Cinética De Intercambio Iónico Bajo Control Mixto En Medio Lácteo

Cinética de intercambio iónico bajo control mixto en medio lácteo.
Titulo corto: Cinética de intercambio iónico.

ESNEIDER MACHADO
1Universidad del Zulia, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Química, Apartado Postal 15251.
Maracaibo 4005, Edo. Zulia, Venezuela, Tel: 0261-4128809.
kmatinez@gmail.com, cgarcia@luz.edu.ve
2Universidad Rafael Urdaneta, Facultad de Ingeniería,Escuela de Ingeniería Química, Estado Zulia, Venezuela.
Recibido 25-03-11 Aceptado 13-05-11
RESUMEN

En este trabajo de investigación, se presenta un modelo cinético de intercambio iónico binario bajo control mixto de las fases para los sistemas Na+ - Ca++ y Cl- - OH- en medio lácteo. Los parámetros de transferencia de masa, en términos de la difusividad efectiva para la fase sólida y del númerode Sherwood para la fase líquida, fueron determinados utilizando las cinéticas experimentales para los correspondientes sistemas iónicos, por intermedio del algoritmo de optimización de Nelder – Mead. Los balances diferenciales en derivadas parciales para la fase sólida, interfase líquido – sólido y fase líquida, se resolvieron por combinación de los métodos numéricos de colocación ortogonal,Runge – Kutta y Reguli – Falsi. Los resultados obtenidos indican que la cinética experimental de intercambio iónico binario en leche, puede expresarse a través del modelo de Langmiur de difusividad efectiva, con los siguientes parámetros de transferencia; α=6,1328 y β=5,30.10-4, número de Sherwood de 7,7936 para el sistema Na+ - Ca++ y α=1,0892 y β=1,0639, número de Sherwood de 8,1436 para el sistemaCl- - OH-.
Palabras Clave: Intercambio iónico binario, intercambio catiónico en leche, intercambio aniónico en leche, modelo de control mixto, cinética.

Ion exchange kinetics under mixed control in milk.
Short title: Ion exchange kinetics.

ABSTRACT

In this research work it presents a kinetics model for binary ion exchange under mixed control of phases for the systems Na+ - Ca++ and Cl-- OH- in milk. The mass transfer parameters in terms of effective diffusivity for solid phase and Sherwood number for liquid phase, were determined using experimental kinetics of ionic systems respective through the optimization algorithm of Nelder and Mead. The differential balances in partial derivatives for solid phase, interface liquid-solid and liquid phase, were solved by combination ofnumerical methods of orthogonal collocation, Runge – Kutta and Reguli – Falsi. The results indicate that experimental kinetics of binary ion exchange in milk, can be fitted by Langmiur model of effective diffusivity with the following mass transfer parameters; α=6,1328 y β=5,30.10-4, Sherwood number=7,7936 for Na+ - Ca++ system and α=1,0892 y β=1,0639, Sherwood number=8,1436 for Cl- - OH- system.Key words: Binary ion exchange, cationic exchange in milk, anionic exchange in milk, mixed control model, kinetics.


Introducción.
Los procesos de adsorción e intercambio iónico son procesos difusionales de gran aplicación en las industrias petroquímica, refinería, metalúrgica, química, farmacéutica y de alimentos, para la remoción y el fraccionamiento de un soluto – adsorbato o ión, sobre labase de la capacidad de ciertos sólidos de extraer con preferencia determinadas sustancias de una solución, concentrándolas sobre sus superficies. El diseño de unidades de estos procesos requiere del conocimiento detallado de datos de equilibrio, cinética y coeficiente de interdifusión para calcular los coeficientes de transferencia de masa tanto de la fase líquida como de la fase sólida [1].
Enla práctica la utilización de intercambio iónico como proceso de separación en sus diferentes modos de contacto ha tenido mayor desarrollo histórico y experimentación que las teorías sobre equilibrio y cinética. El estudio cinético de los procesos de intercambio permite el diseño de unidades de transferencia para que el producto pueda elaborarse a escala industrial [2].
El flujo por migración...