SIGURANȚA PRODUCȚIEI ALIMENTARE ȘI A MEDIULUI [626823]

UNIVERSITATEA ȘTEFAN CEL MARE DIN SUCEAVA
FACULTATEA DE INGINERIE ALIMENTARĂ
DEPARTAMENTUL DE TEHNOLOGII ALIMENTARE,
SIGURANȚA PRODUCȚIEI ALIMENTARE ȘI A MEDIULUI

Studiu comparativ:
CENTRIFUGARE – FILTRARE
– Proiect –

Cadru didactic:
Drd.ing. Todosi Sanduleac Elena

Studente:
Miruna -Ionela CIOCOIU
Iliuța -Georgiana FEDIUC
Simina -Cătălina HÎRTIE
Ana-Sorana KELEMEN

Program de studii: CEPA , Anul 3

SUCEAVA, 2019

2
Cuprins

INTRODUCERE………………………………………………………………………………………………..3
1.FILTRARE
1.1 Considerații teoretice………………………………………………………………………. ..4
1.2 Factori care influențează filtrarea ……………………………. …………………. ………4
1.3 Descrierea matematică……………………………………………………………………… .5
1.4 Tipuri de filtre…………………………………………………………………………………. .7
1.5 Studiu de caz………………………………………………………………………………….. .11
2.CENTRIFUGAREA
2.1 Considerații teoretice…………………………………………………………………………15
2.2 Factori care influențează centrifugarea………………… …………………………….. 16
2.3 Descrierea matematică……………………………………………………………………….17
2.4 T ipuri de centrifuge ……………………………………………………….. …………………. 20
2.5 Studiu de caz…………………………………………………………………………………… .25
3.STUDIU COMPARATIV…………………………………………………………………………………27
4.CONCLUZII FINALE……………………………………………………………………………………..29
*BIBLIOGRAFIE………………………………………………………………………………………………30

3
Introducere

Odată cu creșterea nivelului de trai și creșterea consumului, există a fost o creștere a
presiunii asupra industriilor care produc consumabile, cum ar fi produsele alimentare, apă și
produse farmaceutice pentru a produce produse mai curate. Acest lucru necesită ind ustrii să se
concentreze asupra tehnicilor de separare, cum ar fi filtrarea și centrifugarea. In orice caz, aceste
două metode sunt deja utilizate pe scară largă în aceste industrii pentru a le asigura produse
curate. Prin urmare, există o creștere a accen tului pus pe dezvoltarea industriilor mai rentabile
și totuși, tehnici de separare eficiente pentru a asigura o curățare mai bună produse pentru
consumatori, precum și menținerea unor prețuri rezonabile [7].
Înainte de a trece la o analiză aprofundată a dif erenței dintre filtrare și centrifugare, cele
două tehnici de separare, să vedem mai întâi ce este o tehnică de separare. În știința biologică
și inginerie, se utilizează o tehnică de separare pentru a izola constituentul dorit dintr -un
amestec. Acesta est e un fenomen de transfer de masă care transformă un amestec de constituenți
în două sau mai multe fracții distincte [6].
Separarea amestecurilor depinde de diferențele dintre proprietățile chimice sau proprietățile
fizice, cum ar fi masa, densitatea, mărim ea, forma sau afinitatea chimică, printre constituenții
unui amestec. Tehnicile de separare sunt deseori clasificate în funcție de diferențele specifice
pe care le utilizează pentru a realiza separarea[6].
Filtrarea și centrifugarea sunt tehnicile de sepa rare utilizate în mod obișnuit, bazate numai
pe mișcarea fizică a particulelor dorite. Diferența cheie dintre filtrare și centrifugare se află în
forța și metoda utilizate. Filtrarea folosește adesea o tehnică de cernere pentru a împrăștia /
îndepărta cont aminanții sau materialele nedorite cu ajutorul gravitației. Acest lucru se poate
realiza prin bariere fizice, cum ar fi mediile, membranele sau filtrele. Centrifugarea utilizează
forța centrifugă pentru a separa compușii și particulele dorite pe baza greut ății moleculare.
Aparatul de centrifugare este utilizat pentru această separare. Compușii mai densi se transferă
în afara centrifugii și pot fi îndepărtați de acolo[6].

4

I. Filtrarea
I.1.Considerații teoretice

Filtrarea este opera ția de separare a sistemelor eterogene fluid -solid în fazele
componente cu ajutorul unui start filtrant cu structură poroasă, prin care poate trece numai faza
fluidă.
Forța motrice a operației este diferența de presiune (Δp = 𝑝1−𝑝2 ) ditre cele două părți
ale stratului fi ltrant, care se creează folosind presiunea hidrostatică a coloanei de suspensie sau
cu ajutorul pompelor (centrifuge, cu piston sau pompe de vid).
Filtrarea unei suspensii are următoarele etape :
– reținerea particulelor solide de către stratul filtrant;
– reținerea particulelor solide de către stratul de sediment depus;
– spălarea sedimentului, îndepărtarea sedimentului depus pe filtru;
– regenerarea stratului filtrant.
Filtrarea este o operație complexă (influențată de un număr mare de factori) care decurge
în regim nestaționar. Abordările teoretice s -au dezvoltat pe baza unor modele fizice simplificate
ale curgerii prin stratul poros.

I.2. Factori care influențează filtrarea

Operația de filtrare este influențată de un număr mare de factori, care pot avea valor i
constante sau variabile în timpul filtrării, în funcție de procedeul de filtrare și de condițiile de
realizare a operației.

Tabelul I.2 Factorii care influențează operația de filtrare (G.Jinescu)
Specificație Factorii
Fluid Natura,vâscozitatea, densitatea, proprietăți corosive
Solid Natura,forma și dimensiunile particulelor,granulometrie
Suspensie Modul de obținere,concentrația, vârsta suspensiei, proprietățile
reologice,cantitatea sau debitul,temperatura
Sediment Omogenitatea,umiditatea final ă, compresibilitatea,rezistența
hidraulică
Strat filtrant Natura, aria, grosimea, dimensiunea porilor,rezistența
hidrodinamică, rezistența chimică, rezistența mecanică,
capacitatea de regenerare
Operația de filtrare Funcționarea continuă sau discontinuă, presiunea și
temperatura de filtrare, durata de filtrare
Faza de spălare Natura lichidului de spălare, debitul, concentrația, durata

5
I.3. Descrierea matematică a filtrării.

1.2.1 Filtrarea prin stratul de precipitat

Teoria filtrării prin stratul de precipitat consideră că filtrarea are loc numai prin reținrea
fazei solide din suspensie de către stratul de precipitat, stratul filtrant având doar rol de suport.
În aceste condiții, filtrarea este o curgere de lichid printr -un strat granular, cu deosebirea că în
timp se produce o creștere a grosimii stratului de precipitat și a rezistenței hidraulice.

Tabelul I.1.Filtrarea prin stratul de precipitat.Elemente de calcul
Nr.crt. Ecuații de filtrare Relații de calcul
1 2 3
Ecuația generală de c urgere:
𝑑𝑉
𝑑𝜏 este debitul volumic de filtrant, 𝑚3/𝑠
Δp – pierderea de presiune în filtru, Pa
R – rezistența hidraulică a stratului de precipitat la
momentul τ , kg/ ( 𝑚4𝑠)
Pentru un start poros:
ε- porozitatea (fracția de goluri) precipitatului
σ – suprafața specifică a granulelor de precipitat,
𝑚2/𝑚3
ƞ – vâscozitatea dinamică a lichidului, Pa·s
l – grosimea stratului de precipitat, m
A – aria suprafeței filtrului, 𝑚2
x- fracția volumică de fază solidă în suspensie 𝑑𝑉
𝑑𝜏=𝛥𝑝
𝑅

𝑅=5(1−𝜀)2𝜎2
𝜀3ƞ𝑙
𝐴
=𝑟ƞ𝑙
𝐴

l = 𝑥𝑉
𝐴
1. r – rezistența hidraulică specifică a stratului de
precipitat, 𝑚−2 r = 5(1−𝜀)2𝜎2
𝜀3
2. Variația rezistenței specifice cu compresibilitatea:
𝑟1 – constantă care reprezintă rezistență specifică a
precipitatului la Δp = 1 ( se determină experimental)
s – exponent (se determină experimental)
r = 𝑟1 (Δp)𝑠
3. Ecuația diferențială a filtrării prin stratul de
precipitat:
– pentru Δp= const.

V-volumul de filtrat, 𝑚3
τ – durata operației, s
𝐾1 – constantă

– pentru 𝑑𝑉
𝑑𝜏= const.

𝐾2- constantă

𝑑𝑉
𝑑𝜏= 𝐴2(Δp)1−𝑠
𝑟1ƞ𝑥𝑉

(𝑉
𝐴)2
= 𝐾1 τ

𝐾1=2 (Δp)1−𝑠
𝑟1ƞ𝑥

(𝑉
𝐴)2
=𝐾2(Δp)1−𝑠 τ

𝐾2=1
𝑟1ƞ𝑥
4. Ecuația generală a filtrării prin stratul de precipitat:

6
– cu m=2,n=0, 𝐾=𝐾1 se obține ecuația
(𝑉
𝐴)2
= 𝐾1 τ
– cu m=2, n=1 -s, , 𝐾=𝐾2 se obține
ecuația

1
𝐴2(𝑉
τ)2
= 𝐾2(Δp)1−𝑠
τ

(𝑉
𝐴)𝑚
=𝐾(Δp)𝑛τ

1.2.2 Filtrarea prin stratul de precipitat și prin stratul de filtrant

Teoria filtrării, în acest caz se descrie ca fiind:
– diferența totală de presiune 𝛥𝑝1 este suma rezistențelor hidraulice , a stratului de
precipitat și a stratului filtrant;
– stratul filtrant se înlocuiește cu un start de precipitat format la filtrarea unui volum
V’ de filtrat cu aceeași rezistență hidraulică ca a stratului filtrant.
Nr.crt. Ecuații de filtrare Relații de calcul
1 Ecuația diferențială a filtrării prin startul de precipitat
și startul filtrant :
𝛥𝑝1- diferența de presiune totală, Pa
𝛥𝑝′-diferența de presiune necesară pentru trecerea
filtrantului prin suport (start filtrant), Pa
𝑉′-volumul de filtrant care creează un start de
precipitat cu aceeași rezistență hidraulică ca a
suportului

𝑑𝑉
𝑑𝜏= 𝐴2(Δp)1−𝑠
𝑟1ƞ𝑥(𝑉+𝑉′)

𝛥𝑝1=𝛥𝑝+𝛥𝑝′

2 Pentru 𝛥𝑝1=const. Ecuația filtrării la presiune
constantă(ecuația lui Ruth):
τ – durata operației de filtrare
V – volumul de filtrat , 𝑚3
a,b – constante ( se determină experimental) τ = a 𝑉2+𝑏𝑉
a = 𝑟1ƞ𝑥
2𝐴2(𝛥𝑝)1−𝑠

b =𝑟1ƞ𝑥
𝐴2(𝛥𝑝)1−𝑠𝑉′=2𝑎𝑉′
3 Diferențiind ecuția τ = a 𝑉2+𝑏𝑉
Ecuația ce urmează este ecuația unei drepte cu
coeficient unghiular 2a și ordonata la origine egală cu
b

𝑑𝑉
𝑑𝜏=2𝑎𝑉+𝑏
4 Pentru 𝑑𝑉
𝑑𝜏=𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 . Ecuația filtrării este: 𝑉2=𝐴2
𝑟1ƞ𝑥[(𝛥𝑝)1−𝑠−(𝛥𝑝′)1−𝑠]τ

1.2.3 Spălarea precipitatului

Debitul apei de spălat este egal cu debitul filtratului la sfărșitul filtrării :
𝑉𝑠=(𝑑𝑉
𝑑𝜏)
τ=τ1=1
2𝑎𝑉𝑓+𝑏 [𝑚3/𝑠]
Unde: 𝑉𝑓- volumul de filtrat la finalul filtrării;
𝑉𝑠 – debitul lichidului de spălare.

7
I.4.Tipuri de filtre

Filtrele se clasifică după mai multe criterii:
a) După modul de funcționare:
-filtre cu funcționare periodică
-filtre cu funcționare continuă
b) După modul în care se realizează diferența de presiune
– filtre care funcționează sub acțiunea presiunii hidrostatice a coloanei de lichid care se
filtrează
-filtre cu vid, care funcționează sub acțiunea presiunii produse de pompe sau
compresoare
c) După tipul stratului filtrat, toate filtrele pot fi împărțite în următoarele grupe:
-filtre cu strat filtrant din granule libere
-filtre cu strat filtrant din țesătură
-filtre cu strat filtrant rigid

1.4.1 Filtre care funcționează la presiune hidrostatică

În această categorie de filtre se încadrează toate tipurile de filtre la care curgerea are loc
sub influența coloanei de lichid care se află deasupra stratului filtrant [So.,97] .

1.4.1.1 Filtre pentru impuritățile din lapte
Cele mai simple dispozitiv e de filtrare sunt cele pentru reținerea impurităților grosiere din
lapte. Suportul filtrant îl constitue o plasă de nylon fină, montată pe un cadru metalic de diferite
forme pentru realizarea unei suprafețe cît mai mari prin care să treacă laptele însă să se rețină
particulele grosiere. Este un filtru cu funcționare discontinuă deoarece după un interval de timp
plasa de nylon se curăță [So.,97] .

Fig 1.1 Filtru pentru impuritățile din lapte
1-alimentare, 2 -capac, 3 -corpul filtrului, 4 -sită filtrantă, 5 -evacuare, 6 -conductă de aerisire

8

1.4.1.2 Cazan de filtrare pentru mustul de bere

Fig1.2 Filtru pentru mustul de bere
1-cazan, 2 -sită filtrantă, 3 -ax, 4 -brațe de amestecare, 5 -sistem de antrenare, 6 -alimentare cu must, 7 –
evacuare must, 8 -alimentare cu apă de spălare, 9 -canal colector.

1.4.1.3 Filtru cu nisip pentru filtrarea apei

În categoria filtrelor hidrostatice se încadrează și filtrele cu nisip pentru filtrarea apei.
Filtrele de acest tip se caracterizează prin inmagazinarea unei cantități de apă filtrată la partea
inferioară a aparatului pentru a se putea realiza o spălare rapidă cu o cantitate mare de apă.

Fig 1.3 Filtru rapid cu spălare intensivă
1-manta cilindrică, 2 -tub central pentru evacuarea apei de spălare, 3 -placă filtrantă, 4 -strat de nisip, 5 –
tablă despărțitoare, 6 -table pentru repartizarea apei.

9

1.4.2 Filtre presă

Principala caracteristică a acestor filtre este concentrarea unei mari suprafețe de filtrare
într-un aparat de dimensiuni reduse. Printre alte avantaje ale acestor filt re se pot menționa:
-grosimea mare a stratului de precipitat care se prezintă sub forme de turte ce pot trece direct la
uscare
-deservire ușoară, descărcare cu ușurință a precipitatului
-adaptare ușoară la condiții variate de filtrare: suspensii ușoare sau greu filtrabile, cu un conținut
mic sau mare de fază solidă, filtrări la rece sau la cald, filtrări la presiune ridicată;
-posibiltatea de a fi construite din materiale rezistente la acțiunea corozivă a suspensiei.

Ca dezavantaje se pot menționa:
-funcționare discontinuă
-manoperă multă pentru demontarea și redemontarea elementelor filtrante după fiecare șarjă
-spălarea defectuoasă a precipitatului
-consum mare de pânze filtrante.

1.4.2.1 Filtru presă cu rame și plăci

Fig 1.4 Filtru presă cu rame ș i plăci
1-plăci, 2 -rame, 3 -canal de alimentare cu suspensie, 4 -pânză filtrantă, 5 -spațiu pentru filtrare, 6 -orificii
pentru evacuare lichid, 7 -canal pentru evacuare lichid, 8 -umeri pentru spriijin.

10

1.4.2.2 Filtru presă cu plăci și rame cu evacuare deschisă
Fig 1.5 Filtru presă cu plăci și rame cu evacuare deschisă
1-plăci filtrante, 2 -rame, 3 -canal de alimentare, 4 -intrarea suspensiei în camerele filtrului, 5 -pânza
filtrantă, 6 -evacuarea filtrului.

Avantajele utilizării filtrelor -presă cu plăci și rame față de cele cu camere sunt următoarele:
-grosimea mai mare a turtei de precipitat
-menajarea pânzelor filtrante
-etanșarea mai bună din cauza orificiilor centrale
-montarea și desfacerea mai ușoară a pânzelor filtrante

Filtrele -presă cu plăci și ramă se folosesc în special pentru filtrarea suspensiilor cu un
conținut mai mare de fază solidă sau pentru precipitate poroase care nu opun prea mare
rezistență la filtrare.

11

1.4.2.3 Filtre -presă cu camere

Folosesc elemente filtrante identice, constând din plăci circulare sau pătrate, cu marginile
îngroșate, prevăzute ca și în cazul precedent, cu doi umeri pentru sprijinirea pe barele orizontale
ale postamentului.
Fig 1.6 Filtru -presă cu camere de evacuare deschisă
1-plăci, 2 -orificiu central, 3 -camere de filtrare, 4 -pânză filtrantă, 5 -orificii de colectare a filtratului, 6 –
canal colector de filtrat

1.4.2.4 Filtre cu saci

Filtru sub presiune, Seit -Komet, se întrebuințează în spe cial pentru industria vinului.
Avantajele acetui tip de filtru sunt următoarele:
-ocupă un spațiu redus
-filtrarea poate fi reglată automat
-sunt ușor de manevrat
-permit spălarea perfectă a stratului filtrant
-au o bună capacitate de limpezire.

Fig.1.7 Filtru sub presiune cu saci
1-cilindru din oțel, 2 -site tronconice, 3 -placă de susținere, 4 -capac, 5 -supapă

12
1.4.3 Filtre cu funcționare sub presiune

Filtrarea sub presiune se bazează pe real izarea diferenței de presiune prin aspirație. Prin
aspirația fazei lichide datorită diferenței de presiune între cele două fețe ale elementului filtrant
se realizează separarea celor două faze. Din această categorie fac parte filtrele celulare rotative.
Au o funcționare continuă realizată prin divizarea suprafeței filtrante în celule ce trec succesiv
prin diferitele stadii ale procesului.
-aspirarea suspensiei prin suprafața filtrantă
-micșorarea conținutului de lichid din precipitat prin continuarea aspira ției
-spălarea precipitatului prin stropire cu apă
-micșorarea conținutului de apă din precipitat
-suflarea aerului pentru micșorarea aderenței precipitatului la pânza filtrantă
-evacuarea precipitatului
-regenerarea suprafeței filtrante prin suflarea aerului.

1.4.3.1 Filtru celular cu tobă cu suprafața filtrantă exterioară

Fig 1.8 Filtru celular rotativ
1-tambur filtrant, 2 -cuvă cu suspensie, 3 -tuburi de legătură, 4 -cap de distribuție, 5 -disc rotativ, 6 -disc
fix, 7,8 -fante, 9,14 -orificii ce comunică cu conductele de aer comprimat, 10 -cuțit, 11 – dispozitiv de
pulverizare a apei de spălare, 12 -bandă fără sfârșit, 13 – agitator.

Formarea stratului de precipitat pe suprafața exterioară a tamburului are dezavantajul că
pe pânza filtrantă se depun în prim ul rând particulele mai fine din suspensie. Astfel apare
pericolul înfundării porilir pânzei filtrante cu particule fine, ceea ce determină micșorarea
debitului de filtrat. Sunt folosite pentru debite mari și conținut mare de fază solidă .

13
I.5 Studiu de caz- Filtrarea laptelui

I.5.1 Scop
Filtrarea laptelui – este o operațiune principală în lanțul tehnologic ce are drept scop
îndepartarea impurităților grosiere și aceasta se realizează prin montarea unui pachet de site pe
conducta care duce laptele la ga lactometru sau la cântar.
În prima fază a procesului t ehnologic propriu -zis se urmă rește îndepărtarea
impurităților mecanice pătrunse în lapte pe diferite cai, î nainte de umplerea bazinului de
recepție, chiar dacă a fost filtra t la locul de producere, î n ferma.
Impuritățile sunt reț inute prin montarea unor site la ștuțurile de golire a laptelui din
autocisterne ș i în timpul prelucrarii ulterioare, î n separatorul centrifugal.
I.5.2 Utilaj
Cele mai simple dispozitive de filtrare sunt cele pentru reținerea impurităților grosiere din
lapte.

Fig 1.1 Filtru pentru impuritățile din lapte
1-alimentare, 2 -capac, 3 -corpul filtrului, 4 -sită filtrantă, 5 -evacuare, 6 -conductă de aerisire

1.5.3 Principiu de funcționare
Suportul filtrant îl constitue o plasă de nylon fină, montată pe un cadru metalic de diferite
forme pentru realizarea unei suprafețe cît mai mari prin care să treacă laptele însă să se rețină
particulele grosiere. Este un filtru cu funcționare discontinuă deoarece după un interval de timp
plasa de nylon se curăță.

14
Elemntul principal al acestui filtru este sita filtrantă. Ea este prevăzută cu ochiuri de
diferite dimensiuni.
Suspensia de separat se pompează în gura de alimentare (1), de unde se distribuie în
corpul filtrului (3) . Laptele, parcurge sita filtrantă (4) care este confecționată dintr -o plasă de
nylon , ce parcurge orificiile plasei până ajunge la gura de evacuare (5). Evacuarea f iltrului
pentru impurităț ile din lapte este în sistem închis datorită capac ului (2).
Când spațiile sunt pline cu precipitat, ceea ce se observă prin încetarea scurgerii filtra tului,
se trece la operația de spălare a precipitatului. Spălarea se realizează prin introducerea apei de
spălare prin gura de alimentare, care se evacuează prin canalul de evacuare. După terminarea
spălării, uneori se suflă aer comprimat prin filtru, pentru uscarea precipitatului după care se
trece la descărcarea precipitatului.

1.5.4 Concluzii
Filtrarea laptelui are o importanță deosebită asupra calității laptelui. Are drept scop
îndepartarea impurităților grosiere dar în prima fază a procesului tehnologic propriu -zis
se urmărește îndepărtarea impurităților mecanice pătrunse în lapte pe di ferite cai,
înainte de umplerea bazinului de recepție, chiar dacă a fost filtrat la locul de producere, în
ferma. Trebuie acordată o foarte mare importanță asupra acestei etape.

15
II. Centrifugarea

II.1.Considerații teoretice

Separarea amestecurilor eterogene sub influența forței centrifuge care apare când în
amestec se realizează viteze de rotație mari, poartă denumirea de separare centrifugală sau
centrifugare [Ra., 87].
Operația de centrifugare se realizează în două moduri:
Separarea amestecurilor eterogene sub influențaforței centrifuge a devenit una din metodele
cele mai răspândite. În prezent în aproape toate subramurile industriei alimentare se utilizează
pentru separare efectul forței centrifuge. Utilajele utilizate pent ru separare sub efectul forței
centrifuge poartă denimirea generică de centrifuge, centrifugele fiind caracterizate prin
elemente în mișcare la turație mare. În unele cazuri centrifugele primesc denumiri speciale,
determinate de operația pe care o realizea ză sub efectul forței centrifuge ca: separator,
clarificator, concentrator, etc., rămânând însă utilaje de separare sub influența forței centrifuge
[Ra., 87].
Există separări sub efectul forței centrifuge, când numai amestecul de separat este pus
în mișcar e de rotație, aparatul neavând elemente în mișcare. Aceste aparate poartă denumiri
speciale: cicloane, hidrocicloane, etc., în funcție de tipul de amestec care -l separă sub influența
forței centrifuge [Ra., 87].
Separarea sub efectul forței centrifuge la u tilajele în mișcare de rotație realizează
separări cu consum mare de energie. Este de așteptat din acest motiv ca pe viitor utilizarea lor
să se restrângă [Ra., 87].
Separarea amestecurilor eterogene sub influența forței centrifuge, se realizează pe două
principii [Ra., 87]:
– Sedimentare, când separarea sub influența forței centrifuge se realizează pe bază de
diferență de viteză de sedimentare. Separarea componenților se realizează prin
stratificarea lor. Ea se aplică amestecurilor eterogene lichid -lichid, s olid-solid, solid –
lichid, solid -gaz. Spațiul în care se realizează separarea este în mișcare de rotație și
are pereți plini, sau spațiul este fix însă creează pentru amestecul de separat viteze
periferice de rotație mari. Separarea centrifugală pe principi ul sedimentării, uneori
capătă denumiri speciale, în funcție de faza tehnologică pe care o realizează, de
exemplu: limpezire, concentrare, etc. Sedimentarea sub influența forței centrifuge
se realizează de fapt în două faze: depunerea fazei cu viteza de se dimentare, în cazul
sedimentelor solide și apoi – tasarea sedimentului, care se supune legilor mecanicii
solului. Sedimentarea sub influența forței centrifuge se deosebește de sedimentare
sub influența forței gravitaționale printr -o serie de elemente și î n primul rând prin
faptul că se realizează sub influența accelerației centrifugale.
– Prin filtrare, care se aplică în special amestecurilor eterogene solid -lichid. Lichidul
străbate suprafața filtrantă sub influența forței centrifuge, iar particulele solide din
amestec, acționate și ele de forța centrifugă se depun la suprafața masei filtrante, ca

16
și în cazul filtrării obișnuite. Filtrarea sub influența forței centrifuge este un proces
mai complex decât filtrarea obișnuită. La iltrarea sub influența forței c entrifuge apar
trei faze: formarea sedimentului, tasarea lui și eliminarea lichidului reținut din porii
sedimentului. Faza de formare a sedimentului se aseamănă cu cea de la filtrarea
obișnuită, însă în cazul filtrării sub influența forței centrifuge, pres iunea cu care trece
lichidul prin stratul de sediment este provocată de forța centrifugă și în mod normal
este mai mare decât la filtrarea obișnuită. Umiditatea din sediment se înlătură mai
intens.Faza de atsare și cea de eliminarea a lichidului reținut de forțele capilare la
filtrarea obișnuită nu există. Faza de tasare se supune legilor mecanice solului. Faza
de eliminare a umidității reținute în porii sedimentului se aseamănă cu o uscare
mecanică. Viteza de eliminare a lichidului scade treptat tinzând că tre zero. O parte
din lichid nu se poate elimina. Totuși în cazul filtrării sub influența presiunii creată
de forța centrifugă se elimină mai mult din faza lichidă decât la filtrarea obișnuită și
se obține un preciitat cu umiditate mai redusă. Durata filtr ării în ansamblu și pe faze –
în cazul intervenției forței centrifuge depinde de o serie de factori. În cazul
suspensiilor diluate faza de formare a sedimentului – faza propriu -zisă de
sedimentare este cea mai lunga, în caul filtratelor cu procent mare de p articule faza
de formare a sedimentului aproape nu există deoarece apare sedimentarea
instantanee. Ca și la filtrarea obișnuită și în cazul filtrării centrifugale, dacă este
necesar, se poate realiza faze de spălare.

II.2 Factori care influențează centrif ugarea

Efectul forței centrifuge – fie că separarea se realizează prin sedimentare, fie prin filtrare
– este influențat de o serie de factori, din care cei mai importanți sunt: mărimea forței centrifuge,
natura materialului supus separării, natura materialului supus separării, natura materialului din
care se construiește utilajul [Ra., 87].
Mărimea forței centrifuge – separarea este determinată de mărimea forței centrifuge care
se exercită asupra materialului care trebuie să fie separat, forța centr ifugă apărând prin rotirea
în jurul unei axe [Ra., 87].
Natura materialului de separat – materialul supus separării sub infleunța forței
centrifuge influențează separarea printr -o serie de caracteristici. Toate caracteristicile
materialului supus separării care influențează sedimentarea și filtrarea, influențează implicit și
separarea centrifugală. Influența anumitor proprietăți însă nu are aceeași importanță [Ra., 87].
Natura materialului din care este construit utilajul – materialul din care este construi t
utilajul limitează prin comportarea la coroziune, dar și prin rezistența admisibilă a materialului
care este supus presiunii ce apare datorită efectului forței centrifuge[Ra., 87].
Forța centrifugă ce ia naștere la mișcarea unei mase pe o traiectorie cu rbă este de forma
[So., 97].
𝐹𝑐= 𝑚 𝑤2
𝑅

17
Dacă mișcarea este circulară (w = ωR), atunci forța centrifugă este:
𝐹𝑐= mω2 R = m (2πn)2R
în care:
𝐹𝑐- forța centrifugă
m- masa ce se deplasează
w- viteza cu care se deplasează masa
R- raza traiectoriei
ω – viteza unghiulară
n- turația
Între câmpul centrifugal și cel gravitațional există diferențe importante [So., 97]:
– Direcția forțelor centrifuge este radială, forțele gravitaționale sunt paralele
– Intensitatea forțelor centifuge variază odată cu viteza masei și distanța de la axa de
rotație.
Raportul dintre intensitățile celor două câmpuri se numește factor de eficacitate.
z = 𝐹𝑐
𝐺 = 𝑚𝑤2𝑅
𝑚 𝑥 𝑔= 𝑤2𝑅
𝑔=4𝜋2𝑛2𝑅
𝑔

Operația de centrifugare se realizează în două moduri [So., 97] :
1) Prin sedimentare, când separarea sub influența forței centrifuge se realizează pe bază
de diferență de densitate.
2) Prin filtrare, când lichidul străbate suprafața filtrantă sub influența forței centrifuge,
iar particulele solide ale amestecurilor, acționate și ele de forța cen trifugă, sunt reținute
pe siprafața stratului filtrant ca și în cazul filtrării.

II.3 Descrierea matematică a cetrifugării
Prin centrifugare, presiunea cu care trece lichidul prin stratul de sediment este mult mai
mare, iar conținutul final de lichid în sediment este mult mai mic decât la filtrarea obișnuită.
Viteza de filtrare depinde de diferența de presiune pe cele două fețe ale stratului filtrant. În
câmp gravitațional, diferența de presiune se poate mări prin creșterea stratului de lichid pe filtru,
prin mărirea presiunii asupra lichidului și prin micșorarea presiunii (vid) sub stratul filtrant. În
câmp centrifugal, presiunea lichidului pe suprafața filtrantă se mărește mult. Dacă se face o
comparație între volumul de lichid obținut prin filtrare sub influența forței centrifuge și cel
obținut la filtrarea hidrostatică se obține [So., 97]:
𝑉𝐶
𝑉=√ω2𝑅
𝑔= √𝑧= √𝐹𝑟
Deci, sub influența forței centrifuge se obține o cantitate de lichid mai mare decât la filtrarea
obișnuită. Prin filtrarea centrifugală umidi tatea scade la mai mult de jumătate din valoare decât
dacă solidul respectiv este lăsat să se scurgă liber [So., 97].

18

Forma suprafeței lichidului centrifugat
Materialul aflat în tamburul unei centrifuge verticale este supus acțiunii a două forțe:
forța gravitației G și forța centrifugă 𝐹𝑐. Ca urmare suprafața liberă a lichidului ia forma unui
paraboloid de revoluție [So., 97].

Se consideră un sistem de coor donate xOy și
un punct N de parabola formată de lichid ăn
tamburul centrifugei. Suprafața liberă a
lichidului trebuie să fie normală ăn orice punct
la direcția rezultantei R pentru ca lichidul să fie
în echilibru. Dacă se prelungește forța
rezultantă R pâ nă la intersecția cu axa
tamburului, în punctul O și direcția forței
centrifuge până la intersecția cu axa în punctul
N, se obține triunghiul OMN.
Fig. II.1 Forma suprafeței lichidului centrifugat

Din asemănarea triunghiurilor NGR și OMN rezultă:
𝑂𝑀
𝑀𝑁= 𝐺
𝐹𝑐̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅

Segmentul MN reprezintă raza de rotație r a punctului N onsiderat
OM= 𝐺
𝐹𝑐 𝑥 𝑟
Dar 𝐹𝑐= 𝑚𝑤2
𝑟= 𝐺 𝑥 𝑤2
𝑟𝑔
Deoarece w = ωr iar ω= 2𝜋𝑛
60 (radieni), deci w= 2𝜋𝑛𝑟
60,
În care:
– w reprezintă viteza periferică de rotație
– n- numărul de rot ații pe minut
– r- raza de rotație
– ω- viteza unghiulară de rotație
În aceste condiții:
𝐹𝑐=𝐺
𝑔 𝑥 𝑟 x (2𝜋 𝑥 𝑟 𝑥 𝑛
60)2
= 𝐺 𝑥 𝑟 𝑥 𝑛2
900
Deci segmentul OM va avea valoarea
OM= 𝐺 𝑥 𝑟
𝐺𝑥 𝑟 𝑥𝑛2
900 = 900
𝑛2

19
Adică pentru un număr dat de rotații segmentul OM este o mărime constantă.Mărimea
segmentului OM este caracteristică pentru o parabolă, a cărei ecuație este de forma 𝑦2=2𝑝𝑥,
în care p, parametrul parabolei este mărimea segmentului OM [So., 97].
Prin urmare, nivelul lichidului pe pereții centrifugei crește proporțional cu pătratul
numărul de rotații. Din acest motiv, tamburul centrifugei este prevăzut cu o bordură pentru a
se evita aruncarea lichidului afară [So., 97].

Calculul puterii consumate la centrifugare
În calculul puterii consuma te la centrifugare intervin următoarele puteri:
1. puterea 𝑁𝑎, necesară pentru aducerea centrifugei la turația de regim;
2. puterea 𝑁𝑏, necesară pentru aducerea lichidului la turația de regim;
3. puterea 𝑁𝑐, necesară pentru învingerea frecării arborelui centrifugei în lagăre.
4. Puterea 𝑁𝑑, pentru învingerea frecării dintre pereții centrifugei și aerul din carcasă;
5. Puterea 𝑁𝑒, necesară pentru învingerea altor rezistențe ca de exemplu: frecarea
racletelor pentru evacuarea precipitatului la centrifugele cu funcționare continuă,
frecarea lichidului la curgerea lui prin centrifugă, etc.

Centrifugarea a preluat fără îndoială piața de deshidratare în ultimul deceniu. Acest lucru
se datorează în principal avantajelor sale [1]:
 deshidratarea continuă într -o unitate închisă, reducerea zgomotelor olfactive și
costul spațiilor de dezodorizare;
 instalare compactă într -o unitate care rămâne salubrizată și curată dacă a fost
proiectată corespunzător (mașinile sunt spălate automat);
 instalația poate funcționa fără p ilot dacă nămolul este relativ constant. Toate
mecanismele de siguranță mecanice fac parte din echipamentul standard și, cu noii
senzori de concentrare a nămolului, funcționează automatizat unitatea a devenit
fiabilă;
 creștere semnificativă a conținutului de solide uscate care, pentru anumite nămoluri,
se apropie de conținutul de solide uscat produs de presele de filtrare (4 până la 6
puncte suplimentare de solide uscate comparativ cu mașinile cu presiune joasă).
consumul de polimeri sunt comparate cu cele pentru filtrele cu curea: potrivite
pentru toate tipurile de nămol, chiar și cele mai dificile și cum ar fi nămolul deosebit
de uleios: în cazul în care centrifuga precede un uscător termic sau un cuptor:
 deshidratare fără un mediu de filtrare și, prin urm are, fără limitări însoțitoare (spălare
…);
 posibilitatea de a modifica foarte repede funcțiile mașinii; mai mult sau mai puțin
deshidratare aprofundată până la o îngroșare mai mult sau mai puțin susținută și
aceasta se face doar prin modificarea variabi lelor de funcționare menționate
în centrifugele de înaltă presiune .

20
Pe de altă parte, unele limitări r ămân semnificative , fără însă a submina succesul
realizat de acest aparat: consumul de polimeri grei, consumul ridicat de energie, protecția
împotriva zgomotului inevitabilă, întreținerea redusă dar specializată, necesitatea unui stand -by
unitate în multe cazuri [1].

II.4 Tipuri de centrifuge

Centrifugarea a preluat fără îndoială piața de deshidratare în ultimul deceniu. Acest
lucru se datorează în principal avantajelor sale:
 deshidratarea continuă într -o unitate închisă, reducerea zgomotelor olfactive ș i costul
spațiilor de dezodorizare;
 instalare compactă într -o unitate care rămâne salubrizată și curată dacă a fost proiectată
corespunzător (mașinile sunt spălate automat);
 instalația poate funcționa fără pilot dacă nămolul este relativ constant. Toate
mecanismele de siguranță mecanice fac parte din echipamentul standard și, cu noii
senzori de concentrare a nămolului, funcționează automatizat unitatea a devenit fiabilă;
o creștere semnificativă a conținutului de solide uscate care, pentru anumite nămolur i, se
apropie de conținutul de solide uscat produs de presele de filtrare (4 până la 6 puncte
suplimentare de solide uscate comparativ cu mașinile cu presiune joasă).
Consumul de polimeri sunt comparate cu cele pentru filtrele cu curea:
potrivite pentru t oate tipurile de nămol, chiar și cele mai dificile și cum ar fi nămolul
deosebit de uleios;
în cazul în care centrifuga precede un uscător termic sau un cuptor;
deshidratare fără un mediu de filtrare și, prin urmare, fără limitări însoțitoar;
posibilitatea de a modifica foarte repede funcțiile mașinii; mai mult sau mai puțin
deshidratare aprofundată până la o îngroșare mai mult sau mai puțin susținută și aceasta
se face doar prin modificarea variabilelor de funcționare menționate în centrifugele de
înaltă presiune .
Pe de altă parte, unele limitări rămân semnificative , fără însă a submina succesul realizat
de acest aparat: consumul de polimeri grei, consumul ridicat de energie, protecția împotriva
zgomotului inevitabilă, întreținerea redusă dar specializată, necesitatea unui stand -by unitate în
multe cazuri [1].

Tipu ri de utilaje pentru centrifugare

– Centrifuge de filtru în serie
– Filtre centrifuge continuu
– Decantoare / centrifuge pentru boluri solide
– Separator de stive de disc
– Hidrocicloanele

21
Centrifugele sunt utilaje care realizează separarea prin rotirea unui tambur cilindric sau
tronconic montat orizontal sau vertical. În funcție de operația de separare, filtrarea sau
sedimentare, tamburul este perforat sau este din tablă compactă [Rasanescu Ioan 1982 ].

II.4.1 Centrifuge filtrante.
Acestea se caracterizează prin existența unui tambur perforat care prezintă elementul de
rezistență pentru stratul filtrant. Aplicațiile principale în industria alimentară sunt în industria
zahărului și a lactoze i. Centrifugele filtrante pot fi utilizate și pentru așa zisa uscare mecanică,
care are aplicații în industria abatoarelor și la uscarea penelor [Rasanescu Ioan 1982 ].
În figura 1. este prezentată o centrifugă suspendată cu descărcare automată utilizată în
industria zahărului. Are funcționare discontinuă care realizează filtrarea în ansamblu după un
program prestabilit [Rasanescu Ioan 1982 ].

Fig.1. [Rasanescu Ioan 1982 ]
1-tamburul, 2 -inele de întărire, 3 -arbore de antrenare, 4 -grup de lagăre, 5 -schelet metalic,
6-motor electric, 7 -carcasă cilindrică, 8 -racord, 9 -pâlnie, 10 -disc, 11 -sistem de frănare a
arborelui, 12 -conductă de alimentare, 13 -conductă de spălare;
Centri fugele cu descărcare automata sunt recomandate pentru operații de filtrare care se
realizează la viteze mari sub influența forței centrifuge, cum este cazul industriei zahărului. Are
productivitate relativ mică, consum mare de energie și de forță de muncă [Rasanescu Ioan
1982 ].
În figura 2. este prezentată o centrifugă continuă cu arbore orizontal. Se construiesc
variante al acestui tip de centrifuge, cu tambur filtrant în două sau trei trepte, cu diametrul din
ce în ce mai mare, care face să crească efica citatea separării [Rasanescu Ioan 1982 ].

22

Fig.2. [Rasanescu Ioan 1982 ]
1-tambur cilindric perforat, 2 -tambur tronconic, 3 -brațe, 4 -disc, 5 -arbore gol,
6-carcasă compartimentală, 7,8,9 -pâlnii, 10 -grup de lagăre, 11 -șaibă, 12 -arbore plin, 13 -piston

II.4.2 Centrifuge de decantare.

În categoria centrifugelor de decantare se întâlnesc utilaje cu funcționare discontinuă si
continuă, având ăntrebuințări în special în industria amidonului, grăsimilor de origine animală.
Au diferite aplicații ca: separarea unui a mestec solid -solid în lichid, separarea unui ameste
solid -lichid sau separarea amestecurilor heterogene lichid -lichid [Rasanescu Ioan 1982 ].
În figura 3 este prezentată o centrifugă continuă.

Fig.3. [Rasanescu Ioan 1982 ]
1-tamburi, 2,3 -spirale de transport, 4 -arbore plin, 5,6 -racorduri, 7,8 -arbore gol, 9 -carcasă,
10,11 -racorduri de evacuare

II.4.3 Separatoare centrifugale
Separatoarele centrifugale sunt utilaje care realizează separarea pe principiul sedimentării.
Ele se pot considera utilaje cu funcționare continuă, deși în mod normal funcționează continuu

23
un număr redus de ore, după care trebuie să fie oprite pentru curăț are. Separatoarele centrifugale
pot să realizeze o diversitate de tipuri de separări prin sedimentare [Rasanescu Ioan 1982 ].
– Separatoare cu talăre cilindrice
În figura 4 avem prezentat separatorul centrifugal cu talere cilindrice concentrice. Sunt
întrebui nțate numai pentru clarificare,care se realizează pentru înlăturarea impurităților solide
în suspensie în faza lichidă [Rasanescu Ioan 1982 ].

Fig.4. [Rasanescu Ioan 1982 ]
1-toba cu talăre, 2 -arbore vertical, 3 -roată melcată, 4 -surub melc, 5,6 – lagăre cu rulmenți, 7 –
sistem de frânare, 8 -talăre cilindrice concentrice, 9 -stator.
– Separator cu talăre tronconice
În figura 5 avem prezentat un separator centrifugal deschis. Acestb tip de separator este cel
mai vechi și cu cele mai variate utilizări, având elemen te adaptate situației specifice. Prototipul
separatorului centrifugal este cel pentru separarea în sistem eterogen lichid -lichid la separarea
smântânii din lapte [Rasanescu Ioan 1982 ].

Fig.5. [Rasanescu Ioan 1982 ]
1-taler de alimentare, 2 -talere curente , 3-canale din distribuție provenind din orificiile
talerelor, 4 -taler superios, 5 -carcasa tobei, 6 -orificii evacuare lichid, 7 -evacuare lichid, 8 –
alimentare, 9 -pâlnie evacuare

24
În figura 6 avem prezentat un separator ermetic cu talere tronconice pentru sep arare.
Separatorul ermetic cu talăre tronconice pentru separare [Rasanescu Ioan 1982 ].

Fig.6. [Rasanescu Ioan 1982 ]
1-racord de alimentare, 2 -ax tubular, 3 -orifiii pentru intrare laptelui în tobă, 4 -carcasa tobei, 5 -talere, 6 -frână,
7,8-lagăre cu rulmenți, 9 -baie de ulei, 10 -introducere ulei, 11 -evacuare ulei, 12 -arbore antrenare
cu roată melcată, 13 -evacuare fază cu densitate mică, 14 -evacuare fază cu densitate mare, 15 -carcas ă, 16 –
șurub reglare debit , 17- dispozitiv de strângere
În figura 7 avem un separator ermetic cu talere tronconice pentru .
Fig.7. [Rasanescu Ioan 1982 ]
1-taler, 2 -carcasa tobei, 3 -ax tubular, 4 -arbore cu roată melcată pentru antrenare, 5 -baie de ulei, 6 -frână, 7 –
disc, 8 -sistem de rglare a debitului d e alimentare, 9 -carcasă.

25
Unele limitări rămân semnificative, fără însă a submina succesul realizat de acest aparat [2]:
– consumul ridicat de energie;
– protecția împotriva zgomotului inevitabilă;
– întreținerea redusă dar specializată;
– necesitatea unui stand -by în multe cazuri;
– acesta va fi eficient numai dacă se află în această viteză rapidă,ceasta este o
caracteristică ggrggrg care face centrifuga dificil de stăpânit;
– rata ridicată a centrifugii necesită o rezistență ridicată;
– centrifuga trebuie sa fie perfect echilibrata.

II.5 Studiu de caz – Centrifugarea laptelui

II.5.1 Scop
Operație hidrodinamică necesară separării unor amestecuri eterogene, centrifugarea se
derulează cu ajutorul forței centrifuge dezvoltată de rotirea amestecului cu viteză mare [1].
Curățirea laptelui, ca operație preliminară în fluxul tehnologic, este efectuată pentru
înlăturarea impurităților mecanice din lichid, rămase în conținutul acestuia ca urmare a filtrării
succesive, din cursul colectării, tr ansportului, depozitării. Procedeul cel mai eficient de
eliminare a impurităților din lapte, care depășește nivelul tehnic al curățirii mecanice prin
filtrare, îl constituie curățirea prin centrifugare. Pe lângă rolul igienic, curățirea (indiferent de
meto da aleasă) este impusă de necesitatea prevenirii depunerilor și uzurii premature a utilajelor
(duze, galactometre, rotoare, pompe etc.), iar centrifugarea oferă garanții suplimentare.
Curățirea centrifugală a laptelui este operația bazată exclusiv pe separ area particulelor solide
grosiere, continuă și uniformă, cu ajutorul forței centrifuge care ia naștere în toba utilajului [1].
Prin centrifugarea laptelui scade numărul microorganismelor, dar operația făcută
necontrolat poate duce la o creștere aparentă a cantității microorganismelor, urmare a
împrăștierii numărului de bacterii, după agitarea lichidului. Acțiunea forței centrifuge
(xeroanabioza) este, totodată, una dintre metodele ce împiedică alterarea laptelui, alături de
termobioză (încălzire), răcire ( psichoanabioză, crioanabioză), acțiunea radiațiilor (radiobioză),
adăugarea de zahăr (saccharoanabioză), adăugarea de antiseptice (antiseptobioză). Particulele
virale sunt separate la viteze de ultracentrifugare, 20.000 de rotații pe minut. Important este că
mucegaiurile sub formă vegetativă nu se pot separa prin această operațiune deoarece, după
centrifugare, acestea absorb rapid lichidul [1].

II.5.2 Utilajul

Pentru curățirea laptelui în fluxul tehnologic, unul dintre utilajele abordate separatorul
centr ifugal cu talere cilindrice concentrice (fig.8) [Rasanescu Ioan 1982 ].

26

Fig.8.Separator centrifugal cu talere cilindrice concentrice [Rasanescu Ioan 1982 ]
1-toba cu talăre, 2 -arbore vertical, 3 -roată melcată, 4 -surub melc, 5,6 – lagăre cu rulmenți, 7 – sistem de frânare, 8 –
talăre cilindrice concentrice, 9 -stator.

II.5.3 Principiu
Elementul principal al unui separator centrifugal este toba cu talere, acționată în mișcare
de rotație prin intermediul unui arbore vertical 2 pe care se sprijină și care la rândul său primește
mișcarea de rotație de la un motor electric montat curent în carcasa separatorului, fixat de ea
[Rasanescu Ioan 1982 ].
În mod normal separatoarele centrifugale se rotesc la turații mai mari decât ale
motoarelor el ectrice, din care motiv între motor și arborele de antrenareeste un sistem de mărire
a turației. Pe arborele motorului se montează o roată melcato 3 care cuplează cu șurubul melc
4 montat pe arbore. Arborele este montat vertical si susținut de două grupuri de lagăre cu
rulmenții 5 și 6. Elementele sistemului de antrenare melc -roatămelcată se rotesc într -o baie de
ulei realizată în carcasă. Pe arbore, spre lagărul superior este montat și un sistem de frânare 7
[Rasanescu Ioan 1982 ].
Toba propriu -zisă este elementul prin care se realizează separarea centrifugală. În
construcția ei se includ: talerele cilingrice concentrice 8 cu o parte fixată pe carcasa tobei și
cealaltă parte arcuită spre interior, carcasa tobei realizată d in câteva piese: un corp cilindric cu
partea superioară filetată, un capac al vasului cilindric în care sunt prevăzute canale pentru
dirijarea lichidului limpezit spre evacuare, un racord cilindric central filetat, capacul racordului
cilindric filetat și s tatorul 9 55prin intermediul căruia se realizează presiunea necesară pentru
evacuarea lichidului limpezit [Rasanescu Ioan 1982 ].
Lichidul de alimentare cade la partea inferioară în centrul tobei, se ridică pe primul taler
și urmează drumul inu os printre talere, de la taler la taler, apoi de la peretele interior al tobei
este împins prin canalele capacului în camera statorului, de unde este evacuat sub presiune
[Rasanescu Ioan 1982 ].
Sedimentul în cea mai mare parte rămâne în spațiul central în interiorul primului taler
și ceea ce a scăpat se depune succesiv pe următoarele talere și în final în partea inferioară a
interiorului peretelui tobei [Rasanescu Ioan 1982 ].

27
II.5.4. Concluzii
Tot mai mulți dintre micii fermieri folosesc, în prezent, centrifugarea, însă exclusiv
pentru producerea smântânii, renunțând la metoda tradițională de separare a laptelui de zer.
Firește, marea majoritate a acestora sar peste filtrare sau alte operațiuni preliminare. Centrifuga
devine, în microferme sau gospodării individuale, utilaj de producție a smântânii și, rareori,
mijloc de standardizare a conținutului de grăsime din lapte, operație indispensabilă în fluxul
tehnologic al exploatațiilor procesatoare a laptelui pentru consum [1].

III.Studiu comparativ filtrare/centrifugare

Tabelul III.1 Avantajele și dezavantajele filtrării/centrifugării
Avantaje Dezavantaje
Filtrare Centrifugare Filtrare Centrifugare
-În practica filtrării
se utilizează o
multitudine de
medii și materiale
filtrante;
– permite separarea
cu finețe până la
nivelul mărimii și
formei moleculelor;
– procesul de
separare este
continuu și pasiv;
– consum de energie
reletiv scăzut;
– echipamentul
poate fi conceput în
construcție
modulară și
compactă;
-filtrarea în
bioprocesare este
capabilă să sterilize
substanțele
sensibile la căldură.
– sunt metode de
filtrare la costuri
mai mici decât
majoritatea
metodelor de
separare . -separă componenții sistemelor
eterogene solid -solid, solid –
lichid, solid -gaz, lichid -gaz sau
lichid -lichid in camp de forte
centrifuge.
-alimentarea sistemului
eterogen într -un organ în
mișcare de rotație al unui utilaj
are loc la separarea fazelor
sistemului
-în comparație cu alte tipuri de
metode de separare,
centrifugarea tinde să ofere o
recuperare mai sigură a
produsului și poate permite o
creștere mai mare volumul de
tulbureală care trebuie separat
la un moment dat.
– instalația poate funcționa fără
pilot dacă nămolul este relativ
constant. Toate mecanismel e
de siguranță mecanice fac parte
din echipamentul standard și,
cu noii senzori de concentrare a
nămolului, funcționează
automatizat unitatea a devenit
fiabilă;
– deshidratare fără un mediu de
filtrare și, prin urmare, fără
limitări însoțitoare.

– separare
incompletă;
– polarizarea
concentrației
fazelor care se
separă;
– modificarea
structurii
permeabile în
cursul procesului de
separare cu efecte
asupra durabilității
membranei;
-nu se poate separa
contaminanți care
sunt prea mici și
utilizarea
membr anelor cu
micro -pori va face
ca aceasta să fie
dezavantajoasă din
punct de vedere
economic față de
alte metode de
separare;
-este necesară
înlocuirea frecventă
a membranelor
pentru a preveni
contaminarea
produsului. -Spuma, este un obstacol de
separare, deoarece bulele care
o alcatuiesc se ataseaza de
particulele solide, le maresc
volumul aparent si astfel
micsoreaza masa volumica
aparenta;
-costuri de operare ridicate
pentru a menține viteza
centrifugii și a celor ulterioare
costurile de întreținere.
– consumul ridicat de energie;
-protecția împotriva
zgomotului inevitabilă;
-întreținerea redusă dar
specializată;
– necesitatea unui stand -by în
multe cazuri;
– acesta va fi eficient numai
dacă se află în această viteză
rapidă,ceasta este o
caracteristică
ggrggrg care face centrifuga
dificil de stăpânit;
– rata ridicată a
centrifugii necesită o rezistență
ridicată;
– centrifuga trebuie sa
fie perfect echilibrata.

28

Tabelul III.2 Asemănări și deosebiri ale filtrării/centrifugării
Asemănări Deosebiri
-Atât filtrarea, cât și centrifugarea sunt
utilizate pentru a separa particulele sau
constituenții doriți sau nedoriți di ntr-un
amestec sau suspensie.
– Sunt metode de separare fizice și sunt foarte
importante în chimie, știință alimentară și
inginerie materialele separate de compoziție
chimică diferite sau purificarea compușilor;
– filtrarea este acțiunea sau procesul de
înlăturare a unui lucru nedorit dintr -un lichid.
-centrifugare este procesul de separare a
porțiunilor mai ușoare dintr -o soluție sau
dintr -un amestec.
– forța gravitațională este utilizată în filtrare.
– forța centrifugă este utilizată în
centrifugare.
– la filtrare pot fi utilizate straturi sau straturi
perforate sau filtre sau medii sau membrane
fizice sau pâlnie de filtra re sau combinații ale
acestora. Unele filtre pot fi utilizate pentru a
ajuta la filtrare. Acestea sunt de obicei pietre
de diatomee incompresibile sau silice.
-la centrifugare se utilizează mașinile de
centrifugare și tuburile de centrifugare.
– la filtrar e particulele mari din amestec nu
pot trece prin structura reticulată / perforată a
filtrului în timp ce particulele mici și
particulele mici trec sub forța gravitațională,
devenind filtrat
-la centrifugare amestecul de soluție este
centrifugat pentru a fo rța solidul mai greu /
dens la fund, unde creează frecvent un tort
ferm. Lichidul de deasupra acestui tort poate
fi îndepărtat sau decantat. Această metodă
este deosebit de utilă pentru separarea
solidelor care nu se filtrează bine.
-Tehnicile simple de fi ltrare pot necesita mult
timp pentru a separa materialul dorit și, ca
urmare, filtrarea este mai puțin eficientă
decât centrifugarea, iar la centrifugare,
separarea are loc foarte rapid în comparație
cu tehnicile de filtrare. Prin urmare,
centrifugarea est e mai eficientă decât
filtrarea.
-la filtrare costul depinde de complexitatea
procesului de filtrare și, de obicei, tehnicile
simple de filtrare nu necesită electricitate,
nici persoane instruite. Prin urmare, costul
asociat poate fi scăzut în comparație cu
centrifugarea. La centrifugare costul este
ridicat comparativ cu tehnica de filtrare
simplă, deoarece centrifuga are nevoie de
energie electrică, precum și de tehnicieni
instruiți.

29

Aplicații

Filtrare: filtru de cafea, filtru de apă, filtru de cupto are pentru îndepărtarea particulelor,
sisteme de transport pneumatice care utilizează filtre, în laborator, o pâlnie de sticlă, o pâlnie
Buchner sau o pâlnie de sticlă sinterizată este folosită pentru filtrare. În rinichiul uman, filtrarea
renală este folo sită pentru filtrarea sângelui și pentru reabsorbția selectivă a multor elemente
vitale pentru ca organismul să mențină homeostazia.
Centrifugare : Una dintre cele mai frecvente aplicații este tratarea nămolurilor de epurare
în cazul în care se separă soli dul de suspensii foarte concentrate. Centrifugarea este de asemenea
folosită pentru procesul de îmbogățire a uraniului. În plus, această tehnică este utilizată în
cercetarea biologică pentru izolarea solidului sau lichidului dorit dintr -un amestec.
Centrif ugarea este utilizată pentru a îndepărta grăsimea din lapte pentru a produce laptele
degresat, pentru a clarifica și stabiliza vinul și pentru a separa constituenții de urină și
elementele sangvine din laboratoarele de cercetare medico -legale și medicale.

IV.Concluzii finale
În concluzie, filtrarea și centrifugarea sunt tehnici de separare diferite, iar diferența
principală dintre acestea este forța utilizată și echipamentul de separare. Ca rezultat, pot avea
aplicații substanțial diferite.

30
Bibliografie

1. Sonia Gutt, Operații și utilaje în Industria Alimentară , Editur a Universității Suceava,
Anul 1997.
2. Rasanescu Ioan, Operații și Utilaje în Industria Alimentară , Universitatea din Galați,
1982
3. Constantin Banu, Manualul inginerului de industrie alimentară, vol.I, Editura Tehnică
București, 1998.

Surse electronice

1. https://www.suezwaterhandbook.com/processes -and-technologies/liquid -sludge –
treatment/centrifugation/centrifugation -its-advantages -and-its-limitations

2. https://www.scribd.com/document/93389526/Cur%C4%83%C5%A3irea -laptelui –
prin-centrifugare

3. https://uranium -enrichment.weebly.com/disadvantages –advantages.html

4. https://sim.utcluj.ro/stm/download/Procedee_separare/Cap_5.pdf
5. www.scritub.com/tehnica -mecanica/CENTRIFUGAREA1 2596.php
6. https://www.differencebetween.com/difference -between -filtration -and-vs-
centrifugation/
7. https://www.suezwaterhandbook.com/processes -and-technologies/liquid -sludge –
treatment/centrifugation/centrifugation -its-advantages -and-its-limitati ons