Análisis De Un Proceso De Ultrafiltración Extractiva De Aminoacidos Utilizando Contactores De Fibra Hueca

ANÁLISIS DE UN PROCESO DE ULTRAFILTRACIÓN EXTRACTIVA DE AMINOACIDOS UTILIZANDO CONTACTORES DE FIBRA HUECA

INTRODUCCIÓN
El siguiente trabajo tiene como objetivo el estudio de un proceso de extracción-reextracción líquido-líquido utilizando contactores de membranas de fibras huecas (ultrafiltración extractiva) para la recuperación de aminoácidos de disoluciones acuosas diluidas. Ésta es unaalternativa adecuada a los procesos de extracción convencionales para la separación, concentración y fraccionamiento de aminoácidos de corrientes de proceso donde estos solutos se encuentran en baja concentración. La extracción con membranas es un proceso híbrido que integra en un solo dispositivo las dos etapas que se precisan en dichos procesos: contacto entre fases y separación de las mismas,permitiendo trabajar con un volumen reducido de fase orgánica, aproximadamente entre 500 veces inferior al utilizado en la extracción líquido-líquido convencional. Siendo capaz de reunir en un único proceso las ventajas de las técnicas de extracción con disolventes y de concentración con membranas, aumentando la eficancia de la separación (procesos más selectivos) y disminuyendo considerablementelos costos de operación (varios procesos en uno).
Se ha elegido α-fenilglicina como aminoácido modelo, éste es un biocompuesto utilizado principalmente como precursor en la síntesis de antibióticos β-lactámicos, cefalosporinas y penicilinas sintéticas fundamentalmente. Estos antibióticos son uno de los grupos de mayor producción en la industria farmacéutica.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Elcontactor o módulo de membrana es el dispositivo que reemplaza la unidad de extracción convencional; en el contactor se lleva a cabo la operación de transferencia de materia líquido-líquido sin dispersión de una fase en la otra, utilizando membranas de fibra hueca ultraporosas hidrófobas.
Las unidades de proceso donde se realiza convencionalmente la extracción son baterías demezcladores-sedimentadores o torres de extracción. Uno de los requisitos necesarios en estos equipos es la existencia de una diferencia de densidades entre las fases en contacto para que se produzca la separación de las mismas.
Los contactores de membrana de fibra hueca, en su forma, recuerdan a los intercambiadores de calor de carcasa y tubos. Estos están formados por fibras unidas mediante una resina y situadas dentrode una carcasa. La resina además de ser el soporte de unión de las fibras, es el medio de separación de las fibras de la carcasa, haciendo que la circulación de las dos fases sea independiente. En los procesos de extracción en módulos de fibras huecas las fases acuosas (corriente de alimentación de aminoácidos en solución acuosa) y orgánicas (disolución que contiene el agente extractante) fluyende forma continua. La fase acuosa circula al interior de las fibras debido a que la membrana es hidrófoba, mientras que la otra circula por la carcasa. La interfase acuosa-orgánica se estabiliza en los poros de la membrana aplicando una diferencia de presión entre ambas fases (sobrepresión sobre la fase acuosa con el fin de que no penetre la membrana), y evitando así los problemas de formación deemulsiones, tan indeseados en los procesos convencionales de extracción con disolventes.

Fig. [ 1 ] Configuración de un modulo de membrana para extracción liq-liq
La interfase acuosa-orgánica esta inmovilizada en la boca del poro, siendo la fase orgánica la que ocupa los poros, la transferencia del soluto desde la fase acuosa hacia la fase orgánica tiene lugar mediante las siguientes etapas:1) Difusión del aminoácido a través de la fase acuosa hacia la membrana.
2) Reacción química en la interfase acuosa-orgánica, del aminoácido con el agente extractante (sal de amonio).
3) Difusión del aminoácido como sal de amonio a través de la membrana.
4) Difusión del aminoácido extraído desde la membrana hacia el seno de la disolución...