Alumnos:Josselyn Alcívar ArteagaFernando Alcívar SantanaElvys Bravo AlonzoCarlos Cobo GarcíaGema Conforme Ozaeta

Docente: Ing. Julio Saltos Solórzano

Agroindustrias VI

Calceta, Noviembre de 2013

OPERACIONES UNITARIAS I

FILTRACIÓN Y FLUIDIZACIÓN

INTRODUCCIÓN

Los métodos de separación de una mezcla son muy usados en las

industrias ya que permiten separar componentes que muchas veces son

invisibles al ojo humano. Es necesario el estudio de ciertos métodos

para así observar cuales podrían ser mejores y cuales tendrían

aplicaciones que se usen dentro de la industria alimentaria. Sin

embargo, el estudio de cada uno de ellos sería muy amplio y requeriría

de tiempo. Entre los más comunes se tienen decantación, filtración,

tamización, flotación, cristalización. En este caso estudiaremos La

Fluidización y la Filtración.

INTRODUCCIÓN

La filtración, es uno de los métodos más usados para separar

componentes, esta técnica consiste básicamente en la

separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante

un medio poroso. Dependiendo de la sustancia que se este

usando se aplican los diversos tipos de filtración. Este método

se aplica mucho en lo que son laboratorios debido a que en la

gran mayoría de casos las ramas industriales se filtra por

ejemplo el análisis de los alimentos, ensayos con el mortero

etc.

INTRODUCCIÓN

La fluidización se da a partir del flujo de un fluido (líquido, gas

o ambos) a través de un lecho compuesto por partículas

sólidas, a medida que el flujo se incrementa, las partículas son

elevadas levemente y dejan de estar en permanente contacto

unas con otra, este método se lo usa de acuerdo a el tamaño

de la sustancia, la densidad o forma. Este método es usado

bastante en las industrias alimentarias.

INTRODUCCIÓN

FILTRACIÓN

FILTRACION

La filtración es una operación en la que una

mezcla heterogénea de un fluido y las

partículas de un sólido se separan en sus

componentes, gracias a un medio filtrante

que permite el paso del fluido y retiene las

partículas del sólido.

FILTRACION

Separación de un sólido suspendido en un fluido

reteniéndolo en un medio filtrante de menor

tamaño de poro que el sólido (clarificación de la

cerveza).

CLASIFICACIÓN

Según el tamaño de las partículas al filtrar:

•Filtración clarificante•Micro filtración•Ultrafiltración•Osmosis inversa•Filtración esterelizante

Según el mecanismo de retención de las partículas:

•Filtración por tamización  •Filtración por absorción•Filtración a través de la torta

Según el tamaño de las partículas a filtrar

FILTRACIÓN CLARIFICANTE:

Permite obtener disoluciones transparentes y cristalinas, mediante la retención de partículas solidas de gran tamaño (de hasta 10 um) suspendidas en líquidos.

MICRO FILTRACIÓN:

Con este método se separan las partículas solidas de tamaño pequeño, que oscila entre 10 y 0,1 um .Mediante este tipo de filtración podemos retener microorganismos como las bacterias.

Según el tamaño de las partículas a filtrar

Según el tamaño de las partículas a filtrar

ULTRAFILTRACIÓN:

Este método se utiliza para separar macromoléculas y partículas coloidales de moléculas orgánicas disueltas de bajo peso molecular, por tanto retener moléculas grandes como las proteínas, dejando pasar azúcares o sales minerales.

Según el tamaño de las partículas a filtrar

OSMOSIS INVERSA:

Es el proceso por el cual y a travéz de una membrana semipermeable que separa dos líquidos con diferente presión osmótica se produce el paso del disolvente (agua) , pero no otras moléculas (soluto).

FILTRACIÓN ESTERELIZANTE:

Es un proceso que se aplica para obtener productos estériles y los componentes son termolábiles

Según el tamaño de las partículas a filtrar

Según el mecanismo de retención de las partículas

FILTRACIÓN POR TAMIZACIÓN O CRIBADO:

Se trata de un proceso mecánico por el cual las partículas solidas cuyo tamaño es mayor que el diámetro del poro, quedan retenidas en el filtro.

FILTRACIÓN POR ABSORCIÓN:

Es un proceso físico mediante el cual las partículas solidas de menor tamaño que el poro quedan retenidas en los canalículos de los poros o paredes interiores.

Según el mecanismo de retención de las partículas

FILTRACIÓN A TRAVÉS DE LA TORTA: Los materiales que se depositan en los filtros pueden acumularse en estos formando una capa o torta, que ira aumentando de tamaño por deposito de los mismos a lo largo del tiempo, provocando una disminución de la sección de los poros.

Según el mecanismo de retención de las partículas

APLICACIÓN

FILTRO PRENSA DE MARCOS Y PLACAS INDUSTRIA ACEITERA

FILTRO DE PLACA HORIZONTALINDUSTRIA DE BEBIDAS

FILTRO ROTATIVO A VACÍOINDUSTRIA AZUCARERA

ULTRAFILTRACIÓNPURIFICACIÓN DE AGUA

El papel filtro se usa principalmente en laboratorios para filtrar soluciones homogéneas.

PAPEL FILTRO NIVEL

LABORATORIO

FILTRO CESTA INDUSTRIA (Filtración de fluidos en líneas de proceso )

FILTRO DE ARENA VERTICAL INDUSTRIA

FILTRACIÓN DE AGUA

En proceso de la osmosis inversa el agua es forzada a cruzar una membrana, dejando las impurezas detrás. La permeabilidad de la membrana puede ser tan pequeña, que prácticamente todas las impurezas, moléculas de la sal, bacterias y los virus son separados del agua; A) OSMOSIS, B) OSMOSIS INVERSA.

OSMISIS INVERSAINDUSTRIA

AGUA PURIFICADA

FILTRO NUCHAINDUTRIA DE

BEBIDAS

FLUIDIZACIÓN

FLUIDIZACIÓN

Se da el nombre de fluidización al proceso de contacto que ocurre entre un sólido y un fluido (gas o líquido) en el cual el lecho formado por partículas sólidas finamente divididas se levanta y se agita por medio de una corriente ascendente de fluido.

FLUIDIZACIÓN

La principal desventaja de la fluidización gas-sólido consiste en el desigual contacto del gas y el sólido. La mayor parte del gas pasa a través del lecho en forma de burbujas y sólo hace contacto directamente con una pequeña cantidad del sólido en una delgada envoltura ubicada alrededor de la burbuja; una pequeña fracción del gas pasa a través de la fase densa, la cual contiene casi todo el sólido.

CLASIFICACIÓN

• Fluidización solido-liquido

• Lecho fijo y fluidizado

• Lechos fluidizados con vapor sobrecalentado

• Flujo a través de lechos rellenos.

• Lecho fluidizado por baches 

DESCRIPCIÓN DE UN PROCESO DE FLUIDIZACIÓN

La fluidización como tal, es un proceso mediante el cual se suspenden un conjunto de partículas por medio de un fluido. Este proceso puede ser llevado a cabo en lo que se denomina una columna de fluidización. Cuando el flujo del fluido es muy bajo, es decir que la presión efectuada por éste sobre el conjunto de partículas no es lo suficientemente alto como para comenzar a mover a las partículas, entonces se dice que las partículas se encuentran en un estado fijo o estático. En el caso en que el flujo es alto, las partículas son transportadas hacia fuera de la columna y entonces se habla de un proceso de transporte hidráulico o neumático dependiendo de cuál sea el fluido utilizado.

CARACTERISTICAS DE UN PROCESO FLUIDIZADO

El proceso de fluidización es una buena elección cuando se requiere de una herramienta para procesos químicos o físicos debido a las ventajas que tiene con respecto a otras alternativas.

En primer lugar el movimiento continuo del fluido hace que las partículas se mantengan también en movimiento y siempre queden expuestas al flujo del fluido, provocando consecuentemente la mezcla continua del lecho y así la homogenización de este.

De igual manera el área de contacto entre el sólido y el fluido es muy grande, lo cual permite que se alcancen altas transferencias de masa y de calor entre ellos. Otra característica importante de este proceso es su manejo simple por la facilidad con la que se pueden transportar los sólidos hacia dentro y hacia fuera del equipo.

FLUDIZACIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO

Imaginemos un lecho fluido dispuesto sobre una superficie porosa. Si un flujo de aire desde abajo tiene la suficiente presión, mantendrá las partículas del lecho en suspensión. Este es un lecho fluido, donde las partículas del mismo están en suspensión, pero no en circulación.

DIFERENTES ETAPAS DE LECHO

Lecho Fijo: las partículas permiten el paso tortuoso del fluido sin separarse una de otras, esto hace que la altura del lecho se mantenga constante y por tanto la fracción de vacío en el lecho (porosidad) se mantiene constante. En esta etapa el fluido experimenta la mayor caída de presión del proceso.

Lecho prefluidizado: también es conocido como fluidización incipiente, y se trata de un estado de transición entre el lecho fijo y el fluidizado. Una de las características que presenta esta etapa es que la velocidad en este punto recibe el nombre de velocidad mínima de fluidización. También se caracteriza porque la porosidad comienza a aumentar.

Fluidización discontinua: también se conoce como fase densa y es cuando el movimiento de las partículas se hace más turbulento formándose torbellinos. Dentro de esta etapa se pueden distinguir dos tipos de fluidización:

Particulada: se manifiesta en sistemas líquido-sólido, con lechos de partículas finas en los cuales se manifiesta una expansión suave.

Agregativa: se presenta en sistemas gas-sólido. La mayor parte del fluido circula en burbujas que se rompen en la parte superior dando origen a la formación de aglomerados.

DIFERENTES ETAPAS DE LECHO

Fluidización continua: todas las partículas son removidas por el fluido, por lo que el lecho deja de existir como tal, mientras que la porosidad tiende a uno.

DIFERENTES ETAPAS DE LECHO

LECHOS FLUIDIZADOS CON VAPOR SOBRECALENTADO

El vapor sobrecalentado ha surgido como alternativa para el secado en los últimos 20 años, y empieza a tener bastante aceptación en diferentes áreas. El secado con vapor sobrecalentado promete grandes beneficios sobre el secado con aire caliente tales como; razones de secado más altas, mejor calidad de producto, ahorro de energía, menor tamaño de equipo, reducción de contaminación, entre otros.

TIPOS DE LECHO FLUIDIZADO Y MÓVIL.

Existen cuatro tipos de lechos fluizados:

a) Un lecho fluidizado convencional.

b) Un lecho fluidizado expandido.

c) Un lecho fluidizado con una zona troncocónica superior llena de sólido

FLUJO A TRAVÉS DE LECHOS RELLENOS.

El comportamiento de un lecho relleno viene caracterizado principalmente por las siguientes magnitudes: 

Porosidad del lecho o fracción de huecos, es la relación que existe entre el volumen de huecos del lecho y el volumen total del mismo (huecos más sólidos).

Esfericidad de una partícula, φ: es la medida más útil para caracterizar la forma de partículas no esféricas e irregulares.

Tamaño de partículas, dp: Si la partícula es esférica se emplea su diámetro.

Porosidad mínima de fluidización. La porosidad del lecho cuando comienza

LECHO FLUIDIZADO POR BACHES 

Si la intención es aglomerar o granular, el proceso de lecho fluidizado requiere que los sólidos alimentados se encuentren en forma particulada antes de entrar al equipo. El fenómeno de aglomeración se presenta al atomizar un líquido sobre la capa fluidizada de producto. Dependiendo de los requerimientos y el gas de secado, pueden emplearse un ventilador de inducción o dos ventiladores; uno de inducción y otro de extracción.

LECHO FLUIDIZADO VIBRADO

Un lecho consiste en una columna formada por partículas sólidas, a través de las cuales pasa un fluido (líquido o gas) el cual puede ser librado de algunas impurezas y sufre una caída de presión. Si el fluido se mueve a velocidades bajas a través del lecho no produce movimiento de las partículas, pero al ir incrementando gradualmente la velocidad llega un punto donde las partículas no permanecen estáticas sino que se levantan y agitan, dicho proceso recibe el nombre de fluidización.

EQUIPOS USADOS EN FLUIDIZACIÓN

SECADO DE FLUIDIZACIÓN DE ALTA EFICIENCIA

Es ideal para secado de partículas y gránulos con extrusora de tornillo. Para secado de partículas en una serie de campos con variedades tamaños y materia prima, tales como: farmacéuticas, alimenticio, industries químicas, entre otros. También, el equipo de secado puede ser usado para secado de materiales Poliacrilamidas, los cuales contiene una variedad de tamaño después del secado.

EQUIPO DE SECADO DE CINTURÓN

Se usa para el secado continuo. Este es ampliamente usado en la industria química, industria alimenticia, industria farmacéutica, industria para materiales de construcción, industria de electrónicos, entre otros. Este es excepcionalmente adecuado para el secado de materia prima que es formado en tiras o gránulos. También es posible secar materia prima en pasta, tales como: torta de filtración, después de ser formada por el granulador o extrusor.

EQUIPO DE SECADO DE FLUIDIZACIÓN

El equipo de secado de fluidización es principalmente usado para secado de polvo o gránulos, alimentos e industrias químicas y demás.

ANÁLISIS GRUPAL

La filtración es un método físico de separación de diferentes componentes y se lo realiza con varios propósitos tal es el caso de clarificación de bebidas, purificación del agua, obtención de aceites, entre otros. Es usada en muchos campos de la industria tanto alimentaria como industrial por su fácil aplicación; además está técnica abarca muchos proceso que dependen del tipo de filtrado que se desea obtener.

ANÁLISIS GRUPAL

La fluidización consiste básicamente en la suspensión de las partículas por medio de un fluido, donde las partículas pueden estar en suspensión pero no en circulación; el movimiento de las partículas depende de la velocidad de flujo que tenga el fluido y este proceso se lo realiza mediante la utilización de diferentes equipos de acuerdo al tipo de fluido y al tipo de industria en la que se utilice.

ANÁLISIS GRUPAL

Como ingenieros agroindustriales nos interesa saber cuáles son los métodos aplicados en la industria alimentaria para así identificar cualquier problema que se nos presente dentro de un proceso. Para esto es importante conocer cada una de las operaciones que se dan, debido a que las mismas tienen principios fundamentales y cada una de ellos diferentes al resto.

GRACIAS COMPAÑEROS POR LA DEBIDA ATENCIÓN