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CENTRIFUGACIÓN Es una operación unitaria en donde se tiene por objeto separar elementos de una mezcla (sean sólidos de líquidos o líquidos de líquidos) debido a la diferencia de densidad, por efecto de la aceleración centrífuga. Aumentando el efecto de sedimentación por gravedad. A través de este procedimiento se separan materiales de diferente densidad aplicando una fuerza superior a la de la gravedad. En bioprocesados suele utilizarse para: - separar células del caldo de fermentación - eliminar desechos celulares - recoger precipitados - preparar medios de filtración En general, requiere un equipamiento más costoso que para filtración, pero es un procedimiento más efectivo en aquellos casos en los cuales se tienen partículas más pequeñas.

FUNDAMENTOS

Para que se de la centrifugación debe existir un fuerte campo impulsor, el cual fuerza a las moléculas a desplazarse a través del medio en que se encuentren con una aceleración mayor a la gravedad. Esta aceleración se denomina aceleración centrífuga. Aceleración Centrífuga.-es la aceleración que adquieren los cuerpo por efecto de una fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga es una fuerza inercial (ficticia) que resulta de la inercia de los cuerpos al moverse entorno a su eje, ya que estos tienden a seguir una trayectoria lineal o tangencial a la curva que describen, por lo cual junto con la fuerza centrípeda (hacia el centro) aparentemente mantienen a la partícula en el movimiento circular.

La fuerza centrífuga se expresa matemáticamente de la siguiente manera:

por lo cual entonces la aceleración centrífuga es igual a:


Por lo cual la aceleración centrífuga puede ser tantas veces la gravedad que también es una aceleración, y de esta manera se puede facilitar y agilizar los procesos de sedimentación por gravedad en la que se basa la centrifugación. En otras palabras se imprime una fuerza gravitatoria mas alta que la de la tierra, para provocar que las partículas mas densas se depositen en el fondo de una medio y las partículas menos densas que el medio se agrupen en la parte superior. También hay que señalar que la aceleración centrífuga según la ecuación deducida depende de la velocidad angular, es decir que el número de revoluciones durante la centrifugación acelera el proceso. Teoría: Cuando una partícula de sólido se mueve a través de un medio continuo, su velocidad se ve afectada por 2 fuerzas: - Por un lado la partícula se acelera por la fuerza resultante de la diferencia que existe entre su densidad y la del medio en el cual está sumergida. - Por otro lado, existe una fuerza de reacción a la acción anterior que tiende a detener el movimiento de la partícula. Por ej. el caso mas sencillo es el de una esfera, en la cual podemos ver que la fuerza de empuje viene dada por: FB = [ π d3 /6 ρs - ρ ] a Donde: d: es el diámetro de la esfera ρs: densidad de la esfera ρ: es la densidad del fluido a: aceleración de la partícula Por su parte, la fuerza que se opone al movimiento de la partícula viene definida por la ley de Stokes: FD = 3π d μ v Donde: μ: es la viscosidad del medio v: es la velocidad de la partícula Se considera que las aproximaciones anteriores se cumplen para esferas pequeñas: dρv/μ<1 La relación anterior habitualmente se cumple para los fluidos biológicos.


Entonces, Cuando la partícula comienza a moverse en la solución, lo hace a baja velocidad y la FD es pequeña. Luego la partícula se acelera hasta que las fuerzas se igualen: FB = FD De allí podemos conocer su velocidad, donde la aceleración (a) será g en la sedimentación y w2r en la centrifugación. Algunos aspectos de interés: La efectividad del proceso depende de la velocidad que alcanza la partícula dentro de la centrífuga, en comparación con lo que ocurriría bajo influencia de la gravedad. La relación de velocidades de la partícula en la centrífuga respecto de aquella observada con gravedad se conoce como efecto centrífugo o número g: Z = w2 r / g La fuerza desarrollada en una centrífuga es Z veces la de la fuerza de gravedad. Centrífugas Industriales: poseen factores de Z desde 300 a 16000. Centrífugas de Laboratorio: pueden alcanzar valores de Z de 500000 En una centrífuga, la sedimentación se produce cuando las partículas que se alejan del centro de rotación colisionan con las paredes de la cesta. De las expresiones anteriores podemos ver que la velocidad de la partícula puede aumentarse en una centrífuga por: - ↑ de w - ↑ de d - ↑ (ρs - ρ) -↓μ Además, el tiempo de exposición de la fuerza centrífuga también influirá para que las partículas alcancen las paredes: - en continuo, el t lo ↑ disminuyendo el caudal. - En un sistema discontinuo se lo deja funcionando más tiempo.

TIPOS DE CENTRIFUGACIÓN

En la práctica existen diferentes tipos de centrifugación, útiles para diferentes tipos de uso, los principales tipos son:


Centrifugación Diferencial Este tipo de centrifugación se basa en la separación de partículas debido a su tamaño, masa y densidad. Sin embargo no se puede separar partículas con poca diferencia en sus densidades, ya que las mismas precipitan juntas. Razón por la cual suele utilizarse centrifugaciones secuenciales a diferentes velocidades para lograr separaciones mas eficientes. Es una técnica muy utilizada en la separación de organelos y grandes biomoléculas, sin embargo es inútil para separar partículas a nivel molecular.

Centrifugación Zonal o de velocidad de sedimentación. Las partículas a separar se separan por la diferencia en la velocidad de sedimentación a causa de la diferencia de masa de cada una. La muestra se coloca encima de un gradiente de densidad preformado. Por la fuerza centrífuga las partículas sedimentan a distinta velocidad a traves del gradiente de densidad según su masa. Se debe tener en cuenta el tiempo de centrifugación ya que si se excede, todas las moléculas podrían sedimentar en el fondo del tubo de ensayo.


Centrifuga: se encarga de separar la grasa de la materia organica que se ha desintegrado por accion del acido sulfurico

PROCEDIMIENTO:


Medir, en una probeta, 10 mL de ácido sulfúrico Gerber y añadirlos dentro del butirómetro. La grasa está en la leche en forma de pequeños glóbulos rodeados por una capa protectora. La separación completa de la grasa precisa la destrucción de esta envoltura protectora. Este proceso se lleva a cabo por medio del ácido sulfúrico concentrado, de entre el 90 y el 91 % de masa (ácido sulfúrico Gerber). Una vez preparada la muestra, tomar 11 mL de leche e introducirlos en el butirómetro

En este paso, el butirómetro se calienta considerablemente y los productos que se forman tiñen la disolución de color marrón. La grasa liberada en este proceso será separada posteriormente por centrifugación.


Añadir 1 mL de alcohol amílico al butirómetro y cerrarlo. Agitar bien la mezcla.

Centrifugar los butirómetros Los butirómetros se introducen en la centrifugadora y se centrifugan durante unos cinco minutos.

Lectura del resultado En la escala del butirómetro se puede leer el contenido en grasa de la leche como contenido de masa en tanto por ciento (en la imagen 1,9%).


Centrifugación  

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