PRACTICAS EN BIOQUIMICA: Precipitación Diálisis Ultra-centrifugación
Clase Centrifugación
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7/25/2019 Clase Centrifugacin
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UNIVERSID D N CION L DE NC SH
S NTI GO NTUNEZ DE M YOLO
SEMESTRE 2015- II
NELLY CASTRO [email protected]
DEL
ESFUERZO
DE
SUS
HIJOS DEPENDE EL PROGRES
O
DE
LOSP
UE
BLO
S
UNASAM
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Seccin de Ingeniera de los Alimentos Ma Nelly Castro Vicente
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La centrifugacin es unmtodo por el cual se puedenseparar slidos de lquidos de
diferente densidad mediantela fuerza centrfuga, la cualimprime a la mezcla unmovimiento rotatorio con unafuerza de mayor intensidadque la gravedad, provocando
la sedimentacin del slido ode las partculas de mayordensidad.
Centrifugacin
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Esquema de la Centrifugacin
Es una operacin unitaria en donde se tiene por objeto
separar elementos de una mezcla (sean slidos delquidos o lquidos de lquidos) debido a la diferencia
de densidad, por efecto de la aceleracin centrfuga.Aumentando el efecto de sedimentacin por gravedad.
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Tamao de partculaDensidad de las partculasForma de las partculasPropiedades superficiales
Fuerza centrfuga
Variables que influyen en la Centrifugacin
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La centrifugacin se diferencia de la
sedimentacin por el hecho que se reemplazala aceleracin de la gravedad por la accincentrfuga
Las partculas que no precipitan o lo hacencon mucha lentitud en sedimentacin, casisiempre se pueden separar de los fluidos pormedio de fuerzas centrfugas.
Diferencia de Centrifugacin y Sedimentacin
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Componentes bsicos de la Centrifugacin
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Las centrfugas se basan en el principio
comn de que la rotacin de un objeto en
torno a un eje, produce una fuerza que acta
sobre dicho objeto. El objeto que gira entorno al eje cambia de direccin
constantemente, con lo cual se produce una
aceleracin. Esta fuerza centrpeta est
dirigida hacia el centro de rotacin.
Si el objeto que se hace girar en un recipiente
cilndrico, el contenido del fluido y slidos
desarrolla una fuerza igual y opuesta,
llamadafu erza cen trfu ga,hacia las paredes
del recipiente.
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La aceleracin de la fuerza centrfuga:
Fc = m. ac
ac = r w2Fc = m r w2
La aceleracin de la gravedad
a = g Fg = mg
Relacin: Fc/Fg = r w2/g
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W = 2N/60
Donde:
W = velocidad angular
N = nmero de revoluciones por minuto
R = radio del eje de rotacin La fuerza que se desarrolla en una centrfuga
es r w2 /g veces mayor que la fuerza de la
gravedad.
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En la figura se muestra que la alimentacin penetra por el fondo y se supone que todo
el lquido se desplaza hacia arriba a la velocidad uniforme, arrastrando consigo las
partculas slidas. Se supone que la partcula se mueve en forma radial a su velocidad
terminal (Vt)
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Vt = Dp ( s - L ) w2 r
18 u LDonde:
Vt = velocidad terminal de precipitacin (m/s)Dp = Dimetro de la partcula (m)
tr = Tiempo de Residencia en la Centrfuga (s)
Vt = dR/dt dt = dR/Vt
tr = 18 u ln R2
w2 D 2p ( s - L ) R1
tr = V / q q = Flujo volumtrico de la alimentacin (m3/s)V = Volumen del lquido (m3)
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q = w2 D 2p ( s - L ) . b ( R2 2 R2 1)
18 u ln R2 / R1
V = b ( R 2 R 1 )
Donde:
tr = tiempo de residencia
V = volumen
q = caudal de alimentacin
b = altura de la centrfuga (m)
u = viscocidad del lquido (Pa.s)
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Separacin de Lquidos Inmiscibles
Cuando se somete a separacin lquidos
inmiscibles (por ejemplo: emulsiones), el
lquido ms denso es desplazado hacia lapared del recipiente de centrifugacin
ocupando, el menos denso, la parte ms
prxima al eje de rotacin. El grosor de las
capas est determinado por la densidad de
los lquidos, la diferencia de presin entre las
mismas y la velocidad de rotacin.La zona neutra es importante en el diseo de
la maquinaria apropiada ya que determina la
posicin que debern ocupar los conductos
de carga y descarga.
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Las separaciones lquido - lquido en las que los lquidos son inmiscibles
pero estn finamente dispersos en forma de emulsin son operaciones
unitarias muy comunes. Ejemplo: leche (emulsin) separacin en leche
desnatada y crema.
Ri2 = ( A RA2 - BRB
2 ) / (A - B )
Donde:
Ri =Radio de interface o radio de la zona neutra El radio de la zona neutra depende exclusivamente de las densidades de
ambos fluidos y de los radios de los vertederos de descarga, siendo
independiente de la velocidad de giro de la centrfuga.
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Las centrifugas son mquinas para
separar slidos de lquidos en continuo,
mediante la accin mecnica de fuerzas
centrifugas generadas por rotacin.
En general se diferencian en funcin delos mrgenes de aceleracin a que
someten a las muestras en : centrfugas
(de pocas g a aprox. 3000 g), super-
centrfugas (o centrfugas de alta
velocidad, rango de 2000 g a 20000 g) yultracentrfugas (de 15000 g a 600000 g).
En una centrfuga el elemento
determinante es el rotor, dispositivo que
gira.
Centrfugas
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CENTRIFUGA DE LABORATORIO
Pequeo tamao.Velocidad: 5000 rpm mximo.Sin sistemas auxiliares.til para partculas grandes(clulas, precipitados de salesinsolubles).
MICROFUGAS
Velocidad: ms de 10000 rpm.Tubos cortos.
Sin sistemas auxiliares.Volmenes muy pequeos.tiles en Biologa Molecular.
Centrfugas
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CENTRIFUGA DE ALTA VELOCIDAD
Velocidad:18000 - 25000 rpm.Sistemas auxiliares: sistemas de refrigeracin,algunas con sistema de vaco.tiles en la separacin de fracciones celulares.Insuficientes para la separacin de ribosomas,
virus o macromolculas.
ULTRACENTRIFUGA
Velocidad: a partir de 50000 rpm.
Sistemas auxiliares: sistemas de refrigeracin, sistemasde alto vaco.
Analticas:obtencin de datos precisos de propiedadesde sedimentacin (S, PM).Preparativas: aislamiento de partculas de bajo S(microsomas, virus, macromolculas).
Centrfugas
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Estas centrfugas son llamadas a menudo "centrfugasfiltro o clarificadores". Tienen una pared perforada y
un rotor tubular cilndrico. La centrfuga consiste enuna fina malla metlica o una serie de mallassoportadas por una pesada malla gruesa, la cual a suvez es soportada por un plato. El lquido pasa a travsde la malla, y las partculas muy largas se depositan
en esta. Estas centrfugas son empleadas en lamanufactura de caa de azcar, en el secado de ropaen lavadoras caseras y en el lavado y secado dediferentes tipos de cristales y materiales fibrosos.
Centrfugas tipo Canasta
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Consiste en una pila de discos
delgados en forma de conos. La
centrfuga tipo disco
usualmente opera en forma
continua. Estas centrfugas sonusadas para separacin de
lquidos en los cuales el slido o
componentes inmiscibles que
estn en bajas concentraciones.
Son usadas para la purificacin
de aceites combustibles, para elaprovechamiento de aceites
usados de motores y para
refinacin de aceites vegetales.
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Las centrfugas tubulares son usadas
mayormente para la separacin continua de
lquidos de otros lquidos o de partculas muy
finas de lquidos. Consiste en un largo tubo
hueco. Para separacin continua, el material
a centrifugar es introducido en el extremocerca del eje. Estas centrfugas son movidas
por un motor de alta velocidad .Las
centrfugas tubulares se usan en :
purificacin de vacunas, purificacin de
aceites de lubricacin e industriales;
clarificacin y purificacin de productosalimenticios tales como aceites esenciales,
extractos y jugos de fruta; separacin de
lquidos inmiscibles que no pueden ser
separados por gravedad.
Centrfuga Tubular
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Se usa en muchas Industrias Alimenticias tales como:
Cerveceras
Procesamiento de aceites vegetales
Concentracin de protenas de pescado Procesamiento de jugos de frutas
Separacin de cristales de azcar
Industria lctea: desnatado de la leche.
Y en la industria qumica , farmacutica ybiotecnologa.
Aceite mineral y derivados
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NELLY CASTRO VICENTE
nel lyraquelca@hotmail .com