| Mexicali Baja California, a 28 de Marzo del 2015

Procesos Biotecnológicos

Alumna:

Karen Marelli Barraza Fabian

Métodos de Bioseparación

Bioingeniería UABC, FIM.

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Contenido

Centrifugación ..................................................................................................................................... 2

Sedimentación ..................................................................................................................................... 4

Floculación .......................................................................................................................................... 7

Filtración ............................................................................................................................................. 8

Microfiltración , ultrafiltración y nanofiltración .................................................................................. 12

Ósmosis inversa ................................................................................................................................. 18

Separación líquido-líquido ................................................................................................................. 21

Separación solido-líquido................................................................................................................... 22

Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia (HPLC) ................................................................................. 23

Ruptura Celular ................................................................................................................................. 24

Espectrometría de masas ................................................................................................................... 24

Cristalización de proteínas ................................................................................................................. 25

Cromatografía líquida y por afinidad .................................................................................................. 26

Adsorción y absorción........................................................................................................................ 27

Referencias ........................................................................................................................................ 28

2

Me todos de Bioseparacio n

Centrifugación La separación de sustancias de diferente densidad mediante movimiento giratorio se conoce como

centrifugación.

La centrifugación es una de las principales operaciones utilizada para la separación de células de caldos

biológicos, especialmente cuando los caldos no son fácilmente filtrables, o la adición de ayudas-filtro no

es recomendable por razones de costos o de producción excesiva de desechos contaminantes.

La centrifugación también es empleada en la remoción de desechos celulares de caldos de células que

han sido sujetas a rompimiento, separación de precipitados proteicos y para recuperación de productos

insolubles como los cuerpos de inclusión. Estos últimos debido a su tamaño (de0.3 a 1 µm) y alta

densidad (1.3 – 1.5 g/cm3) pueden ser separados de los restos celulares por centrifugación en dos o tres

pasos, utilizando agua de lavado y detergentes para facilitar la separación.

Cuando se utiliza la centrifugación la diferencia entre la densidad de solidos (células o partículas) y el

caldo, se incrementa por la acción de las fuerzas centrífugas que se generan por las altas velocidades de

rotación de los equipos que se emplean.

Existen diferentes tipos de centrífugas que se utilizan tanto a nivel laboratorio como a escala industrial y

su aplicación depende de varios factores análogos a los relacionados para la filtración.

El estudio de las separaciones sólido-líquido por centrifugación está basado en la teoría de la

sedimentación, la cual está basada en la Ley de Stokes que establece los aspectos básicos del

movimiento de un sólido en un líquido cuando existe un gradiente de densidad. Este movimiento puede

ser causado por la fuerza gravitacional o por una fuerza centrífuga.

La tabla 6.1 enlista las densidades de diferentes sustancias biológicas que usualmente son separadas por

centrifugación.

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La Ley de Stokes establece que cuando se aplica una fuerza a una partícula en un medio continuo ésta se

acelera (F=ma), hasta que alcanza una velocidad a la cual la resistencia a su movimiento iguala a la

fuerza aplicada.

En una sedimentación libre la fuerza que actúa sobre la partícula es la de la gravedad, mientras que en

una sedimentación centrífuga la fuerza es la del campo centrífugo.

Las fuerzas que se oponen al movimiento de las partículas pueden agruparse en la fuerza de empuje

descrita por el principio de Arquímides, y la fuerza de arrastre (resistencia de forma y de fricción)

descrita por la Ley de Stokes. De acuerdo a lo anterior, el balance de fuerzas para una partícula en

equilibrio en un medio continuo se expresa de la siguiente manera:

Fuerza de aceleración = Fuerza de flotación + Fuerza de arrastre

Cuando macromoléculas como las proteínas, ácidos nucleicos y carbohidratos necesitan ser separadas,

centrifugas normales no pueden ser usadas, por lo que se hace uso de dispositivos llamados

ultracentrífugas, las cuales generan un campo gravitacional artificial muy fuerte. El principio de

separación por centrifugación es mostrado en la figura 6.1.

Las centrifugas se clasifican en dos categorías:

1. Centrifugas de laboratorio

2. Centrifugas de preparativos

La categoría que por fines de conveniencia nos interesa son las de laboratorio, las cuales son usadas

para escalas-pequeñas de separación y clarificación. El volumen típico de líquido manejado por estos

dispositivos está en el rango de 1-5000 ml. La figura 6.2 muestra un diagrama de una centrifuga de

laboratorio. El material que será centrifugado es distribuido en un número apropiado de tubos de

centrifugación los cuales a su vez son unidos de manera simétrica al bloque rotatorio, llamado rotor.

Cuando se hacen girar los tubos de centrífuga, la acción centrífuga crea un campo gravitatorio inducido

en una dirección hacia fuera con respecto al eje de rotación y esto impulsa las partículas o la materia

precipitada hacia la parte inferior del tubo.

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El rango tipico velocidad de rotación típica de una centrifuga de laboratorio es de 1,000 – 15,000 rpm.

La magnitud del campo gravitacional inducido está medido en términos del valor o factor G, que es una

medida relativa de la velocidad de sedimentación de una partícula en un ampo centrífugo con respecto

a su velocidad de sedimentación en el campo gravitacional.

G puede ser referida a un radio característico el cual generalmente es el radio exterior del campo

centrífugo. Esto permite desarrollar expresiones prácticas para estimar la G como la siguiente:

G = 5.6 x 10-7 N2 D

Donde N está en rpm, el diámetro del tazón de la centrífuga (o punto de interés) D en mm y G es

adimensional.

Sedimentación La sedimentación es una operación unitaria consistente en la separación por la acción de la gravedad de

las fases sólida y líquida de una suspensión diluida para obtener una suspensión concentrada y un

líquido claro.

Se pueden distinguir dos tipos de sedimentación, atendiendo al movimiento de las partículas que

sedimentan:

Sedimentación libre: se produce en suspensiones de baja concentración de sólidos. La interacción entre

partículas puede considerarse despreciable, por lo que sedimentan a su velocidad de caída libre en el

fluido.

Sedimentación por zonas: se observa en la sedimentación de suspensiones concentradas. Las

interacciones entre las partículas son importantes, alcanzándose velocidades de sedimentación menores

que en la sedimentación libre. La sedimentación se encuentra retardada o impedida. Dentro del

sedimentador se desarrollan varias zonas, caracterizadas por diferente concentración de sólidos y, por lo

tanto, diferente velocidad de sedimentación.

Dependiendo de cómo se realice la operación, la sedimentación puede clasificarse en los siguientes

tipos:

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Sedimentación intermitente: el flujo volumétrico total de materia fuera del sistema es nulo,

transcurre en régimen no estacionario. Este tipo de sedimentación es la que tiene lugar en una probeta

de laboratorio, donde la suspensión se deja reposar.

Sedimentación continua: la suspensión diluida se alimenta continuamente y se separa en un

líquido claro y una segunda suspensión de mayor concentración. Transcurre en régimen estacionario.

En este caso nos enfocaremos a la sedimentación por zonas y continua.

Sedimentación por zonas

En la figura 1 se representa el proceso de sedimentación por zonas en una probeta. Este proceso consta

de las siguientes etapas: en un principio el sólido, que se encuentra con una concentración inicial x0

(figura 1a), comienza a sedimentar (figura 1b), estableciéndose una interfase 1 entre la superficie de la

capa de sólidos que sedimentan y el líquido clarificado que queda en la parte superior (zona A). La zona

por debajo del líquido clarificado se denomina zona interfacial (zona B). La concentración de sólidos en

esta zona es uniforme, sedimentando toda ella como una misma capa de materia a velocidad constante

Vs. Esta velocidad de sedimentación puede calcularse a partir de la pendiente de la representación de la

altura de la interfase 1 frente al tiempo, tal y como se muestra en la figura 2.

Simultáneamente a la formación de la interfase 1 y de la zona interfacial, se produce una acumulación y

compactación de los sólidos en suspensión en el fondo de la probeta, dando lugar a la denominada zona

de compactación (zona D). En esta zona la concentración de sólidos en suspensión es también uniforme

y la interfase que bordea esta zona, interfase 2, avanza en sentido ascendente en el cilindro con una

velocidad constante V.

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Entre la zona interfacial y la zona de compactación se encuentra la zona de transición (zona C). En esta

zona la velocidad de sedimentación de los sólidos disminuye debido al incremento de la viscosidad y de

la densidad de la suspensión, cambiando la concentración de sólido gradualmente entre la

correspondiente a la zona interfacial y la de la zona de compactación.

Las zonas de compactación e interfacial pueden llegar a encontrarse, produciéndose la coalescencia de

las dos interfases anteriormente citadas, en el denominado momento crítico tc, desapareciendo la zona

de transición (figura 1c). En este momento el sólido sedimentado tiene una concentración uniforme Xc o

concentración crítica, comenzando la compactación y alcanzándose, posteriormente, la concentración

final Xu (figura 1d).

La velocidad de sedimentación en el momento tc corresponde a un valor Vc dado por la pendiente de la

tangente a la curva de sedimentación en el punto C, tal y como se indica en la figura 2 donde Vc< Vs.

Sedimentador continuo

El diseño de un sedimentador continuo puede realizarse a partir de los datos obtenidos en experimentos

discontinuos.

La sedimentación continua se realiza industrialmente en tanques cilíndricos a los que se alimenta

constantemente la suspensión inicial con un caudal inicial Q0 y una concentración inicial C0 (figura 3).

Por la parte inferior se extrae un lodo con un caudal Qu y una concentración Cu, normalmente con

ayuda de rastrillos giratorios, y por la parte superior del sedimentador continuo se obtiene un líquido

claro que sobrenada las zonas de clarificación (A), sedimentación (B-C) y compresión (D) que pueden

distinguirse en la figura 3. En un sedimentador continuo, estas tres zonas permanecen estacionarias.

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El procedimiento a seguir para diseñar sedimentadores que operen en condiciones de

sedimentación por zonas es el siguiente:

1. Calcular el área de la superficie mínima que se requiere para conseguir la clarificación del sólido.

2. Calcular el área de la superficie mínima que se requiere para conseguir el espesamiento del sólido y

alcanzar la concentración deseada.

3. Seleccionar la mayor de estas dos áreas como área de diseño para el sedimentador.

Floculación El objetivo principal de la floculación es reunir las partículas desestabilizadas para formar

aglomeraciones de mayor peso y tamaño que se sedimenten con mayor eficiencia.

Normalmente, la floculación se analiza como un proceso causado por la colisión entre partículas. En

ellas intervienen, una forma secuencial, tres mecanismos de transporte:

1) Floculación pericinética o browniana. Se debe a la energía térmica del fluido.

2) Floculación ortocinética o gradiente de velocidad. Se produce en la masa del fluido en

movimiento.

3) Sedimentación diferencial. Se debe a las partículas grandes, que, al precipitarse, colisionan con

las más pequeñas, que van descendiendo lentamente, y ambas se aglomeran.

Al dispersarse el coagulante en la masa de agua y desestabilizarse las partículas, se precisa de la

floculación pericinética para que las partículas coloidales de tamaño menor de un micrómetro

empiecen a aglutinarse. El movimiento browniano actúa dentro de este rango de tamaño de partículas

y forma el microflóculo inicial. Recién cuando este alcanza el tamaño de un micrómetro empieza a

actuar la floculación ortocinética, promoviendo un desarrollo mayor del microflóculo. Este mecanismo

ha sido estudiado en lugares donde la temperatura baja alrededor de cero grados, rango dentro del

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cual el movimiento browniano se anula y, por consiguiente, también lo hace la floculación pericinética.

En este caso, se comprobó que la floculación ortocinética es totalmente ineficiente y no tiene

importancia alguna sobre partículas tan pequeñas.

Bratby encontró que si los gradientes de velocidad en el agua son ma-yores de 5 s-1 y las partículas

tienen un diámetro mayor de un micrómetro, el efecto de la floculación pericinética es despreciable.

Por otro lado, el proceso de floculación pericinética solo es sumamente lento. Se precisan alrededor de

200 días para reducir a la mitad un contenido de 10.000 virus/mL en una muestra de agua.

Por lo tanto, la aglomeración de las partículas es el resultado de la actuación de los tres mecanismos de

transporte mencionados más arriba.

Uno de los usos principales de la floculación es en el proceso de tratamiento de aguas residuales, donde

una vez que se ha añadido el coagulante (dentro del tratamiento secundario) y se ha realizado la

operación de coagulación se pasa a la formación de flóculos mayores. Puede ocurrir que el flóculo

formado por la aglomeración de varios coloides no sea lo suficientemente grande como para asentarse

con la rapidez deseada. Por ello es conveniente utilizar productos coadyuvantes de la floculación ó

simplemente denominados Floculantes.

Un floculante reúne partículas en una red, formando puentes de una superficie a otra y enlazando las

partículas individuales en aglomerados. La floculación es estimulada por un mezclado lento que junta

poco a poco los flóculos. Un mezclado demasiado intenso los rompe y rara vez se vuelven a formar en su

tamaño y fuerza óptimos. Una buena floculación favorece el manejo del lodo final para su desecación,

filtrado, etc.

Filtración La filtración consiste en la separación de un sólido de un fluido por acción de un medio filtrante y un

gradiente de presión.

Normalmente en los procesos biotecnológicos se utilizan tres tipos de mecanismos de filtración (figura

3.1):

1. Filtración de lecho profundo.

2. Filtración con formación de torta o filtración convencional.

3. Filtración por membranas (microfiltración y ultrafiltración)

En la filtración de lecho profundo los sólidos se depositan dentro del medio filtrante. En la filtración con

formación de torta los sólidos se depositan sobre el medio filtrante formando una pasta. La filtración

por membrana se realiza utilizando membranas especiales de tamaño de poro muy pequeño, que

generalmente operan con flujo paralelo a la membrana (cruzado), de tal manera que no hay un reposito

de solidos sobre la membrana, sino una concentración de caldo.

De los tres mecanismos de filtración descritos, dos son de particular interés en las bioseparaciones

solido-liquido: La filtración convencional y la filtración con membranas.

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La filtración convencional forma parte de un conjunto de operaciones llamadas Bioseparaciones Sólido-

Líquido (BSL). Para llevar a cabo un proceso de BSL generalmente es necesario seleccionar entre una

operación de filtración y una operación de sedimentación (como la centrifugación), y frecuentemente la

decisión es instrumentar una combinación de estos dos tipos de operaciones.

Un proceso de separación solido-liquido (Figura 3.2) consta generalmente de una o más etapas, entre

las que destacan las siguientes:

- Pretratamiento

- Concentración

- Separación de solidos

- Postratamiento

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Figura 3.2 Etapas y métodos de BSL

El pretratamiento mejora las propiedades del caldo para facilitar la separación. La concentración de

solidos permite una separación gruesa de solidos que disminuye el volumen a manera, y puede

disminuir los costos del proceso global de separación sólido-líquido. La mayor parte del tiempo de los

sólidos es obtenida en la etapa de separación. Los sólidos recuperados pueden requerir un

postratamiento de lavado o secado de acuerdo con los requerimientos del proceso.

En las operaciones de filtración convencional se emplean sustancias sólidas llamadas Ayudas-Filtro (AF).

Estas sustancias se adicionan al caldo antes de la filtración y/o se utilizan como precubierta del filtro.

Los AF actúan como adsorbentes de las partículas coloidales mejorando el tamaño de partícula y

mejorando la incompresibilidad y permeabilidad de los sólidos, de tal manera que se facilite su

filtración.

Los AF más utilizados son las tierras diatomeas y las perlitas. Las tierras diatomeas son restos de

esqueletos de pequeñas plantas acuáticas prehistóricas que se obtienen de depósitos naturales. Las

perlitas se obtienen de vidrios volcánicos que contienen de 2 a 5% de agua, que permite romperlos por

acción térmica o de presión, formando un polvo con características apropiadas como AF.

La filtración convencional (figura 3.4) puede ser definida como la separación de los sólidos de un líquido.

Esta se efectúa haciendo pasar una suspensión a través de un medio permeable que retiene los solidos

utilizando un gradiente de presión.

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La teoría de la filtración convencional se deriva de los estudios de la mecánica de fluidos en medios

porosos. La ecuación que describe el movimiento de los fluidos newtonianos a través de medios

porosos fue formulada en 1856 por el geólogo francés D´Arcy. La aplicación de esta ecuación al caso

particular donde se desprecian los efectos gravitacionales (lechos cortos), puede ser descrita como:

𝑣 = 𝑘 ∆ 𝑃

𝜇𝑙

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Microfiltración , ultrafiltración y nanofiltración La microfiltración y la ultrafiltración utilizan membranas porosas. Los materiales membranarios

correspondientes se fabrican con polímeros orgánicos o con materiales inorgánicos y presentan

geometrías de poros diferentes según su concepción como lo indica la figura 3.

En general la membrana de microfiltración presenta una misma estructura en todo su espesor, mientras

que en caso de la ultrafiltración la membrana presenta una estructura asimétrica.

En el primer caso (microfiltración) es la totalidad del espesor de la membrana que determina la

resistencia a la transferencia. En el segundo caso (ultrafiltración) es la capa superficil que tiene los poros

mas pequeños que presentan la mayor resistencia a la transferencia. Sin embargo la contribución de las

otras capas o capa intermediaria no siempre puede despreciarse.

Ultrafiltración

La ultrafiltración (UF) es una operación que emplea membranas especiales de diferentes tipos de

arreglos para separar macromoléculas en solución de contaminantes más pequeños, por medio de un

gradiente de presión.

Para describir un proceso de membrana es necesario poder establecer el movimiento relatico de los

componentes de la mezcla a través de la membrana, debido a la fuerza originada por el gradiente de

presión. Generalmente se realiza una descripción fenomenológica donde la membrana se considera

como una caja negra.

La ultrafiltración forma parte de un conjunto de “operaciones de membrana” empleada en diferentes

etapas de los procesos de bioseparación.

Actualmente existen varios procesos que emplean una membrana para lograr una separación dada.

Estos procesos se pueden caracterizar en forma general en base a:

- La fuerza impulsora del proceso

- El tipo de membrana que emplean

- El rango de tamaño de partícula que retienen sus membranas

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De acuerdo al tipo de fuerza impulsora los principales procesos de membrana (tabla 10.1) se pueden

clasificar de la siguiente forma:

- Gradiente de presión

o Ultrafiltración (UF)

o Microfiltración (MF)

o Osmosis Inversa (OI)

- Gradiente de concentración

o Diálisis (D)

- Gradiente de voltaje

o Electrodiálisis (ED)

Con el fin de reducir la serie de pérdidas de carga y de limitarla a la capa activa, las membranas de

ultrafiltración poseen, todas, una estructura asimétrica. Están compuestas de un soporte macroporoso y

de una o varias capas según el tipo de membrana; la última capa, llamada capa activa, presenta una

estructura mesoporosa. Existen actualmente dos categorías o dos tipos de membranas de ultrafiltración

que presentan ambas una estructura asimétrica.

1) Las membranas formadas con polímeros orgánicos, cuya estructura se muestra en la figura 10 y

que fueron las primeras utilizadas. Están constituidas de una "piel activa" soportada sobre una

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estructura macroporosa.

2) La segunda generación de membranas de ultrafiltración se prepara a partir de materiales

cerámicos, cuya estructura asimétrica está ilustrada en la figura 11. Las capas sucesivas se

producen por un fritado de granos cerámicos que generan poros residuales cuyo tamaño

depende del tamaño de los granos; para obtener una capa activa de ultrafiltración es necesario

usar suspensiones coloidales de óxidos que luego se depositan sobre un material macroporoso y

se fritan. En algunos casos son membranas de microfiltración (material macroporoso) que se utilizan como

soporte para depositar una capa suplementaria activa en ultrafiltración.

Las prestaciones de las membranas de ultrafiltración se evalúan a partir de dos parámetros:

— La permeabilidad al solvente puro o a la solución a tratar en el caso de una aplicación bien

precisa.

— El punto de corte (mínimo tamaño rechazado) respecto a solutos modelos o a los solutos

contenidos en el líquido a tratar.

En general la permeabilidad al solvente puro y el punto de corte respecto a solutos modelos se indican

como parte de las especificaciones suministradas por el fabricante de la membrana; por tanto el usuario

deberá extrapolar esos datos para resolver los problemas de caracterización de los fluidos que tiene que

tratar.

Microfiltración

La microfiltración tangencial es una técnica semejante a las otras técnicas de filtración con membranas

como la ósmosis inversa y la ultrafiltración. Es la respuesta a varios tipos de problemas en los cuales los

aparatos existentes de separación líquido-sólido convencional no tienen una prestación suficiente. Es en

particular el caso cuando las partículas que se quieren separar tienen un tamaño inferior a la micra, en

cuyo caso se requiere aparatos técnicamente muy avanzadas como ultracentrífugas o elutriadores de

gran velocidad, o con un flujo de filtración muy limitado y un cambio muy frecuente del medio filtrante.

La microfiltración tangencial se caracteriza como la técnica en la cual existe en la vecindad del medio

filtrante y paralelamente a este medio, un campo de cizallamiento, que esencialmente impide la

deposición de las partículas a separar. Este movimiento se obtiene al impulsar una velocidad relativa de

la suspensión, bien sea en movimiento lineal, bien sea en movimiento rotativo respecto a la superficie

del medio filtrante.

Esta definición se puede complementar indicando que la microfiltración tangencial puede considerarse

como una técnica de separación de fase, es decir entre una fase dispersada y una fase dispersante de un

medio polifásico; no es el caso de la ultrafiltración y de la ósmosis inversa, cuyo objetivo es la separación

de constituyentes (moléculas o iones) disueltos en una sola fase.

Se puede también añadir que estas técnicas tratan partículas de algunas micras o algunos décimos de

micras, partículas que se sitúan en el campo de transición en el cual el movimiento browniano empieza

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a tornarse significativo, y donde las fuerzas superficiales empiezan a dominar las fuerzas que tienen que

ver con la masa o el volumen (Van der Waals).

La eliminación de partículas contaminantes de dimensión inferior a la micra presentes en los líquidos, se

ha vuelto posible mediante el desarrollo de membranas microporosas, las cuales pueden clasificarse de

acuerdo a la naturaleza de su estructura en cuatro grandes familias:

Las Membranas poliméricas: Esas membranas están principalmente constituidas de nitrato o de acetato

de celulosa o de ésteres mixtos de celulosa. Se puede también utilizar algunos otros materiales que

posean una mejor resistencia química, y que pueden ser reutilizados tales como los copolímeros

acrílicos o el polipropileno.

Esta membranas se presentan a menudo bajo la forma de películas delgadas de espesor de un centenar

de micras, y por tanto necesitan un soporte mecánico asociado: fieltro (tejido o no) que le da entonces

una estructura simétrica, o trama de filamentos de poliamidas unidos dentro de un copolímero. Su

poder de filtración no puede en general ser inferior a 0,2 micras.

Las Membranas Termoplásticas: Estas membranas están constituidas de polvo más o menos calibrado

cuyos granos se pegan o sinterizan por calentamiento o se ligan con agentes de tipo pega.

Los principales materiales que entran la fabricación de los materiales porosos son el PVC, el polietileno,

el polipropileno, el poliestireno y las poliaminas.

El proceso de fabricación permite obtener la forma deseada (placa, tubo, etc.) y un control de las

características de las membranas, a saber: su porosidad, su espesor, y su distribución de tamaño de

poro. La resistencia mecánica de este tipo de membrana permite además de operar sin soporte. El

poder de separación puede bajar a 0,1 µm.

Las Membranas tipo Tamíz: Las membranas en policarbonato tiene un espesor de 10 µm, y poseen

poros de tamaño perfectamente controlado. Se obtienen por fragilización mediante una irradiación

nuclear. Cada haz de irradiación produce un poro cilíndrico rectilíneo. El hecho de que la película de

policarbonato es muy delgada confiere a esa membrana una muy baja resistencia mecánica.

Las Membranas Fritadas: El material de base puede ser fibroso o granulado. Solo el fritado de pequeños

granos permite actualmente llegar a un corte de filtración inferior a la micra. Las membranas en

cerámica fritada tienen una estructura simétrica, están formadas por la justaposición de capas; cuando

más delgada la capa más bajo el diámetro de grano. La matriz-soporte tiene algunos centenares de

micras de espesor; está constituida por granos de unas decenas de micras; después de la matriz, se

deposita en la superficie una capa de algunas decenas de micras de espesor compuestos por granos más

finos, que pueden permitir separar partículas de 0,1 micras. El uso de cerámica le da a esa membrana,

generalmente fabricada en forma tubular, una excelente resistencia química, térmica y mecánica.

El PTFE (politetrafluoroetileno) puede fritarse como un metal para obtener membranas hidrofóbicas que

permiten detener partículas tan pequeñas como 0,1 micra.

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La escogencia de la membrana depende de muchos parámetros; entre ellos uno de los más importantes

es la dimensión de los poros. Cualquiera sean las otras características, la membrana deberá primero

detener las partículas indeseables, tales como los microorganismos en la esterilización en frío de

líquidos farmacéuticos y o alimenticios, o las micropartículas en la producción de agua ultrapura en la

industria de componentes electrónicos.

Nanofiltración

La Nanofiltración es una técnica membranaria que llega actualmente a su madurez.

Los esfuerzos realizados por los fabricantes de membranas para desarrollar materiales membranarios específicos a esa técnica demuestran el interés cada vez creciente de los usuarios en ese campo.

Sin embargo, se debe reconocer que la nanofiltración se inició en una forma relativamente confusa; primero se clasificó en el campo de la ósmosis inversa, llamándola hiperfiltración, ya que algunos autores veían simplemente en este el caso de membranas en las cuales la selectividad era inferior a las membranas de ósmosis inversa. Esas membranas presentaban fugas de

retención de iones y por lo tanto al principio tuvieron un interés limitado.

En realidad el término nanofiltración ha sustituido al término hiperfiltración al mismo tiempo que se definieron características específicas diferentes de aquellas de las membranas de ósmosis inversa y de ultrafiltración. La nanofiltración puede por tanto clasificarse como un proceso intermedio entre la ósmosis inversa y la ultrafiltración en base a dos características propias: 1. Una estructura microporosa con un diámetro de poro típicamente inferior a 2 nm.

2. Materiales membranarios que llevan en la mayoría de los casos cargas eléctricas; en

consecuencia los mecanismos de transferencia y los campos de utilización de esas membranas

son bien particulares:

— Punto de corte para solutos de masa molecular inferior a 1000.

— Presiones de trabajo inferiores y flujo de solvente más elevado que en el caso de la ósmosis inversa.

— Toma en cuenta a la vez los fenómenos de difusión y de convección para describir el flujo de solvente y de soluto.

— Intervención del mecanismo de Donnan para la retención de solutos eléctricamente cargados.

Cuando se examinan en forma muy detallada esos mecanismos de transporte, es posible darse

cuenta que estas membranas presentan igualmente un desempeño bien específico tal como una

selectividad de separación entre iones monovalentes y iones multivalentes, así como también entre

moléculas del mismo tamaño pero presentando carga eléctrica o no. Actualmente se está comercializando la primera generación de membranas orgánicas que se

desarrollaron de acuerdo a los criterios anteriormente definidos. Se han instalado aparatos industriales en prácticamente todos los campos de aplicación de las

membranas. Pueden citarse específicamente algunos sectores como la biotecnología, el agroalimentario, la producción de agua potable, y el campo de la ciencias ambientales que constituye hoy en día el mercado potencial más importante para este tipo de membranas.

Sin embargo, el crecimiento del mercado de nanofiltración todavía está ligado a la puesta en práctica de nuevas membranas con mejores prestaciones, en particular los nanofiltros de cerámica que

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deben poder trabajar en condición de utilización muy severas (temperaturas elevadas, solventes orgánicos).

La tabla No. 1 da una idea de las principales características de las membranas orgánicas de

nanofiltración que están actualmente disponibles a nivel comercial.

Esta lista no es exhaustiva y existen algunas otras membranas que están en desarrollo, en particular las

membranas mixtas orgánicas e inorgánicas, o las membranas puramente inorgánicas.

La organización estructural de las membranas de nanofiltración, tanto las orgánicas como las

inorgánicas, se fundamenta sobre el mismo principio. Se trata de la estructura asimétrica que tiene 3

niveles.

— Un soporte macroporoso que ofrece una buena resistencia mecánica que permite un flujo elevado de

solventes.

— Una capa intermedia mesoporosa, como enlace entre el soporte y la capa activa. — Una capa final activa en nanofiltración, cuyas características principales son de un lado un espesor

muy bajo, inferior a la micra, y de otra parte un diámetro de poro del orden del nanómetro, con una distribución de tamaño muy estrecha con el fin de asegurar a la vez un flujo elevado y una buena separación con los solutos de masa molecular inferior a 1000.

Los módulos actualmente propuestos son de tipo tubular o espiral. La escogencia de la geometría de

los módulos para una utilización precisa se hace en función del líquido a tratar. Por ejemplo en el caso

de un fluido que contiene muchos materiales en suspensión, los módulos en espiral necesitan un

pretratamiento, que requiere instalaciones a veces tan importantes como el proceso membranario en si

mismo.

Tabla 1: Características de utilización de las principales membranas

de nanofiltración actualmente en el mercado

Membrana Fabricante Características de utilización

P máx (MPa) pH T máx (°C)

DRC-1000 Celfa 4,0 3-8 40

Desal 5 Desalination 4,2 2-11 50

HC 50 DDS 6,0 2-10 60

NF 45 Filmtec 4,1 2-10 45

NF 70 Filmtec 1,7 3-9 35

SU 600 Toray 1,0 3-8 35

SU 200HF Toray 1,5 3-10 40

NTR 7410 Nitto 3,0 1-13 80

NTR 7450 Nitto 3,0 1-13 80

NF-PES-10/PP60 Kalle 6,0 1-14 90

NF-CA-50/PET100 Kalle 4,0 2-8 40

MPT-10 MPW 4,0 3-13 60

MPT-30 MPW 4,0 0,5-12 70

MPT-20* MPW 3,0 2-10 50

MPT-40** MPW - 0,5-11 70 Estas membranas poseen una buena (*) o excelente (**) resistencia a los solventes orgánicos.

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Ósmosis inversa El fenómeno de la ósmosis inversa se caracteriza por un flujo de solvente (la mayoría de las veces

agua) a través de una membrana bajo la acción de un gradiente de concentración, figura 21. Si se

consideran dos compartimientos separados por una membrana permeselectiva y que contienen dos

soluciones de concentraciones diferentes, habrá un flujo de solvente del compartimiento de menor

concentración hacia el compartimiento de mayor concentración.

Solución Solución Membrana

Presión > π

semi-permiable

diluida concentrada

π Presión Agua

Osmotica Pura

Agua

Pura

Osmosis Equilibrio Osmotico Osmosis Inversa

Figura 21. Principio de la ósmosis inversa.

El fenómeno de ósmosis inversa consiste en contrariar el descrito en el párrafo anterior, al ejercer

sobre la solución más concentrada una presión superior a la presión osmótica, figura 21. En este caso el

flujo de solvente se dirige del compartimiento más concentrado hacia el compartimiento con la solución

más diluida. En la práctica si se tiene una solución concentrada de un lado de la membrana y se le aplica

suficiente presión se obtiene un solvente puro del otro lado de la membrana. La presión osmótica Π de una solución es directamente proporcional a la concentración de soluto:

Π = i CRT donde:

Π = presión osmótica en atmósferas. i = número de iones disociados en el caso de un electrolito. C = concentración molar en mol/lt. R = constante de de los gases (0,082 l.atm.mol-1K-1). T = temperatura absoluta en °K.

Como ejemplo se dan las presiones osmóticas a 25 °C de las soluciones siguientes:

NaCl a 10 g/l Π = 8,35 atm.

sacarosa a 10 g/l Π = 0,71 atm

Las principales membranas comerciales de ósmosis inversa se muestran en la tabla 10.

Membranas de acetato de celulosa.

Son las primeras membranas utilizadas en ósmosis inversa. Este tipo de polímero se obtiene al sustituir a

los grupos OH de la celulosa por grupos acetato. El grado de sustitución es generalmente de 2,75.

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Las ventajas del acetato de celulosa son:

- Una permeabilidad y una selectividad altas. - Se montan con relativa facilidad. - El material de base, la celulosa, es barato. - La adsorción de proteínas es baja y por esto la tendencia al taponamiento en algunas

aplicaciones también. Los inconvenientes son:

- Sensibilidad a la temperatura que no puede pasar de 30 °C en funcionamiento continuo. - La sensibilidad al ph, particularmente a los ph básicos (operación entre 3 y 8). - Sensibilidad al cloro por encima de 1 mg/l. - Es sensible al compactamiento bajo el efecto de la presión, lo que se traduce en una

disminución de los flujos. - Sensibilidad a los microorganismos, ya que puede ser degradada por estos.

Los principales suplidores de estas membranas son: ABCOR, DOW, KALLE, OSMONICS, PCI, MILLIPORE,

WAFILIN.

Membranas en poliamida.

Estas membranas se desarrollaron con el objeto de superar las dificultades de las membranas de

acetato de celulosa. Ellas presentan un funcionamiento mejorado con las ventajas siguientes:

- Una mejor estabilidad química.

- Mejor estabilidad térmica - Mejor estabilidad mecánica.

De todas formas, estas membranas presentan un desarrollo limitado debido a los inconvenientes

siguientes:

- Son muy sensibles a los oxidantes. - Baja permeabilidad. - Problemas de adsorción.

Los principales fabricantes de estas membranas son: BERGHOF, DUPONT DE NEUMORS, KALLE, NITO,

OSMONICS,SEPAREM. Membranas de polisulfona.

Las primeras membranas de polisulfona aparecieron en los años 70. Ellas se caracterizan porque contienen al grupo -SO3

- relativamente estable. Presentan ventajas con respecto a las membranas descritas anteriormente:

- Estabilidad térmica hasta los 75 °C.

- Resistencia al ph dentro de un rango de 1 a 13, lo que es de gran interés para las operaciones de limpieza.

- Buena resistencia al cloro, entre 50 y 200 mg/l según la duración de la exposición.

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De todas formas también presentan algunos inconvenientes como:

- Son sensibles a la compactación a presiones superiores a 15-20 atm, lo que excluye el tratamiento de soluciones muy concentradas como la desalinización del agua de mar.

- Tienen problemas de adsorción, en particular con las proteínas. Los principales fabricantes son: KALLE, MILLIPORE, OSMONICS, TEIJIN, DAICEL, WAFILIN.

Tabla 10. Principales membranas de ósmosis inversa.

Tipo Material Fabricante Nombre Módulo

Comercial

UOP (USA) Roga Espiral

Acetato de

Osmonics (USA) Sepa Espiral

Envirogenics (USA) ---- Espiral

celulosa

Nitto (Japón) 1500 Tubular

Kobe Steel (Japón) ---- Fibras Huecas

Di/triacetato

Dow Chem (USA) Dowex Fibras Huecas

Asimétrica un Hydranautics (USA) ---- Espiral

de

sólo polimero Toyobo (Japón) Hollosep Fibras Huecas

celulosa

DDS (Dinamarca) C-A Plano

Wafilin (Paises Bajos) WFR Tubular

Poliamida Du Pont (USA) Permasep Fibras Huecas

aromatica DDS (Dinamarca) HMX plano

Polibencimidazol Celanese/Osmonice USA ---- ----

Polibencimidazolona Teijin (Japón) ---- Tubular

Compuesta, Poliamida Filmtec (USA) FT 30 Espiral

soporte de Poliamida UOP (US) PA 300 ----

polisulfona en Polifurano/Cianurato Toray (Japón) PEC 1000 Espiral

casi todos los

Poliurea

casos UOP (USA) RC100 ----

Polieter

Desalinación (USA)

---- ----

Compuesta Otras Hydranauties (USA)

Nitto (Japón)

Dinámica, Poliacrilamida/Zirconio Carre (USA) Zopa Tubular

soporte Inox

Membranas compuestas.

Son membranas asimétricas en donde el espesor de la capa activa es muy inferior al de las

membranas precedentes (10 veces menos, aproximadamente). Para ello las membranas se preparan en

dos etapas. Las ventajas son:

- Muy buenas características de permeabilidad y de selectividad. - Una buena resistencia al ph dentro de una gama de 2 a 11.

- Buena resistencia a la temperatura, de 40 a 60 °c, según las condiciones de utilización.

21

Separación líquido-líquido En la extracción líquido-líquido se separa un componente de una mezcla líquida, con ayuda de un

disolvente, que preferentemente lo disuelve. Campos de aplicación son, por ejemplo, la separación de

vitaminas de soluciones acuosas o la separación de aromáticos de fracciones de petróleo.

En el caso más sencillo participan tres componentes:

El Soluto A

El disolvente B

El líquido portador C

El soluto A forma parte de la mezcla de partida junto con el líquido portador C. Si la mezcla de partida y

el disolvente B se mezclan entre sí, el soluto A pasa al disolvente B. Ha de cumplirse la condición de que

la solubilidad del componente A en el disolvente B sea mayor que la del líquido portador C. A su vez, el

líquido portados C debería ser prácticamente insoluble en el disolvente B.

La ilustración representada como ejemplo parte del planeamiento ideal en el que el soluto A es

absorbido en su totalidad por el disolvente. En realidad queda siempre un resto del soluto en el líquido

portador. Además se admite la insolubilidad total del líquido portador en el disolvente. En la práctica

siempre se encontrarán partes de cada una de las sustancias en la otra fase.

El resultado es que en el proceso de separación real se forman dos fases después de la decantación:

La fase de extracto (principalmente A y B, restos de C)

La fase refino (principalmente C, retos de A y B)

Para obtener un soluto lo más puro posible, a continuación de la extracción se añade un paso más de

separación, generalmente en forma de rectificación, en el que el disolvente se separa del soluto. El

disolvente se puede reciclar, estando así disponible de nuevo para la extracción.

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Separación solido-líquido Con la extracción sólido-líquido se puede extraer componentes solubles de solidos con ayuda de un

disolvente. Campos de aplicación de esta operación básica son, por ejemplo, la obtención de aceite de

frutos oleaginosos o la lixiviación de minerales.

Un ejemplo de la vida cotidiana es la separación de la infusión de café. En este proceso, la sustancia

aromática del café (soluto) se extrae con agua (disolvente) del café molido (material de extracción,

formado por la fase portadora sólida y el soluto). En el caso ideal se obtiene la infusión de café

(disolvente con la sustancia aromática disuelta) y en el filtro de la cafetera queda el café molido

totalmente lixiviado (fase portadora sólida).

En la práctica, al término de la extracción, la fase portadora sólida siempre contendrá todavía una parte

del soluto en el sólido. Además, una parte del disolvente permanecerá también ligada de forma

adsorbato a la fase portadora sólida.

Para conseguir una extracción lo más rápida y completa posible del sólido, se tiene que ofrecer al

disolvente superficies de intercambio grandes y recorridos de difusión cortos. Esto se puede lograr

triturando el sólido a extraer.

En la forma más sencilla de esta operación básica se mezclan bien el material de extracción y el

disolvente. A continuación se separa y se regenera el disolvente junto con el soluto disuelto.

El material de extracción puede estar presente también como lecho fijo, que es atravesado por el

disolvente. En otra forma de aplicación, el material de extracción percola a través del disolvente.

La regeneración del disolvente consiste, generalmente, en un proceso de evaporación/destilación. En él

se elimina parte del disolvente y queda una solución concentrada de extracto como producto. El

disolvente se condensa y se puede reutilizar.

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Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia (HPLC) La cromatografía líquida (HPLC), es una técnica utilizada para separar los componentes de una mezcla.

Consiste en una fase estacionaria no polar (columna) y una fase móvil. La fase estacionaria es sílica que

se ha tratado con RMe2SiCl . La fase móvil actúa de portador de la muestra.

La muestra en solución es inyectada en la fase móvil. Los componentes de la solución emigran de

acuerdo a las interacciones no-covalentes de los compuestos con la columna. Estas interacciones

químicas, determinan la separación de los contenidos en la muestra.

La utilización de los diferentes detectores dependerá de la naturaleza de los compuestos a determinar.

Aplicaciones

Esta técnica esta indicada para la separación de compuestos orgánicos semivólatiles.

Hidrocarburos Poliaromáticos (PAHs), Aminoácidos: OTA, Ácido Fólico, Herbicidas, Vitaminas, Acido

tenuazonico, Formaldehído…etc.

Rango de trabajo para muestras líquidas: µg L-1- mg L-1 Rango de trabajo para muestras sólidas: µg Kg-1 -

µg g-1

Equipos

- Bomba de gradiente cuaternaria.

- Columna termostatizada rango de temperatura : ambiente+10ºC-65ºC. Automuestreador (200

vialesx2ml) con jeringa de inyección (0-50μl) con posibilidad de realizar incrementos de 1μl.

- Detector PDA (diodo array) con un rango de longitudes de onda (190 -900 nm) con lámpara de

deuterio para UV y halógena de cuarzo para visible, con una resolución espectral <1nm para el

fotodiodo.

- Detector de Fluorescencia: Lámpara de Xe de 150W, y lámpara de Hg para chequear la longitud

de onda. Presión 145psi.

- Bomba de gradiente ternaria VARIAN INERT 9012 Detector Ultravioleta/Visible Jasco UV-975

Detector de Fluorescencia Jasco FP-920.

- Columnas disponibles: Vidac Hipersil (25mm x 4.6mm x 5μm) recomendada por EPA para

análisis de PAHs), C18 (15mm x 4.6mm x 5μm), C18 (25mm x 4.6mm x 5μm).

Tipo de muestras

Aguas, suelos, alimentos, extractos….etc (para cualquier tipo de matriz contactar con el laboratorio).

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Ruptura Celular Una gran variedad de técnicas de rompimiento celular son usadas en el laboratorio, pero solo algunas de

ellas a escala industrial. Los métodos de rompimiento celular (tabla 5.2) pueden ser divididos en

métodos químicos y métodos mecánicos. Dentro de los primeros se encuentra el choque osmótico, la

disolución lipídica, la digestión enzimática y el tratamiento alcalino. Dentro de los segundos se

encuentra la agitación con abrasivos y la homogenización.

Espectrometría de masas La espectrometría de masas es una técnica analítica de gran potencial que nos permite elucidar

estructuras químicas, se basa en la medición de la relación masa/carga de especies moleculares. Las

determinaciones requieren de la generación de especies cargadas eléctricamente, lo cual se logra por

diferentes metodologías como pueden ser el impacto electrónico, el bombardeo de átomos rápidos

(FAB), el análisis directo en tiempo real (DART) y la generación de iones enlazados. La medición de la

relación masa/carga nos permite también saber el peso molecular exacto de la molécula.

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Aplicaciones

Esta técnica analítica es imprescindible para varias ramas de la industria química como: petroquímica,

farmacéutica, cosmetológica, de alimentos, entre otras. Entre algunas aplicaciones podemos mencionar

el análisis de muestras de: productos organometálicos, productos naturales, productos de síntesis,

contaminantes ambientales, productos del área bioquímica, polímeros, biomoléculas pequeñas, etc.

Cabe mencionar que con el uso de la cromatografía de gases acoplada a masas se pueden separar

mezclas y elucidar cada uno de los componentes de ésta.

Cristalización de proteínas La ciencia que se dedica a intentar conocer cómo es la estructura de estos cristales se denomina

cristalografía. Los cristalógrafos tratan de comprender la forma que adoptan diferentes tipos de

moléculas, minerales,… y su función. Para ello, el requisito fundamental será obtener un cristal.

Las proteínas se consideran el motor de la vida, ya que están implicadas en todas las acciones celulares

necesarias para la vida. Existen un total de 20 aminoácidos que son las unidades elementales que

componen las proteínas. Debido a la multitud de combinaciones distintas que pueden formar estos

aminoácidos, nos encontramos con que existen muchas proteínas diferentes. Gracias a esta gran

variabilidad en su estructura son capaces de realizar funciones muy diversas. Son las encargadas de

regular las hormonas en el organismo, de luchar contra agentes infecciosos, están involucradas en la

división celular, transportan el oxígeno por la sangre para que llegue a todas las partes del cuerpo

humano, son las responsables de que nuestros músculos se contraigan y un sinfín más de funciones.

Conocer la forma que adopta una proteína nos ayuda a saber más acerca de su función y sus

implicaciones en los mecanismos reguladores de la vida. Por ello se ha creado el proyecto proteoma

humano, que pretende descifrar la estructura y el funcionamiento de cada una de las proteínas

existentes. En la actualidad está descrita la estructura de 78628 proteínas, según datos del Protein Data

Bank, que es la base mundial donde se registran las proteínas que han sido estudiadas.

En solución las proteínas presentan mucha movilidad, por ello

se debe tratar de inmovilizarlas intentando que formen un

cristal. Esto no siempre es tarea fácil. Lo primero que se

necesita es que la proteína se encuentre aislada y libre de

cualquier contaminante que pueda influir, lo que se consigue

mediante diferentes técnicas de purificación. Una vez obtenida

la proteína pura se necesitará que esté lo suficientemente

concentrada como para poder cristalizar.

Los experimentos de cristalización se basan en intentar

encontrar una condición en la que la proteína pueda cristalizar.

Para ello existen diferentes métodos. Por ejemplo, el método

de la gota colgante consiste en un pocillo donde estará el

reservorio, que es la solución donde se intentará cristalizar la

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proteína. En un portaobjetos especialmente diseñado para ello, se pondrá una gota de nuestra muestra

de proteína (en un volumen de microlitros) y se le añadirá una gota de esta solución del reservorio (ver

imagen a la derecha). Posteriormente, este portaobjetos se pondrá encima del pocillo y se sellará pero

sin que entre en contacto con el líquido contenido en el pocillo. Lo que ocurre dentro se denomina

equilibrio de vapor que consiste en que ambas soluciones deben alcanzar la misma concentración final.

Como la gota donde se encuentran reservorio y proteína está menos concentrada, comenzará a perder

agua mediante una reacción química de evaporación que llevará esta agua hasta el pocillo, provocando

que el reservorio esté más diluido y la gota más concentrada. Si las condiciones son favorables, resultará

un cristal microscópico.

Cromatografía líquida y por afinidad

Cromatografía Liquida de alta eficiencia o rendimiento (HPLC).

Es una Cromatografía de alta presión es decir se aplica el flujo a presión (entre 1500 a 2200 psi). El

tamaño de partícula es entre 3 y 10 micras, la longitud de la columna es entre 5 y 25 cm. y requiere de

equipo sofisticado. Se pueden analizar muestras proteicas. La reducción del tiempo en que la sustancia

se encuentra en el interior de la columna, limita el ensanchamiento por difusión de las bandas,

aumentando por tanto la resolución.

El sistema HPLC requiere una mezcladora de solventes, un inyector, y una bomba que inyecte el líquido

a la columna. Generalmente las columnas de sílica requieren alta presión para que el flujo de líquido sea

adecuado, la mezcladora se requiere para variar la proporción de solvente en la fase móvil y el inyector

permite la aplicación de la muestra. A la salida de la columna se coloca un detector generalmente de

absorción ultravioleta o de fluorescencia y si se desea recuperar las moléculas que eluyen de la

columna, se requiere un colector.

En los sistemas modernos el análisis de la información obtenida se realizan mediante una computadora

acoplada al equipo; lo que permite estandarizar la cromatografía, identificar la naturaleza los picos

eluídos y cuantificar su contenido. Los picos se relacionan según su "tiempo de retención" con

estándares, que permiten identificar los aminoácidos presentes en la mezcla. La cantidad relativa de

cada uno de ellos se determina calculando el área la curva del pico correspondiente.

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Cromatografía de Afinidad.

La Cromatografía de Afinidad permite la separación de mezclas proteicas por su afinidad o capacidad de

unión a un determinado ligando. En este caso, las proteínas que se retienen en la columna son aquellas

que se unen específicamente a un ligando que previamente se ha unido covalentemente a la matriz de

la columna. Después de que las proteínas que no se unen al ligando son lavadas o eluidas a través de la

columna, la proteína de interés que ha quedado retenida en la columna se eluye o libera mediante el

empleo de una solución que contiene bien ligando libre u otro compuesto que rompa la interacción

entre el ligando y la proteína.

Adsorción y absorción El fenómeno de adsorción es el proceso por el cual átomos o moléculas de una sustancia que se

encuentra en determinada fase, son retenidas en la superficie de otra sustancia, que se encuentra en

otra fase. Como resultado de este proceso, se forma una capa de líquido o gas en la superficie de una

sustancia sólida o líquida.

Si consideramos una superficie de un material en contacto con aire, los enlaces del material presentan

discontinuidades, las cuales tenderán espontáneamente a formar enlaces con la atmósfera que lo rodea,

siempre que el proceso sea energéticamente favorable. Dicho de otra manera, si tenemos una superficie

sólida con nanoporos, estos poros serán capaces de retener gas de la atmósfera que lo rodea, gracias al

fenómeno de adsorción. Los nanoporos son los llamados centros activos del adsorbente, que tienen

fuerzas de enlace entre sus átomos que no están saturadas, de manera que admiten la adsorción de

átomos o moléculas del gas que lo rodea.

El mecanismo exacto del proceso de adsorción depende de qué sustancias estén involucradas.

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La cantidad de material adsorbido depende de las tasas de adsorción y desorción de la sustancia, y del

punto en el cual se alcance el equilibrio entre ambas. Cuanto mayor sea la adsorción y menor se la

desorción, hallaremos mayor cantidad de material adsorbido en equilibrio.

La absorción es una operación química que trata la separación de los componentes que conforman una

mezcla gaseosa, ayudándose de un solvente en estado líquido, con el que conseguirá formar una

solución. El proceso incluye una difusión molecular o un paso de masa del soluto a través del gas.

Para calcular la concentración de un soluto de dos fases que se encuentren en equilibrio se necesitan

una serie de datos experimentales del equilibrio. También hay que decir, que si ambas fases no se

encuentran en equilibrio, la velocidad de traspaso de la masa es proporcional a la fuerza que las

impulsa, la cual es la desviación que respecta con el equilibrio. Las variables que son de importancia y

que afectan al equilibrio en un soluto son la temperatura, la concentración y también la presión. El

equilibrio que tiene lugar entre dos fases se rige por la regla de fases, dada por la igualdad: F= C – P + 2,

de donde la P hace referencia al número de fases que se encuentran en equilibrio, la C es igual al

número de componentes que hay en las dos fases en total, y la F, sería el número de variantes del

sistema. En un equilibrio entre un líquido y un gas, existirán 2 componentes, así como también dos

fases, por lo cual al sustituir los valores en la igualdad nos daría: F= 2-2+2= 2. Así se dice que el equilibrio

tiene 2 grados de libertad.

Es importante una buena elección del disolvente que participará en la absorción. Si con la absorción

queremos obtener una solución específica, el disolvente que debemos utilizar viene indicado por la

naturaleza del producto. Si en cambio el propósito principal es eliminar alguno de los componentes que

constituyen el gas, por lo general existirá una amplia elección. Claramente el agua es el disolvente con

menor precio y también el más completo.

Referencias

- A. Tejada, R.M. Montesinos, R. Guzmán, Bioseparaciones, Editorial UNISON, 1995.

- Ghosh, Raja, Principles Of Bioseparations Engineering, McMaster University, World Scientific Publishing Co., 2006.

- Ramalho, R.S. Tratamiento de aguas residuales. Ed. Reverté, S.A.

- Guizard Christian, Técnicas membranarias de filtración de líquidos, Universidad de los Andes, Facultad de Ingeniería,

Escuela de Ingeniería Química, 2009.

- http://www.bvsde.paho.org/bvsatr/fulltext/tratamiento/MANUALI/TOMOI/seis.pdf

- http://www.ucm.es/data/cont/docs/650-2013-12-02-gases%20l%C3%ADquidos.pdf

- http://triplenlace.com/2012/02/06/que-es-la-cristalografia-de-proteinas/

- http://www.iquimica.unam.mx/index.php/labdeserviciosiq-alias/espectrometria-de-masas

- http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/celular/cromatografia.htm

- http://www.gunt.de/download/absorption_spanish.pdf

- http://www.gunt.de/download/extraction_spanish.pdf