BIOSEPARACIONES

4.1 FILTRACIÓN POR MEMBRANAS 4.1.1CARACTERIZACION DE MEMBRANAS

Estabilidad químicaCapacidad iónica Conductividad iónica Capacidad de retención de líquidos Permeabilidad de la membranaPorosidad de la membranaFlujo transversalRetención, rechazamiento y reflexión

4.1.2 DISEÑO DE MEMBRANAS

Las membranas pueden construirse de sólidos físicos (metal, cerámica, etc.) películas homogéneas (polímeros, metal, etc.) solidos heterogéneos (mezclas polímeros, vidrios mezclados, etc) soluciones (usualmente polímeros), estructuras asimétricas y líquidos.

Para que la velocidad del proceso de filtración tenga lugar debe de haber una fuerza impulsora. Para las separaciones de gases Hay dos vías de impulsar el proceso :

• La alta presión parcial en el lado de alimentación (alta presión total)• La baja presión parcial en el lado del filtrado (por vacío por introducción de un

gas de barrido)

TIPOS DE MEMBRANAS

• Membranas de cerámica Cerámicas microporosas usadas como barrera en la UF

• Membranas liquidas

• Membranas poliméricas, su forma final

• Inversión térmica

• Solvente de rotación

• Membrana de lamina plana

• Fibras con hueco• Fibras con capilares• Lamina plana

Incorporadas a un modulo grande.

Se fabrica mediante la preparación de una pasta de polímero en solvente, luego se funde en una película uniforme y se extrae el solvente o se introduce un no solvente. Se produce una membrana con una delgada y activa capa de separación tras una subcapa porosa.

4.1.3 Selección de membranas

La naturaleza del líquido de los procesos Conocer el contenido de los sólidos disueltos El peso molecular de las especies disueltas y la naturaleza La carga de cualquier material en suspensión orientará a los ingenieros

hacia la selección y la geometría correctas de las membranas. El pH y la temperatura de la corriente de proceso entrante

4.1.4 Microfiltración

Separa las partículas de las soluciones reales, estén en fase liquida o gaseosa.

Los materiales usuales retenidos mediante una membrana alcanza un tamaño desde varios μm hasta 0.2 μm.

Las bacterias y otros microorganismos son una clase de partículas especialmente importantes retenidas por la membrana de MF.

Aplicaciones laboratorio medicas Farmacéuti

casAgua y agua residual

química Alimentación y productos lacteos

Recuperación de biomasa

Filtrar fluidos inyectables durante su fabricación

La separación de células

Tratamiento de agua potable

Recuperar los valores cáusticos de las corrientes limpias o de proceso.

Eliminar bacterias, de desinfección de leche

Medicion de partículas de agua

Eliminación de materia suspendida

Eliminación de quistes de cryptosporidium y de giardia

Limpiar los evaporadores de las vaquerías.

Separacion de la grasa de la leche u otras corrientes lacteas

La clarificación y estirilizaciones de soluciones de proteína

Suministran un medio conveniente y aceptable parar estirilizar fluidos sin calor

La recuperación de penicilina

Estan reemplazando con la tierra de diatomos en el proceso de la gelatina.

Membranas MF

Membranas a partir de solidos: los poros se forman de los intersticios entre las partículas solidas.

Ceramicas: mediante el proceso de coloide en suspensión gel, la deposición sucesiva de cada vez mas pequeñas esferas procursoras de cerámica.

Grabando en banda: por exposición de una delgada película de polímero o un rayo colimado de rdiacion lo suficientemente para romper los enlaces químicos en las cadenas del polímero.

Inversion química de las fases: la preparación de una solucio concentrada de un polímero en un solvente

Inversion térmica de las fases:una solución de polímeros en disolvente pobre se prepara a unna temperatura elevada .

Caracterización de la membrana MF

Punto de burbuja Membranas cargadas Retencion de las bacerias Latex Connfiguracion del proceso Extremo muerto frene a fujo transversal Membrana invertida Pulso hacia attraas de liquido Chorro hacia atrás de aire

Limitaciones del proceso

• Polarizacion de la concentración • Suciedad

Configuración del equipo

• Diseños convenconales • Ceramicas• Cassettes

La nanofiltración es el proceso mediante el cual se hace pasar un fluido a través de una membrana semipermeable a una determinada presión de forma que se produce una separación basada en el tamaño de las moléculas que pueden atravesar dicha membrana (entre 0.001 y 0.01 mm).

Estas membranas restringen selectivamente el flujo del soluto mientras que permite el flujo del solvente. Este proceso es cinético y el solvente es casi siempre agua. Principalmente se utiliza membranas compiladas en vasijas de presión.

4.1.5 NANOFILTRACION

4.1.6 OSMOSIS INVERSA Los procesos de osmosis inversa y de nanofiltracion (NF) utilizan una

membrana que restringe selectivamente el flujo del solvente. Los procesos están íntimamente relacionados y la NF es algunas veces llamada ”osmosis inversa suave”. Ambos son procesos cinéticos, no

procesos de equilibrio, y el solvente es casi siempre agua.

4.1.7 ELECTRODIALISISLa electrodiálisis (ED) es un proceso de separación de

membranas en el cual las especies ionicas se separan del agua, macrosolutos y todos los solutos sin carga. Los

iones son inducidos a moverse por un potencial eléctrico y la separación se facilita mediante membranas de intercambio ionico. Las membranas son altamente

selectivas permitiendo el paso de aniones o cationes y muy poca cantidad de otros.

MEMBRANAS:Membranas de intercambio catiónicoMembranas de intercambio anionico

4.2 TECNICAS ELECTROFORETICAS

La electroforesis es una técnica para la separación de moléculas según la movilidad de estas en un campo eléctrico a través de una matriz porosa, la cual finalmente las separa por tamaños

moleculares y carga eléctrica, dependiendo de la técnica que se use.

TECNICAS:Electroforesis capilar en zona o en disolución libre (CZE)

Electroforesis capilar electrocinética micelar (MEKC)Electroforesis capilar en gel (CGE)Isoelectroenfoque capilar (CIEF)

4.2.1CLASIFICACION DE TECNICAS ELECTROFORETICAS

4.1.7 ELECTRODIALISIS

Electroforesis capilar en zona o en disolución libre (CZE):

En el cual el capilar es recorrido por el electrolito a través de un medio buffer, el flujo electroosmótico crece con el pH del medio electroforético.

Electroforesis capilar electrocinética micelar (MEKC)

Se añade a la fase móvil un compuesto catiónico o aniónico para formar micelas cargadas. Estas pequeñísimas gotitas inmiscibles con la disolución retienen a los compuestos neutros de un modo más o menos eficaz, por afinidad hidrófilahidrófoba. Se puede utilizar este tipo de electroforesis para moléculas que tienen tendencia a migrar sin separación.

Isoelectroenfoque capilar (CIEF) consiste en crear un gradiente de pH lineal en un capilar con pared tratada que contiene un anfótero. Cada compuesto migra y se enfoca al pH). Seguidamente, bajo el efecto de una presión hidrostática y manteniendo el campo eléctrico, se desplazan las especies separadas hacia el detector. Las altas eficiencias obtenidas con este procedimiento permiten separar péptidos con pI que apenas difieren entre sí 0.02 unidades de pH.

Electroforesis capilar en gel (CGE)

Esta es la transposición de la electroforesis en gel de poliacrilamida o de agarosa. El capilar está relleno con un electrolito que contiene al gel. Se produce un efecto de filtración que ralentiza a las grandes moléculas y que minimiza los fenómenos de convección o de difusión. Los poco frágiles, se pueden separar de este modo.

4.2.2 DISEÑO Y SELECCIÓN DE TECNICAS ELECTROFORETICAS  Esta técnica permite separar bastante bien biomoléculas, donde la cromatografía líquida se muestra menos eficaz, y compuestos de pequeña masa molecular, difíciles de estudiar por los procedimientos clásicos de electromigración en soporte.

La electroforesis capilar constituye una adaptación particular de la técnica de electroforesis. Esta técnica separativa se basa en la migración de las especies de la muestra en disolución, portadoras de una carga eléctrica global, bajo el efecto de un campo eléctrico y en contacto con un soporte (medio de desplazamiento) adecuado.

TIPOS DE MODULOS:

FIBRAS HUECAS-CAPILARES: membrana de diámetro muy pequeño

TUBULAR: Se soportan mediante una vasija a presión MONOLÍTICOS: Se convierte en un modulo mediante la conexión

de accesorios terminales y un medio de recolección de filtrado

ESPIRAL: La membrana de lamina puede adaptarse a un modulo barato y compacto mediante enrollado espiral

PLACA Y ESTRUCTURA: Es el único modo comúnmente empleado en la ED.

4.3 Cromatografía preparativa

Es parte de los proceso de separación utilizada para separar moléculas dispersas en mezclas homogéneas.

4.3.1 Clasificación De acuerdo al estado de agregación de la fase líquida los sistemas cromatográficos se dividen en:

Cromatografía de gases (GC)Cromatografía líquida (LC)Cromatografía de fluidos supercríticos (SFC)Cromatografía de líquidos de alto rendimiento (HPLC)Cromatografía en capa fina (TLC)

De acuerdo a la naturaleza de las moléculas de adsorción y la superficie del adsorbente.

Moléculas gaseosas/Superficie sólidaMoléculas líquidas/Superficie sólidaMoléculas gaseosas/Superficie líquidaMoléculas líquidas/Superficie líquida

4.3.2Selección y diseño

Selección Depende del:RendimientoProductividadEconomíaEscala de separaciónVelocidad de separaciónPresiónAdsorbenteFase móvil 

Diseño

Columna Corriente continua dado un diámetro interior y una longitud Acero inoxidable vidrio o materiales plásticos Estable mecánicamente y químicamente

Tipo de columna

Dimensiones (mm)

Velocidad del flujo(ml/min)

Presion máxima(bar)

preparatuva 100x20 20-40 300300x50 100-200 200