Differenza chiave – Filtrazione vs centrifugazione
Prima di passare ad un'analisi approfondita della differenza tra Filtrazione e Centrifugazione, le due tecniche di separazione, vediamo innanzitutto cos'è una tecnica di separazione. Nelle scienze biologiche e nell'ingegneria, viene utilizzata una tecnica di separazione per isolare il costituente desiderato da una miscela. Questo è un fenomeno di trasferimento di massa che converte una miscela di costituenti in due o più frazioni distinte. La separazione delle miscele dipende dalle differenze nelle proprietà chimiche o fisiche come massa, densità, dimensione, forma o affinità chimica tra i costituenti di una miscela. Le tecniche di separazione sono spesso classificate in base alle differenze specifiche che utilizzano per ottenere la separazione. La filtrazione e la centrifugazione sono le tecniche di separazione comunemente utilizzate basate solo sul movimento fisico delle particelle desiderate. La differenza chiave tra filtrazione e centrifugazione sta nella forza e nel metodo utilizzati. La filtrazione utilizza spesso una tecnica di setacciatura per filtrare/rimuovere contaminanti o materiali indesiderati con l'aiuto della gravità. Ciò può essere ottenuto attraverso barriere fisiche come mezzi, membrane o filtri. La centrifugazione utilizza la forza centrifuga per separare i composti desiderati e il particolato in base al peso molecolare. Per questa separazione viene utilizzata la centrifuga. I composti più densi si trasferiscono all'esterno della centrifuga e possono essere rimossi da lì. In questo articolo, elaboriamo le differenze tra filtrazione e centrifugazione.
Cos'è la filtrazione?
La filtrazione viene utilizzata per separare le particelle oi costituenti desiderati in una miscela o sospensione. A seconda dell'applicazione, uno o più componenti interessati possono essere isolati utilizzando la tecnica di filtrazione. È un metodo di separazione fisica ed è molto importante in chimica, scienze alimentari e ingegneria per separare materiali di diversa composizione chimica o per purificare composti. Durante la filtrazione, la separazione avviene su uno o più strati perforati. Nel filtraggio vengono trattenute le particelle troppo grandi per passare attraverso i fori dello strato perforato. Quindi, particelle di grandi dimensioni possono formare un residuo o uno strato di torta sopra il filtro e possono anche bloccare la rete del filtro, impedendo alla fase fluida di attraversare il filtro.
Figura 1: Illustrazione di una semplice filtrazione.
Cos'è la centrifugazione?
La centrifugazione è un processo mediante il quale una macchina centrifuga viene utilizzata per separare i costituenti desiderati di una miscela liquida complessa/impasto liquido. Come risultato della centrifugazione, il precipitato viene raccolto più rapidamente e completamente sul fondo della provetta da centrifuga. Il liquido rimanente è noto come liquido surnatante. Questo supernatante viene quindi trasferito rapidamente dalla provetta senza disturbare il precipitato o rimosso utilizzando una pipetta Pasteur. Le particelle che precipitano durante la centrifugazione dipendono dall'accelerazione centrifuga, dalle dimensioni e dalla forma delle particelle, dalla porzione di volume dei solidi presenti, dalla differenza di densità tra la particella e il fluido e dalla viscosità.
Figura 2: Illustrazione del processo di centrifugazione
Qual è la differenza tra filtrazione e centrifugazione?
Definizione di filtrazione e centrifugazione
Filtrazione: l'atto o il processo di rimozione di qualcosa di indesiderato da un liquido.
Centrifugazione: il processo di separazione delle porzioni più leggere di una soluzione o di una miscela.
Caratteristiche di filtrazione e centrifugazione
Filtrazione e centrifugazione possono avere caratteristiche significativamente diverse e possono essere classificate nei seguenti sottogruppi;
Forza utilizzata
Filtrazione: la forza gravitazionale viene utilizzata nella filtrazione.
Centrifugazione: la forza centrifuga viene utilizzata nella centrifugazione.
Attrezzature
Filtrazione: è possibile utilizzare setacci o uno strato perforato o un filtro o un materiale o una membrana fisica o un imbuto filtrante o loro combinazioni. Alcuni coadiuvanti di filtrazione possono essere utilizzati per aiutare la filtrazione. Questi sono comunemente farina fossile incomprimibile o silice.
Centrifugazione: vengono utilizzate la centrifuga e le provette per centrifuga.
Metodo di operazione
Filtrazione: le particelle grandi nella miscela non possono passare attraverso la struttura a rete/perforata del filtro mentre il fluido e le particelle piccole passano sotto la forza di gravità diventando filtrato (Figura 1)
Centrifugazione: la miscela di soluzione viene centrifugata per forzare il solido più pesante/denso sul fondo, dove spesso crea una torta soda. Il liquido sopra questa torta può essere rimosso o decantato. Questo metodo è particolarmente utile per separare i solidi che non filtrano bene (Es: gelatinosi o particelle fini). (Figura 2)
Tipi
Filtrazione: esistono tre tecniche di filtrazione basate sul risultato previsto noto come filtrazione a caldo, a freddo e sotto vuoto. La tecnica di filtrazione a caldo viene utilizzata principalmente per separare i solidi da una soluzione calda. Viene utilizzato per evitare lo sviluppo di cristalli nell'imbuto filtrante che viene a contatto con la soluzione. La tecnica di filtrazione a freddo viene utilizzata principalmente per raffreddare rapidamente la soluzione da cristallizzare. Questo metodo si traduce nello sviluppo di cristalli molto piccoli invece di ottenere cristalli grandi raffreddando lentamente la soluzione a temperatura ambiente. Il metodo di filtrazione sottovuoto viene utilizzato principalmente per un piccolo lotto di soluzione per asciugare rapidamente piccoli cristalli. Questa è la tecnica di filtrazione più efficiente rispetto alla filtrazione a caldo ea freddo.
Centrifugazione: esistono tre tecniche di centrifugazione: microcentrifughe, centrifughe ad alta velocità e ultracentrifugazioni. La microcentrifuga è spesso utilizzata nelle attività di ricerca per elaborare piccoli volumi di molecole biologiche. Questa macchina è abbastanza piccola da poter essere fissata su un tavolo. Le centrifughe ad alta velocità possono gestire volumi di campione più grandi e sono utilizzate principalmente in applicazioni industriali su larga scala. L'ultracentrifugazione viene utilizzata principalmente per scopi di ricerca come lo studio delle proprietà delle particelle biologiche. È il metodo di separazione più efficiente rispetto alle microcentrifughe e alle centrifughe ad alta velocità.
Scopo
Filtrazione: lo scopo principale della filtrazione è ottenere il risultato desiderato rimuovendo le impurità da una miscela o, per isolare i solidi da una miscela.
Centrifugazione: lo scopo principale della centrifugazione è l'isolamento dei solidi da una soluzione.
Efficienza
Filtrazione: le semplici tecniche di filtrazione possono richiedere molto tempo per separare il materiale desiderato e, di conseguenza, la filtrazione è meno efficiente della centrifugazione.
Centrifugazione: la separazione avviene molto rapidamente rispetto alle tecniche di filtrazione. Pertanto, la centrifugazione è più efficiente della filtrazione.
Svantaggi
Filtrazione: se vengono filtrate quantità molto piccole di soluzione, la maggior parte di questa soluzione può essere assorbita dal mezzo filtrante. Le miscele contenenti gelatine o particelle fini non filtrano bene. Pertanto, per separare queste miscele è possibile utilizzare la centrifugazione.
Centrifugazione: questo metodo richiede know-how ed elettricità rispetto alle tecniche di filtrazione.
Costo
Filtrazione: il costo dipende dalla complessità del processo di filtrazione e di solito le tecniche di filtrazione semplici non richiedono elettricità e persone addestrate. Pertanto, il costo associato potrebbe essere basso rispetto alla centrifugazione.
Centrifugazione: il costo è elevato rispetto alla semplice tecnica di filtrazione perché la centrifuga necessita di elettricità e di tecnici qualificati.
Applicazioni
Filtrazione: Filtro caffè, filtro acqua, filtro forni per rimuovere le particelle, I sistemi di trasporto pneumatico utilizzano filtri, in laboratorio viene utilizzato un imbuto di vetro, un imbuto Buchner o un imbuto di vetro sinterizzato per la filtrazione. Nel rene umano, la filtrazione renale viene utilizzata per filtrare il sangue e per il riassorbimento selettivo di molti elementi vitali affinché l'organismo mantenga l'omeostasi.
Centrifugazione: Una delle applicazioni più comuni è il trattamento dei fanghi di depurazione dove si separano i solidi dalle sospensioni altamente concentrate. La centrifugazione viene utilizzata anche per il processo di arricchimento dell'uranio. In aggiunta a ciò, questa tecnica viene utilizzata nella ricerca biologica per l'isolamento del solido o liquido desiderato da una miscela. Inoltre, la centrifugazione viene utilizzata per rimuovere il grasso dal latte per produrre latte scremato, per chiarificare e stabilizzare il vino e per separare i costituenti dell'urina e gli elementi del sangue nei laboratori di ricerca medica e forense.
In conclusione, la filtrazione e la centrifugazione sono diverse tecniche di separazione e la differenza fondamentale tra loro è la forza utilizzata e l'attrezzatura di separazione. Di conseguenza, possono avere applicazioni sostanzialmente diverse.
