Filtración:

Consiste en la separación de partículas sólidas insolubles a partir de un fluido(Líquido o gaseoso), mediante el paso del fluido a través de un medio filtrantesobre el cual, se deposita la torta de filtro.

Elementos de la filtración: 

Prefiltrado: Es la suspensión sólido-líquido alimentada.

Medio filtrante: Es la membrana porosa o pared separadora. El medio filtrante de cualquierfiltro debe cumplir los siguientes requisitos: • Retener los sólidos a filtrar, dando lugar a un filtrado razonablemente claro • No obstruirse o cegarse• Ser químicamente resistente• Tener suficiente resistencia física para soportar las condiciones del proceso• Permitir que la torta formada se desprenda de una forma limpia y completa.• No ser en exceso caro. 

Torta de filtro: Son las partículas sólidas insolubles que se depositan sobre la superficie delPapel filtrante. En la filtración de torta el líquido pasa a través de dos resistencias en serie: la de la torta y la del medio filtrante. La resistencia delmedio filtrante normalmente sólo es importante durante las primeras etapasde la filtración en cambio, la resistencia de la torta es nula al principio yAumenta con el tiempo a medida que transcurre la filtración. 

Filtrado: Componente líquido que pasa a través del medio filtrante. 

Coadyuvantes: Los coadyuvantes son sólidos porosos, inertes al prefiltrado que aumentan laporosidad de la torta permitiendo el paso del líquido con una velocidadrazonable. Los coadyuvantes más utilizados son: tierra de diatomeas, perlita,celulosa de madera purificada, arena, piedra pómez, etc. Los coadyuvantes pueden agregarse a la suspensión antes de la filtración omediante un recubrimiento previo, es decir depositando una capa del mismosobre el medio filtrante antes de comenzar la operación. El coadyuvante defiltración se separa después de la torta de filtración disolviendo los sólidos o quemando el coadyuvante si los sólidos no tienen valor se desechan juntocon el coadyuvante.

Métodos de Filtración:

Filtración por gravedad:Es aquella donde el líquido atraviesa el medio filtrante por su propio pesoquedando el sólido sobre el filtro. Para realizarla se emplean el embudoconvencional de vidrio y el medio filtrante es un disco de papel especial que se dobla formando un cono (filtración simple) o se pliega en forma de abanico(Filtración por pliegues)

El papel filtro es doblado de tal manera que haya elevaciones y depresionesalternadas varias veces. La siguiente figura puede mostrar en detalle. 

Finalmente el papel filtro debe de quedar como en (e) y es montado en el embudo.

Esta filtración es muy útil en algunos casos, pero la desventaja es que el procesopuede ser lento. Por lo tanto se procede a otro tipo de filtración al vacío o por succión. 

Filtración al vacío:En la filtración al vacío, se logra el paso forzado del líquido a través del papel bajo la acción del vacío que se realiza en el sistema. Por ello se logra una mayor rapidezy una mejor separación.El equipo de filtración al vacío consta del embudo Büchner y el matraz kitasato.

Se procede a armar el equipo como se muestra en la figura, se coloca un papelfiltro al embudo Büchner, luego se conecta a una fuente de vacío (trompa de agua o water jet pump) y el equipo está listo para ser usado.

pH:

La palabra pH es la abreviatura de "pondus Hydrogenium". Esto significaliteralmente el peso del hidrógeno. El pH es la escala de acidez o basicidad que determinada solución acuosa tiene. ElpH puede ser ácido, básico o neutro. La escala de pH va de 0, que es lo más ácido hasta 14 que es el pH más básico.Cuando se tiene un pH de 7.0, se dirá que estamos en condiciones neutras.Cuando una solución es neutra, el número de protones es igual al número de ionesHidroxilo. Cuando el número de iones hidroxilo es mayor, la solución es básica y cuando elnúmero de protones es mayor, la solución es ácida.En un sentido práctico, el pH está dado por la concentración de iones Hen una solución y esto está representado por la siguiente ecuación:

El pH no tiene unidades; se expresa simplemente por un número.El pH de una disolución es una medida de la concentración de iones hidrógeno. Una pequeña variación en el pH significa un importante cambio en la concentración de los iones hidrógeno. 

Por ejemplo, la concentración de iones hidrógeno en losJugos gástricos (pH= 1) es casi un millón de veces mayor que la del agua pura(pH = 7).El valor de pH en muchos procesos biotecnológicos es muy importante pues así sepuede controlar la extracción de numerosas sustancias, por lo tanto se hace necesario saber como medirlo, desde un punto de vista experimental.

Métodos de medición del pH:

Cinta de pH:Este método no es muy preciso y no es apropiado para determinar valores de pHexactos.La denominada cinta pH se introduce en una solución, y cambiará de color. Cadacolor diferente indica un valor de pH diferente. 

pHmetro o potenciómetro:Es un instrumento que mide la diferencia de potencial entre dos electrodos: unelectrodo de referencia (generalmente de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es sensible al ión hidrógeno. Por tanto tiene mayor precisión.

2. OBJETIVOS:

2.1. Comprender los principios básicos de la filtración como operación unitaria de separación. 2.2. Diferenciar los métodos de filtración por gravedad y al vacío.2.3. Explicar la importancia de la medición del pH en los procesos Biotecnológicos.2.4. Conocer y describir los métodos de medición del pH.2.5. Distinguir las propiedades de acidez y alcalinidad de sustancias de uso diario.

. MATERIALES: 

3.1. Insumos:

Frutas, bebidas, insumos y otras sustancias de uso diario.

3.2. Material de vidrio:

a) Bagueta. b) Beakers, 100 mL. 

c) Embudos de vidrio. d) Matraces, 100 mL y 250 mL. e) Probeta, 50 mL.

3.3. Otros

a) Cinta universal.

b) Espátula. c) Gasa. d) Papel filtro. e) Piceta. f) Pinzas.

3.4. Aparatos y equipos:

Balanza analítica. Equipo de filtración al vacío: embudo Büchner, matraz kitasato y bombade vacío. Potenciómetro.

4. PROCEDIMIENTO:

4.1 Preparación de las muestras:

Preparar las diferentes muestras cuyo valor del pH se va determinar.

4.2 Corrida experimental:

Filtración:Preparar los componentes de la filtración por gravedad.Armar el equipo de filtración al vacío. Proceder a filtrar 50 mL de una muestra a través de ambos sistemas defiltración.En todos los sistemas considerar la primera gota del filtrado como tiempoCero. 

Medición del pH:Medir el pH de cada muestra, utilizando la cinta de pH y el pHmetro opotenciómetro. 

Previamente antes de utilizar el potenciómetro, éste debe ser calibrado, luegodebe enjuagarse el electrodo con agua destilada, para finalmente secar éstecon un poco de papel suave.

5. PROCEDIMIENTO DETALLADO: 

1. Primero limpiar el electrodo con agua destilada, antes de colocarlo en cualquier muestra.2. Colocar una a una las muestras en un beaker para poder llevarlas al electrodo y hallar su pH . (gaseosa, zumo de limón, zumo de naranja, yogurt, gelatina, vinagre, solución jabonosa, café, vino)Para las muestras como el zumo de limón, naranja, etc…que requiere de un pre filtrado el cual se puede realizar de manera mas lenta y simple como es el caso de la filtración por gravedad, o se puede hacer de manera mas rápida y eficaz por la filtración al vacío esta se realiza con ayuda del matraz kitasato y el embudo Büchner y con una bomba de vacío. 3. Otra manera de poder hallar el pH es usando la cinta de pH , aunque no es tan precisa como con un Potenciómetro pero nos da un aproximado del pH de cualquier sustancia sea alcalina, acida o neutra. 6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN: 

Reportar el pH encontrado de cada una de las muestras Evaluar el tiempo de filtración (min) en los sistemas de filtración: por gravedad yal vacío. 

7. CALCULOS: 

Utilizando la ecuación que define el pH, calcular la concentración de hidrogenionesde las muestras, cuyo valor de pH fue medido a través del potenciómetro.

Zumo de limónpH = - log [H+]2.5 = - log [H+][H+]= antilog -2.5[H+]= 3.16227766 x 10 -3 M

. CONCLUSIONES:

• La escala de pH presenta un intervalo del 0 al 14 

• Un pH igual a 7 indica neutralidad, uno menor que 7 indica acidez y uno mayor de 7 indica alcalinidad o basicidad.

• La solución mas acido en nuestro organismo es el jugo gástrico cuyo pH es 1.5. Ello se debe a que contienen acido clorhídrico.

• Nuestra sangre es ligeramente básica, ya que tiene un pH de 7.35 aproximadamente,

cuando almorzamos se puede dar la llamada MAREA ALCALINA como consecuencia de la disminución de iones hidrogeno de la sangre.• Soluciones acidas: contienen mas iones H+ que OH-[H+] > [OH-]

• Soluciones neutras :contienen igual concentración de H+ y OH-[H+] = [OH-]

• Soluciones básicas :contienen mas iones OH- que H+[H+] < [OH-]

¿Qué significa presión al vacío?El vacío es la ausencia total de material en los elementos (materia) en un determinado espacio o lugar, o la falta de contenido en el interior de un recipiente. Por extensión, se denomina también vacío a la condición de una región donde la densidad de partículas es muy baja, como por ejemplo el espacio interestelar; o la de una cavidad cerrada donde la presión de aire u otros gases es menor que la atmosférica.Puede existir naturalmente o ser provocado en forma artificial, ya sea para usos tecnológicos o científicos, o en la vida diaria. Se aprovecha en diversas industrias, como la alimentaria, la automovilística o la farmacéutica.

http://books.google.com.pe/books?id=ifnceRGljrYC&pg=PA165&dq=filtracion+y+medicion+de+ph&hl=es&sa=X&ei=tkOBU9rBHdXOsAS_4YFg&ved=0CD0Q6AEwAQ#v=onepage&q=filtracion%20y%20medicion%20de%20ph&f=false

FUNDAMENTO:

Sorensen en 1909, introdujo el término pH como forma conveniente para expresar la

concentración de H+, por medio de una función logarítmica. El término pH puede definirse

así:

1

pH = log ____

[H+]

Un pH 7 representa la neutralidad; un valor inferior a 7 indica solución ácida, y superior a

7, solución alcalina. La escala pH es logarítmica, en una solución de pH 6 hay 10 veces más

hidrogeniones que en cuyo pH es 7; y un pH 5 significa que esa relación es de 100 a 1

respecto a la solución de pH 7. La diferencia de concentración de hidrogeniones entre el

pH 5.0 y 5.1 es mucho mayor que la existente entre 5.9 y 6.0

Al expresar el pH, la acidez y la alcalinidad, se distinguen los ácidos fuertes de los débiles y

las bases fuertes de las débiles. El ácido clorhídrico N/10 y el ácido acético N/10 tienen la

misma fuerza en términos de acidez valorable. Pero el ácido clorhídrico es fuerte y el

acético es un ácido débil. Y, aunque ambas soluciones tienen la misma cantidad de

hidrógeno sustituible en la neutralización, el ácido clorhídrico está mucho más disociado,

es decir tiene mucho más hidrogeniones activos en cualquier momento. El pH mide esa

acidez real distinta de la acidez valorable.

La concentración de hidrogeniones se determina colorimétricamente mediante soluciones

valoradas e indicadores, cuyo cambio de color expresa las diferentes concentraciones del

ión. También se puede medir como la diferencia electromotriz (milivoltios) y luego

convertirlos a pH (potenciómetros). Los métodos que más se utilizan actualmente son

mediante el papel indicador y el pH-metro.

http://books.google.com.pe/books?id=rpdvyucaUmoC&pg=PA95&dq=filtracion+en+procesos+industriales&hl=es&sa=X&ei=CESBU53sLMffsASsoILgCg&ved=0CD4Q6AEwAA#v=onepage&q=filtracion%20en%20procesos%20industriales&f=false

http://books.google.com.pe/books?id=T8lkWIy9yDUC&pg=PR15&dq=filtracion+en+procesos+industriales&hl=es&sa=X&ei=CESBU53sLMffsASsoILgCg&ved=0CFwQ6AEwBg#v=onepage&q=filtracion%20en%20procesos%20industriales&f=false