Instituto Politécnico NacionalUnidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología

Tecnologías de Recombinación Genética

Laboratorio de BioseparacionesCristalización

Presentan:Berber Aceves GuadalupeBernal Castañeda Bianca Domínguez Gómez Daniel Enríquez Cerda Noemí Guevara García Amarís Jiménez Villalobos Víctor

Equi

po 3

Objetivos

Objetivo General

El alumno operará un cristalizador a nivel piloto y analizara algunos factores que pueden determinar la eficiencia del proceso.

Objetivos Particulares

El alumno conocerá los conceptos fundamentales de la cristalización.

El alumno investigará algunas aplicaciones de la cristalización.

El alumno operará un equipo de cristalización a nivel laboratorio.

El alumno analizará los efectos de diferentes variables sobre el equipo.

Introducción La cristalización es una operación de

transferencia de materia 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).

Destaca sobre otros procesos de separación por su potencial para combinar purificación y producción de partículas en un solo proceso.

ETAPAS DE CRISTALIZACIÓN

• Consiste en sobresaturar una solución con el solvente a cristalizar, una manera rápida de hacerlo es calentar la solución.

1. Sobresaturación de la solución

• En el proceso, la solución se comenzara a enfriar, debido a esto el disolvente se evaporara y se formaran los primeros cristales.

2. Formación de cristales • En función del disolvente

evaporado, los cristales estarán cambiando de geometría y aumentaran de tamaño.

3. Crecimiento de cristales

Ventajas Desventajas

El factor de separación es elevado (producto casi sin impurezas). En bastantes ocasiones se puede recuperar un producto con una pureza mayor del 99% en una única etapa de cristalización, separación y lavado.

En general, ni se puede purificar más de un componente ni recuperar todo el soluto en una única etapa. Es necesario equipo adicional para retirar el soluto restante de las aguas madres.

Controlando las condiciones del proceso se obtiene un producto sólido constituido por partículas discretas de tamaño y forma adecuados para ser directamente empaquetado y vendido (el mercado actual reclama productos con propiedades específicas).

La operación implica el manejo de sólidos, con los inconvenientes tecnológicos que esto conlleva. En la práctica supone una secuencia de procesado de sólidos, que incluye equipos de cristalización junto con otros de separación sólido-líquido y de secado .

Precisa menos energía para la separación que la destilación u otros métodos empleados habitualmente y puede realizarse a temperaturas relativamente bajas.

Características para favorecer la cristalización

Que el soluto no reaccione con el disolventeAlto grado de saturaciónConservar una temperatura alta en el

proceso.Pureza de la soluciónDensidad de la solución

FICHA TÉCNICA DEL ACIDO BÓRICO

Ácido BóricoNombre IUPAC Ácido trioxobórico (III)

Otros nombres Ácido ortobórico Borato (III) de hidrogeno

Formula semidesarrollada B(OH)3

Formula molecular H3BO3

Estado de agregación Sólido

Apariencia Cristales incoloros o polvo blanco, inodoro

Masa molar 61.8 g/mol

Punto de Fusión 171°C

Densidad relativa (agua=1) 1.4

Solubilidad en agua 5.6 g/100 mL

Usos Antiséptico, insecticida, retardante de la llama, agente tampón para regulación

del pH y precursor de otros compuestos químicos.

Riesgos

Ingestión Tóxico. Vómitos y diarrea en

pequeñas dosis, en dosis mayores puede ser fatal

Inhalación Puede causar irritación

Piel Puede causar irritación

Ojos Puede causar irritación

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Preparar una solución saturada de sulfato ácido

bórico de 2500L

Evaporar la solución y registrar la temperatura y

el tiempo al que se evaporó

Colocar la solución en el tanque del agitador

Alimentar el anticongelate. Regular la

temperatura de cristalización.

Registrar la temperatura del flujo de

anticongelante y de la solución cada 5 min

Cuando empiece la cristalización, tomar la

temperatura y mantenerla durante 20

min

Una vez finalizada la cristalización, recuperar

los cristales

Registrar el peso de los cristales Limpiar el equipo

Reconocimiento físico del equipo

Elemento Descripción

Cristalizador Marca De Lorenzo

Acero inoxidableMaterial de fabricación

Agitador Mecánico tipo pópelaBomba Refrigerante

SECUENCIA OPERACIONAL

•Girar la perilla de encendido del equipo

•Prender las bombas de flujo de anticongelante y de velocidad del agitación

Encendido del equipo

•Colocar la disolución en el tanque de cristalización

•Prender la bomba de circulación de anticongelante

•Ajustar la temperatura

•Una vez iniciada la cristalización, tomar la temperatura a la que inicio, y ajustar el regulador de temperatura para mantenerla constante

Inicio de la cristalización

• Parar todas las válvulas ( agitación y de flujo)

•Desconectar el equipo

•Abrir la válvula de drenado del cristalizador para vaciar la disolución

•Quitar la tapa del tanque de cristalización, y quitar los cristales que se encuentren tanto en el tanque como en el agitador, limpiar perfectamente

Apagado y limpieza del

equipo

Temperatura de cristalización

Temperatura del reflujo

31 2436.9 24.933.1 24.130.0 24.126.9 24.222.7 24.520.8 24.6 20.1 24.618.9 24.718.3 24.818.8 24.919.2 25.119.1 25.2

Dia

gram

a de

fluj

o

Clave

Elemento Clave

B1 Bomba de circulación 1 Entrada de agua de enfriamientoB2 Bomba de descarga 2 Entrada de sustancia a cristalizarC1 cristalizador 3 Entrada del anticongelanteC2 Intercambiador de

calor1’ - 2’ Salida de desechos (condensado y no

condensados)C3 condensador 3’ Descarga de cristales

Balance de materia

2500 mL. H2 O165 g H3BO3

2000 mL. H2 O165 g H3BO3

500 mL. H2 O

29.3470 g H3BO3

2000 mL. H2 O135.65 g H3BO3

Uso industrial

Industria alimentaria

• Producción de azúcar, a partir de la caña, en donde el jugo de la caña o remolacha es sometida al proceso de cristalización, añadiendo unos cuantos cristales a este, para iniciar la formación de cristales

Industria biotecnológica

• Cristalización de proteínas, para conocer su estructura

Industria farmacéutica

• La cristalización es usada como un método de purificación y obtención de compuestos químicos

• Obtención de algunos fármacos como la aspirina, para purificar los compuestos con los que se elabora el fármaco.

La cristalización es un proceso de purificación y separación de un soluto a partir de una solución sobresaturada, mediante la formación de cristales en la solución, logrando purezas superiores al 99%.

Posee gran importancia económica en la industria química, ya que requiere mucho menos energía para la separación de lo que se utiliza en la destilación y otros métodos de purificación comunes; además se puede realizar a temperaturas relativamente bajas y a una escala que varía desde unos cuantos gramos hasta miles de toneladas, mejora la apariencia, y hace más fácil el transporte del sólido

Referencias “Operaciones Unitarias en Ingeniería Química”

McCabe Warren L. 4ª Edición Editorial McGraw Hill

Pag.925-930

“Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias” Geankoplis C.J. 3ª Edición

Editorial CECSA Pag.815-825