UNIVERSIDAD INTERSERRANA DEL ESTADO DE PUEBLA AHUACATLANINGENIERA AGROINDUSTRIAL 5SEMESTREOPERACIONES UNITARIAS DOCENTE: ING. JOSE VICTORIANO RAMREZ ROMUALDO ALUMNO: JOSE ERASTO ARROYO AGUILARREPORTE: APLICACIONES DE LA FILTRACIN EN LOS PROCESOS AGROINDUSTRIALES

INTRODUCCINLa filtracin como Operacin Unitaria usada industrialmente tiene varios tipos o clasificacin dependiendo de lo que se est separando. Existen la filtracin por clarificacin, la filtracin por torta y las microfiltraciones y ultrafiltraciones. La filtracin por torta es la que este trabajo abarca, resaltndose su concepto y diferencindola de los otros tipos. Se especifica la forma de cmo se dan estas filtraciones por torta en los equipos que son filtracin a Presin Constante y Filtracin a Velocidad constante formulando para cada una las ecuaciones matemticas a utilizar en el clculo de sus parmetros de diseo. Asimismo, se explica la metodologa para la realizacin de los problemas de filtracin por torta.OBJETIVOSDefinir y caracterizar sistemas de filtracinDESARROLLOLa filtracin se puede definir como la operacin bsica en la que el componente slido insoluble de una suspensin slido-lquido se separa del componente lquido, haciendo pasar a este ltimo a travs de una membrana porosa que retiene las partculas slidas, en su superficie o en el interior de su estructura o en ambos a la vez.A la suspensin del slido en el lquido se le conoce como papilla de alimentacin; al lquido que pasa a travs de la membrana se le denomina filtrado y a la membrana medio de filtracin. Los slidos separados se conocen como torta de filtracin, una vez que han formado una capa detectable que cubra la cara superior del medio. Para recuperar adecuadamente un filtrado y/o una torta de pureza adecuadas, en la prctica, es preciso lavar la torta, o liberarla del filtrado soplando aire a su travs, al trmino de la filtracin. En algunas operaciones, tambin es deseable el secado de la torta con aire.El equipo en el que se lleva a cabo la filtracin, lavado y secado se conoce como filtro y debe proporcionar:a) soporte al medio de filtracinb) espacio para el acumulo de los slidosc) canales para la introduccin de la papilla de alimentacind) lquido de lavadoe) vapor de agua y/o aire para la recuperacin del filtrado y las aguas de lavado y salidas del aire y el vapor de agua ya utilizados Adems del filtro, se necesitan medios de filtracin y tanques o depsitos, para la papilla de alimentacin, el filtrado y las aguas de lavado. Tambin se precisan medios de inducir el flujo del filtrado, a travs del filtro.El flujo del filtrado puede verse impulsado por la gravedad, por una presin mayor que la atmosfrica en la cabecera del medio (filtracin a presin), aplicando vaco en la cola del medio (filtracin al vaco) o por la fuerza centrfuga (filtracin centrfuga). La filtracin impulsada slo por la fuerza de la gravedad no se utiliza ms que con papillas que contienen slidos fciles de escurrir, o muy pobres en slidos; es poco usada en la industria alimentaria, excepto en el tratamiento de aguas de abastecimiento y residuales. Las aplicaciones de la filtracin, en la industria alimentaria, se pueden dividir en tres categoras: En la primera se incluyen todas aquellas en las que se separa de las papillas que contienen cantidades apreciables de slidos insolubles (por ej., uno o dos por ciento en peso), por un lado, los slidos y, por otro, los lquidos que los componen; tanto el lquido como el slido (o ambos) pueden ser valiosos; en estas operaciones, se forma una torta en la cabecera del medio de filtracin y al proceso se le conoce como filtracin con torta. En la segunda categora, que se denomina clarificacin, se retiran de un lquido valioso pequeas cantidades de slidos insolubles; el propsito, en general, es producir un lquido claro y los slidos constituyen, casi siempre, contaminantes. En este tipo filtracin, a veces, tambin se forma una torta por encima del medio de filtracin pero, si la cantidad de slidos es muy pequea, pueden quedar embebidos en la estructura del mismo. La tercera categora, denominada frecuentemente micro filtracin, retira del lquido partculas muy finas, del orden de 1 pm de dimetro, o menos, y en general tiene por objeto liberar de microorganismos los alimentos lquidos que los contienen.(Brennan J, et al. 1998)

Fundamento de la filtracin aplicable a los casos en los que tienen lugar la formacin de una torta.En las etapas iniciales de la filtracin, las primeras partculas slidas que llegan al medio se embeben en l, reduciendo su rea superficial activa (abierta) y aumentando la resistencia que ofrece al flujo del filtrado. A medida que la filtracin contina, se va formando una capa de slidos en la cabecera del medio; esta capa, o torta, aumenta en espesor a medida que pasa el tiempo. Una vez formada, se convierte, de hecho, en el medio de filtracin ms importante. El filtrado, al pasar a travs del filtro, encuentra tres clases de resistencias: a) la ofrecida por las entradas, salidas y canales del filtro propiamente dichob) la ofrecida por el medio de filtracin. c) la ofrecida por la torta. La cada de presin total a travs del filtro es equivalente a la suma de las cadas de presin producidas por estas tres resistencias. Normalmente se desprecia la cada de presin a travs de los canales y entradas y salidas del filtro propiamente dichoSi - es la cada total de presin en el filtro, -e la cada de presin a travs de la torta y -m la debida al medio,

(Brennan J, et al. 1998)Resistencia de la torta de filtracinLa cada de presin a travs de la torta de filtracin est relacionada con la velocidad de flujo del filtrado por la expresin:

En la que

= cada de presin a travs de la torta

= viscosidad del filtrado

= masa de slidos depositada sobre el medio por unidad de volumen de filtrado

= volumen de filtrado que pasa en el tiempo .

= rea del filtro, normal a la direccin de flujo del filtrado.

=resistencia especfica de la torta.

=la porosidad de la torta

=rea superficial especficas de las partculas slidas de la torta.

=densidad de los solidos

=constante (de valor 5 para partculas empaquetadas al azar y de forma y tamao definidos).(Brennan J, et al. 1998)

Resistencia Del Medio De Filtracin

=cada de presin a travs del medio de filtracin

=resistencia del medio de filtracin

En general, se supone que es constante durante todo el ciclo de filtracin y su valor se determina experimentalmente. Con ello, se incluye en la resistencia ofrecida al flujo de filtrado por los canales del filtro.

O bien:

(Brennan J, et al. 1998)Esta ecuacin es la expresin general de la velocidad de flojo del filtrado.Tipos de filtracin: procesamiento con membranasEn general, existen tres principales tecnologas de membranas, a saber: hiperfiltracin u smosis inversa, ultrafiltracin y microfiltracin, mismas que se distinguen por el tamao de las panculas o molculas que son capaces de retener. Hiperfiltracin

El tamao del poro es el ms pequeo (0.0001 ~0.001 ,) de los tres sistemas, por lo que incluso molculas disueltas pequeas como sales son retenidas por la membrana. En este nivel molecular se necesitan presiones altas del orden de 10 a 50 bar porque tambin intervienen fuerzas osmticas. Por aadidura, el sistema de hiperfiltracin se utiliza con propsitos de eliminar molculas de agua: por ejemplo La purificacin de agua mediante la desalinizaci6n del agua de mar. Ultrafiltracin

El tamao del poro de las membranas que se utilizan en la ultrafiltracin vara entre 0.001 y 0.1 . Se trata de un proceso de separacin selectivo en el que la membrana retiene slidos suspendidos, coloides como las protenas, slidos emulsionados como complejos de grasa y protena, as como macromolculas disueltas con un peso molecular de alrededor de l0 000 a 100 000. Las molculas que no atraviesan la membrana se conocen como material retenido o concentrado. Los materiales disueltos de bajo peso molecular como disolventes, sales, azcares y agua pasan a travs de la membrana por accin de una fuerza impulsora de presin hidrosttica relativamente baja (1-10 bar); esta corriente que se forma se conoce como permeado o filtrado. La ultrafiltracin por lo comn se utiliza para concentrar y fraccionar molculas grandes del suero de queso y de la leche. Microfiltracin

Las membranas utilizadas en la microfiltraci6n tienen un tamao de poro de 0.1 a 10, por lo que slo son retenidas macromolculas muy grandes como glbulos grandes de grasa, protenas de gran tamao y panculas suspendidas como clulas microbianas. Algunas veces, la microfiltracin se utiliza para separar selectivamente molculas, escogiendo un tamao especfico de membrana. Por ejemplo, al filtrar leche descremada para eliminar las protenas del suero, stas pasan libremente en tanto que se retiene la casena. Comnmente, la microfiltracion se emplea para clarificar y separar productos farmacuticos, cerveza, vino y bebidas no alcohlicas (Sharman K; Mulvaney S. 2003).

BIBLIOGRAFASSharman K, Shri. Mulvaney, S. 2003. Ingeniera de los alimentos: operaciones unitarias y prcticas de laboratorio. Limusa Wiley. Cornell University. Ithaca, New York. Pp. 165-166.Brennan, J; Butters, J; Cowell, N. 1998. Las operaciones unitarias de la ingeniera de los alimentos. Departament of food Science and Technology. University of Reading. Reading united Kindom. Editorial Acribia. Tercera edicin. Pp 139- 142, d