UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTINFACULTAD DE INGENIERA DE PROCESOSESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA QUIMICA

Curso: Laboratorio de Ingeniera de Bioprocesos

Turno: Jueves 12-2 p.m.

Estudiante:Aguilar Chvez, Ana Luca

AREQUIPA-2014

TERMODINMICA DEL CIDO TRICLOROACTICO

Acidez en las molculas orgnicasSegn la teora de Arrhenius, desarrollada a finales del siglo XIX, un cido es una sustancia que se ioniza en disolucin acuosa dando iones H+ (HCl) y una base es una sustancia que se ioniza en disolucin acuosa generando aniones hidroxilos (OH-). Segn esta definicin, el HCl, que se disuelve en agua generando H+ y Cl-, cabe clasificarlo como un compuesto cido. Por otro lado, el NaOH, que se disuelve en agua generando Na+ y OH-, se clasifica como una base. La definicin de cidos y bases de Arrhenius ayud en su tiempo a comprender el comportamiento de muchos cidos y bases pero no explicaba las caractersticas cidas y bsicas de otros compuesto, como el amoniaco NH3, que neutralizaba a los cidos sin contener una funcin hidroxilo en su frmula molecular.En 1923 Brnsted y Lwry definieron un cido como una sustancia capaz de ceder protones y una base como una sustancia capaz de aceptar protones. Segn esta definicin, cualquier compuesto que contenga un H en su estructura puede potencialmente actuar como cido y cualquier compuesto con un par de electrones solitario puede actuar como una base. Las dos especies, cido y base, se necesitan en cualquier reaccin de transferencia de protones, puesto que si una base cede un protn ha de haber una base que lo acepte. Por eso las reacciones de transferencia de protones se les conocen con el nombre de reacciones cido-base.

Cuando un compuesto pierde un protn, la especie que se genera es su base conjugada. De la misma forma, cuando un compuesto acepta un protn, la especie generada es su cido conjugado. Cuanto ms fuerte es el cido ms dbil ser su base conjugada y viceversa. Se podra decir que la basicidad es una medida de la capacidad que posee un compuesto para compartir sus electrones con un protn. La fuerza de un cido depende de la capacidad para donar protones. Cuando un cido se disuelve en agua se disocia hasta alcanzar un equilibrio en el que coexisten especies iniciales (cido) y finales (base conjugada). Este equilibrio viene definido por una constante que se denomina constante de disociacin cida (Ka). La constante de acidez es una medida de la fuerza del cido, de manera que cuanto mayor sea su valor ms fuerte ser el cido (mayor facilidad para donar el protn). La acidez tambin se puede expresar como pKa, que se define como:

Cuanto menor sea el pKa mayor ser la acidez del compuesto.Hay que tener presente que la acidez y basicidad son conceptos termodinmicos: no importa la velocidad a la que se alcance el equilibrio sino la posicin de ste. Un cido fuerte es el que tiene una elevada Ka, lo que significa que el equilibrio est muy desplazado a la derecha, lo que a su vez implica una gran estabilizacin termodinmica de la base conjugada en relacin con el cido que la genera.

Determinados compuestos orgnicos poseen caractersticas cidas. Los ms importantes son: Los cidos carboxlicos (RCOOH) con pKa del orden de 3 a 5. Estos compuestos son, al igual que el agua, anfotricos y por tanto capaces de actuar como cidos o como bases.

Los alcoholes, mucho menos cidos que los cidos carboxlicos, con valores de pKa alrededor de 16. Son tambin anfteros.

Las sales de amonio, cidos conjugados de las aminas, con valores de pka entre 5-10. Son ms cidos que los alcoholes.Aunque los cidos carboxlicos no son tan cidos como los cidos minerales (HCl, H2SO4, HNO3) son mucho ms cidos que los alcoholes. Por ejemplo, el cido actico es 1011 veces ms cido que los alcoholes ms cidos. De hecho, el cido actico concentrado puede provocar quemaduras graves en contacto con la piel.Efecto inductivo y fuerza cidaCuando un cido carboxlico se disocia se genera un anin carboxilato, de manera que cuanto ms estable sea el anin carboxilato ms desplazado hacia la derecha estar el equilibrio y ms cido ser el cido carboxlico:Si un cido carboxlico contiene en su estructura tomos electronegativos su acidez aumenta porque el efecto inductivo electrn-atrayente de esta clase de tomos contribuye a deslocalizar la carga negativa del anin carboxilato.

Este efecto inductivo puede ser muy grande si estn presentes uno o ms grupos electrn-atrayentes en el tomo de carbono .Por ejemplo, el cido cloroactico (ClCH2COOH) tiene un pKa de 2.86, lo que indica que es un cido ms fuerte que el actico (pKa =4.74). El cido dicloroactico (Cl2CHCOOH) es todava ms fuerte, con un pKa de 1.26. El cido tricloroactico (Cl3CCOOH) tiene un pKa de 0.64, comparable en fuerza a algunos de los cidos minerales. La magnitud del efecto de un sustituyente depende de su distancia al grupo carboxilo.

CENTRIFUGADORAS INDUSTRIALES

Una centrifugadora es una mquina que pone en rotacin una muestra para por fuerza centrfuga acelerar la decantacin o la sedimentacin de sus componentes o fases (generalmente una slida y una lquida), segn su densidad. Existen diversos tipos, comnmente para objetivos especficos.APLICACIONES Una aplicacin tpica consiste en acelerar el proceso de sedimentacin, dividiendo el plasma sanguneo y el suero sanguneo en un proceso de anlisis de sangre.

Tambin se utiliza para determinar el hematocrito mediante una toma de muestra capilar. En este caso la mquina utilizada se denomina micro centrfuga.

Es muy usada en laboratorios de control de calidad y en fbricas que elaboran zumos a base de ctricos, para controlar el nivel de pulpa fina, mediante separacin del zumo exprimido.

Otra aplicacin ocurre en la elaboracin de aceite de oliva. En ella, una vez molidas y batidas las aceitunas, se introducen en una centrifugadora horizontal, en la cual el aceite, que es la fraccin menos pesada, se aparta del resto de componentes del fruto: agua, hueso, pulpa, etctera.

Una aplicacin importante es la separacin del uranio 235 del uranio 238.

Para cuantificar el grado de grasa o crema que contiene la leche. Las centrifugadoras utilizan instrumentos denominados butirmetros, de los cuales existen diferentes tipos: para crema, manteca, etctera.FUNCIONAMIENTOEl centrifugado es una sedimentacin acelerada, ya que la aceleracin de la gravedad se sustituye por la aceleracin centrfuga. Puesto que la velocidad mencionada puede ser de miles de revoluciones por minuto, se alcanzan aceleraciones mucho mayores que la intrnseca de la gravedad.Adems de ser ms rpida que la sedimentacin, la centrifugacin permite separar componentes que la mera sedimentacin no podra realizar, por ejemplo separar el uranio 235 del uranio 238.Como la sedimentacin, al centrifugado lo rige la ley de Stokes, segn la cual las partculas sedimentan ms fcilmente cuantos mayores sean su dimetro y su peso especfico comparado con el del fluido, y cuanto menor sea su viscosidad. Es importante considerar que la funcin del fluido es esencial, pues sin su viscosidad todas las partculas se precipitaran a la misma velocidad.TIPOS DE CENTRIFUGADORASLos aparatos en los que se lleva a cabo la centrifugacin son las centrifugadoras: dispositivos mviles con alas en las braqueas. Contienen DOS COMPONENTES ESENCIALES: MOTOR

ROTOR (donde se coloca la muestra por centrifugar). Existen dos tipos de rotores:

Fijos. Los tubos se alojan con un ngulo fijo con respecto al eje de giro. Se usan para volmenes grandes.

Basculantes. Los tubos se hallan dentro de carcasas colgantes, unidas al rotor con un eje. Se mueven cuando el mecanismo centrifugador gira. Se usan para volmenes pequeos y para separar partculas de coeficiente de sedimentacin igual o casi igual. El mecanismo centrifugador est colocado en el interior de una cmara acorazada, a unos 4 C. En una centrifugadora, las masas de las muestras deben estar compensadas entre s. En caso contrario podra saltar por los aires. Para que no ocurra esto, hoy casi todas estas mquinas se detienen si las masas no estn compensadas.EXISTEN DOS GRANDES GRUPOS DE CENTRIFUGADORAS: ANALTICAS. Posibilitan obtencin de datos moleculares: masa molecular, coeficiente de sedimentacin, etctera. Son muy caras y escasas.

PREPARATIVAS. Con ellas se aslan y purifican las muestras. Hay de cuatro tipos:

De mesa. Alcanzan unas 5 000 revoluciones por minuto (rpm). Se produce una sedimentacin rpida. Hay un subtipo: las microcentifugadoras, que llegan a 12 00015 000 rpm. En muy poco tiempo se obtiene el precipitado.

De alta capacidad. Se utilizan para centrifugar volmenes de cuatro a seis litros. Alcanzan hasta 6 000 rpm. Son del tamao de una lavadora y estn refrigeradas.

De alta velocidad. Son del mismo tamao que las de alta capacidad y llegan a 25 000 rpm.

Ultracentrifugadoras. Pueden alcanzar hasta 100 000 rpm. Tambin estn refrigeradas. Son capaces de obtener virus.

1. Centrifugas Hidroextractoras IndustrialesNuestras Centrfugas Hidroextractoras industriales son fabricadas para el trabajo pesado y continuo, hechas ntegramente en acero inoxidable, con capacidad desde 15 hasta 400 kg., automticas y programables y de fcil mantenimiento.

2. Centrfugas De Disco (O Platos)

C&D INGENIERIA ofrece equipos para la separacin slido-lquido y propone un amplio rango de Clarificadores Autolimpiantes. El clarificador permite, por medio de una alta velocidad de centrifugacin (altos valores de G), la recuperacin de partculas extremadamente pequeas (en el rango desde los 0,5 hasta 500 micrones) y/o una fuerte clarificacin de los lquidos.

Clarificacin (figura 1)

El producto a ser clarificado fluye hacia el interior del bowl a travs de una tubera de alimentacin (1) y va hacia el distribuidor (2) donde toma aceleracin hasta alcanzar la velocidad de rotacin del bowl .El distribuidor lleva el producto hasta la pila de discos (3) (platos de forma troncocnica), donde toma lugar la clarificacin. El lquido clarificado sube por la pila de discos y alcanza la parte superior de la cmara del bowl. All, una bomba centrpeta fija (4) (convierte la energa producida por la rotacin en energa cintica, lo que le da a la salida del producto una presin positiva), lleva al clarificado bajo presin al conducto de salida (6).Un dispositivo tipo sello hidrulico (5), previene la oxidacin del producto debido al aire ambiental.

Descarga de slidos

Los slidos separados son colectados en la parte perifrica del bowl (7), y son peridicamente descargados a travs de agujeros (8) para mantener, de esta manera la eficiencia de clarificacin requerida. Los slidos descargados son colectados en una cmara anular conectada a un tanque pulmn de lodos, donde los slidos son drenados por gravedad a travs de un conducto. La presin producida por el agua en la cmara inferior (10), muestra un dispositivo (ram) operado hidrulicamente en posicin cerrada. Alimentando con agua el dispositivo (12), la vlvula en posicin abierta (11) deja fluir el agua en la cmara (10); la presin del producto empuja el dispositivo operado hidrulicamente y los slidos son expulsados a travs de los agujeros de descarga (8).Parando la alimentacin de agua (12) y llenando la lnea de agua (13) en la cmara (10), el dispositivo operado hidrulicamente vuelve a la posicin cerrada.

Control automtico

La descarga peridica de los slidos es llevada adelante en forma automtica por medio de un PLC, el cual controla una vlvula solenoide de apertura y cierre para el agua de circuito. Varios y diferentes ciclos de trabajo pueden ser seleccionados para ser automatizados. Entre otras cosas se puede seleccionar si la descarga ser parcial o total durante la separacin y la automatizacin de limpieza qumica (CIP).Por medio del PLC podemos ajustar el volumen de descarga, la frecuencia y la combinacin de descargas parciales y totales. El PLC puede realizar tambin varias operaciones, como por ejemplo:

Cierre automtico del bowl durante la fase de comienzo de las operaciones Parar la alimentacin durante las descargas totales Lavado de todas las superficies internas, antes y despus de las descargas Control manual de descargas parciales y totales Inundacin del Bowl (durante el CIP) Recirculacin del producto

Unidades para medir condiciones a la entrada y salida del equipo Los conductos de entrada y salida del equipo centrfugo pueden ser complementados con vlvulas e instrumentos necesarios para monitorear y controlar el proceso de separacin; Pueden ser vlvulas neumticas, vlvulas de ajuste micromtricas, de mariposa, ojos de buey iluminados, manmetros sanitarios, medidores de flujo y turbidez, etc.

Para la separacin lquido-lquido-slido, C&D INGENIERIA propone un amplio rango de Separadores Autolimpiantes. El Separador permite, por medio de una muy alta velocidad centrfuga perifrica (altos valores de G), la recuperacin de partculas muy finas (en el rango desde los 0,5 hasta 500 micrones) y la eficiente separacin de una mezcla en sus dos fases y la clarificacin de ambas en forma contempornea.

Separacin (figura 2)El producto a ser tratado fluye hacia el interior del bowl a travs de una tubera de alimentacin (1) y va hacia el distribuidor (2) donde toma aceleracin hasta alcanzar la velocidad de rotacin del bowl .El distribuidor lleva el producto hasta la pila de discos (3) (platos de forma troncocnica), donde toma lugar la separacin entre la fase pesada y la ms liviana. El lquido clarificado fluye hacia el centro del bowl y la fase pesada fluye hacia la periferia de los discos. Ambas fases suben por la pila de discos y alcanzan las dos cmaras superiores .All, dos bombas centrpetas fijas (4-5) (convierten la energa producida por la rotacin en energa cintica, lo que le da a la salida del producto una presin positiva), lleva a los lquidos bajo presin a los conductos de salida (6-7).

Descarga de slidos

Los slidos separados son colectados en la parte perifrica del bowl (8), y son peridicamente descargados a travs de agujeros (9) para mantener, de esta manera, la eficiencia de separacin requerida. Los slidos descargados son colectados en una cmara anular conectada a un damping tanque de lodos, donde los slidos son drenados por gravedad a travs de un conducto. La presin producida por el agua en la cmara inferior (11), muestra un dispositivo (ram) operado hidrulicamente en posicin cerrada. Alimentando con agua el dispositivo (13), la vlvula en posicin abierta (12) deja fluir el agua en la cmara (11); la presin del producto empuja el dispositivo operado hidrulicamente y los slidos son expulsados a travs de los agujeros de descarga (9).Parando la alimentacin de agua (13) y llenando la lnea de agua (14) en la cmara (11), el dispositivo operado hidrulicamente vuelve a la posicin cerrada.

Control automtico

La descarga peridica de los slidos es llevada adelante en forma automtica por medio de un PLC, el cual controla una vlvula solenoide de apertura y cierre para el agua de circuito. Varios y diferentes ciclos de trabajo pueden ser seleccionados para ser automatizados. Entre otras cosas se puede seleccionar si la descarga ser parcial o total durante la separacin y tambin es posible la automatizacin de limpieza qumica (CIP).Por medio del PLC podemos ajustar el volumen de descarga, la frecuencia y la combinacin de descargas parciales y totales.

3. CENTRFUGAS DE DISCO (O PLATOS)-SEPARADORES AUTOLIMPIANTES POR UNA CONDUCCIN (SELF CLEANING NOZZLE SEPARATORS SOLIDS EJECTING)

Para la separacin slido-lquido, con alto contenido de slidos, donde los slidos separados (concentrado) deben ser continuamente descargados, C&D INGENIERIA propone un amplio rango de Separadores Autolimpiantes por una conduccin (nozzle). Esta clase de separador permite, la clarificacin del lquido y la descarga de una fase altamente concentrada en slidos. (Un ejemplo de la misma es un equipo usado que se ofrece en servusado, marca Westfalia para 8.000 lts/h de leche cida, que va separando por la conduccin el queso crema formado, unos 1600 kg/h).

Separacin (figura 3)

El producto a ser tratado fluye hacia el interior del bowl a travs de una tubera de alimentacin (1) y va hacia el distribuidor (2) donde toma aceleracin hasta alcanzar la velocidad de rotacin del bowl .El distribuidor lleva el producto hasta la pila de discos (3) (platos de forma troncocnica), donde toma lugar la separacin entre el lquido y el slido. El lquido clarificado fluye hacia el centro del bowl y los slidos concentrados fluyen hacia la periferia. La fase liviana sube por la pila de discos y alcanza la parte superior de la cmara del bowl. All, una bomba centrpeta fija (4) (convierte la energa producida por la rotacin en energa cintica, lo que le da a la salida del producto una presin positiva), lleva al clarificado bajo presin al conducto de salida (5).Cuando el concentrado alcanza la periferia del bowl fluye a travs de los canales en el hood y es descargado por nozzles

Descarga de slidos

Los slidos separados, ms pesados que el concentrado (generalmente impurezas, a veces un producto, como el caso de queso crema), son colectados en la parte perifrica del bowl (7), y son peridicamente descargados a travs de agujeros (8) para mantener, de esta manera la eficiencia de separacin requerida. Los slidos descargados son colectados en una cmara anular conectada a un tanque de lodos, donde los slidos son drenados por gravedad a travs de un conducto. La presin producida por el agua en la cmara inferior (10), muestra un dispositivo (ram) (9) operado hidrulicamente en posicin cerrada. Alimentando con agua el dispositivo (12), la vlvula en posicin abierta (11) deja fluir el agua en la cmara (10); la presin del producto empuja el dispositivo operado hidrulicamente y los slidos son expulsados a travs de los agujeros de descarga (8).Parando la alimentacin de agua (12) y llenando la lnea de agua (13) en la cmara (10), el dispositivo operado hidrulicamente vuelve a la posicin cerrada.

Control automtico

La descarga peridica de los slidos es llevada adelante en forma automtica por medio de un PLC, el cual controla una vlvula solenoide de apertura y cierre para el agua de circuito. Varios y diferentes ciclos de trabajo pueden ser seleccionados para ser automatizados. Entre otras cosas se puede seleccionar si la descarga ser parcial o total durante la separacin y la automatizacin de limpieza qumica (CIP).Por medio del PLC podemos ajustar el volumen de descarga, la frecuencia y la combinacin de descargas parciales y totales. El PLC puede realizar tambin varias operaciones, como por ejemplo:

Cierre automtico del bowl durante la fase de comienzo de las operaciones Parar la alimentacin durante las descargas totales Lavado de todas las superficies internas, antes y despus de las descargas Control manual de descargas parciales y totales Inundacin del Bowl (durante el CIP) Recirculacin del producto Unidades para medir condiciones a la entrada y salida del equipo

Los conductos de entrada y salida del equipo centrfugo pueden ser complementados con vlvulas e instrumentos necesarios para monitorear y controlar el proceso de separacin; Pueden ser vlvulas neumticas, vlvulas de ajuste micromtricas, de mariposa, ojos de buey iluminados, manmetros sanitarios, medidores de flujo y turbidez, etc..

Usos especiales

Bowls hermticos (por ejemplo para usos con gases), se pueden disear por medio de sistema de sellos sobre el shaft vertical.

4. CENTRFUGAS DE DISCO (O PLATOS) CLARIFICADORES Y SEPARADORES CON RETENCIN DE SLIDOS (SOLIDS RETAINING)

Para la separacin lquido-lquido y slido-lquido, con una concentracin de slidos muy pequea (menos de 0,2% en volumen), C&D INGENIERIA propone un amplio rango de Clarificadores y Separadores con retencin de slidos. Esta clase de equipo permite, por medio de una muy alta velocidad centrfuga perifrica (altos valores de G), la recuperacin de partculas muy finas (en el rango desde los 0,5 hasta 500 micrones), la clarificacin de lquidos y una eficiente separacin de una mezcla en sus dos fases. El proceso de separacin toma lugar en el equipo con el Bowl rotando a gran velocidad.

El producto a ser clarificado fluye hacia el interior del bowl a travs de una tubera de alimentacin (1) y va hacia el distribuidor (2) donde toma aceleracin hasta alcanzar la velocidad de rotacin del bowl .El distribuidor lleva el producto hasta la pila de discos (3) (platos de forma troncocnica), donde toma lugar la clarificacin. El gran nmero de platos divide la superficie interna del bowl en muchas capas delgadas las cuales hacen ms eficiente la limpieza. El lquido clarificado fluye por la pila de discos y alcanza la parte superior de la cmara del bowl. All, una bomba centrpeta fija (5) (convierte la energa producida por la rotacin en energa cintica, lo que le da a la salida del producto una presin positiva), lleva al clarificado bajo presin al conducto de salida (6).

Bowl Clarificador (figura 4)

Bowl Separador (Figura 5)

El producto fluye hacia el interior del bowl a travs de una tubera de alimentacin (1) y va hacia el distribuidor (2) donde toma aceleracin hasta alcanzar la velocidad de rotacin del bowl .El distribuidor (2) lleva el producto hasta los canales de la pila de discos (3) donde sucede la separacin entre la fase pesada y la liviana .El gran nmero de platos divide la superficie interna del bowl en muchas capas delgadas las cuales hacen ms eficiente la limpieza. La fase liviana fluye por la pila de discos hacia el centro del bowl y deja los discos va el borde interno. La fase pesada fluye hacia la periferia del bowl. Ambas fases suben en la pila de discos y alcanzan las dos partes superiores de la cmara del bowl. All, dos bombas centrpetas fijas (4-5), llevan los lquidos bajo presin hacia los conductos de salida (6-7).Como se explic varias veces con las otras configuraciones de centrfugas de platos, las dos bombas estn rodeadas por fases lquidas girando a gran velocidad, por lo que, an si ellas no giran transfieren la velocidad del lquido y la convierten en presin esttica.

Remocin de slidosLas impurezas slidas contenidas en el producto son colectadas en la periferia del bowl (8) donde deben ser removidas manualmente. Si la fase slida es consistente, la sedimentacin de los slidos es relativamente rpida, por lo tanto la mquina debe ser parada peridicamente para la remocin. Si los slidos se adhieren y son muy compactos y en algunos otros casos especiales, las Centrfugas pueden ser provistas de una canasta colectora, a cual permite la remocin de slidos en unos pocos minutos y en un estado relativamente seco. Sobre los conductos de entrada y salida son agregadas las vlvulas y la instrumentacin necesaria para el control y la regulacin (vlvulas micromtricas, manmetros y visores).

CENTRFUGAS DE DISCO (Programa completo de produccin-aplicacin ms usual)

1. INDUSTRIA LCTEA Descremado de leche y suero Estandarizacin, manual o automtica Clarificacin de leche y suero Separacin de bacterias Descremado de leche fra

2. INDUSTRIA DE LAS BEBIDAS ,VINOS Y JUGOS Clarificacin de mosto, vinos y vinos espumosos Clarificacin de mostos cerveceros y cerveza Clarificacin de jugos ctricos, de manzana, y otras frutas Concentracin y purificacin de aceites esenciales

3. INDUSTRIA DE GRASAS Y ACEITES COMESTIBLES Desgomado, neutralizacin, lavado de aceites y grasas. Eliminacin de grasas de efluentes Produccin de biodiesel

4. INDUSTRIA QUMICA Clarificacin de productos finales Clarificacin de solventes Lavado de productos Recuperacin de catalizadores Purificacin de soluciones

5. FARMACIA Y BIOTECNOLOGA Concentracin de biomasa Separacin de sangre animal Extraccin y recuperacin de vitaminas Clarificacin de caldos de fermentacin

6. FLUIDOS INGENIERILES Y AGUAS INDUSTRIALES

Purificacin de lube, hydro y waste-oils, fuel y disel Tratamientos de baos, emulsiones refrigerantes, etc. Recuperacin de sustancias valiosas, desde procesos industriales