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Integrantes del grupo: - Yamila Orquera. - Melisa Correa. - Lucia Nina. Curso: 2°6°PByS. Profesor: Héctor Cirelli. Año: 2011. Nota: __________________ __________________
Índice de contenidos
La centrifugación ......................................................................................... 3 Fundamento teórico ................................................................................................................ 3 Tipos de centrifugación .......................................................................................................... 3
Centrifugación diferencial ..................................................................................... 3 Centrifugación por gradiente de gravedad .......................................................... 4 Centrifugas .............................................................................................................................. 4
El azúcar ....................................................................................................... 4 Materia prima ............................................................................................... 4 La caña de azúcar ................................................................................................................... 5
Botánica ................................................................................................................... 5 Variedades y países de cultivo ............................................................................... 5 Aplicaciones y sustancias que contiene ................................................................. 5 Aspectos importantes del procesamiento de caña de azúcar .............................................. 5 Cultivo de la caña de azúcar .................................................................................................. 6
Proceso de obtención del azúcar.................................................................. 6 Proceso de planta .................................................................................................................... 6
Cristalización y centrifugación.............................................................................. 6 Maquinas centrifugas utilizadas ........................................................................... 6
Producción de azúcar en la Argentina ........................................................ 7 Conclusión .................................................................................................... 8 Bibliografía ................................................................................................... 8
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La centrifugación Se le llama centrifugación a la separación de partículas liquidas de un sólido, donde la fuerza de peso es la que hace sedimentar a la partícula.
Fundamento teórico El fundamento teórico de la centrifugación está basado en un movimiento circular uniforme (la velocidad angular no varía, por lo que es constante y aceleración es igual a cero). Donde tienen como característica principal la velocidad angular, que describe ángulos iguales en tiempos iguales. También este movimiento presenta la velocidad tangencial cuyo valor es omega r, donde omega es r/seg se mide en metros, de tal manera que su unidad es m/seg. Cuya dirección es perpendicular a los radios del círculo en el punto considerado. Además el movimiento circular uniforme presenta la característica de la fuerza centrípeta (Fuerza que sostiene al punto de masa 1 a describir su trayectoria circular) y su fuerza centrifuga es una reacción de la fuerza centrípeta. El objetivo de la centrifugación es separar sólidos insolubles (partículas muy difíciles de sedimentar) de un líquido. Es el proceso de separación, el cual usa la acción de la fuerza centrifuga para promover el asiento de partículas que se encuentran mescladas con un líquido. Para ello, se aplica un fuerte campo centrifugo con lo cual las partículas tenderán a desplazarse a través 2 2 del medio en el que se encuentran con la aceleración (a=w .r) donde la unidad nos da en m/seg . El centrifugado es una sedimentación acelerada, ya que la aceleración de la gravedad se sustituye con la 2 aceleración centrifuga (w .r). El centrifugado, además de ser más rápido que la sedimentación, permite separar componentes que la mera sedimentación no podría separar, por ejemplo, separar el uranio 235 del uranio 238. El centrifugado, como la sedimentación, está gobernado por la ley de Stokes, según la cual las partículas sedimentan más fácilmente cuanto mayor es el diámetro de la misma, su peso especifico comparado con el fluido, y cuan to menor es la viscosidad del mismo. Es importante entender que el papel del fluido es esencial, pues sin su viscosidad todas las partículas caerían a la misma velocidad.
Tipos de centrifugación Centrifugación diferencial La centrifugación es un método que utiliza la propiedad de sedimentación de partículas con base en la masa de las moléculas para la separación de una solución. Una vez obtenido el lisado o homogéneo celular se ha de proceder a su fraccionamiento. Se basan en hacer girar el tubo a gran velocidad de forma que se produzca la acumulación en el fondo del mismo de las partículas que tiendan a hundirse por tener mayor densidad que la del medio en la que se encuentra. Después de la centrifugación, la muestra homogénea se habrá separado en dos fracciones; uno sobrenadante (supernadante), reacción homogénea que no ha sedimentado. Y el sedimento que ha quedado adherida en el fondo del tubo (pellet). La fuerza centrifuga es aplicada a cada partícula de la muestra, la cual será sedimentada en un índice proporcional a la fuerza centrifuga aplicable.
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Centrifugación por gradiente de gravedad La centrifugación en gradiente es el método preferido para la purificación de orgánulos subcelulares y macromoléculas. Se generan gradientes de densidad creando capas en medios degradientes.. y la base y la mas liviana es la base suerior. Esta centrifugación se clasifica en separación zonal (según el tamaño) y separación isopícnica (en base a la dencidad). 1.
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Separacion zonal: La separación zonal aprovecha el tamaño y la masa de las partículas en lugar de su densidad para la sedimentación. La figura 2 ilustra el proceso de separación zonal y el criterio utilizado para que tenga éxito. Las aplicaciones más comunes incluyen, por ejemplo, la separación de orgánulos celulares tales como los endosomas o de proteínas, tales como los anticuerpos. Por ejemplo, las densidades de los anticuerpos son muy similares, pero las masas son distintas. Así es que la separación en base a la masa separa las distintas clases, mientras que la que se hace en base a l a densidad no identifica estas cl ases de anticuerpos. Separacion isopicnica: En este tipo de separaciones, partículas de una densidad en particular se hunden durante la centrifugación hasta que se alcanza una posición donde la densidad de la solución que las rodea es exactamente igual a la de las partículas. Una vez que se alcanza este cuasi equilibrio, la longitud de la centrifugación ya no influye en la migración de partículas. Un ejemplo común para este método es la separación de ácidos nucleicos en un gradiente CsCl. La Figura 3 ilustra la separación isopícnica y los criterios para su éxito. Se utiliza una gran variedad de medios de gradientes para las separaciones isopícnicas.
Centrifugas Son instrumentos que permiten someter a las muestras a intensas muestras que produce la sedimentación en poco tiempo de las partículas que tienen una densidad mayor que la del medio. En general se diferencian en los valores de a celeración que se somete a la muestra: 1_ centrifugas de pocas g: aproximadamente 3000g. (g es gravedad). 2_ supercentrifugas (o de alta velocidad): rango de 2000g a 20000g. 3_ ultracentrífugas: de 15000g a 600000g. Todo glotor tiene propiedades que determinan lãs condiciones en que se podrá centrifugar la muestra, ES importante que el ângulo de giro, radio minimo, radio máximo y velocidad máxima de giro. La relación entre la velocidad de giro medida en rpm y la fuerza de aceleración (fuerza centrifuga relativa). La RCF a la que se somete la muestra, su exprecion valeo. 5
RCF= 1,118x10 . r. (rpm)
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El azúcar La caña de azúcar (aaccharum officinarum) es una gramínea anual en la que se manejan dos tipos de plantaciones: caña planta, que es el ciclo que comprende desde la siembra hasta el primer corte y caña soca, que empieza después del primer corte y termina con el último (pueden ser cinco o mas) antes de hacer una nueva siembra, lo que se conoce como r enovación.
Materia prima
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La caña de azúcar Botánica La caña (Saccharum officinarum) tiene su origen genético en Nueva Guinea. La planta pertenece a la familia de las gramináceas (pastos). La caña es una planta C 4 con alta eficiencia fotosintética (la cuota oscila entre 150 y 200% sobre la media de otras plantas). Es un cultivo duradero y muy autocompatible. Según variedad y condiciones locales, la planta forma entre 4 y 12 tallos que pueden crecer hasta 3 - 5 m de altura. El contenido de azúcar (sacarosa) oscila entre 11 y 16%.
Variedades y países de cultivo La caña desarrolla sólo en casos excepcionales semillas germinables. La mayoría de los más que 100 clones usuales son cruces de S. officiniarum (con alto contenido de azúcar) y S. sinensis (que tiene buena adaptabilidad), S. spontaneum y S. robustum (resistente a enfermedades). Los clones más frecuentes son octaploides y se reproducen en forma vegetat iva. En muchas regiones de Asia y América Latina la producción de caña de azúcar se realiza en pequeñas fincas y está destinada al consumo propio. Su cultivo en gran escala es posible si se tiene posibilidades de procesamiento artesanal o industrial. Por el momento los países productores de caña de azúcar ecológica más importantes son Brasil, Paraguay, Filipinas, EE.UU., Mauricio y la República Dominicana.
Aplicaciones y sustancias que contiene En los países que se cultiva, la caña se masca por el jugo dulce de sus fibras. El jugo se obtiene sometiendo la caña a presión mediante prensas trapiche, y se utiliza sobre todo para endulzar alimentos, pero se consume también como jugo fresco o fermentado. En el capítulo 3 se describe su transformación en jugo espesado de caña, azúcar bruto, o azúcar bruto integral de caña. En los mercados existe azúcar blanca de culti vo ecológico sólo en pocas cantidades. Varios productores ofrecen también melaza (jugo espesado de caña) y alcohol (subproducto del procesamiento de caña) de calidad ecológica. El alcohol ecológico se utiliza en la producción de cosméticos y medicamentos. A continuación las formas de procesamientos más importantes de la caña de azúcar: Jugo de caña espesado y rápidamente cristalizado: Se produce sobre todo en pequeñas plantas industriales. Los cristales son irregulares y amorfos. La calidad del producto y su denominación comercial (rapaduro, mascobado, panela, chancaca) varía según su origen. El producto es de color marrón pardo, tiene un sabor a caramelo o a caña, más o menos fuerte, y por ello no es totalmente apto para endulzar alimentos y bebidas. Azúcar centrifugado y cristalizado (azúcar bruto de caña): Se produce en plantas industriales. El azúcar bruto de caña se caracteriza por cristales bien formados y definidos y por su color gris parduzco o “blanco sucio”. Este azúcar ya no tiene sabor propio y es especialmente apropiado para endulzar y conservar productos procesados.
Aspectos importantes del procesamiento de caña de azúcar El cultivo extensivo de caña está íntimamente relacionado a su procesamiento en plantas industriales. Nosotras traemos el caso de tres países en los que se procesa la caña de azúcar, en los cuales, oviamente, las industrias son diferentes, por lo que a la ves varia el tipo de maquinaria utilizada y también, aunque en menor medida, el proceso. En la República Dominicana, por ejemplo, unas cuantas plantas grandes dominan el sector industrial de procesamiento de la caña. Allí el procesamiento - por separado - de la caña de azúcar proveniente de cultivos ecológicos no sería posible o simplemente
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chocaría con problemas de organización que, por su parte, dificultarían considerablemente la propagación del cultivo ecológico de este producto. En la República del Paraguay, al contrario, la industria ecológica del azúcar pudo desarrollarse rápidamente debido a la disponibilidad de plantas que pese a ser antiguas y pequeñas se encontraban en un estado relativamente bueno para el procesamiento de caña de azúcar de cultivo ecológico. En el Brasil diversas agroempresas mayores ya disponen de propias plantas pequeñas especiales para el procesamiento ecológico de caña.
Cultivo de la caña de azúcar La caña ecológica es mayormente cultivada por pequeños agricultores en superficies de 0,1 - 3 ha. Todos los trabajos se hacen a mano o con la ayuda de bestias de labor. Para la zafra se selecciona y corta sólo la caña madura. Tanto hojas residuales como plantas inmaduras se quedan en el cañaveral. De esta forma la chacra nunca quedará vacía, el suelo siempre estará cubierto con una densa capa de rastrojo. Este sistema permite el cultivo sostenible de caña también en pendientes relativamente empinadas.
Proceso de obtención del azúcar El proceso de elaboración del azúcar se divide en dos tipos: el proceso de campo y proceso de planta. Sin embargo, nosotros no vamos a hablar del proceso de campo ya que este método no consta del proceso de centrifugado, que en este caso es el que nos interesa.
Proceso de planta Este proceso consta de seis pasos luego de la cosecha: - Desinfección del jugo. - Clasificación del jugo. - Filtración de la cachaza. - Evaporación del jugo clasificado. - Cristalización y centrifugación. - Secado y envasado.
Cristalización y centrifugación
Maquinas centrifugas utilizadas La centrífuga utilizada en la industria azucarera consiste en una canasta cilíndrica y de las mallas. El canasto cilíndrico de la centrífuga, que está suspendido de una flecha o "huso" tiene sus costados perforados y forrados de tela metálica; entre el forro y el costado hay láminas de metal que contienen de 400 a 600 perforaciones por pulgada cuadrada (62 a 93 perforaciones por cm2). La canasta: está diseñada para recibir la masa cocida por tratar y colocada en un eje vertical en cuyo extremo superior se encuentra el motor o la toma de fuerza q ue mueve a la máquina. La canasta está perforada con numerosos orificios que permiten el paso de las mieles, los cuales son de 7 mm de diámetro y están separados aproximadamente 22 mm entre centros; además está provista de anillos circulares que resisten la fuerza centrífuga; la canasta esta guarnecida con una malla de metal que retiene el azúcar y deja pasar las mieles. Las canastas se construyen de mayor o menor grueso, de acuerdo con la fuerza centrífuga a la que estarán sujetas. Las que recibirán las tensiones mayores se fabrican de acero al cromo-cobre y los aros algunas veces de acero niquelado. a canasta está abierta en su parte superior para permitir la alimentación de la masa cocida y en el fondo para descargar el azúcar cuando la máquina se detiene. Cuando la máquina esta trabajando, es decir, durante la carga y secado, esta ultima salida permanece cerrada por un cono de lámina delgado. La
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canasta está fija al eje por un cubo que ocupa la abertura del fondo, pero que deja espacio suficiente para la descarga del azúcar. La canasta está rodeada por una envoltura para recibir las mieles y para proteger al operador de las partes móviles. Esta envoltura tiene una abertura en la parte superior que corresponde con la de la canasta y que puede cerrarse por medio de dos medias tapas de charnela provistas con una perforación a través de la cual pasa el eje. En general, se emplean varias centrífugas formando una batería y distribuidas en una línea. Las mallas: la amplitud del esparcimiento no permite que la canasta esté guarnecida por una simple lámina perforada o una simple malla perforada o una simple malla: la mayor parte de las perforaciones caerían sobre la pared lisa de la canasta y no dejarían escapar las mieles. Por esta razón la canasta generalmente se provee de dos guarniciones diferentes: a. Una malla de sostén que es una tela metálica ordinaria de alambre de bronce o de cobre de 1 a 1.5 mm de diámetro, con aberturas de 5 a 10 mm que sirve para separar la malla propiamente dicha de la pared de la canasta. b. La malla propiamente dicha, diseñada para retener los cristales y que puede ser:
Exigencias mínimas para el procesamiento de caña Para la producción de este tipo de azúcar se necesita equipamiento industrial. De procesarse caña de azúcar ecológica se deberán cumplir las siguientes exigencias mínimas: • El balance ecológico de la planta será de u n mínimo representable. Además presentará en lo posible una certificación conforme a la norma ISO 14000. • Como parte de la concepción ecológica de la producción de azúcar, los trechos de transporte tanto de caña como de fertilizantes orgánicos no sobrepasarán, en ningún caso, los 30 k m. • Ideal sería disponer de un equipamiento que procese sólo caña de azúcar ecológico. Si ello no fuera posible, el equipamiento deberá estar en condiciones de procesar durante cierto tiempo (unas cuantas semanas) exclusivamente caña de azúcar ecológico. En tal caso, todos los productos principales y subproductos se almacenarán y procesarán por separado. • Las plantas bien eq uipadas aprovechan aprox. el 35% del bagazo en la producción de energía necesaria para el procesamiento de la caña. • Se utilizará agua limpia para el lavado de la caña y se garantizará la degradación del agua servida. • La trituración de la caña se efectuará en forma mecanizada. Se permitirá el procesamiento enzimático sólo si se da la seguridad que no se están empleando organismos que sufrieron cambios genéticos. • La extracción del jugo de la caña se efectuará, igualmente, en forma mecanizada. Como medio de extracción se utilizará agua o el zumo mismo de caña. • La purificación del jugo se logrará por decantación, filtración y centrifugación. Para regular el valor pH se puede utilizar carbonato de calcio, para la segregación dióxido de calcio, y sulfato de calcio como coagulador. El empleo de ácido sulfúrico está permitido en el procesamiento de azúcar de exportación a Europa, no así en el destinado a los EE UU. • Los jugos concentrados se logran mediante calentamiento, al vacío, y la cristalización mediante centrifugación. En la inducción a la cristalización se utilizará solamente azúcar ecológico. • La limpieza del equipamiento y la prevención de infecciones se efectuará con agua y baños de vapor caliente, asimismo se podrán emplear alternativamente detergentes agrios y básicos.
Producción de azúcar en la Argentina Ledesma es el primer productor de azúcar de la Argentina. Produce alrededor de 400.000 toneladas anuales, lo que representa aproximadamente el 20% del total del país. El manejo cuidadoso de los recursos naturales es fundamental. El buen uso del agua y el suelo no sólo garantiza mejoras en la productividad, sino también su preservación. Los laboratorios de la empresa se dedican al estudio varietal, de suelos y prevención de plagas para lograr los mejores resultados.
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La caña producida se muele en la fábrica. De los jugos de la molienda se extrae azúcar y melaza para la producción de alcohol, mientras que la fibra de la caña se utiliza para la fabricación de celulosa y papel. Por su calidad final, el azúcar Ledesma es elegida por las más grandes e importantes empresas del rubro alimentario (lácteos, bebidas gaseosas, galletitas, chocolates, dulces, caramelos) y por las grandes cadenas de hipermercados y supermercados.
Conclusión Las maquinas centrífugas participan en la parte final de la elaboración del azúcar, pero de ella depende de que tan buena calidad resulte el producto. En el lavado se puede disolver mucha azúcar, por lo que este proceso requiere de mucha atención. Además, de que si al retirar el azúcar de las centrífugas con un alto por ciento de humedad, el producto podría echarse a perder durante el tiempo de almacenamiento. En dado caso que el azúcar no resulte de la calidad esperada, se procede a una segunda purga en las centrífugas de terceras, ilustradas anteriormente. Una vez el azúcar sale de la centrífuga está prácticamente lista para el consumo.
Bibliografía www.slideshare.net www.centrifugesdecanter.com.ar www.monografias.com www.d www. www. www. www.
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