Bioseparaciones. Cuestionario

1. ¿Cómo suele llamarse a las operaciones que comprenden los procesos biotecnológicos?

Procesos "downstream" --> operaciones previas y procesos "upstream" --> operaciones posteriores

2. Menciona 3 operaciones “previas” a la fermentación

Preparación del medio, esterilización y funcionamiento del biorreactor.

3. ¿Qué involucran los procesos de bioseparación?

Involucran la recuperación y purificación de productos provenientes del biorreactor. Las bioseparaciones comprenden todos los tratamientos que requiere el caldo fermentado de cultivo para obtener un producto biotecnológico en las condiciones de pureza y actividad requeridas. 

4. Según Kalk 1986, las bioseparaciones pueden representar hasta qué porcentaje del costo total de producción, sin considerar las materias primas

60 % del costo total de producción sin considerar las materias primas.

5. ¿Qué tipo de relación proporcional existe entre el precio de venta de un producto biotecnológico y la concentración de éste en el caldo del biorreactor?

Debido a que el costo total de producción sin considerar las materias primas es del 60%, existe una relación inversa entre el precio de venta de un producto biotecnológico y la concentración de este en el caldo fermentado.

6. Actualmente, se consideran de manera general tres generaciones de procesos biotecnológicos. Defínalos, caracterizándolos, ejemplifique.

Primera generación. Comprende el conjunto de procesos desarrollados mediante cultivos de organismos no recombinantes, cuyos productos se obtienen en forma activa tanto si son intracelulares o si son secretados al medio de cultivo. Ejemplos: etanol, enzimas, ácido cítrico y antiobióticos. Se presentan en concentraciones altas al inicio de la etapa de separación y no requieren de una extremada pureza para su venta.

Segunda generación. Se caracterizan por encontrarse en bajas concentraciones dentro de la célula, son de elevado peso molecular, tienen propiedades similares a los contaminantes y requieren un alto grado de pureza. Ejemplos: insulina humana, hormona del crecimiento y alfa interferón, entre otros. Son producidos intracelularmente utilizando células recombinantes de E. coli.

Tercera generación. Se caracteriza por procesos mediante los cuales se obtienen productos extracelulares en células recombinantes, la mayoría de las cuales con eucarióticas. En estos sistemas se ha observado la capacidad no sólo de producir exógenamente el producto deseado, sino que éste se obtiene en forma activa. Ejemplos: factor VIII de la sangre y trombalítico, plasminogeno, tisular. Debido a su empleo con fines terapéuticos, estos productos deben ser obtenidos con un alto grado de pureza.

7. Siguiendo el ejemplo de “estimación de la pureza y rendimiento de una enzima en un proceso de purificación”, desarrolle los problemas 1.2 y 1.3

Paso	Actividad total (unidades)	Proteína total (mg)	Fracción de la enzima	Factor o índice de purificación	Actividad específica
Rompimiento	6,860	76,200	0.090	1	1.181 x 10-6
Adsorción/desorción (1)	6,800	2,200	3.090	34.333	1.4045 x 10-3
Adsorción/desorción (2)	5,380	267	20.149	223.877	0.075

Paso	Recuperación-rendimiento
	% por etapa	% global
Rompimiento	100	100
Adsorción/desorción (1)	99	99
Adsorción/desorción (2)	79.11	78.92

Fuente:

Tejeda. Bioseparaciones

Fltración por membranas

1.- ¿Cuál es la clasificación de acuerdo al diámetro de poro y aplicaciones de la separación por membranas?

Filtración de partículas: 1 a 1000 µ

Microfiltración (MF): 0.04 a 2 µ

Ultrafiltración (UF): 0.05 a 0.1 µ

Nanofiltración (NF): 10 a 100 Å

Ósmosis inversa (Hiperfiltración) (OI): 1 a 10 Å

Se emplea en la separación de coloides por medio de un film, película o membrana. Que tienen diversos tamaños de poro, distinto material de fabricación y la selección del medio filtrante es en función del líquido que se desea separar.

UF: remoción de partículas coloidales, como enzimas y proteínas. Se emplea principalmente en la industria alimenticia, porque permite la esterilización en frío.

NF: Separación de iones de tamaño relativamente grande como sulfato, fosfato, nitrato, cálcio, magnesio, etc. Es ineficiente para la separación de iones más pequeños como sodio, potasio, cloruros, etc.

Imagen. Tipos de filtración por membranas.

2.- Investiga. ¿qué es el proceso de separación por membrana?

Está basado en el uso de membranas semipermeables que actúan como filtros específicos que dejarán pasar al líquido mientras retiene los sólidos suspendidos y otras sustancias. Se puede efectuar con la aplicación de altas presiones, gradientes de concentración constantes o con apoyo de un potencial eléctrico.

3.- ¿Qué es el corte de peso molecular?

Las membranas de UF se clasifican por su ‘’corte de peso molecular’’ (MWCO), que es el peso molecular máximo del compuesto que pasa a través de los poros de la membrana hacia la corriente de permeado.

4.- Efectúa la descripción general de los componentes de in procesos de separación por membranas.

Se realiza gracias a la facilidad de las membranas de transportar un componente de las fases a través de una membrana. La separación se efectúa por acción de una fuerza impulsora donde el alimento pasa por la membrana para separar los componentes más pequeños (permeado) del resto del flujo (concentrado).

5.- Investiga las diferencias que existen entre MF, UF y OI, con la diálisis y electrodiálisis.

La diálisis y electrodiálisis requieren grandes cantidades de energía para producir la corriente constante que impulsa la purificación y bombea el agua a través del sistema, además de que se utiliza para separar moléculas mucho más pequeñas o de menos peso molecular. Estos también se basan en el principio de difusión de las partículas, mientras que la MF y UF  dependen del tamaño de las partículas para su separación

6.- Explique por qué es importante conocer los parámetros de operación de las membranas.

Porque poder determinar qué tipo de membrana nos es más útil para los fines que deseemos alcanzar, dependiendo del tipo de partículas que se deseen separar.

7.- ¿Por qué es importante la limpieza en el módulo de membranas?

Porque un ensuciamiento en el flujo resulta en la disminución gradual de la velocidad del flujo permeado, lo cual hace que el proceso sea más lento hasta que finalmente se detiene. Por lo que es importante mantener las membranas limpias para prolongar en gran medida el periodo de operación satisfactoria.

8.- ¿Por qué es importante conocer el factor de rechazo de la membrana?

Para conocer qué tan selectiva es una membrana y de esta manera saber qué tipo de membrana es más conveniente utilizar dependiendo del tipo de partícula o partículas que se deseen separar.

Este factor de rechazo depende de algunos factores como las características fisicoquímicas del soluto, la membrana y el agua. Además previene el ensuciamiento de la misma, ya que si ésta posee un factor de rechazo muy alto, resultará más conveniente limpiarla con mayor frecuencia.











Fuente:
http://www.lenntech.es/tecnologia-de-membrana.htm
http://filtrosyequipos.com/breves/membranas.pdf
http://www.agualatinoamerica.com/docs/pdf/0901Cartwright.pdf