Effect of Tack Coat Type 138

1.2.1. Especificar las partes que compone una centrífuga.

1.2.2. Dar a conocer los tipos de centrifugación

II. JUSTIFICACIÓN

Son muchos los procesos que se utilizan en la actualidad para realizar el procesamiento de los alimentos, todos ellos puestos en práctica con la finalidad de obtener mejores productos, alargar la vida de los alimentos, mejorar la calidad de los productos procesados, etc. Pero el tema primordial es realizar todos estos procesos al menor costo posible. Es nuestro deseo revalorar el proceso de centrifugado en los alimentos, porque a pesar de ser un proceso muy antiguo sigue resultando muy económico y factible para casi todas las realidades económicas del mundo.

III. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

3.1. ¿Qué es la centrifugación?

La centrifugación es un método mecánico de separación de líquidos no miscibles, o de sólidos y líquidos por la aplicación de una fuerza centrífuga. Las separaciones que se llevan a cabo lentamente por gravedad pueden acelerarse en gran medida con el empleo de un equipo centrífugo. •Las centrífugas o

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bombas centrífugas se usan en diferentes tipos de industrias: industria química, petroquímica, refinerías, industrias alimenticias (azucarera), farmacéuticas, textil, etc.

3.1.1. PRINCIPIO TEÓRICO

El principio de centrifugación se basa en la separación de una muestra a través de la rotación de un objeto en un eje central lo que genera una fuerza denominada centrífuga.

Las centrífugas ordinarias operan a menos de 10000rpm. Las centrífugas que operan a velocidades mayores contienen cámaras refrigeradas y de esta forma se impide que por la fricción con el aire se caliente la muestra.

3.2. FUNDAMENTOS DE LA TÉCNICA

El mejor método para separar un sólido insoluble de un líquido es la filtración. También se puede utilizar la técnica de decantación si el sólido se deposita fácilmente por gravedad en el fondo del recipiente (sedimentación), o si permanece en la superficie del líquido (flotación). Un sólido sedimenta o flota dependiendo de su densidad respecto a la del líquido.

En otras palabras, el sólido experimenta una fuerza ascendente debida al empuje que el líquido ejerce sobre éste, cuya magnitud es igual a la del peso del líquido desplazado por el sólido (principio de Arquímedes). El sólido sedimentará si esta fuerza es inferior a la fuerza que la gravedad ejerce sobre el sólido; en caso contrario, flotará. Si las partículas son muy

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pequeñas, los procesos de sedimentación o flotación pueden ser extremadamente lentos debido, por un lado, a la resistencia al avance de las partículas provocada por la fricción que se establece entre éstas y las del líquido, y, por otro, a los movimientos aleatorios de las partículas inducidos por las turbulencias térmicas que se generan en el seno del líquido (difusión). En estos casos, hay que recurrir a la centrifugación para separarlas.

La centrifugación es una técnica de separación que se utiliza para aislar o concentrar partículas suspendidas en un líquido aprovechando la diferente velocidad de desplazamiento según su forma, tamaño o peso al ser sometidas a una fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga es la que se ejerce sobre un cuerpo cuando éste gira alrededorde un eje. Esta fuerza, cuya magnitud es directamente proporcional a la masa del cuerpo, el radio de giro y la velocidad de giro (o angular), es perpendicular al eje y tiende a alejar el cuerpo del mismo. La fuerza centrífuga puede acelerar el proceso de sedimentación de partículas que tienen tendencia a hacerlo espontáneamente (densidad superior a la del líquido), o provocar este proceso en aquellas que tienden a flotar (densidad inferior a la del líquido). En este sentido, la tecnología actual permite llegar a fuerzas de centenares de miles de veces la fuerza de la gravedad (‘1g’ es aproximadamente la fuerza centrífuga generada por un rotor de 25 cm de radio girando a una revolución por Segundo).

3.3. PRINCIPIO DE PROCESO

El estudio de las separaciones sólido-líquido por centrifugación está basado en la teoría de la sedimentación. Esta permite

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desarrollar algunas predicciones del comportamiento de los equipos centrífugos, no sólo para 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 lo anterior, 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

3.3.1. 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.

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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.

Las fuerzas 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) descritapor 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 de flotación - 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).

3.3.2. Sedimentación por Acción de la Gravedad

En varios procesos de separación 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.

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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:

Velocidad de sedimentación de la partícula:

Válida para partículas esféricas, Re < 1 y bajas concentraciones.

Velocidad de sedimentación de la partícula en centrífugas esféricas:

3.3.3. Fuerzas implicadas

En el proceso de centrifugación se presentan dos tipos de fuerzas, la fuerza centrífuga y la fuerza centrípeta.

Fuerza centrípeta: Es toda fuerza o componente de fuerza dirigida hacia el centro de curvatura de la trayectoria de una partícula.

Es necesaria para producir el cambio de dirección de la velocidad de la partícula.

Fuerza centrífuga: Es una fuerza ficticia que aparece cuando se describe el movimiento de un cuerpo en un sistema de referencia en rotación. Tiende a alejar el cuerpo del mismo

Para que la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo sea nula, el observador debe imaginar la existencia de una fuerza igual y de sentido opuesto a la fuerza centrípeta.

12 3.4. TIPOS DE CENTRIFUGACIÓN

La centrifugación se puede llevar a cabo a escala preparativa o escala analítica. La primera se utiliza para aislar partículas y la segunda permite determinar propiedades físicas como la velocidad de sedimentación o el peso molecular.

Las partículas se pueden separar en función de la velocidad de sedimentación (centrifugación diferencial), la masa (centrifugación zonal) o la densidad (centrifugación isopícnica). La centrifugación zonal y la centrifugación isopícnica constituyen ejemplos de centrifugación mediante un gradiente de densidades.

Presentamos los principales tipos de centrifugación

3.4.1. Centrifugación diferencial

Es el proceso que tiene como resultado la obtención de un sobrenadante y un material sedimentado.

La centrifugación es un método que utiliza la propiedad de sedimentación de partículas con base en la masa de las moléculas para la separación de partículas de una solución. Una vez obtenido el lisado o homogenado celular se ha de proceder a su fraccionamiento. Una de las técnicas más empleadas es la centrifugación. Se basa en hacer girar el tubo a gran velocidad de forma que se produzca la acumulación en el fondo del mismo de las partículas que tienden a hundirse por tener una densidad menor que la del medio en que

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se encuentran. Así, después de la centrifugación la muestra, homogénea, se habrá separado en dos fracciones : sobrenadante (supernatant), fracción homogénea que no ha sedimentado, y el sedimento (pellet) que ha quedado adherida al fondo del tubo.

La fuerza centrífuga es aplicada a cada partícula de la muestra la cual será sedimentada en un índice que es proporcional a la fuerza centrífuga aplicada.

3.4.2. Centrifugación mediante un gradiente de densidades:

Este tipo de centrifugación es un proceso mediante el cual las partículas se distribuyen en fracciones de diferentes densidades de un fluido líquido. El método es un poco más elaborado que la centrifugación diferencial, no obstante presenta ventajas que compensan el trabajo añadido. La técnica permite la separación de varios o todos los componentes de la muestra y la realización de medidas analíticas. El método de gradiente de densidades implica la utilización de un soporte fluido cuya densidad aumenta desde la zona superior a la inferior. El gradiente se consigue con un soluto preferiblemente de baja masa molecular, de tal manera que la muestra a analizar pueda ser suspendida en la solución resultante. Como solutos se utilizan la sacarosa, polisacáridos sintéticos, derivados yodados del ácido benzoico, o sales de metales alcalinos pesados como el rubidio o el cesio, entre otros. La muestra se deposita en la parte superior del gradiente como una fina banda y, tras centrifugar, la separación de los componentes de la

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muestra se presenta como diferentes bandas o zonas que pueden ser separadas (o fraccionadas).

Hay dos variantes de este método, la centrifugación zonal y la centrifugación isopícnica: