Cristalización

VELOCIDAD DE CRISTALIZACIÓN Y EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA CRISTALIZACIÓN

JIM BORIS PALACIOS GONZÁLES

Yarinacocha – Perú

2013

I. INTRODUCCIÓN

El proceso de cristalización ha sido siempre utilizado con el fin de conferirle estabilidad a una molécula y purificarla, esto le proporciona indirectamente un cese de la actividad biológica sobre su estructura y por ende el cristal tiene un periodo de vida útil larguísimo, que fácilmente puede superar los 5 años sin mostrar deterioro alguno.

La velocidad de cristalización está directamente influenciada por la velocidad de nucleación y por las características del ambiente, por lo que es manejable, para esto se han diseñado muchos tipos de cristalizadores; en el presente trabajo se describirán los tipos de cristalizadores más relevantes.

III. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

3.1. CRISTALIZACION

La cristalización es una operación unitaria de transferencia de materia y energía en la que se produce la formación de un sólido (cristal o precipitado) a partir de una fase homogénea (soluto en disolución o en un fundido). La fuerza impulsora en ambas etapas es la sobre-saturación y la posible diferencia de temperatura entre el cristal y el líquido originada por el cambio de fases.

<http://procesosbio.wikispaces.com/Cristalizaci%C3%B3n>

3.1.1. SOLUBILIDAD Y SOBRESATURACIÓN

A) Solubilidad

Las relaciones de equilibrio para los sistemas de cristalización se presentan en forma de curvas de solubilidad. En estas curvas la solubilidad se expresa comúnmente en por ciento de peso de soluto a peso de solvente y representan la solubilidad de soluciones saturadas a diferentes temperaturas. La saturación es el resultado del equilibrio entre la fase sólida y la fase liquida, y consecuencia de la igualación de sus potenciales químicos.

<http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r95466.PDF>

Los datos experimentales de equilibrio sirven de base para la evaluación de las diversas opciones que existen para llevar a cabo un proceso de cristalización ya que permite entre otras cosas:

 Determinar si el sólido que se cristaliza solo contiene el soluto de interés.

 Seleccionar el solvente.

 Establecer el rango de temperatura y presión de operación.

 Conocer la concentración del líquido de salida del cristalizador.

 Determinar la recuperación máxima posible de la operación.

El conocimiento del comportamiento de la solubilidad de una sustancia es básico en la selección del modo para realizar su cristalización.

<http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r95466.PDF>

B) Sobresaturación

Es el estado propicio para comenzar el proceso de cristalización, por lo que se induce.

Al realizar gráficas de solubilidad se notarán tres regiones al alcanzar la sobresaturación:

a. Región meta estable, donde el soluto en exceso a la concentración de equilibrio se deposita en cristales ya existentes (sembrados o formados por nucleación) pero no forma cristales nuevos o núcleos

b. Región intermedia, donde el soluto en exceso a la concentración de equilibrio se deposita en cristales existentes y forma nuevos núcleos

c. Región lábil, donde la formación de cristales nuevos o núcleos ocurre en forma espontánea a partir de una solución que no contiene cristales o semillas

A diferencia de la solubilidad de equilibrio, los límites de estas tres zonas se controlan no solo por el equilibrio sino también por los parámetros del proceso como el grado de agitación.

<http://docencia.izt.uam.mx/sgpe/files/users/uami/sho/Cristalizacion.pdf>

3.1.2. MODO DE OPERACIÓN

El conocimiento de la región de sobresaturación permite determinar regiones de operación. El modo de operación en una cristalización es la técnica empleada para generar la sobresaturación de la solución.

a) Operación Intermitente:

- Propósito: lograr un tamaño de cristal lo más uniforme posible

- Grado de sobresaturación: Región metaestable, crecimiento de cristales ya existentes y no formación de nuevos núcleos

b) Operación continúa:

- Propósito: Crecimiento y formación de nuevos núcleos

- Grado de sobresaturación: Límite inferior de la región Intermedia.

<http://docencia.izt.uam.mx/sgpe/files/users/uami/sho/Cristalizacion.pdf>

Además es necesario proveer un mecanismo de clasificación de cristales, de tal manera que solo se retiren cristales de un mismo tamaño

3.1.2.1. Selección del modo de operación

Los principales modos para generar la Sobresaturación son:

A. Sobresaturación por enfriamiento

B. Sobresaturación por enfriamiento evaporativo

C. Sobresaturación por evaporación térmica

D. Sobresaturación por evaporación térmica al vacío

<http://docencia.izt.uam.mx/sgpe/files/users/uami/sho/Cristalizacion.pdf>

A. Sobresaturación por enfriamiento

Se utiliza cuando la solubilidad del soluto varia sensiblemente con la temperatura, el enfriamiento de la solución a tratar permite la formación de cristales con alto rendimiento y bajo consumo energético.

En este tipo de operación la evaporación de solvente es mínima.

<http://docencia.izt.uam.mx/sgpe/files/users/uami/sho/Cristalizacion.pdf>

B. Sobresaturación por enfriamiento evaporativo

También se utiliza cuando la solubilidad del soluto es muy sensible a la temperatura.

En este modo el enfriamiento se produce con auxilio de un sistema de vacio. La alimentación entra a una temperatura mayor que la mantenida en el cristalizador enfriándose adiabáticamente dentro de este.

<http://docencia.izt.uam.mx/sgpe/files/users/uami/sho/Cristalizacion.pdf>

C. Sobresaturación por evaporación térmica

Se emplea solo cuando la solubilidad del soluto es insensible a la temperatura.

En este modo se transfiere calor al sistema

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