Seminario DE ozonización

UNIVERSIDAD METROPOLITANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

GESTIÓN DE LA TECNOLIGÍA

DIPLOMADO EN TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS

PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS

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PROFESORA: ALICIA DIANES

ESTUDIANTES: MARYURYS NAVARRO

V-16.953.357

OZONIZACION

Definición

Ozono es la forma alotrópica del oxígeno, el cual se caracteriza principalmente por su carácter de oxidante muy energético y por ser un agente desinfectante muy potente. El ozono es utilizado como tal en la desinfección del agua, es eficaz en la oxidación de materias orgánicas en inorgánicas (destacan el hierro y el manganeso). Su poder oxidante y desinfectante, mayor que el del cloro, le hace más eficaz que éste en la eliminación del olor, sabor y color del agua, así como en la eliminación y/o inactivación de bacterias, hongos, esporas, virus y otros microorganismos. Su potencial de oxidación es 2,07 voltios, mientras el del cloro es 1,36 voltios.

El ozono (O3), es una molécula compuesta por tres átomos de oxígeno, se forma al disociarse los 2 átomos que componen el gas de oxígeno, cada átomo de oxígeno liberado se une a otra molécula de oxígeno (O2), formando moléculas de Ozono (O3). El ozono se puede generar artificialmente mediante un generador de ozono.

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Imagen 1. Gráfico de formación del Ozono

Historia del Ozono

El ozono es el primer alotropo de un elemento químico fue identificado por la ciencia. En la actualidad no se conoce quién fue su descubridor original, pero varios estudios apuntan a los químicos Charles Fabry y Henri Buisson, y otros 1985 por Van Mauten y se menciona en la bibliografía a Werner Von Siemens como diseñador de un generador de ozono.

En los año 40, Christian Friedrich Schönbein  que fuera un compuesto químico distinto al oxígeno, nombrándolo con el verbo griego ozein (ὄζειν, "tener olor"), a causa del olor peculiar que se percibe durante las tormentas eléctricas 1865,  Jacques - Louis Soret determinó la fórmula del ozono (O3), lo que fue confirmado por Schönbein en 1867.

En 1893, el ozono se usó por primera vez para desinfección del agua en Holanda, y 1906 se aplica en una planta de tratamiento en Niza por la Compagnie Générale des Eaux de Bon Voyage y después en San Petersburgo en 1910.

En los últimos 25 años, los mayores avances y desarrollos en este campo, han propiciado una importante mejora en los equipos productores y un mayor empleo en la desinfección del agua, basado en que el ozono es conocido como el segundo agente oxidante comercial más potente. A continuación se muestra una tabla comparativa entre los agentes oxidantes más conocidos.

Tabla 1. Agetes oxidantes y su correspondiente potencial de oxidación

Propiedades del Ozono

1. Agente oxidante fuerte
2. Muy inestable, motivo este que obliga a generarle insitu, en la propia planta de tratamiento de agua. Se descompone rápidamente, volviendo a originar oxigeno diatómico. La mitad de la vida del ozono en el aire es de unos 20 minutos, y en el agua es muy variable puede variar de 1 minuto hasta 300 minutos, dependiendo de diversos factores (temperatura, pH, sustancias presentes en el agua, etc.). A igualdad de condiciones es más estable  en agua que en el aire.
3. El ozono es 1,3 veces más denso que el aire. 
4. En la molécula del oxígeno los tres átomos forman un ángulo de 116°49 y la longitud del enlace es de 1,278 A.

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Figura 2. Geometría de la molécula de ozono

1. A temperatura ambiente el ozono es un gas azulado y a concentraciones normales es casi transparente.
2. Posee un olor punzante y característico muchas veces descrito como el del “aire fresco después de una tormenta”.
3. La solubilidad en agua es 13 veces superior a la del oxígeno, y es característico que su solubilidad aumente en agua fría.
4. Por ser un agente oxidante fuerte, es un irritante que afecta especialmente los ojos y el sistema respiratorio (tranquea, bronquios y alveolos), y puede ser peligroso aun en concentraciones bajas (Superiores a 0,2 ppm).

A continuación se presenta otras propiedades físicas del ozono:

Tabla 2. Propiedades físicas del ozono

Producción del Ozono

Para la obtención  de ozono se debe escindir una molécula de oxigeno diatónico generando un oxigeno radical libre que reaccionara con otro oxigeno diatónico dando lugar a una molécula triatómica denominada ozono. Para poder romper el enlace entre oxígenos es necesaria una importante cantidad de energía, la cual se logra por medio de los siguientes métodos:

1. Radiación UV

Por lámparas ultravioletas entre longitudes de onda de 1.942 a 1.949 Å. Este sistema de obtención de ozono no es recomendable ya que al movernos en longitudes de onda muy corta, sus radiaciones son semejantes a las producidas por los Rayos X emisores de fotones, los cuales actúan sobre los tejidos vivos provocando su destrucción.

1. Descarga por Corona

La reacción es endodérmica y requiere la aplicación de una gran cantidad de energía. En este método el ozono es producido por medio de una descarga eléctrica aplicada a aire seco u oxígeno. La configuración del sistema mostrada en la figura 3, consiste en dos electrodos uno de alta tensión y otro de baja tensión, los cuales están separados por un medio cerámico de naturaleza dieléctrica, y un hueco estrecho donde se produce la descarga, aplicando un voltaje alto entre 6 -20 eV, produciéndose un arco eléctrico en el cual se generan colisiones entre el radical y el oxígeno sin disociar, formándose así una molécula de ozono.

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Figura 3. Esquema de un sistema de generación de ozono por el método de descarga por corona

Los parámetros que influyen en el rendimiento de la producción de ozono son:

• Concentración de oxígeno en la entrada de gas. Si se usa aire el rendimiento es de 1-3% de ozono y si se utiliza oxigeno es de 6%.
• Humedad
• Pureza del gas
• Temperatura del agua de enfriamiento
• Parámetros eléctricos (Frecuecias y voltajes)

Los generadores de ozono comerciales  trabajan por medio del efecto corona con frecuencias que van de 600 Hz hasta 2 kHz, y con voltajes que oscilan entre los 4 kV y 20 kV. La optimización de estos equipos basados en los parámetros arriba mencionados permite minimizar la energía consumida en la producción del ozono y obtener un alto rendimiento.

Debido a la alta reactividad del ozono, sólo unos pocos materiales pueden ser usados para entrar en contacto con él; entre estos estarían el acero inoxidable,  el vidrio, fluoruro de polivinildeno (PVDF), monómero de etilenpropilenodieno (EPDM), cloruro de Polivinil (PVC).

Mecanismos de Acción del Ozono

Como ya se ha mencionado, el ozono es un alto oxidante, por ende su mecanismo de acción frente a los microorganismos, está relacionado  directamente con  la oxidación, específicamente de los componentes  celulares  vitales (superficie celular). Identificándose dos  mecanismos  de reacción:

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