Diferença chave – Filtração vs Centrifugação
Antes de passar para uma análise aprofundada da diferença entre Filtração e Centrifugação, as duas técnicas de separação, vamos primeiro ver o que é uma técnica de separação. Em ciências biológicas e engenharia, uma técnica de separação é usada para isolar o constituinte desejado de uma mistura. Este é um fenômeno de transferência de massa que converte uma mistura de constituintes em duas ou mais frações distintas. A separação de misturas depende de diferenças nas propriedades químicas ou físicas, como massa, densidade, tamanho, forma ou afinidade química, entre os constituintes de uma mistura. As técnicas de separação são frequentemente categorizadas de acordo com as diferenças específicas que usam para obter a separação. Filtração e centrifugação são as técnicas de separação comumente usadas baseadas apenas no movimento físico das partículas desejadas. A principal diferença entre filtração e centrifugação está na força e no método utilizados. A filtragem geralmente usa uma técnica de peneiramento para filtrar/remover contaminantes ou materiais indesejados com a ajuda da gravidade. Isso pode ser alcançado por meio de barreiras físicas, como mídia, membranas ou filtros. A centrifugação utiliza a força centrífuga para separar os compostos desejados e as partículas com base no peso molecular. A máquina de centrifugação é usada para esta separação. Os compostos mais densos são transferidos para o exterior da centrífuga e podem ser removidos de lá. Neste artigo, vamos detalhar as diferenças entre filtração e centrifugação.
O que é Filtração?
A filtração é usada para separar partículas ou constituintes desejados em uma mistura ou suspensão. Dependendo da aplicação, um ou mais componentes interessados podem ser isolados usando a técnica de filtração. É um método de separação física e é muito importante em química, ciência de alimentos e engenharia para separar materiais de composição química diferente ou para purificar compostos. Durante a filtração, a separação ocorre em uma ou várias camadas perfuradas. Na filtragem, as partículas que são grandes demais para passar pelos orifícios da camada perfurada são retidas. Então, partículas grandes podem formar uma camada de resíduo ou torta na parte superior do filtro e também podem bloquear a malha do filtro, impedindo que a fase fluida atravesse o filtro.
Figura 1: Ilustração de filtração simples.
O que é Centrifugação?
Centrifugação é um processo pelo qual uma máquina de centrifugação é usada para separar os constituintes desejados de uma mistura/pasta líquida complexa. Como resultado da centrifugação, o precipitado é recolhido mais rápida e completamente no fundo do tubo de centrifugação. O líquido restante é conhecido como líquido sobrenadante. Este sobrenadante é então rapidamente transferido do tubo sem perturbar o precipitado, ou removido usando uma pipeta Pasteur. As partículas que precipitam na centrifugação dependem da aceleração centrífuga, tamanho e forma das partículas, a porção de volume dos sólidos presentes, a diferença de densidade entre a partícula e o fluido e a viscosidade.
Figura 2: Ilustração do processo de centrifugação
Qual é a diferença entre Filtração e Centrifugação?
Definição de Filtração e Centrifugação
Filtração: o ato ou processo de remover algo indesejado de um líquido.
Centrifugação: o processo de separação de porções mais leves de uma solução ou mistura.
Características da Filtração e Centrifugação
A filtração e a centrifugação podem ter características significativamente diferentes e podem ser categorizadas nos seguintes subgrupos;
Força usada
Filtração: A força gravitacional é usada na filtragem.
Centrifugação: A força centrífuga é usada na centrifugação.
Equipamento
Filtração: Podem ser utilizadas peneiras ou camada perfurada ou filtro ou meio ou membrana física ou funil filtrante ou suas combinações. Alguns auxiliares de filtragem podem ser usados para ajudar na filtragem. Estes são comumente terra diatomácea incompressível ou sílica.
Centrifugação: Máquina de centrifugação e tubos de centrifugação são usados.
Método de Operação
Filtração: Partículas grandes na mistura não podem passar pela malha/estrutura perfurada do filtro enquanto o fluido e as partículas pequenas passam sob a força da gravidade tornando-se filtrado (Figura 1)
Centrifugação: A mistura da solução é centrifugada para forçar o sólido mais pesado/denso para o fundo, onde frequentemente cria uma torta firme. O líquido acima desta torta pode ser removido ou decantado. Este método é particularmente útil para separar sólidos que não filtram bem (por exemplo: partículas gelatinosas ou finas). (Figura 2)
Tipos
Filtragem: Existem três técnicas de filtragem baseadas no resultado esperado conhecido como filtragem a quente, a frio e a vácuo. A técnica de filtração a quente é usada principalmente para separar sólidos de uma solução quente. Isso é usado para evitar o desenvolvimento de cristais no funil de filtro que entra em contato com a solução. A técnica de filtração a frio é usada principalmente para resfriar rapidamente a solução a ser cristalizada. Este método resulta no desenvolvimento de cristais muito pequenos em oposição à obtenção de cristais grandes resfriando a solução lentamente até a temperatura ambiente. O método de filtração a vácuo é usado principalmente para um pequeno lote da solução para secar rapidamente pequenos cristais. Esta é a técnica de filtragem mais eficiente em comparação com a filtragem quente e fria.
Centrifugação: Existem três técnicas de centrifugação, nomeadamente microcentrífugas, centrifugadoras de alta velocidade e ultracentrifugações. A microcentrífuga é frequentemente usada em atividades de pesquisa para processar pequenos volumes de moléculas biológicas. Esta máquina é pequena o suficiente para ser fixada em uma mesa. As centrífugas de alta velocidade podem lidar com volumes de amostra maiores e são usadas principalmente em aplicações industriais de grande escala. A ultracentrifugação é usada principalmente para fins de pesquisa, como o estudo de propriedades de partículas biológicas. É o método de separação mais eficiente em comparação com microcentrífugas e centrífugas de alta velocidade.
Propósito
Filtração: O principal objetivo da filtração é obter o resultado desejado removendo impurezas de uma mistura ou, para o isolamento de sólidos de uma mistura.
Centrifugação: O principal objetivo da centrifugação é o isolamento de sólidos de uma solução.
Eficiência
Filtragem: Técnicas de filtragem simples podem exigir muito tempo para separar o material desejado e, como resultado, a filtragem é menos eficiente que a centrifugação.
Centrifugação: A separação ocorre muito rapidamente em comparação com as técnicas de filtração. Portanto, a centrifugação é mais eficiente que a filtração.
Desvantagens
Filtragem: Se forem filtradas quantidades muito pequenas de solução, a maior parte desta solução pode ser absorvida pelo meio filtrante. Misturas contendo partículas gelatinosas ou finas não filtram bem. Portanto, para separar essas misturas pode-se utilizar a centrifugação.
Centrifugação: Este método requer know-how e eletricidade em comparação com as técnicas de filtragem.
Custo
Filtragem: O custo depende da complexidade do processo de filtragem, e geralmente as técnicas de filtragem simples não requerem eletricidade nem pessoal treinado. Portanto, o custo associado pode ser baixo em comparação com a centrifugação.
Centrifugação: O custo é alto em comparação com a técnica de filtragem simples porque a centrífuga precisa de eletricidade e de técnicos treinados.
Aplicativos
Filtragem: Filtro de café, filtro de água, filtro de fornos para remoção de partículas, sistemas de transporte pneumático utilizam filtros, no laboratório é utilizado um funil de vidro, funil de Buchner ou funil de vidro sinterizado para a filtração. No rim humano, a filtração renal é usada para filtrar o sangue e reabsorção seletiva de muitos elementos vitais para o corpo manter a homeostase.
Centrifugação: Uma das aplicações mais comuns é o tratamento de lodo de esgoto onde ocorre a separação de suspensões sólidas de altamente concentradas. A centrifugação também é usada para o processo de enriquecimento de urânio. Além disso, esta técnica é utilizada em pesquisas biológicas para o isolamento do sólido ou líquido desejado a partir de uma mistura. Além disso, a centrifugação é usada para remover a gordura do leite para produzir leite desnatado, para clarificar e estabilizar o vinho e para separar os constituintes da urina e os elementos do sangue em laboratórios de pesquisa forense e médica.
Em conclusão, filtração e centrifugação são técnicas de separação diferentes e a principal diferença entre elas é a força utilizada e o equipamento de separação. Como resultado, eles podem ter aplicações substancialmente diferentes.
