Centrifugación

Instituto Politécnico Nacional

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología

Materia:
Diseño de Procesos de Separación

Profesor
Agustín Rivera Hernández

Proyecto 1 (Centrifugación)

Grupo: 7BV1

Por:
Clemente García Pablo
De la Cruz Mendieta María Angélica
Vargas Ávila Enrique
Ortos Erosa Alejandra


Fecha de entrega: 28-02-2011
CENTRIFUGACIÓNDEFINICIÓN DEL PROBLEMA

La separación centrifuga es una operación muy usada en la industria lechera.
Algunos usos incluyen:

* Clarificación: remueve impurezas sólidas de leche antes de la pasteurización
* Desnatado: separación de la crema de la leche
* Lactofugación: la separación de bacterias de leche
* Purificación de aceite de mantequilla: la separación de fase de suero de grasade leche anhidra.

Objetivo general:
Escalar un proceso, el cual consiste en la normalización por desnatado de leche mediante centrifugación.

Objetivos particulares:
* Definir los principios del proceso de centrifugación en base a la normalización de leche entera.
* Conocer las restricciones que tiene tanto el proceso, como el escalamiento de centrifugación.
* Modelar pormedio de ecuaciones, las variables del diseño del sistema de centrifugación
* Descubrir criterios de optimización y especificidad del sistema de centrifugación.

PRINCIPIO DE PROCESO

El estudio de las separaciones sólido-líquido por centrifugación está basado en la teoría de la sedimentación. Esta permite desarrollar algunas predicciones del comportamiento de los equipos centrífugos, no sólopara poder especificarlos y dimensionarlos, sino que también ofrece un apoyo adecuado para su correcta operación.

La teoría de la sedimentación está basada en la Ley de Stokes que establece los aspectos básicos del movimiento de un sólido en un líquido cuando existe un gradiente de densidad. Este movimiento puede ser causado por la fuerza gravitacional o por una fuerza centrífuga. En base a loanterior, esta sección se centra en cuatro aspectos fundamentales:

• La Ley de Stokes.
• La sedimentación por acción de la gravedad.
• La sedimentación por acción de una fuerza centrífuga.
• El factor G

Ley de Stokes

La velocidad de sedimentación de una partícula esférica en un medio continuo para Reynolds menores a 1 (región de resistencia viscosa), está descrita por la Ley de Stokes.La Ley de Stokes establece que cuando se aplica una fuerza a una partícula en un medio continuo ésta se acelera (F = ma), hasta que alcanza una velocidad a la cual la resistencia a su movimiento iguala a la fuerza aplicada.

En una sedimentación libre la fuerza que actúa sobre la partícula es la de la gravedad, y en una sedimentación centrífuga la fuerza es la del campo centrífugo.

Lasfuerzas que se oponen al movimiento de las partículas pueden agruparse en la fuerza de empuje descrita por el principio de Arquímedes, y la fuerza de arrastre (resistencia de forma y de fricción) descrita por la Ley de Stokes. De acuerdo a lo anterior, el balance de fuerzas para una partícula en equilibrio en un medio continuo se expresa de la siguiente manera:

Fuerza de aceleración = Fuerza deflotación - Fuerza de arrastre

Es importante hacer notar que si la partícula parte del reposo en el proceso de sedimentación, conforme la velocidad de la partícula se incrementa la fuerza de arrastre se incrementa. Al alcanzar el equilibrio de fuerzas la partícula se mueve a la velocidad constante V∞ (velocidad terminal).

Sedimentación por Acción de la Gravedad

En varios procesos deseparación sólido-líquido la fuerza impulsora de la sedimentación es sólo la de la gravedad. La velocidad de sedimentación por gravedad de una sustancia, proporciona información básica necesaria para el diseño de cualquiera de los procesos de sedimentación.

De acuerdo a la Ley de Stokes si la aceleración de la sedimentación es la de la gravedad, la velocidad de sedimentación que se obtiene es:...