Bioseparaciones

Bioseparaciones
Movimiento de
fluidos

Balance de cantidad de movimiento Ecuación de Bernoulli

PRODUCTO DEL BIORREACTOR

Filtración y microfiltración
Remoción de
insolubles

Aislamiento

Centrifugación
Disrupción celular

Extracción
Adsorción

Cromatografía de elución
Purificación

Precipitación
Ultrafiltración y elecroforesis

Pulido

Cristalización
SecadoExtracción
Finalidad: separar, aislar o concentrar un producto.
Fundamento: separación de un soluto entre dos solventes total
o parcialmente inmiscibles. La transferencia de una fase hacia
la otra está limitada por el equilibrio fisicoquímico.
Ejemplos:
El ácido cítrico es más soluble en metil-amil-cetona que en agua a pH 4.
La penicilina se disuelve preferencialmente en acetato de amilo que enagua a pH 5,5.

Solvente A
+ Soluto C
+ Otros

Solvente A
Soluto C
Solvente B

Solvente B

K=

yC

xC

Solvente A
+ Otros

Solvente B
+ Soluto C

xC
yC

donde K es la constante de partición, que es una función de la
naturaleza de los solventes, la composición, la temperatura, el pH,
etc.
µC ( A ) = µC (B )

µ0 ( A ) + RT ln x C = µ0 (B ) + RT ln y C
C
C
 µ0 (B) − µ0 ( A ) 
xC
C
= K = exp  C



yC
RT



Generalmente la “constante” de partición es constante sólo para
soluciones diluidas.

Diagramas de equilibrio para sistemas ternarios
C

10

0,8

Regla de mezclado

0,2

Regla de la palanca
Fracción
másica de C

0,6

Fracción
másica de B

0,4

O

0,4

masa M
masa M
NO
=
=
masa N masa M + masa O MO0,6

N
0,2

0,8

M

A

0
1

0,8

0,6

0,2

0,4

Fracción másica de A

Refinado

Extracto
Curva binodal

parto
Líneas de re

Línea auxiliar

1
0

B

Tipos de inmiscibilidad en sistemas ternarios

Tipo I: Sistema abierto, intervalo
de inmiscibilidad entre el soluto C
y el solvente B.

Tipo III: Sistema abierto, intervalo
de inmiscibilidad entre elsoluto C y
el solvente A.

Tipo II: Sistema cerrado, el
soluto C es completamente
miscible y los solventes A y B.

Tipo IV: Sistema con
formación de tres fases.

Tipos de diagramas de equilibrio entre fases (I)

I) Diagrama triangular

III) Diagrama de distribución

II) Diagrama de equilíbrio

IV) Diagrama de selectividad

Tipos de diagramas de equilibrio entre fases (II)

I)Diagrama triangular

III) Diagrama de distribución

II) Diagrama de equilíbrio

IV) Diagrama de selectividad

Diagramas ternarios: Efecto de la temperatura

Solubilidad
completa
B
S Tipo 1
A

B
S
A

Tipo 2

Ejemplo uso de diagramas ternarios
Se dispone de 2 kg de una mezcla de A, C cuya composición es: xA=0,7.
A esta mezcla se le agrega 1 kg de solvente B puro, y se agitahasta
alcanzar el equilibrio fisicoquímico. Cual es la masa y la composición de
las fases resultantes?
C

10

0,8

Fracción
másica de C

0,2

0,6

Fracción
másica de B

0,4

0,4

0,6

0,2

A

0,8

0
1

0,8

0,6

1
0

0,2

0,4

Fracción másica de A

B

C

10

Solución:
0,8

Fracción
másica de C

0,2

0,6

Fracción
másica de B

0,40,4

0,6

0,2

A

0
1

x A = 0,15
m = 1,5 kg xB = 0,61

0,8

0,8

0,6

0,4

Fracción másica de A

x A = 0,82
m = 1,5 kg xB = 0,03
x C = 0,15

0,2

x C = 0.24
1
0

B

Selección del solvente
El solvente a emplear en un proceso de extracción debe ser total
o parcialmente insoluble en el solvente original.
El soluto debe ser más soluble en el solvente a emplearque en el
solvente original.
Otros factores a considerar son:
Selectividad
Capacidad
Punto de ebullición
Densidad
Estabilidad térmica
Viscosidad
Tensión superficial (formación de micelas)
Clase

Soluto

Solvente

K

Condiciones

Aminoácidos

Glicina
Alanina
Lisina
Ácido glutámico
Ácido α- aminobutico
Ácido α- aminocaproico

n-butanol
n-butanol
n-butanol
n-butanol...