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)

18

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.