Reporte Practica Membranas

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Contenido

OBJETIVOS        3

FUNDAMENTOS        3

DIAGRAMA DE FLUJO        5

CUADRO DE BALANCE DE MATERIA        5

RESULTADOS        5

ANÁLISIS DE RESULTADOS        9

CONCLUSIONES        10

RECOMENDACIONES        10

REFERENCIAS        10

GUÍA DE OPERACIÓN DEL EQUIPO        11

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO        11

FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO        11

COMPONENTES        12

OPERACIÓN        12

ANEXOS        13

MEMORIA DE CÁLCULO        13

PROPIEDADES FÍSICAS Y TERMODINÁMICAS DE LOS REACTIVOS        14

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.

Los equipos utilizados en los procesos con membranas generalmente operan con flujo tangencial y pueden presentarse de dos formas: utilizan una membrana apropiada para el tipo de proceso b) utilizan diferentes geometrías en arreglos tipo modular. La unidad de ultrafiltración está conformada por el equipo modular y el equipo periférico. El equipo periférico es la bomba de alimentación y el tanque de almacenamiento. Las membranas utilizadas son la parte más importante del equipo y deben reunir ciertas características (Tejeda, 2011):

1. Permitir altos flujos de permeado bajo gradientes de presión razonables (permeabilidad hidráulica)
2. Retener especies de determinado peso molecular y permitir el paso de moléculas con un menor peso molecular (un peso molecular de corte preciso)
3. Buena resistencia mecánica, química y térmica
4. Baja tendencia a incrustamiento
5. Facilidad de limpieza
6. Capacidad de esterilización
7. Larga vida activa

La teoría de la ultrafiltración consiste en tratar de determinar el flux en el sistema con base en los parámetros de operación (presión, temperatura, concentración de la solución, velocidad tangencial, etc.). El principal parámetro de diseño de un sistema de ultrafiltración para concentrar es el área necesaria para lograr el proceso en un tiempo determinado (considerando limitaciones como los rangos de presión y temperatura tolerados por el equipo) (Tejeda, 2011). La ultrafiltración se utiliza en procesos como la separación de emulsiones de agua y aceite, la concentración de partículas de látex, el procesamiento de sangre y plasma, el fraccionamiento o separación de proteínas, la recuperación de las proteínas de suero en la elaboración de queso, eliminación de bacterias y otras partículas para esterilizar el vino y la clarificación de los jugos de fruta (Geankoplis, 2007).

La ultrafiltración es un proceso impulsado por el gradiente de presión transmembranal (ΔPTM), la cual está dada por la ecuación (Tejeda, 2011):

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El proceso de ultrafiltración puede ser utilizado con distintos propósitos. Cuando el objetivo es la concentración por lotes de una solución, la solución retenida es el producto deseado. Esta se recircula constantemente a la alimentación para retirar el disolvente como permeado. La diafiltración busca separar macromoléculas de una solución con moléculas más pequeñas como sales, azúcares o alcoholes. El permeado que sale del sistema es reemplazado con agua desionizada o buffer. En la purificación mediante ultrafiltración se busca recuperar el permeado que contiene un solvente de interés o una solución con solutos de bajo peso molecular (Tejeda, 2011).

DIAGRAMA DE FLUJO

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CUADRO DE BALANCE DE MATERIA

RESULTADOS

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Figura 2. Curva de calibración para determinar la concentración del concentrado en % p/v a

partir de la turbidez.

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