Temel İşlemler ISantrifüjlemeMühendislik Mimarlık Fakültesi Gıda Mühendisliği BölümüProf. Dr. Farhan ALFİN

SantrifüjlemeSantrifüjleme, yoğunlukları farklı sıvı-sıvı veya katı-sıvı madde karışımlarında maddelerin merkezkaç kuvvetinin etkisiyle birbirlerinden ayrılmasıdır.

Bu işlemi yapan aletlere seperatör denir.

- Etkili güç merkezkaç kuvvetidir.

- Yerçekiminin 5000-15000 katı kadar kuvvet uygulanır.

- Santrifüjün dönüşü 1500- 5000 devir/dak olabilir.

Santrifüjleme- Santrifüjlemeye en iyi örnek yağsız süt tozu elde edilirken,

sütün öncelikle yağının ayrılmasının gerekliliğidir.

- Bu işlem santrifüjlemeyle yapılır ve sonradan kurutularak elde edilir.

- Santrifüjlemede sıvıların birbiri içinde çözünmemesi gerekir. Birbiri içinde çözünen maddeleri santrifüjlemeyle ayırım yapılamaz.

Santrifüjlemenin Amacı 1. Birbiri içinde çözünmeyen özgül ağırlıkları farklı sıvıları

birbirinden ayırmak

2. Santrifüjlemeyle hızlandırılmış bir filtrasyon sağlanır.

3. Berraklaştırmak: içinde % 1-2 oranında katı madde içeren madde bulunuyorsa ve bunun santrifüjlemeyle sıvıdan ayrılması işlemidir.

4. Dekantosyon: içinde %5-6 katı madde bulunuyorsa ve bunun santrifüjlemeyle sıvıdan ayrılması işlemidir.

Gıda Sanayinde Santrifüj Kullanımı1. Hayvansal yağlar, bitkisel yağlar ve balık yağlarının eldesinde

kullanılır.

2. Meyve sularının ve şuruplarının berraklaştırılmasında kullanılır.

3. Sütten kremanın ayrılmasında kullanılır.

4. Bitkisel ve hayvansal yağların rafinasyonu sırasında bu yağların kurutulmasında amacıyla kullanılır.

5. Turunçgil kabuk yağlarının rafinasyonu sırasında bu yağların kurutulması amacıyla kullanılır.

Gıda Sanayinde Santrifüj Kullanımı6. Biranın berraklaştırılmasında biranın filtrasyonunun

hızlandırılmasında kullanılır.

7. Nişasta endüstrisinde mısır, buğday ve pirincin kurutulmasında elde edilir.

8. Hayvansal ve bitkisel proteinlerin elde edilmesinde kullanılır.

9. Şekerin kristallerinin ayrılması, yıkanması ve kurutulması işlemi santrifüjleme ile yapılır.

Gıda Sanayinde Santrifüj Kullanımı10.Dondurarak konsantre etme işleminde kullanılır.

11.Petekteki baldan petek ve balın ayrılmasında kullanılır.

12.Sütteki yabancı maddelerin ayrılmasında kullanılır.

13.Kakao, kahve ve çayın ekstraktlarının elde etmede kullanılır.

14.Balık ununun kurutulmasında kullanılır.

15.Meyve ve sebze sularının santrifijlemesiyle filtrasyonundan yararlanılır.

Gıda Sanayinde Santrifüj Kullanımı

Geliştirilmiş Filtrasyon Düzenleri Akışkan-katı veya akışkan-yarı katı karışımındaki fazlar içerisinde, basit filtrasyon elemanlarının tutamadığı ya da ayıramadığı öğelerin ayrılması, santrifüj (merkezkaç) kuvveti ilkesine göre çalışan geliştirilmiş düzenlerle yapılır.

Santrifüj kuvveti etkisinden yararlanılarak faklı fazdaki ögeleri birbirinden ayırmak, yaklaşık yüz yıllık bir buluştur.

Geliştirilmiş Filtrasyon Düzenleri Santrifüj kuvveti ile ayırma yapan geliştirilmiş aparatların çalışma ilkelerini öğrenmek ve ayırma işlemini daha iyi anlayabilmek için önce yerçekimi kuvveti etkisi ile ayırma olayının ilkelerini incelemekte yarar vardır.

Yerçekimi Kuvveti ile Ayırma (Doğal Sedimentasyon)

Doğada, çökelme yöntemi ile ayırım olayı her an vardır.

Örneğin yağmur sularına karışan ve sudan ağır olan taş-toprak parçaları veya dalgaların kaldırdığı kum tanecikleri sonunda dibe çökelir, sudan hafif olan yağlı öğeler ve çöpler ise tabakalar halinde yüzeyde toplanırlar.

Doğal sedimentasyonun esası, ana faz akışkan içerisinde dağılmış bulunan sedimentlerin yerçekimi kuvveti etkisi altında ve farklı süreler sonunda ana fazdan ayrılmasıdır.

Sedimentasyonda, fazların fiziksel özelliklerinden biri olan “ağırlık” önemli bir faktördür.

Yerçekimi Kuvveti ile Ayırma (Doğal Sedimentasyon)

Suyun içine atılan bir taş parçasının batmaması hayret verici bir olay olur.

Bir mantar parçasının ise yüzmesini bekleriz.

Bu ve benzeri olayları deneyimlerimizle biliriz.

Ancak bu iki ögeyi, oda sıcaklığındaki civa ile dolu bir attığımızda ne olur? Bu konuda bir deneyimimiz yoksa bunu bilemeyiz.

Ayırmayı Sağlayan Önemli KoşullarAna fazdan ayrılmak istenen bir veya birden fazla öğe, ana fazın içinde dispers fazda bulunmalıdır.

Örneğin, çiğ sütte ahırdan geçen pislikler, hayvandan geçen meme hücreleri, kan pıhtıları ve kıl gibi öğeler dispers fazda, yağ tanecikleri (globülleri) (0.5-10µ büyüklükte) ise emülsiyon halinde bulunurlar.

Birbirinden ayrılmak istenen fazlardan hiçbiri diğerinde çözünür olmamalıdır.

Ayırmayı Sağlayan Önemli KoşullarAkışkanda çözünür haldeki fazlar doğal sedimentasyon ile ayrılamazlar.

Örneğin, çözünür fazda yer alan laktoz, santrifüj ile de ayrılamadığından ancak özel yöntemlerle kristalize edildikten sonra süt ve peynir suyundan ayrılabilmektedir.

Ayırımı yapılacak olan fazlar birbirlerinden farklı yoğunlukta olmalıdır.

Örneğin, süte göre yağ globülünün yoğunluğu (980 kg/m3) azdır.

Santrifüj Seperasyon İlkeleri Şekil 4.18’de, yoğunlukları kaptaki sıvının yoğunluğundan daha fazla olan tek düze çapta katı parçacıkların tümünün dibe çökeldikleri görülmektedir.

Çökelme için belli bir süre geçer.

Santrifüj Seperasyon İlkeleri Bu durumda çökelme yüksekliği (h1)’dir.

Çökelme süresini kısaltabiliriz.

Bunun için çökelme yüksekliğini azaltırken, sıvının miktarını değiştirmeyecek şekilde kap alanını büyütebiliriz.

Bu durumda çökelme yüksekliği (h2) olur.

Santrifüj Seperasyon İlkeleri Şekil 4.19’da içinde farklı çapta katı parçacıklar bulunan sıvı, kabın bir tarafından sürekli olarak girmekte, belli bir hızla ilerleyerek diğer taraftan kabı terk etmektedir.

Santrifüj Seperasyon İlkeleri Sıvının kaba giriş ve çıkışı arasındaki süre boyunca katı parçacıklar dibe çökmektedir.

Büyük parçacıkların diğerlerine kıyasla hızla çökeldiği ve kabın giriş bölümünde dipte toplandıkları, küçük olanların ise çökelme hızları daha ağır olduğundan giderek sıvının kaptan çıkış bölümüne doğru dipte toplandıkları görülür.

Ancak bazı küçük parçacıklar çökelmeye zaman bulamayıp sıvı ile birlikte kabı terk etmektedir.

Santrifüj Seperasyon İlkeleri Kabın alanını büyüterek kapasitesini arttırabiliriz.

Bu taktirde kap, çok geniş ve hantal olacaktır.

Kabın alanını büyütmek yerine Şekil 4.20’de görüldüğü gibi kabın içerisine yatay plakalar yerleştirilebilir.

Bu durumda yukarıda açıkladığımız

Santrifüj Seperasyon İlkeleri sedimentasyon olayının her plakada ayrı ayrı oluştuğu “ayırma kanalları” elde edilir.

Böylece kabın toplam kapasitesi ayırma plakaları sayısına göre belirlenmektedir.

İçinde ayırma plakaları bulunan kapta ayırma işlemi sürekli olarak yapılırsa, plakalar arasındaki ayırma kanalları bir süre sonra dolup tıkanacak ve ayırma işlemi duracaktır.

Santrifüj Seperasyon İlkeleri Tıkanmayı önlemek için plaklar belirli bir eğim ile kab içine yerleştirilebilir.

Bu şekilde ayırma kanallarında biriken parçacıklar yerçekimi etkisiyle kayarak dipte toplanırlar.

Böylece kanalların tıkanması önlenmiş olur.