diese kommt aufgrund der gleichförmigen Kreisbewegung des zu zentrifugierenden Produkts zustande und wird zur Trennung von Stoffen eingesetzt. Eine Zentrifuge ist somit in der Lage, Bestandteile von Suspensionen, Emulsionen und Gasgemischen zu trennen.  

Funktionsprinzip der Zentrifuge

Stoffe mit einer höheren Dichte wandern aufgrund der größeren Trägheit nach außen. Sie verdrängen folglich die Bestandteile mit niedrigerer Dichte. Hierbei ist die Beschleunigung von der Masse, bzw. der Dichte der Stoffe unabhängig. Die Stofftrennung erfolgt nur aufgrund der Dichteunterschiede. Die Zentripetalbeschleunigung ist dagegen vom Abstand des Körpers von der Drehachse und von der Winkelgeschwindigkeit abhängig. Sie steigt linear mit dem Abstand und quadratisch mit der Winkelgeschwindigkeit und der Drehzahl. Folglich kann diese durch die Vergrößerung des Radius und der Erhöhung der Drehfrequenz vergrößert werden. Die Zentripetalbeschleunigung ist von der Tangentialgeschwindigkeit des zu zentrifugierenden Produkts abhängig. Die Tangentialgeschwindigkeit ist entscheidend für den Luftwiderstand und führt folglich dazu, dass viele Zentrifugen ausschließlich im Vakuum arbeiten können. Grundsätzlich ist die Zentripetalbeschleunigung außen am größten.

Anwendungsbeispiele für Zentrifugen

Eine typische, im Haushalt eingesetzte Zentrifuge stellt die Salatschleuder, die Wäscheschleuder und die Fruchtsaftzentrifuge dar. Das nasse Produkt wird ein einer Trommel so schnell gedreht, so dass es an deren Wand gepresst wird. Hierbei fließt Wasser durch die Löcher nach außen. Bei diesem Vorgang wird die Adhäsion der Flüssigkeit zu den Feststoffen überwunden. Ein weiteres Anwendungsgebiet der Zentrifugen stellt die Metallindustrie dar. In dieser werden Zentrifugen zum Entölen von Metallspänen verwendet. In der Industrie, in der Technik und im Labor werden Zentrifugen zur Stofftrennung aufgrund des Dichteunterschiedes eingesetzt. Ein typisches Beispiel stellt die Verarbeitung von Kuhmilch dar. Diese wird hierbei in Sahne und fettreduzierte Milch getrennt. Neben der Trennung von Flüssigkeiten können Laborzentrifugen ebenfalls zur Abtrennung von Feststoffen aus einer Flüssigkeit angewendet werden. Hierbei wird das Gemisch in Zentrifugierröhrchen, die deutlich dickwandiger und somit stabiler als Reagenzgläser sind, gegeben.

Zentrifugen-Rotor

Der Hauptbestandteil einer Zentrifuge stellt ein Rotor dar. Dieser dreht sich mit mehreren zehntausend Umdrehungen pro Minute. Rotoren werden in der Regel aus Aluminium hergestellt und verfügt über eine begrenzte Lebensdauer. Grundsätzlich kann zwischen zwei verschiedenen Rotortypen differenziert werden. Der Festwinkelrotor ist sehr kompakt und verfügt über eine bestimmte Anzahl von Bohrungen, in denen die Proben zentrifugiert werden. Der Ausschwingrotor ist häufig in Form eines Kreuzes aufgebaut. An den Enden befinden sich Becher, in denen die Gefäße mit den Proben eingesetzt werden.

Literatur
•http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Zentrifuge&oldid=87090230 (Abgerufen: 31.03.11).