microfiltracion ultrafiltracion osmosis inversa
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8/10/2019 microfiltracion ultrafiltracion osmosis inversa
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TEMA: Microfiltracin, Ultrafiltracin y Osmosis inversaCurso : Ingeniera de Alimentos II
Docente : ING. YOLANDA RAMIREZ TRUJILLO
Alumno : CHAHUA HUETE, Werner
Ciclo : 2014 - II
TINGO MARA, PERU
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVAFACULTAD DE INGENIERA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
DEPARTAMENTO ACADMICO DE CIENCIAS, TECNOLOGA E INGENIERA DE ALIMENTOS
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Microfiltracin, Ultrafiltracin y Osmosis inversa
Son operaciones de separacin con fundamentos muysimilares. Permiten separar los componentes de una
disolucin mediante la aplicacin de una diferencia de
presin absoluta como fuerza impulsora.
Las principales diferencias entre operaciones
radican en el tamao mnimo de los solutos que
retienen y, como consecuencia en el intervalode diferencia de presiones en el que trabajan.
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Microfiltracin:
En microfiltracin se separan y retienen especies con tamaos en
intervalo 0,1 10 m, lo que requiere la diferencia de presiones
pequeas, entre 0,1 y 2 atm. Habitualmente los componentes retenidos
son partculas solidas que se encuentran en suspensin coloidal en el
seno de un liquido.
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Microfiltracin:
Filtracin Superficial. Los poros de la membrana son menores que eltamao de las partculas retenidas. La separacin se puede llevar acabo
utilizando membranas de paredes delgadas.
Las membranas de microfiltracin son porosas y dependiendo del tamaode los poros respecto del de las partculas a separar se distinguen dos
tipos de filtracin:
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Microfiltracin:
Filtracin de Profundidad. La membrana esta constituida por un
material fibroso o granular que posee intersticios de tamaos mayores queel dimetro de la partcula solidas. De esta forma, las partculas pueden
penetrar en el interior del medio filtrante pero se separan del fluido al
quedar adheridas a la superficie interna de la membrana. Para que la
separacin sea eficaz es necesario que la membrana tenga un cierto
espesor.
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Microfiltracin:
Dependiendo del flujo del fluido respecto a la membrana tambin se
distinguen dos tipos de configuraciones para llevar a cabo lamicrofiltracin.
Microfiltracion sin Salida. La disolucin se impulsa en direccinperpendicular la membrana, la cual deja pasar el disolvente y retiene partculas por
encima de un determinado tamao. Es un sistema anlogo al utilizado en lafiltracin convencional. Se trabaja en rgimen no estacionario ya que, a medida que
transcurre el tiempo, va aumentando el espesor de torta de partculas acumulada
sobre el medio filtrante, lo que implica un incremento paulatino de la resistencia al
paso de disolvente y, por tanto, una disminucin del caudal del liquido filtrado.
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Microfiltracin:
Microfiltracion de Flujo Cruzado. En este caso la suspensinalimento circula paralelamente a la superficie de la membranay como consecuencia, perpendicularmente respecto del flujode disolvente a travs de la misma.
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Ultrafiltracin:
En el caso de ultrafiltracin, la separacin de componentes de
menor tamao respecto de la filtracin hace necesario el uso de
membranas de menores tamaos de poro y la utilizacin de
mayores diferencias de presin, habitualmente entre 2 y 10 atm,
afn de conseguir el flujo de disolvente a travs de los mismos.
Separan y retienen partculas de 0.001 a 0.1 m
Las especies retenidas por este tipo de membranas incluyen
macromolculas, sustancias polimricas y partculas coloidales. La
separacin por ultrafiltracin se basa fundamentalmente endiferencias de tamaos moleculares aunque en muchos casos la
naturaleza qumica y las interacciones soluto-membrana tambin
es importante.
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Ultrafiltracin:
La ultrafiltracin se suele llevar acabo mediante la configuracin de
flujo cruzado, es decir, la disolucin a concentrar fluye
paralelamente a la membrana y perpendicularmente respecto del
flujo de disolvente a travs de la misma
Con frecuencia durante el desarrollo de la ultrafiltracin se forma
una capa de gel, de naturaleza polimrica, sobre la superficie de la
membrana, provocando la aparicin de una resistencia y muy
importante al transporte de la materia.Por ello, las membranas de ultrafiltracin se disean tratando de
prevenir o aminorar el ensuciamiento de su superficie
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Ultrafiltracin:
Una de las posibilidades existentes consiste en modificar
qumicamente la superficie de la membrana para hacerla mas
hidrofilica, lo que dificulta la formacin de capa de gel y favorece el
flujo de agua.
Aplicaciones en la Industria de alimentos:
Recuperacin de lactoalbumina y lactoglobulina a partir del
suero de queso.
Reconcentracin de leche durante la fabricacin de queso
Clarificacin de vinos.
Concentracin de gelatinas, etc.
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Osmosis Inversa
Tal y como su nombre lo indica, la osmosis inversa es una operacin enla que se consigue invertir el flujo de los componentes respecto del
proceso natural de osmosis. En este ultimo, el disolvente de una
disolucin atraviesa una membrana semipermeable para compensar la
diferencia de concentraciones de solutos existente en ambos lados de la
misma. El transporte de agua provoca un aumento de la de la presin en
la disolucin receptora y una disminucin de la misma en la disolucinque pierde disolvente.
Una vez alcanzado el equilibrio, la diferencia de presiones existente
entre ambos lados de la membrana, denominndose presin osmtica
()
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Osmosis Inversa
En la osmosis inversa, para invertir el flujo de disolvente y conseguir su
transporte el contra del gradiente de concentracin, es necesario aplicar
una diferencia de presin como mnimo a la presin osmtica. La
diferencia entre ambas (P-) es realmente la fuerza impulsora queprovoca el flujo de agua. Como consecuencia, las diferencias de presin
aplicadas en osmosis inversa suelen ser notablemente mayores que lasutilizadas en micro filtracin y ultrafiltracin.
Mediante la osmosis inversa se consigue aumenta la concentracin desolutos presentes en una disolucin. Los componentes que la membrana
rechaza son especies moleculares o inicas sin necesidad de que su
tamao sea superior aun mnimo determinado, ya que se utilizan
membranas densas, generalmente hidrofilias.
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Osmosis Inversa
Si las especies a retener son inicas es frecuente el empleo de
membranas con cargas elctricas asociadas a la estructura, al igual que
en la operacin de electrodilisis.
En ese caso, inicialmente la membrana solo rechaza el ion con carga
elctrica del mismo signo que las cargas fijas que posee, pero dado quese tiene que mantener la electro neutralidad de la dilucin, el efecto que
se produce es un rechazo tambin de las especies con cargas elctricas
del signo contrario. Por ello, la osmosis inversa combinada con
membranas con cargas elctricas se utiliza ampliamente en operaciones
de concentracin de disoluciones de electrolitos as como en la obtencin
de agua dulce a partir del agua del mar
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Osmosis Inversa
Coeficiente intrnseco de retencin de soluto ():
= 1 "
se define referido a la concentracin de soluto presente en la
disolucin concentrada justo en la superficie de la membrana ()
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Osmosis Inversa
Grado de Recuperacin del disolvente (r):
=
o de una forma continua:
=
Donde:
flujo volumtrico del disolvente a travs de la membrana.
rea de la membrana
volumen inicial de la disolucin del alimento. T tiempo
y el caudal volumtrico de la disolucin del alimento y
disolucin permeada respectivamente.
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Osmosis Inversa
Flujo del disolvente a travs de la membrana:
=
flujo del soluto a travs de la membrana:
=
Caudal del soluto
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Osmosis Inversa
Flujo del disolvente a travs de la membrana:
flujo del soluto a travs de la membrana:
=
"
/
Combinando las ecuaciones anteriores se obtiene la
siguiente expresin:
= 1 +
1
P
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Modulo de membrana
Mdulos platos y marcos: las membranas en forma de lamina se apilan
para dar lugar a una especie de sndwich formado por un dos membranas
y un separador plano entre las mismas delimita el espacio til para la
circulacin de las fases fluidas.Densidad de empaquetamiento 100 y 400 m2/m3
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Mdulos en espiral en esta configuracin la membrana de partida es plana
pero al enrollarse alrededor de un tubo central adquiere una disposicin
cilndrica.
Densidad de empaquetamiento superiores al orden 800 m2/m3
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Mdulos capilares y fibras huecas. En ambos casos, las unidades
fundamentales son membranas tubulares de diametro muy pequeo
inferior a 10mm. Ventajas de este tipo de modulo es sus elevadisimas
dessidades de empaquetamiento entre 600 y 1200 m2/m3 hasta 30000m2/m3. soportan diferentes presiones.
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