unidad iii centrifugacion
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CENTRIFUGACIÓN
DEFINICIÓN: Separación de dos líquidos no miscibles o de sólidos suspendidos en líquidos mediante la aplicación de la fuerza centrífuga. Se usa para aumentar la velocidad de separación
Se aplica en
- Separación de líquidos inmiscibles- Separación de sólidos insolubles y líquidos- Filtración centrífuga
- Clarificación: remueve impurezas sólidas de leche antes de la pasteurización
-Desnatado: separación de la crema de la leche
- Estandarizado: separación de crema del suero
- Bactofugación: separación de bacterias de leche -Separación de cuajada del suero
EJEMPLO: Centrifugación en Industria Láctea
V g=d2(i)
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Vg = velocidad de flotación o sedimentación d= diametro de las partículas (m)
0 = densidad de las partículas (kg/ m3) i= densidad del líquido (kg/ m3)
g= 9.81 (m /s2)
= viscosidad del líquido (kg/m. s)
Principios de Centrifugación
La centrifugación se basa en la ley de Stokes.
velocidad de sedimentación/flotación esta determinada por:
g
O0
La velocidad de sedimentación /flotaciónAumenta con :
diámetro creciente.
diferencia creciente en densidad entre las dos fases.
viscosidad baja de la fase continua
Si se permitieran a las leches crudas estar en reposo, los glóbulos grasos empezarían a subir a la superficie en un fenómeno llamado descremado. En una leche cruda en un recipiente giratorio actúan fuerzas centrifugas que permiten la separación rápida de grasa de leche de la leche desnatada.
Principios de Centrifugación
Fuerza Centrífuga: Generada por una fuerza de rotación. Su magnitud depende de:- masa de la partícula (densidad) - Radio-velocidad de rotación Si se fijan el radio y la velocidad de rotación , entonces el factor limitante es el peso de la partícula
a = r 2
Aceleración centrifuga r = radio , distancia desde el eje de rotación
= velocidad angular (rpm)
Separación por Centrifugación
V c=d2(s - i)
18r w2 = (2N/60 ) rad/s
N = revoluciones / minuto rpm.
Durante la centrifugación, las partículas se deplazan hacia la pared del equipo por acción de la fuerza centrifuga.La velocidad esta determinada por :
Relación entre la Fuerza centrifuga y la Fuerza de gravedad
Fc = mr 2
2 = (2N/60 )2 velocidad angular
Fg = mg
mr 2 Fc/Fg = mg
Fc/Fg = 0.001118 r N2
Ej: una centrifuga cuyo radio es de 0.1016 m tiene una velocidadDe rotación de N = 1000 rev/min.a. Calcule la fuerza centrifuga desarrollada en términos de la fuerza de gravedadb. Compare esta fuerza con la de una centrifuga que tiene un radio de 0.2032 m. rotando a la misma velocidad
N = velocidad de rotación (rev/min)r = radio del bowl de la centrifuga
Pared deLa cámara
Líquido menos denso
Líquido más denso
A B
Separación por Centrifugación
Líquido más denso
Líquido menos denso
alimentación
A
B
Separación por Centrifugación
Descremado de la leche
-Depende del diseño de la separadora- velocidad de la descremadora-temperatura-Distribución de los tamaños de los glóbulos de grasa-Velocidad de entrada de leche
El descremado se efectúa gracias a la diferencia de densidad entre la grasa de leche y la leche descremadaAprovechando la inestabilidad de la emulsión
LECHECrema Leche descremada
Eficiencia del descremado
(0.04 –0.07 % de grasa)
Expulsión de Sólidos:
Particulas de suciedad,Celulas de ubreCorspusculos de sangrebacterias
Similares a la descremadora pero la velocidad de es inferior
CLARIFICADORAS
tiene un espacio mayor para la acumulación del sedimento,Menos discos, están más separados, sin orificiosPueden ser abiertas, semicerradas y herméticas.Se usa en remoción de sedimento en leche cruda
CLARIFICADORAS
SEPARADORAS CENTRIFUGAS
Los discos están equipados con orificios de distribución
consiste de una serie de discos apilados en ángulo de 45 a 60 grados y separados unos 0.4 a 2.0 mm. La pila de discos están verticalmente alineados de forma que se permita la entrada de la leche. Bajo la influencia de la fuerza centrífugaa los glóbulos grasos (crema), qué son menos denso que la leche desnatada, irán al centro o eje de rotación a través de los cauces de la separación . La leche desnatada se moverá hacia la parte mas externa del juego de discos.
Tipos de descremadoras
Diseño semi-abierto:Separadoras de discos centripeto
Diseño Hermético
La leche entra por la parte superiorSe encuentra en contacto con el aire a presión atmosférica
La leche entra por la parte inferiorNo existe presencia de aire en elCentro de la máquina . Es un sistemaCerrado. Son más eficientes enEl desnatado
Centrífuga clarificadora de cámara y disco
Cálculos para producción de crema
Calculo del porcentaje de crema
% C = Ge - Gd
Gc - Gd
* 100
% C = porcentaje de cremaGe = porcentaje de grasa leche enteraGd = porcentaje de grasa en leche descremadaGc = porcentaje de grasa en crema
Eficiencia de la descremadora
R= Ge - Gd
Ge
* 100R = rendimiento en porcentajeGe = porcentaje de grasa leche enteraGd = porcentaje de grasa en leche descremada
BACTOFUGACION
La bactofugación es un proceso en el que se utiliza Una centrifuga especialmente diseñada llamada Bactufugadora para la eliminación demicroorganismos presentes en la leche
-Se utiliza para fabricación de productos como queso,Leche en polvo, sueros y alimentos infantiles
-Es un medio para eliminar esporas de bacterias resistentes Al calor. (especialmente las del género clostridiumQue pueden causar problemas en el queso) Es un complemento al proceso térmico.
Decantadoras Centrifugas
Se utilizan en la industria láctea para:
-Recuperar productos como la caseína precipitada y Lactosa cristalizada.
-Es una maquina que provoca la sedimentación continua de los sólidos en suspensión en el líquido por medio de la acción de la fuerza centrifuga en un tambor rotatorio alargado
CORTE LONGITUDINAL DE UN DECANTADOR CENTRÍFUGO
Pueden hacerse separación y clarificación al mismo tiempo en una centrífuga. Partículas que son más densas que la fase de leche continua, se va atrás al perímetro.
Las centrífugas más modernas son autolimpiadoras permitiendo un proceso de separación/clarificación continuo.
Centrifugas Modernas
Gracias por su atención
Orientaciones para el estudio independiente:
- Cap30 del Mc Cabe and Smith, cuarta Edición.