microfiltracion ultrafiltracion osmosis inversa

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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