# Тарельчатые сепараторы

Как центробежное осаждение продолжает закон Стокса в зазорах долей миллиметра, почему ёмкость задаёт эквивалентная площадь осаждения, а не мощность, и где настоящие пределы — непрерывная выгрузка осадка и потери гидрозатвора.

Гравитационное оседание не разделяет микробы в масштабах рабочей смены; тарельчатый сепаратор покупает несколько тысяч жи и расплачивается за них сдвигом, гибелью флокул и уносом уплотняющей жидкости.

Source: https://bioecon.ru/docs/bioproduction-equipment/downstream-purification/disc-stack-centrifuges/
Updated: 2026-09-07



Частица под действием силы тяжести оседает со стоксовой скоростью v = Δρ·d²·g/18μ — пропорционально квадрату диаметра и разнице плотностей с жидкостью. Микробная клетка размером около микрона плотнее бульона на считанные проценты; при одной жи ей нужны сутки, а это уже не процесс, а разлив. Центрифуга заменяет g на центростремительное ускорение ω²r, и тысячи жи превращают сутки в секунды. Всё остальное в машине — инженерные следствия этой одной подстановки.

## Тонкие зазоры, а не большие барабаны

Пакет конических тарелок — геометрия, эффективно превращающая поле в ёмкость. Стопка тарелок расслаивает поток на десятки тонких слоёв: частице надо пройти лишь доли миллиметра между двумя тарелками, чтобы лечь на поверхность, дальше наклонная плоскость соскользнёт её к стенке ротора. Уменьшили не радиус барабана, а путь осаждения. Ёмкость следует классической теории «сигма»: пропускная способность равна гравитационной скорости осаждения, умноженной на эквивалентную площадь осаждения — величину, определяемую только числом тарелок, углом конуса, диаметром и скоростью вращения. Из этой теоремы следует честность масштабирования: две машины с одинаковой эквивалентной площадью дают одинаковое разделение при одинаковом расходе, что бы ни писал изготовитель. Потолок наращивания площади — материаловедческий: окружное напряжение во вращающемся роторе растёт с квадратом скорости и радиуса, отсюда и предел фактора разделения.

## Плата за непрерывность: выгрузка

Непрерывный поток требует выхода для твёрдого. Сопловые машины сочатся суспензией через маленькие сопла по ободу — хорошо для дрожжевых нагрузок, ценой разбавленной и мокрой выгрузки. Саморазгружающаяся конструкция вместо этого приоткрывает кольцевую щель у обода ротора на долю секунды через равные интервалы — гидравлический выброс без остановки потока; осадок при этом должен быть текучим, а слизистые и пастообразные массы замазывают тарелки и побеждают машину. Самый жестокий момент, впрочем, не выброс, а подача. Разгон бульона от покоя до окружной скорости на распределителе — самый сдвигоопасный эпизод биопроцесса: он ломает флокулы, которые и так осели бы, рвёт клетки млекопитающих и выпускает ту самую взвесь, которую машина должна убрать. Потому за сепаратором ставят картриджную фильтрацию, а герметичные донные подачи с малым сдвигом существуют как отдельный класс машин.

## Гидрозатвор и его потери

Чтобы отвести осветлённую жидкость под давлением, надо закрыть вращающийся ротор от неподвижной трубы. Классический ответ — водяной затвор: кольцо отдельной уплотняющей жидкости отделяет продукт от пути выгрузки. Затвор непрерывно расходуется и пополняется — это малое, но постоянное разбавление продукта и водный баланс, которым завод обязан управлять, — а при срыве затвора поток уходит прямо в дренаж. Тихие потери — подсос воздуха, аэрозоли, насыщение жидкости кислородом: именно поэтому герметичные конструкции заливают ротор снизу через полый вал, и именно за это чувствительные к кислороду бульоны и сдвигочувствительные белки платят премию. Иными словами, тарельчатый сепаратор ограничен не тем, насколько быстро он может крутиться, а тем, сколько насилия продукт выдерживает на пути сквозь него.