CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA ......Centrifuga Reactor 1-2 hs Bomba Preparado...
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CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL
FCEyN-INTI
Materia de Especialización CEBI_E11Recuperación y Purificación de Macromoléculas
Docente a cargo: Fernando OLIVERDocente colaborador: Ariel FERNANDEZ MALDONADO
Aplicaciones centrifugación 17/06/14
Fundamentos de centrifugación:
Estas ecuaciones sirven para resolver problemas de escalado y operación
Usos
Clarificación (un líquido y un sólido)
Cosecha de células o restos de biomasa, o su eliminación de un caldo y recuperación de biomoléculas.
Separación (dos líquidos inmiscibles y eventualmente un sólido)
En general se utiliza en extracciones con reacción química /bioquímica (ej. enzimática) o sin reacción
Clarificación
Células
• Cosecha de células y eliminación de biomasa en Biofarma• Recuperación de levadura (cosecha)• Deshidratación de lodos en tratamiento de efluentes• ...
Biomoléculas
• Recuperación de proteína y polisacáridos en Biorefinerias• Concentración de proteína de soja• Recuperación de caseína y lactosa de leche• ...
Separación
Biomoléculas
• Extracción líquido-líquido
Sistemas agua-solventeSistemas de dos fases acuosas
• Recuperación y purificación de aceites vegetales y grasas animales (“extracción y refinación” en la jerga)
• Recuperación de crema de leche (“desnatado”)
• ….
Tipos de centrífugas de uso industrial
Separadoras de discos (“platos”)
De bowl cerrado (limpieza manual) De descarga pulsante de sólidos (autolimpiantes) De descarga continua de sólidos (toberas)
Decanters
Decanter de dos fases (sol-líq) y de tres fases (líq-líq-sol)
Otras Tubular De bowl perforado: de canasto , de filtro (tipos knife, pusher) ...
Centrífuga de discos
Video funcionamiento centrífuga de discos :
http://www.youtube.com/watch?v=dxTT_bP6IwI
Esquema:1 Entrada
2 Bomba centrípeta salida líquido
3 Distribuidor
4 Discos (“platos”)
5 Zona acumulación sólidos
6 Pistón
7 Cámara de cierre
8 Eje
9 Descarga sólidos
10 Salida líquido
(By WS)
Centrífuga de discos (cont.)
Características generales:
Alimentación continua
Tamaño partícula 0.5 – 500 micrones
Concentración sólidos (V/V) hasta 3% (manual), 10 % (autolimpiante) y 25% (toberas)
Características dependiendo del modelo (escala):
Factor centrifugación 5000 – 13000 G
Velocidad rotación 3000 – 9000 rpm
Capacidades de 100 – 100000 L/h
Decanter de dos fases
Video Decanter de dos fases:
http://www.youtube.com/watch?v=w1E452YD1zw
1 Entrada
2 Bowl giratorio
3 Zona separación
sólidos
4 Zona secado sólidos
5 Rosca de sólidos
6 Salida sólidos
7 Salida líquido
Esquema:(By WS)
Decanter de dos fases (cont.)
Características generales:
Alimentación continua Tamaño partícula 1.5 micrones – 3 mm Concentración sólidos de 2 - 60 % (V/V)
Características dependiendo del modelo (escala): Factor centrifugación 1500 – 4500 G
Velocidad rotación 2600 – 5500 rpm Capacidades de 100 – 50000 L/h Descarga de sólidos de 30 a 3000 kg/h (limitante)
Especificación de centrífugas
Tipo de problema (clarificación, separación)
Características de la mezcla a separar (temperatura, pH, tamaño
partícula, datos de “spin test”, otros tests, experiencias
anteriores con el proceso)
Propiedades físicas de las fases separadas (densidad,
viscosidad)
Valor relativo de las fases (ej. si es cosecha nos interesan las
células y no el sobrenadante)
Cantidad relativa de las fases (ej. % sólidos)
Especificación de centrífugas (cont)
Requerimientos de pureza de las fases, rendimiento del producto
de interés
Capacidad L/h y horas de trabajo/día (ej. si será proceso
continuo o batch, cambia el tamaño de la centrífuga para misma
capacidad diaria)
Procedimiento operativo, tipo de limpieza (CIP, SIP)
Material de construcción de preferencia
Requerimientos regulatorios
Requerimientos de seguridad operativa (ej. zonificación eEx)
Diagrama de flujo de obtención de“aislados” de proteína de soja
Esquema by AL
Base
Acido
Agua
Agua
Diagrama de bloques de obtención de glucosa para biorefinerías
Esuema by DBE Basado en US Patent Nbr: 8,293,504 (Basf)
Fosfolipasas en degomado enzimático para la purificación (“refinación”) de aceites vegetales
Diagrama de flujo de degomado enzimático en la purificación (“refinación”) de aceites vegetales
Centrifuga
Reactor1-2 hs
Bomba
Preparado enzimático
(fosfolipasa C)+
Agua
Aceite soja
crudo
Aceitesoja
degomado
Calentador aceite
55-60ºC
Calentador aceite70-80 ºC
Gomas
Mezclador
Base esquema DB-DSM
Fuentes
“Bioseparations. Downstream Processing for Biotechnology” Belter PA, Cussler EL y Hu WSJ, Wiley&Sons
“Downstream Processing in Biotechnology” Wesselingh J.A., Krijgsman J.
Technology of production of edible flours and protein products from soybeans, Chapter 6 Isolated Soybean Protein (ISP), FAO Corporate Document Repository, link: http://www.fao.org/docrep/t0532e/t0532e07.htm
“Method for the Production of an Aqueous Glucose Solution”, Boy et al., US Patent Nbr: 8,293,504 (Basf)
“Degumming revisited”, Albert J. Dijkstra, Inform, link: http://www.aocs.org/Membership/informArticleDetail.cfm?itemnumber=5040