Laboratorio de Bioseparaciones

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Laboratorio de Bioseparaciones

Reporte: Micro y ultrafiltración

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OBJETIVOS

General

· Desarrollar habilidades en el manejo del equipo de separación por membranas, así como discutir las variables que afectan el flux de permeado.

Particulares

· Identificar los componentes importantes en el funcionamiento del equipo de separación por membranas del laboratorio de bioseparaciones.

· Argumentar el comportamiento gráfico de los resultados obtenidos en el proceso de separación.

· Discutir la influencia de la presión transmembranal y la concentración sobre el flux de filtrado.

· Evaluar el factor de concentración o rechazo en el flux de filtrado de la membrana.

FUNDAMENTOS

La ultrafiltración es una operación que emplea membranas especiales en diferentes tipos de arreglos para separar macromoléculas en solución de contaminantes más pequeños, por medio de un gradiente de presión. Por lo general utiliza membranas asimétricas o anisotrópicas para realizar la separación. Su diámetro de poro varía entre 0.001-0.1µm (Tejeda, 2011). En los procesos de separación por membranas, la membrana actúa como una barrera semipermeable y la separación ocurre porque la membrana controla la cantidad de movimiento de las moléculas entre dos fases distintas. Estas dos fases suelen ser miscibles y la membrana actúa como una barrera que impide el flujo hidrodinámico normal (Geankoplis, 2007). Los materiales que se utilizan en la fabricación de las membranas generalmente son derivados de polímeros naturales como celulosa o polímeros sintéticos (Figura 1) (Tejeda, 2011).

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Figura 1. Características de las membranas.

¿Qué es la filtración?

Se denomina filtración al proceso de separación de partículas sólidas de un líquido utilizando un material poroso llamado filtro. La técnica consiste en verter la mezcla sólido-líquido que se quiere tratar sobre un filtro que permita el paso del líquido pero que retenga las partículas sólidas.

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Microfiltración

La microfiltración es un proceso de filtración con un filtro de tamaño micrométrico (μm). Los filtros pueden ser a presión atmosférica o con un recipiente a cierta presión (máximo 25 psi) (2), pero usualmente trabajan a bajas presiones.

Estos filtros son porosos y permiten que el agua pase a través de ellos, remueve materia orgánica, sólidos en suspensión, pequeños coloides, bacterias y turbidez.

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Aplicacionesen la industria

La microfiltración tiene muchos campos de aplicación, tales como:

• Esterilización en frío de bebidas (jugos, vinos, cerveza…) y productos farmacéuticos (pasteurización en frío)
• Industria láctea (queso, leche…)
• Clarificación de zumos, vino y cerveza
• Separación de bacterias del agua
• Como tratamiento previo para la ósmosis inversa
• Separación de aceite y agua
• Tratamientos de efluentes
• Industria metalúrgica (separación de emulsión agua/aceite);
• Industria textil (tratamiento de aguas residuales);

Diagrama de Bloques[pic 6]

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Diagrama de flujo

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Resultados obtenidos

Tabla características del equipo de filtración con membrana

Registro tabla 1.3 de flujos en prueba de agua con diferentes presiones[pic 9]

Registro de flux con diferentes presiones en prueba de agua

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Gráfica 1 en función de flux contra presión transmembranal de permeado con agua

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Tabla 1.4 Registro de datos obtenidos en corrida de suspensión de levadura al 0.01%

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Tabla con registro de flux a presión constante  [pic 13]

Tabla 1.4.2 Dado los resultados de obtuvo. Cinética de la concentración de una suspensión 0.01% m/v

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Gráfica 3 Flux vs concentración del permeado

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Gráfica 4 Flux vs tiempo del permeado

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Gráfica 5 concentración vs tiempo del permeado

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Tabla 1.5 Registro de variables

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ANÁLISIS DE RESULTADOS

Para fines de esta práctica, se empleó el método de microfiltración que, a diferencia de la ultrafiltración, en esta técnica se emplean membranas con poros más grandes que los utilizados en la ultrafiltración (0.1-10 μm).𝜇m).

Además, el rango de presión de operación también es restringido debido a las características de los equipos que se emplean y es de aproximadamente de 160-500 kPa. Un rango característico de la microfiltración es que se pueden manejar flujos mucho mayores que los de ultrafiltración de 50-1000 L/m2.

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