Técnicas Esenciales de Separación y Procesamiento Industrial: Filtración, Tamizado y Mezcla

Filtración: Conceptos Fundamentales

La filtración es el proceso de separación de sólidos en suspensión en un líquido, mediante un medio poroso que retiene los sólidos y deja pasar el líquido.

Aplicaciones de la Filtración

• Domésticas: Aire acondicionado, tratamiento de agua (filtro químico y filtro mecánico).
• Industriales: Aire acondicionado, industria de bebidas (cerveza y vino).

La filtración es un método físico-mecánico para la separación de mezclas de diferentes fases:

• Sólido-Líquido
• Sólido-Gas
• Líquido-Gas (Aerosoles)

Tipos de Filtración según el Objetivo

Filtración de Separación

Se trata de recuperar un sólido de un líquido (la torta de filtración). No es necesario recuperar la totalidad del sólido.

Filtración Clarificante

Se trata de retirar todo el sólido del líquido para continuar el procesamiento del líquido.

Factores que Determinan el Tipo de Filtro

La elección del filtro depende de:

• La especie a filtrar y su cantidad.
• El tamaño de partícula a separar.
• El volumen y la temperatura del medio a filtrar.
• La precisión requerida.

Clasificación de Medios Filtrantes

Tipos de Filtros de Profundidad (Papel)

Estos filtros retienen las impurezas en la superficie y en el interior del medio.

• Se denominan filtros de profundidad porque permiten procesar una gran cantidad de muestra.
• La impureza se acumula sobre la membrana, actuando como un segundo lecho filtrante.
• El tamaño de retención suele ir desde 1 mm a 30 mm.

Tipos de Filtros de Membrana

Estos filtros actúan fundamentalmente sobre sí mismos (retención superficial).

• Solo retienen las partículas más grandes que el tamaño de poro del filtro.
• Se puede ensayar la integridad del filtro.
• La filtración es más lenta que en los de profundidad.
• El tamaño de poro va desde 0.1 mm a 1.2 mm.

Tamizado: Separación por Tamaño

El tamizado es un método físico para separar mezclas.

Características del Proceso

1. Un tamiz es una superficie con perforaciones uniformes.
2. Los materiales de mayor tamaño quedan en la superficie y los de menor tamaño pasan por el orificio.
3. Para llevar a cabo el proceso es necesaria la vibración.
4. La vibración permite que el material fino pase por los orificios del tamiz.
5. El principal uso se encuentra en el procesamiento de harinas y granos.

Procedimientos Operacionales de Filtración

Filtración por Gravedad

• Se usa con filtros de papel en laboratorio.
• Generalmente se utiliza para pequeñas muestras, tanto para clarificación como para separación.
• Los tiempos de filtración son largos.

Filtración por Vacío (Succión)

• Se genera el vacío (succión) a la salida del filtro.
• Este método acelera el proceso.

Filtración por Presión

• Se impulsa la solución a filtrar mediante presión.
• Se consiguen las máximas velocidades, ya que los equipos de presión son los más eficaces.

Mezcla y Homogeneización

Definición de Mezcla

La mezcla es la unión de dos o más componentes en una masa o solución, que puede ser homogénea o heterogénea. No existe una fórmula matemática que prediga la evolución de una mezcla; la experiencia es el factor más importante.

Factores Determinantes de la Mezcla

• Componentes
• Temperatura
• Viscosidad
• Afinidad entre componentes
• Estado físico

Objetivo del Proceso de Mezcla

Conseguir una masa integrada que permita el proceso posterior.

Ejemplo de Proceso de Mezcla (Receta)

Calcular la receta para 1/3 de masa. Para mezclar:

1. Primero, mezclar las yemas, la manteca y el azúcar.
2. A continuación, añadir poco a poco la harina.
3. Finalmente, incorporar el limón y la canela.

Desaireación: Eliminación de Gases Ocluidos

La desaireación consiste en retirar el aire que queda ocluido en la materia a procesar. Es aconsejable extraer el aire por las siguientes razones:

• Actúa como una resistencia al tratamiento térmico, disminuyendo su eficacia.
• Favorece los procesos oxidatorios.

Mecanismo de Desaireación

• El proceso consiste en extraer el aire ocluido mediante vacío.
• Durante el desaireado, se debe incluir un dispositivo que permita atrapar los compuestos volátiles que puedan salir del producto para reintroducirlos en él.

Picado y Molido

Picado

Se entiende por picado el proceso de reducción del tamaño de partículas en alimentos frescos, como carnes, vegetales, etc.

Objetivos del Picado

• Elaborar productos diferentes al original.
• Utilizar todos los restos no comercializables de diferentes procedencias, siempre que sean de buena calidad.
• Generar un valor añadido a materias primas de bajo coste.