Universidad nacional “Santiago Antúnez de mayolo” Facultad de ingeniería de industrias alimentarias Escuela profesional de ingeniería industrial Curso: físico química y operaciones unitarias Tema: la centrifugación ALUMNA: SÁNCHEZ DEPAZ STEFFANY

La centrifugación

INTRODUCCIÓN En este trabajo podremos encontrar todo a cerca de la operación unitaria “centrifugación”, su concepto, hasta los distintos tipos de centrifugación que existen y los equipos que se usan para llevar a cabo dicha operación. También podremos encontrar las aplicaciones industriales que se utiliza en la centrifugación, no solo en el proceso de alimentos, sino que también en refinerías de petróleo, aceites lubricantes, etc.

CONCEPTO La centrifugación es la operación por la cual se utiliza la fuerza centrífuga para separar los líquidos de los sólidos. También puede aplicarse para efectuar la separación de líquidos inmiscibles La centrifugación está basada en la distinta velocidad de desplazamiento de las partículas en un medio líquido al ser sometidas a un campo centrífugo y es aplicable a separaciones sólido-líquido y a la separación de dos líquidos inmiscibles con o sin la presencia de sólidos. Tanto una como otra se basan en la diferencia de densidades entre ambas fases

TIPOS Según la velocidad: CENTRIFUGACIÓN A BAJA VELOCIDAD ULTRACENTRIFUGACIÓN CENTRIFUGACIÓN A ALTA VELOCIDAD CENTRIFUGACIÓN A BAJA VELOCIDAD TIPOS De sobremesa o clínicas. De pequeño tamaño y sin refrigeración. Alcanzan una velocidad máxima de 5000 rpm. Según la velocidad: Alcanzan velocidades de entre 18.000 y 25.000 rpm. Son refrigeradas y algunas tienen sistema de vacío para evitar el calentamiento del rotor a causa del rozamiento con el aire. Superan las 50.000 rpm, por lo que tienen sistemas auxiliares de refrigeración de alto vacío. Hay ultracentrífugas analíticas que permiten la obtención de datos precisos de propiedades de sedimentación y preparativas, útiles para aislar partículas de bajo coeficiente de sedimentación

Según el propósito: Centrifugación analítica Medir las propiedades físicas de las partículas que sedimentan, tales como su coeficiente de sedimentación o su masa molecular. Especialmente en la variante ultracentrifugación analítica. Centrifugación analítica Aislar partículas, células o moléculas para su análisis o utilización posterior. En general, se emplea mayor cantidad de muestra que en la analítica. Centrifugación preparativa

Según el medio en el que se centrifuga y la forma como se aplica la muestra Centrifugación diferencial Se basa en la diferencia en la densidad de las moléculas. Esta diferencia debe ser grande para que sea observada al centrifugar. Las partículas que posean densidades similares sedimentarán juntas.

Centrifugación isopícnica Partículas con el mismo coeficiente de sedimentación se separan al usar medios de diferente densidad. Se usa para la separación de ADN con mucha frecuencia.

Centrifugación zonal Las partículas se separan por la diferencia en la velocidad de sedimentación a causa de la diferencia de masa de cada una. La muestra se coloca encima de un gradiente de densidad preformado. Por la fuerza centrífuga las partículas sedimentan a distinta velocidad a través del gradiente de densidad según su masa. .

PARTES DE UNA CENTRIFUGA ROTORES Rotor angular Rotor oscilante

EQUIPOS DE CENTRIFUGACIÓN     CENTRÍFUGAS TUBULARES Las centrífugas tubulares son usadas mayormente para la separación continua de líquidos de otros líquidos o de partículas muy finas de líquidos y cuando se requieren altos requerimientos de centrifugación. El rotor giratorio de una centrífuga tubular consiste en un tubo hueco. Para la separación continua, el material a centrifugar es introducido en el extremo cerca del eje. En muchos casos la separación no es completa y se debe pasar el material varias veces por la máquina. 

CENTRÍFUGAS DE DISCO Está formada por una pila de discos delgados en forma de conos. La sedimentación toma lugar en dirección radial en el espacio entre los conos adyacentes. La centrífuga tipo disco por lo general es para trabajo continuo y son usadas para separación de líquidos en los cuales el sólido no mezclable que está en bajas concentraciones.

CENTRÍFUGAS CANASTO La forman, una pared perforada y un rotor tubular cilíndrico. En la mayoría de los casos para pared externa la centrífuga consiste en una fina malla metálica o una serie de mallas soportadas por una malla gruesa, la cual a su vez es soportada por un plato. El líquido pasa a través de la malla, y las partículas muy largas se depositan en esta. Estas centrífugas son empleadas en el secado de ropa en lavadoras caseras y en el lavado y secado de diferentes tipos de materiales fibrosos.

Las centrífugas de cámara múltiple fueron creadas para incrementar la capacidad de manejo de sólidos de las centrífugas tubulares. Estas centrífugas consisten en una serie de tazones concéntricos con deflectores que provocan un flujo en serie de la suspensión. Su operación permite la clasificación de las partículas conforme pasan de una cámara a otra. El líquido claro se obtiene por rebosamiento en la última cámara. Este arreglo genera un mayor tiempo de residencia del líquido, en relación al de la centrífuga tubular, así como mayor capacidad de manejo de sólidos.

Flottweg produce centrífugas industriales para una amplia variedad de aplicaciones en tecnología de separación mecánica: centrífuga, Tricanter, Sedicanter y Sorticanter.

CENTRÍFUGA TRICANTER El Tricanter permite separaciones de mezclas de 3 fases, es decir, la separación simultánea de dos fases líquidas no miscibles con diferentes densidades y una fase sólida la cual es la más pesada de todas las fases. El proceso de funcionamiento es parecido al de un decanter. La diferencia más importante en comparación con el decanter es básicamente la descarga separada de ambas fases líquidas. Tratamiento de fangos procedentes de refinerías, estanques de aceite, etc. Obtención de grasas y aceites animales/vegetales. Elaboración de almidones y separación de almidón de trigo y gluten

beneficios para el cliente ventajas y beneficios para el cliente • Mayor pureza de los liquidos sometidos al • Permite prescindir de etapas adicionales del proceso, lo que supone un ahorro de costos. • Continua posibilidad de adaptación a circunstancias cambiantes (producto en el tubo de alimentación)

CENTRÍFUGA SORTICANTER El Sorticanter permite separar entre sí distintos tipos de plásticos gracias a la fuerza centrífuga que genera, lo que permite a empresas explotadoras obtener la mayor eficacia posible a la hora de clasificar las materias plásticas. La recogida y reciclaje de plásticos permite, además, reducir costes de eliminación de desechos y disminuir las montañas de basura. Tratamiento de láminas y plásticos mixtos del sistema dual alemán. Reciclaje de plásticos técnicos. Reciclaje de revestimientos de cables. Reciclaje de alfombras.

VENTAJAS Y BENEFICIOS PARA EL CLIENTE Sistema cerrado que evita las emisiones de olor. No hay influencia de burbujas de aire u otros efectos negativos. Los colores no influyen en los sólidos a clasificar. Menor consumo de energía térmica gracias a la integración en el Sorticanter del nivel de extracción de humedad (deshidratación mecánica). Sistema de circulación de poco volumen permite reducir el consumo de agua. Gran disponibilidad y rentabilidad, gracias a que se separa en el Sorticanter la mayor parte de la suciedad. No se necesita secado mecánico (filtración).

El Sedicanter separa los sólidos de los líquidos, con la particularidad de que las sustancias sólidas en este caso vienen constituidas por sedimentos de consistencia blanda a líquida. Los sólidos blandos o fluidos se procesan mal en un decantador estándar. Sedicanter, es el único que obtiene un resultado óptimo. Incluso cuando las cantidades de alimentación son variables, se obtiene la mejor precisión en el proceso de separación Leche de soja: Separación y clarificación de la leche de soja Clarificación del jarabe de azúcar. Separación y concentración de algas. Biotecnología industrial Separación de sólidos en los procesos de obtención de almidones de trigo. Alcohol de bagazo Fraccionamiento de grasas.

Ventajas del Sedicanter® Flottweg para la recuperación de cerveza contenida en el exceso de levadura: • La cerveza recuperada apenas contiene levadura. • No hay absorción de oxígeno gracias a la purga del sistema con CO2. • Tratamiento cuidadoso de la cerveza • Torta de levadura compacta, alto contenido de materia seca (entre 25 y 28 % en peso) • Mayor contenido de materia seca lo que significa mayores rendimientos • Fácil integración en los procesos de producción

CENTRÍFUGA DE DISCOS La industria cervecera y de bebidas La industria del almidón Química y biotecnología Extracción y procesamiento de grasas y aceites Los separadores se utilizan en numerosos procesos tecnológicos para la separación mecánica y la clarificación de mezclas de sólidos con líquidos.

La Centrífuga de Discos Flottweg y sus ventajas • Fácil mantenimiento, gastos de servicio y de mantenimiento • Adaptación individual y flexible al proceso del cliente para realizar óptimos rendimientos • Soluciones personalizadas que se pueden integrar fácilmente y sin problemas a sistemas y procesos ya existentes • Óptima selección o combinación de los diferentes equipos de separación para su proceso: decantadoras, centrífugas de discos, prensas banda y sistemas

APLICACIONES 1- INDUSTRIA LECHERA:   1- INDUSTRIA LECHERA: El principal tipo de centrífuga utilizado por esta industria, en todas sus operaciones, es la centrífuga de disco. Debido a su gran capacidad para separar completamente los líquidos de diferentes densidades, son utilizadas para obtener la leche descremada, crema de mesa y los subproductos para la elaboración de mantequilla.

2- INDUSTRIA DE JUGOS NATURALES Y CERVECERAS: En este tipo de industrias se utilizan principalmente las centrífugas del tipo cámaras múltiples por su gran capacidad de clarificar los líquidos turbios.

3- REFINERÍA DE PETRÓLEO: Los usos principales de las centrífugas en el refinado del petróleo son para quitar la parafina a los aceites claros y separar los lodos procedentes del tratamiento ácido. Hay varios tipos de centrífugas para separar la parafina de los disolventes y para algunos procesos de extracción por disolvente.

4. INDUSTRIA PESQUERA: Uno de los subproductos que se obtienen de la fabricación de harina de pescado, es el aceite de pescado que se extrae del agua de sangre recolectada en las prensas de alta presión. Para separar el agua del aceite, se utilizan centrífugas del tipo sedimentación y de proceso continuo. El aceite obtenido es con algún grado de impurezas. Este aceite es altamente apetecido por la industria manufacturera de margarinas y derivados.

Industria del vino Las centrífugas son indispensables para mantener las propiedades que caracterizan a un buen vino es decir, el equilibro en sus componentes, carácter, aromas intensos y complejos, persistencia en la boca dejando un grato y particular recuerdo.  Las centrífugas de discos son ideales en la clarificación del vino ya que combinan la más alta tecnología con un diseño higiénico. Los decanters y centrífugas de discos son empleados en las bodegas de diversas maneras. La combinación de decanters y las centrífugas de discos permiten realizar una clarificación del mosto y del vino de manera más eficiente y económica.  Los decanters en cambio son capaces de tratar rápidamente residuos de mosto con un alto contenido de sólidos gracias a la aceleración centrífuga.

EXTRACCIÓN DE ACEITE DE OLIVA Antes de que se realice el procesamiento las aceitunas se lavan y se les quitan las hojas, trozos de ramas, piedras, tierra y otras impurezas que puedan recogerse junto con ellas. Luego se produce una masa resultante de la trituración de las aceitunas en un molino triturador. Esta masa es luego transportada hacia la batidora o molino triturador. Durante el proceso de batido el aceite se libera de las células oleosas en las que se encuentra encapsulado. El proceso del batido es decisivo para la producción y la calidad del aceite. Los parámetros de influencia que se deben mantener son el tiempo del batido y la temperatura. Luego, la masa es bombeada al DECANTER o al TRICANTER para su posterior separación. En el TRICANTER, la masa es separada en aceite, agua de vegetación y orujo procedentes de la pulpa y trozos de hueso. Al transportar la masa al TRICANTER se le agrega agua de dilución para fluidificarla. En el proceso de dos fases, la masa es separada en fase ligera (aceite) y fase de sólidos (alperujo) consistiendo esta de trozos de hueso, pulpa y agua de vegetación. El proceso de dos fases requiere muy poco o no adición de agua de dilución en la entrada del DECANTER. Posteriormente, el aceite procedente del DECANTER o TRICANTER es clarificado mediante una centrífuga de discos que separa los restos de agua y las impurezas sólidas para conseguir el aceite limpio. En el proceso de 3 fases, se utiliza otra centrífuga de discos para recuperar restos de aceite de la fase acuosa (alpechín).

SEPARACIÓN Y RECICLAJE DE PLÁSTICOS En el reciclaje de plásticos, la pureza de los materiales reciclados juega un papel fundamental. La separación de plásticos se puede realizar rápida y eficazmente con una centrífuga. Los plásticos clasificados resultan mucho más secos que aquellos separados por otros medios. Las burbujas, los efectos que se producen en la superficie o el polvo no afectan la separación.

CONCLUSIÓN Estudiada la centrifugación y conociendo los diversos tipos de centrifugas existentes se puede determinar que pese a ser una operación de poca complejidad dentro de la elaboración o tratamiento de algún producto su existencia como operación unitaria es fundamental, ya que como todas las operaciones unitarias su utilización es necesaria para lograr obtener un resultado óptimo en la realización de cualquier proceso industrial, en cuanto a la separación, de sustancias de diferente densidad.

BIBLIOGRAFIA   https://www.flottweg.com/fileadmin/user_upload/data/pdf-downloads/Olivenoel-ES.pdf https://www.flottweg.com/fileadmin/user_upload/data/pdf-downloads/Zentrifugen-Bandpressen-Systeme-ES.pdf https://www.flottweg.com/es/aplicaciones/ https://www.flottweg.com/es/conocer-flottweg/la-empresa/ http://www4.ujaen.es/~ecastro/proyecto/operaciones/movimiento/centrifugacion.html http://es.slideshare.net/barluc/centrifugacion-10493280 http://www.monografias.com/trabajos7/centri/centri.shtml http://alfawest.net/index.html