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INGENIERÍA DE ALIMENTOS II

ING. JIMY OBLITAS

PROBLEMAS DE FILTRACIÓN 1 Cálculo del tiempo de filtración y de lavado en un filtro prensa. Se ha ensayado la filtración de una suspensión de CaCO3 en agua a 25 ºC y los datos se presentan a continuación: Tiempo 4,4 (seg). Vol. Filtrado 0,498 (lts.)

9,5

16,3

24,6

34,7

46,1

59,0

73,6

89,4

107,3

1,000

1,501

2,000

2,498

3,002

3,506

4,004

4,502

5,009

La experiencia se ha realizado a presión constante (caída de presión en el filtro igual a 338 kPa). El equipo utilizado es un pequeño filtro prensa con un área de filtración de 0,0439 m2. La concentración de la suspensión es de 23,47 kg/m3. a) Calcular las constantes de la ecuación de filtración. b) La misma suspensión se filtrará en un filtro a escala industrial. El filtro esta compuesto por 20 marcos con una dimensión interna de 900 mm x 900 mm. Se empleará la misma presión y el proceso se llevará a cabo a presión constante. Suponiendo que todas las propiedades se mantienen iguales, calcular el tiempo para obtener 3,4 m3 de filtrado. c) Una vez finalizado el ciclo de filtrado del punto (b), se realiza un lavado de la torta con agua pura. Se utiliza un volumen igual al 10% del volumen recolectado. Calcular el tiempo de lavado. d) Calcular el tiempo del ciclo, formado por el tiempo de filtrado, el de lavado y el tiempo de limpieza, estimado este último en 20 min.

2 Cálculo del tiempo de filtración y de lavado en un filtro prensa. De una experiencia de laboratorio del filtrado de una suspensión de CaCO3 en agua a 25 ºC a presión constante (caída de presión en el filtro igual a 46,2 kPa) se obtuvieron los siguientes datos: Tiempo (seg.) Vol. filtrado (lts.)

17,3 0,5

41,3 1,0

72,0 1,5

108,3 2,0

152,0 2,5

201,7 3,0

El equipo utilizado es un pequeño filtro prensa de 0,0439 m2. La concentración de la suspensión es de 23,47 kg/m3. a) Calcular las constantes de la ecuación de filtración. b) Se debe realizar un filtrado de esta suspensión a escala industrial. Para ello se cuenta con un filtro que tiene 30 placas con un tamaño interno de 900 mm x 900 mm. Se mantendrán las mismas condiciones operativas. Se desea saber cuál será el tiempo necesario para obtener 2,3 m3 de filtrado. c) Calcular el tiempo de lavado si se utilizan 0,3 m3 de agua limpia. d) Calcular el tiempo total del ciclo si el tiempo de limpieza del filtro se estima en 30 min.

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3 Determinación de las constantes de filtración. La misma suspensión del problema 7.2 es filtrada ahora con una caída de presión de 194,4 kPa en el mismo equipo, obteniéndose los siguientes datos: Tiempo (seg.)

Vol. Filtr. (lts.)

6,3

14,0

24,2

37,0

51,7

69,0

88,8

110,0

134,0

160,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

Determinar las constantes de la ecuación de filtración.

4 Estimación del área de filtración para un filtro prensa. En una cervecería se filtran 60 m3/h de mosto antes de ser pasteurizado y embotellado. Un pequeño filtro experimental operado a una presión constante e igual a 300 kPa y con un área de 0,05 m2 se ha utilizado para determinar una ecuación de filtración, la misma es: t / V = 9,75 x 106 V + 2500 donde: t [=] seg.

y

V [=] m3

Mediante otra serie de ensayos se ha determinado que la compresibilidad de la torta es s = 0,3. En el proceso industrial se empleará un filtro prensa con marcos de 1 m x 1,5 m con una diferencia de presión de 400 kPa. Se desea saber: a) ¿Cuántos marcos son necesarios para procesar 2 horas de mosto?. b) Si la torta se lava, luego de las horas de operación, con 1,5 m3 de agua limpia, calcular el tiempo de lavado.

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