*"-.

. .

. .

DIVIS.ION - .

i

. . . .

. e

UNIDAD - I ZTAPALAPA P r e s e n t e .

1

Por este conducto se hace constar que el I F I N A L de Servicio Social denominado:

1

Presentado p o r : SILVEM Awulz LEFTY ARIEL -: 1

1

.... . . . . . . . .

. Casa abierta al tiempo

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA

i octuk?e S, 3.987.

SRITA. ALE2.WRINA CARRASCO NAVA . . SERVICIO SOCIAL

~ . r ' e S e n t e . -

, ' llREUJPEBACfW DZ C.llTILIS POR l4IQIoF'ILTRALIIoN" "Anexo 31 resente e l iPROYECTO INICIAL del Servicio

Que presenta (n) : SIVrnA ,V&E I m I\r\lcL Elat. 84238453

Social

1 ' I

. . - ,

E l proyecto arriba mencionado ha sido aprobado por e l Coordinador de.' :'e f

l a Carrera . y por esta Secretaría,, por l o que agradeceré a Usted, ?c... . ,., . . , . . Z , . . * " .( .F % ., j

. . . . . . . .(. . *.

* * * ', -*, -.*;,.'. *;

..' . . . ? .. ..... ' ceda -con su registro .' 0 . . . . .... . . . * . .

. . < . * . s .

A t e n t a m e n t e , "CASA ABIERTA N, TIEMPO"

. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .a+ . . . . . .

c

. . . . . . ....... . * . I . . . . .

.I ... . .

Mexico

. M. en C'. ARTURO PRECIADO

AM-I. Secretario Academic0 de la D . O . B . S . . U

P R E S E N T E .

Por .. este conducto me permito

el cual servicio social, durante

. .

S i n otro parti

.~ .

b

cular me despido de usted.

Muy atentamente.

- L e k t $ Ariel Silvera Arauz.

Matrícula 84238453.

Ingeniería Bioquimica Indus t

: . .

- ' ' RECUPERACION DE LEVADURA Candida utiLis ) USANDO UN

DE MEMBRANA.

. .

'2

- ' ' ' I NTRODUCCI ON . .

. *

donde se evaluo a la microfiltracihn y ' ultrafiltrac1Sn. 'comd . : . .u . . . ' __ , , ' . . . .*' , : . :

. procesos alternativos, a la centrifugacidn y evaporacihn.: :=c. la'... . . . . . . . . S

e . . *. .: produccidrl de .. proteina unicelular ( C. uti ¿is J . Se . . hicieron ir ; .. 7

. . .-

* . ' : . , . * :* . . I . .

-.

en los procesos de filtraci6n, tales coma permeabilidad .de.:*,.la' , ,

. . . .., .; . *. * '

membrana, resistencia especlfica de la torta. asi c.oi~o, , .. . .. * * .**

l . t 2':. . . . * * . I

.. ..'e . * e .

' - . . ' . compresibilidad de 15 misma.

. :: . ... '. . * . . . ::. . . e . . ' . . . . . .

. .

Tambi&n se propone una metodologla de c.Alculo para este .t'i.p6. de, '.;. . , - * ._"

. . . . . .. ..C * !

proceso con el fin de efectuar el di.sef5o un aparafo:'.de,';.. . ;... . , , +. I

: :. 3 .. 6 , I . * . I- '. .

membrana, y mediante un programa de dora simular ea., * ' . . : a . 1 ' 5 ...e , .

volumenes celulares que van de 40 a 1 2 0 mic.ras cúbicas y "

densidad celular de 1.04 a 1.09 (=/cm ( 1 , 3 , 6 ) . j 'if'

. L a diferencia con respecto a l o s hongos

que el c.rec.imientct vegetativo se realiza por

verdaderos

grmacirjn Y no por: ..+: ... . . . . ..,

_I_-

. . ". . . . . . . .

. . - - . . .

. . c

hongos verdaderos. '

. . ..

presenta una serie de ventajas que puede11 resumirse en: . .. .#. q *: . ', .: *:', :. . - . . a t ..... . . . . . . 1 .

. n. . . . ' ' . 1- Los microorganismos poseen un tiempo de generakidn .muy. co<r.t'c;'.'f y " * *.

* '..

i . . .. ..; ..;, ... as1 pueden proporcionar un rApidc, incremento tie biomass.'; ..'¡as .... :.,3' ...

, . . . . . . . .

. . . .

obtener una gama de productos. 1 . . ... . - * . . . '.L . . . ;

3- Alto contenido de proteina y nitrbgeno, entre e$' 40 y 60 %;.'. E+ ,;:m i

contenido de proteína verdadera sottrepasa el de la mayoria de 'l.o$, . . . . . . .

s . f.. . . . . .

' 4 t . i . I . . . t .

. . . . . . .

alimentos convencionales. .., : . :,

4 - La produccidn de protefna unicelular puede lograrse sobre L a s " . . !'. d

. I . . . . . . . . . . . . . . . .

1. _ . . 1 .

- ~. " . . . - . * . * . . . . . . . . , , . : I I

.. * - 4 * I. . *. . .

. v . . . . . :. _ . . , . . ' . .

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3 . . . * * C

" . "" ~ . . . . .: . . . . e . * . * . . . " . . . I e.

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. . . . . . , . e - , i I . . . .* . . i, . .i -.. . . : ........ * . a

f . . 6 .. 5 . . * . "!

. o. . * . . ' ¡ I ,

. . . *

4 bases d e m a t e r i a l e s p r i m a r i o s y desechos, ampliamente dispqhibles . . . . . . . p o r p e r í o d o s l a r g o s , como resit41.1os ce lu lds icos , : . p&tr+eo',- gas I . . , .

n a t u r a l , l i c o r e s s u l f S . . t i c o s , melazas, e t u . . ,

.. , . . .. . . . . ,. ' . I . .

e,' , . . . . . . . *

. . . . . . . I . . . . . . . ' .# . . . . . . .

' . d e cambios c l imato ldgicos y adem6s e n Breas reducidas, :?+, . * .; . . . . , . .. . . . . l . . . I;* * L . . '@*..! ' .*

Para la. mayor1 a d e l o s p a í s e s e n v i a s del d e s a r r o l l e , . a causa :de , , .

s u econclrnia, a l depender primordialmente d e l o s .:y ecurscq'. . , . . . . . . .... T., c

a g r i c o l a s , p o z e e n una o v a r i a s f u e n t e s p o t e n c i a l e s : p a r a . . , l a ._ ._ . . , .

. . 1 e .

. . . . . * ' . r . * . .?.

. . . . - . .:. . r * * s . * ; *..*

. .

...-

. . . . ' plant.a--en terminos d e e s p a c i o , c a p i t a l y costo d e operaci6.nr. . '

..' . ; L . , .y,.;$ *. ;

La f i l t r a c i h n ha sido usada durante afios e n una gran . variedad.::,, .;a.

. . . , ;.. \ *

p . . - . . ' . . . . . . .

* ,.o: I ,

. * . .< !; ..; d e Areas d e separac idn d e productos b iotecnoldgicos .(.':16 . 1. Cbrnp'.;. 'I

una c o n s e c u e n c i a , esta tecnica ha s i d o ,mAs de?-ral lada ' I ., Tadas:,';:;. ' * . .

u t i l i z a n u n a diferencia de presiones con las q u e &e produce una'. *L...,';.; . * J . ,

, , . I . . . . . . .: . : i '

: . . , . . . - * . 1. S: : :

, . . . . . . . . ' . * . .

L <.' . .

. . * . p r e c i p i t a d a s .

r e p e n t i n a e n los anos o c h e n t a s . Despu4s d e 10s s e s e n t a s se dit5 ' .el* . ' . . . . . .. f. * .:' '

" . ""3esarro l lo d e u n t i p o d e membrana q u e l l e g a r & a ' a ser un' . . negocio ..*.. . . . b.4. *

l .. . . . . I . . .

.' *

E s t o se d e b e , e n mucho, a l b i o t e c n o l o g l a . *, . . . . : . . . . .

normales y mutados g e n e t i c a m s n t e que a l t e r a n l a capacidad de * -: . .

* e:,

: . , . .

. .

* .

. * .

. .

C. .' *

.. . . . .

300 g/g-rnol. . . '. . . . \" .

. . . . . . . . . . . _ .

una membrana de u l t r a f i l t r a c i b n . s o n r e t e n i d a s por una membrana.de',.;'..

osmosis inversa . La osmosis inversa es u n proceso de presiones,? *., .;:,:'' . . . . . . . . . . . . . . . . .

. * . . . . . . . . . .....',

' '. . . . .. * * ' . . . . . . . *.'

. . . .

* . . ..

. .

' ..

9 .

. .

. .

. . ' ..

. I. . .

osmdtica d e macromo38c.ulas r e t e n i d a s , c c 1 1 . n i d e s y p a r t l c u l a s es.':. '+.

' d e s p r e c i a b l e .

. , . . , . . . . . . . .. .' . . . 1 . . * . * . . a . o . , .

p . ' . .

l . . . : , .!

E s t o s tres procesos inducidos F w r p r e s i c 3 n no debkn. ser .':

. ... I - ,

. . . e . . . . , .

I . .. . e . .' confundidos con otros proc-esos d e membrana homo dial,is. is; , . y . e . ' .I 3.

e l e c t r o d i A l i s i s , los c u a l e s u t i l i z a n otras fuerza$ motr ices ' .ta¡.es.'.. ,

, como d i f e r e n c i a de g r a d i e n t e s de concc=nt.racibn o g r a d i e n t e s . I . . . ..

. . * *.. .. r I .. : . . . .*. . , . , . . S : . : .

. .. .. ' . . . .

. . s . .. . e l e k t r i c o s , r e s p e c t i v a m e n t e . . t .

, . . . I ,. . .

.. . . . .. . ' . . . , . .' .. *. . ' L a m i c r o f i l t r a c i 6 n es capaz d e resolver sepaf,acidnes' '': . . , , . . a

t .

. . ...:, .. . . a : . ' , *

. . . f

( 5000 a 10000 g - ) , pero las f u e r z a s cenirr-1 fugas no son ' capaces ..'. .( .

de s e p a r a r i o n e s d e l agua, l o q u e sl. p ~ l e d e h a c e r l a osmosis ., . . :.:

i n v e r s a .

. . * ?

. . . . , .. . . 8. 4 . .

. . . . . . . '. I 4. . . . * . . . . ' I . . , , . . ._ . .;-T.-

el caso d e separac ihn d e levadura por medio d e membranas se".:{ ' ! ' a '

- . . _ . . .. . : . .

, ~ ..,. . , . . ; , , ' , . I ,

requerir& u n proceso d e microfi l t r a c i b n ; y cuando el prqcesjo se -, :;,., . .

t r a t e d e rec.uperar levadura terrnolizada, d n n d e e x i s t e n prgtei'mas.:.. . . .; i

d e diferentes pesos moleculares, nos estamos r e f i r i e n d o . . a y ' , u n , : .l.....: . .: ,*" , ,

.~~. . - ~"

. . , . .. ,. 4 y

* i'. . .. . . . * * . .. . . - . . . . .' . ". . .

. " proceso de u l t r a f i l t r a c i b n .

c

*

. . ..

. . . . .

. I ... ..

. . ..

. a . . . .

. i

. . . . * . . . . . . . . . . * .* ..

. . . . I

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. . I . I

. . . . . . .

4 . . . . .. . .

OBJETIVO

.. . I

. .. . ...

-. . I ." . .'

c

.-

. .

22217'7

MATERIALES.

5

.... c a s i t o t a l m e n t e d e a c r í l i c o . p e r o a d i f e r e n c i a . . . . d e l a C . E,. .

a p a r a t o , a l i g u a l q u e una vAlvula tamtliBn a l a e n t r a d a y s a l i d a , .:,.

d e l mismo. La a l i m e n t a c i t n d e l a s u s p e n s i 3 n : a l a p a r a t o se real;z&.. . S , , : .

. * .. - . . ' . ' I' . y ; , .

. . . . . . . l . ~~ . , . ..... . . . c . . . . . . . . . . * I

. por medio (ae una bomba p e r i s t A l t i c a c a p a z d e br indar '. hasta-'. A + .;' .F..,.,

Kg/cm2 d e p r e s i d n e n l a descarga. L a p e c u l i a r i d a d d e es.te : ' , s ist&ma .

' I

. . . . . I . : . . .

'' . :. ' '. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . ' I

1 i

. . . . ' c o n s i s t e en' e l t . ipo d e f l u j o s o b r e l a membrana, llamad? I . tangeqkial ' . . ..... i' 4;

m . . . . . , , : . . ' . . debido a q u e oc.urre en forma p a r a l e l a a l a s u p e r f i c i . e . .qe. ..':%,a; ::

membrana. La C . D. tambibn f u e cons t ru ida e n e l C . I . N :V. E. S: T .A'..V. ! : I

,,. . *

. . . ..

.... . . . . . . . : .. ,

i . . , ., .

. . . . . .. . . . . . . . ? * . . . . . . . . . . . . . . . . . . * . . . .

. . . . . . . . c . . . ..... ,%*.,

......... .- , .* . , .

1 .

s . . I . . - . . . . . . . . t . ,- . .' * . . . .,.

1 3. . . v . . .

. ,S . . . "~ - ."_." . . . . . ......

. .

. . - I . P . N . ( Ver f i g u r a 2 i

. .

.. ' . ,'

. . d ) Levadura e n t e r a o f r e s c a ( L . E . ) : o t t e n l i i a . .por * . I

..: !' '

* . .. . * . . . . . * *

. . durante una hclra e n l o t e s d e diferentes voltrmenes confornme ..se :.

. . . . . . . . ... .: . . . . . . . a .

u t i l i z a b a . La t e r m o l i s i s se realizb inmeciiatamente; : ,antes .irle cada *: * ' * ' ' : ., . . .

.. . . . . . '. ,; , . ..

.... ' v .

. . . *. , experimento, por l a f a c i l i d a d con q u e est.e produqt contamina. . A:..i; ;l..

I.. ' . .. I

T. H . 1 :'.. . . . I

suspensiones se h i c i e r o n p a r t i e n d o d e una levadura en .p.olvo, ,'que$, ,:.*:.

contenla aproximadamente S humedad; producida d e l a misma .manera.'.,..,, . y . . . ,

q u e l a L . T . y secada por a s p e r s i h n ' e n u n equipo Niro ,Atomizer.*-.. :, +

t i p o P- 6 . 3 . '., . .. , .

! ' . . . . ~.

a .. . a. . . c. . . ' . :. .. '

. . - -~ "" .." - "

. ,,. ?..-

9.. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . * . . . . . . . . . . . .

. . . . .

* . , . 2' , . . * *f. -. . ~ . + . * a ,

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" . g ) R e a c t i v o s d e Lowry: . .

. . . . d . . . . . . ' . . . . . . . . * . . , .'. . . * . cn .=I1 .S z . . . . . . . . . . . .

L . ' . 5 , . . ...... : . . , .+ i' *, '. . . , . . . * . * . ,. .'. . . t . . . . . . . . . . . . . . . . . ; . .

. . . . , . . . * * . . . . . , . . . . . . . . . . . .

. . . . . . Proteína estandar, seroalb~mina bovina de 200 p g / h l . .

. ? * ,

. . . . . . . . . . . . .

0 .5 i %. . . . . . .. :: I . .; * .~ . . . . . . . .... . . . . . . * .

' 4 , . . L . . .. *

. . . . . . Solucicin de NaOH al 1.0 N.

El ensayo se realiz3 segdn ( 10 1.

. . . I . * . . ,< ...... ?.* .: . . . . . . . . . . . . .(. . * .

* .

. . ... ' . . Y * . * . .* ' b ' . . _.' ' * . . t . . " . .* . . t . . .

* . . - h)Microcomputadora marca Corona P C,

? I

METODOLOGIA-1 . - 1- Pruebas en la Celda estAtica

1.T- Acondicionamiento del aparato:

"acondicionb perfectamente el aparato de

* '

. . .

. . . . . . serie AM 4142. . . . . :. , . - .. 1 a *

:*.! . , . . . . . . . . . ..

¶ . . . . < .. . e . * .i. . : : .. . .

. . . . . . . . -. # . ........ ;. . . . . . . . . . . I . . . (.,,,

. . .. . q - . . . . . . . . . . . . . . . . . i. .. , . * ' . .

1' I * .: ' . * , -8 i' . . . . . . ._ . . . . . . . . j . . . . . . . * * a , *;y *-.: .

durante esta etapa.,%' . , Se." - .A. . " . .

. ' 1.2- Determinacidn de la

elaborada la membrana en

del tamal50 adecuado para

con el volumen deseado ( . .

t

el laboratorio, se procedih a cortaria'* ' _.. , .'

' . e .

. . . . . . ... .: ; *

) . . ..... .. * . ser colocada en la C. IlanAndose. eB'tta''' .,T. -

. . * .!. * * ;., . . .* :

. . utilizando aire comprimido. Tomando datos

. contra ._._tiempo a diferentes presiones .. -'y

* .

. * . . "" y-permeabilidad al paso de agua. . . : ,.. ' . ." * , . . . . . .

Xevadura dentro de ella; es necesario advertir que en. esta'-'&tapay* . . . . :e.

. . . . . . . . . . . . nu c o n v i e n e la formacidn de torta, por 10 tanto el agitadór. S&.: ... , : ... ' . . :: ! .

* . , . . . . . . . . .

.. , .

- . .

13

e s c o g e r l a s u s p e n s i d n con el para cont inuar ,.. ."

experimentos con la C . D. . Debido a l a n a t u r a l e z a de , .es;tas , . .. . II . , 'i

. . : .' . . . .. . :: . . _ . * . -. , . a . : .

d e s c r i p c i h n d e l a t r a n s f e r e n c i a d e masa en l a capa li m i te s o b r e - la : .: I

, .. . . ...

. ' . .. . : _. * a . . levadura, d e aquí otra razdn de porque se h i z o el exper iento para . . - 9 . .

l a l e v a d u r a t e r m o l i z a d a y sin t e r m o l i z n r . En e1 c a s o 'de l,a .. .

t .

I , . , .. ' * .. .

, ' : ' recuperac ibn d e levadura s i n t e r m o l i z a r l a membrana d e b e ser' cqpaz' .*;; :: * 3 ,

. * . . . : *

d e retener c & l u l a s e n t e r a s , cuyo tamaflo v a r l a entre 3 y 10. micras : ; ' : . * . .

8 .

v e r i f i c a r s i e x i s t l a algtrn escape; en el mclnlento e n que no .se.'

e n c o n t r a r o n fugas estuvo e n condic iones de cont inuar l o s . . : : .

experimentos .

. . . . . .I

1. * . 7 . , , . .

I . * , T U I

* . e , . e .

'. '.. .

*. . . .:,

* .__U.- C a r a c t e r i z a c i b n d e la C . D. usando agua y te rmol fzado ; . , se - . . ' . . a * . .. .

"

1

I . . a l i m e n t 6 agua a l s i s t e m a a diferentes presiories y f l u j o s , tomand'o

l e c t u r a s d e l o s volrhmenes d e filtrado a t r a v e s d e l tiempo para ' I ' e,

..# . , :. . . . . . . . . . . . . .

. . .. . . * .\ .!

determinar l a permeabi l idad de l a menlbrana , 9 . .

.. . . . . .. .

, . .. ' *.

. . .. . Despues de determinada La permeabilidad d e la membrana. ..se.. .. . .

. . . , * _ a .

. . . . * .

membrana a diferentes presiones y con diferentes concentraciones . ..: .. .

en un aparato de flujo tangencial. A l llegar a esta etapa . : d e l ~::' -. proyecto, l o s experimentos. por disponittilidad del termolizadal s e - . :: , :

hicieron con L. T. R . ; pues el cultivo cc'n L. T. ya n(5 era lo

suficientemente fresco.

. . . . ... . ' + . .

. . . . t ,

_ . . . . . .

Es importante 11isntener c l a l - c ~ que el. proceco se escalaria como .. . . . . . . . e .

una celda dinAmic.a, 10 tanto,

:. . '

3- M&todo de cuantificacibn de prot.elna. . *.. ! c

E n las pruebas de ultrafiltracian se cuantifice la prot.elna :..enc. . : - . e . . .'. ', , t * .

la corriente de alimentacic5n y filtrado por el m6todo de: Loury..:,. : .

. . . .

.r. - - - . * *

.. . . .. .( : . , . . . . ( 10 1. . .

a . . .

b .'. . . e . .

' e I . * .. 4- Metodo de cuantificacion de biomasa \ . . . .

. . I

Para la determinacien de la c.oncentracibn r se utilizCI*el: . * ,. .. , .. . . " * $ .

. metodo gravim4trico de peso seco, r.~sando

microfiltracidn marca Millipore de 0 . 4 5 kc de tamafio de poro. ..

. . m6todo consist-e-en ~ - - ... . poner las membranas a peso constante y filtrar.: . ..' <

a trav&s de ellas volirmenes conclcidos de la suspensidn problema,.. : . . efectuando varios 1dvatJcns pzterj.ol-es c ~ t n agua dest-ilada paral: . ,,. :

eliminar sales extracelulares. A cont.inuaA.ihn se seca en . uda * .

* . . .

.. * . *. . . " . . . "" .

1 . . S

. . . , . . . '. .. . . . . ..

. . . . . .

. .

. t .

- .

* .

. .

. .

t. m . . . . * *

. . c

' P a r a l o g r a r una s imulacihn d e l proceso y e n c o n t r a r l a s

condiciones dptimas d e operacihn de un s i s t e m a d e f i l t r a c i d n '

t a n g e n c i a l , SE: h i z o u n programa e n B a s i c t t a s $ a n t e s e n c i l l o que sea . . - . ca.paz d e hac.er todos los cAlculos referentes a l c . o e f i o i e n t e dg * . . '

t r a n s f e r e n c i a de masa y e n base a este, l l e g a r a c a l c u l a r e l Area . . * . . I :i

d e membrana n e c e s a r i a p a r a l l e v a r a l c a t o una separael&. '

requ&rida. Conociendo el tamafio del equipo , el programa c a l c u l a s,u :

c o s t o aproximado y eva3.ira l o s g a s t o s d e o p e r a c i h n , c o n l o c u a l

puede determinarse e l " v a l o r presen-te " d e l a a l t e r n a t i v a d e

u l t r a f i l t r a c i b n . La base d e cc l lculo fueron 20000 Ton/aflo d e *.

levadura seca ( 8 % d e humedald ) .

*.

. .

I *. ...

' .

. , a .

. .

. .

El progl-'ama. se hizo' de l a forma mAs verscltil posible para poder .. , ... . .

ser u t i l i z a d o p a r a c u a l q u i e r a l i m e n t a c i ~ i n en este t i p o d e Sistemq

de f l u j o tangential. E l a lgor i tmo d e este programa¡ se muestra 'en. 8 ..

. . . .

1 l . . . '

e l apBndicP.

" " ""

, ... .- .

"_ . . . . . ~ "

. s . * . , . .. '

.. ..

17

incrustac.iones de levadura. Estos valores de permeabilidad fueron . ' * ' . . I . .

de 0.0108 y 0.0050 ml./cm"-min-psig respectivamente. Una c,

. . I

comparacihn de estos valores aparec.e i l u s t r a d a en la grAfica 3 . ' ' .

. por la L. E. y L . T.. L o s valores de las resistencias especificas

Rt + R m mc + R

. .

transmembrana AP y la suma de la resistencias de la mebrana limpia . . . . . .

10

-

tanto, comparacihn con

la por lo que nos a clef inir

__ . I I !

* .

. .

a . G ) . V . p

_"" - "" "_ Rt =

A

a = resistencia especifica de la torta ( cm/g 1. ... . .

. . .

1 "- 1 """"""" . ' Hm + Rmc

1

.. . I

Es evidente que para realizar estos ca1c.ulos fue

tomar muestras del volúmen de filtrado contra tiempo y

estas datos, most>ados en las grAficas Y 7, idara !

necesario. '

partir

hacer

.de.

los :

c6lc.ulos. * . .

. . . e.. I

* ;. . .

- .

. . O . ¡ . . .. a . . . .

e . '. * . " , " ~

"

Otro parAmetro relacionado ccn la tor-a I es su factor de''

' f compresibiliaad ( 6 ) , el c X 1 . c u l o d e este se basa en la relacibn'

existente entre cx y AP de l a manera siguiente:

donde 6 es el fac.tor de compresibilidad de lk torta.

por 'propiedades de logar1 tmos la ec. 3 queda como:

. .

. . ..

graficando el log. 01 v s log. AF', como se ilustra en la grAf ica . 6 , ., *

obtenemos en la pendiente e1 valor d e l f a c t n r de compresibilidad. '

.. , . .

En la tabla 1 se muestran los v a l n r e s de cx a diferentes . . . . . . .

presiones, asi c,omo el valor de 3 para la 1,. E. y L. T . . * .*: .

Se hizS un experimento en esta cel.da estPtica con .una * * . ..

. . . . alimentacibn de 500 ml. de una s u s p r - n s i . a n de 110 $/l, u n a presic5n

de 25 psig y una agitacidn de 174 rpm, hasta que h e j a r a de fjltrar, . por completo. Este se hizo con el fin de conocer la concentracidn, .

I ' . .

. . i

a . . . . ' de la torta, por un balance de masa, tanto para la L. E. m m o pa'ra.. .:

. 'la L. T.. La concentracidn de l a torta para la L. E. fue de 167 g / l ' . :' .. -- - -

y de 310 g / 1 para la L. T . . Los datos d o l experimento aparecen en

la grAfica 9. El resu1ta:rfcl d e la L. T. € I J ~ u t i l i z a d v en Ips ..

cA1c .u lo realizados en la C . D . .

, .

, :.. ... * . ' I ' f Por ultimrs se h i c i e r r l n estudios cf?n L . T. a dok ,velaridades d e - . - ~"

1

.. . . . I

~.~ . - "

a g i t a c , i h n , 96 y 174 rpm, l o s r e s u l t a d o s a p a r e c e n e n l a s g r a f i c a s * . 8 . *. I

10 y 1 1 . E s t o s e s t u d i o s h i d r c d i n X m i c o s s i r v i q l - o n como r e f e r e n c i a I

. .

". .

e n l a s p r u e b a s e n l a C.D. . . . D * I

En el primer e x p e r i m e n t o e n l a C . L). se c ~ l c ~ l o .la : , ' . , * . . . ' I

p e r m e a b i l i d a d d e la membrana , d e la misma forma q u e para l a C . E.. .

E l valor de p e r m e a b i l i d a d que se h a 1 1 3 f u e d e 0.004982

ml/min-cm"-psig. Los d a t o s d e este e x p e r i m e n t o a p a r e c e n e n . l a .

. . *

. . L . .. . .

. ' . ' I

C J

, . , .

p r o m & d i o , q u e se d e f i n e como:

.. . . '

( e n t r a d a j + E' ( s a l i d a 1 . ' . . '( p r o m e d i o ) = """"""" * """"" . * . , b

I . .

: \

d e l v o l ú m e n de f i l t r a d o y d p l tiempo a tres valoreb I d i f e r e n t e s de .!

r)

misma para los tres casos , d e 0 . 0 0 2 3 ml/cm&-min. . los datcls d e , . ..

este e x p e r i m e n t o se p r e s e n t a n e n la grAf ica 1 4 . En o t r a prueba,

t o m a r d n m u e s t r a s del

tiempo, se m a n t u v o c o n s t a n t e l a velrlcidad t a n g e n c i a 1 a 1 . 2 7 cm/s Y . . . *

..

datos d e es ta prueba se muestran e n l a grS.f iLa 1 5 . En l a g r A f i c a :" . .

1 6 , se muest"r'a l a var iac i r jn d e l a velocidad d e f i l t r a c i h n con l'a ,

p r e s i d n de o p e r a c i 6 n , p a r a tres ~ o r ~ c e n t r a i j.C'Illes de a l i m e n t a c i d n , '

*

l . .

permaneciendo e l f l u j o t a n g e n c . i a 1 c o n s t a n t e . E n l a g r A f i c a 17. se

p r e s e n t a l a ve loc idad d e f i1 t rac i r : Jn contra l a ve loc idad

t a n g e n c i a l , a dos pres iones d e operacir5n y una concentrac ibn

. . . .

c o n s t a n t e . I !

S e hizd u n experimento e n que se observaron las concentrac iones

f i n a l e s a l c a n z a d a s a diferentes p r e s i o n e s d e operac ibn ,

, . I . * . . ..

expqrimentos ; I

e s t a s

c o n t r a su p r e s i 6 n c o r r e s p o n d i e n t e , como se muestra e n l a gr.+fica .. '

_. 18.

.. . . * . . . .

. .

. . . .. *

'C ' ..* . . .

DI SCUSI ON .. ."

. .

del intercepto de las g r A f i c a s 5 y 8 . para L. E. y + L. T. ' 1 1 . .

respectivamente; pero como puede observarse, estos valores. * ' ' *

negat.ivos del intercepto no tienen ningrin significado fisico, pues I

. carGce de sentido un valor negativo de la resistencia del medio - filtrante. Este fendmeno se pudo deber a la Ylumedad contenida e n '

I las membranas. Durante estas pruebas tamtlirin'se calcularon valores '.

de compresibilidad de las tortas, r~.s~~ltalndo la L.E. con un vaiqr , ' . sensiblemente mayor, esto se debics a la mayor susceptibilidad. d e . ' , ,

una &lula entera a comprimirse que si estuviera parcialm6ntk. .,.:, lizada.

. . . ,

.. * . . . . .. . .

.. i u . ..

. .

Las pruebas que siguieron a la caracterizacihn de la torta, se . .

.. . ecuaciones reportadas en la 5 , 1 13, 1 7 . . 1.

.. I.

descriten bastante bien estos procesos. Estas ecuaciones parten de,

un balance de materia en el supuesto de un estado continuo, no ' *

. .

. .

. .

I ' I 'C . . .*

- .

4

para realizar l o s c&lculos d e l sistema de m e m b r a n a son los

s i g u i e n t e s : . - " . .. . .

o a i

I I I I I I I J. I

t JC1

LC Torta

R

M e m b r a n a

JC1 - D " d c

d Y

= O e n es tado c o n t i n u o

Resolviendo la Ec. ( a ) t e n e m o s : I

.* -- -

i f

.'

Despejando para A:

. . "

.

. . .

DS 0-67

K = . [ . """""""""""""" I - 0 .67 0.47

0 . 8 ..

. .

In. K = l n . m + O .81n. F

..

.

El coeficiente de difusibn aparece aumentado con respegto 'al , * 1 1

termülizado y al movimiento de rotacirsn de las partlculas por el *

perfil de velocidades ( 12 ) .

CAlculo del coeficiente

.~ Flujo

de transferencia de masa.

l a m i n a r . o

K = 0 . 8 1 6 . [ ( 6 i F ""_ ) . Ds2 ]

i Flujo turbulento

. .

.. . *

0 . 6 7 o . 8

D . F K = """""""""""

0.3 .-

. ..

L

Variables de diseRo: j '[

velocidad tangencia1

altura del canal

ancho del canal . -

c.

0 . . . Y 1

i

en la ec. ( b ) se calcula el S.rea de membrana requerida por + 1

nuestro sistema, utilizando los valores del coeficientes de

tranferencia de masa generadcls pur la ec. ( c 1. En esta ecuacih

datos de los experimentos que aparecen ilustrados en las grdfi'cas

17 y 19, en donde se corelacionan lbs coeficientes de *

transferencia de masa y el flujo tangencia1 sobre la membrana. . .

I

. .

' Una vez conocida el Area total de membrana requerida pudimos . . . . * .

* . . ' . calcular el costc total de membrana y del aparato de membrana:

i

Area . Costo por Area del aparato= Costo del aparato

. I

. .

de membrana. b

i

y para calcular la p0tenc.i.a r~qI.lcricla p c ~ r (-21 sistema fue necesario . .

. X= 100/Nrimero de r-eynold. i f

dc= 4 Area transmembrana / perlmetro humedo.

'u= velocidad tangencial.

p= densidad del f l u i d o . .

.* "" . * . . ? ' *

, .; 3 *

I . . , . .

". . .

! a . , L ' * .

. *

*

I .

..

. .

AP = Presi6n del canal.

APz= Presidn de drenaje 1

APg= p r e s i 6 n transmembrana, presian con la cual se alcanza .la I

velccidad de filtracidn necesaria en l!a separacibn, pero , ,

utilizando agua.

e . ,. . . . . . . * .

. . 0.0215 d6lares el KW tenemos el gasto anual de energla por bombeo:.

200 hr. . 0.0215 . G . APT G . A . B . =

. . ..

. .

. f presente ( 2 1: / ' 7' . '

- A . ( 1 + 0 . 0 4 1'' " 1 Plgai3 """"""""_"""" - * /

- . .. ' 0'

donde P es .el valor presente y A, l a anual idad. . . ". . . . ..

E s t a serie d e ecuac iones f u e r o n i n t r o d u c i d a s d e n t r o d e u n . programa, d e manera q u e c a l c u l a s e diferentes c o s t o s d e oper3cicrin e ' I ,

i n v e r s i d n y comparara los resul tados , para de terminar ,

I '

1 ,

poster iormente las condic iones d e opcracicf-.n m A s favorables para . * I

n u e s t r o s i s t e m a . La selecc.idn d e e s t a s c o n d i c i o n e s p o r el programa

se i l u s t r a e n l a g r A f i c a 20 y e n l a t a b l a 2 . f ' .

Se o b s e r v a r o n c i e r t o s r e s u l t a d o s c o n t r a r i b s a l c o m p o r t a m i e n t o

q u e esperabarnos ( 9 ) , como f u e el c a s o d e l aumento e n l a *

veloc.idad de f i l t r a c i d n conforme aumentaba l a p r e s i d n - los . .

r e s u l t a d o s d e este experimento se muestran e n l a g r A f i c a 16 - y no

* con l a v e l o c i d a d t a n g e n c . i a 1 . E s t o , proha'blemente, se d e h i d a . .que ~

+ .

no l legamos a l a s condic iones de pres idn optimas para este .

proceso; debido a l a c a p a c i d a d d e l a p a r a t o u t i l i z a d o .

O t r o r e s u l t a d o b a s t a n t e i n t e r e s a n t e d e m u e s t r a q u e conforme ,

. .aumenta l a p r e s i h n d e : t r a b a j o aumenta l a c o n c e n t r a c i d n f i n a l a l a

q u e se puede l l e g a r e n un s i s tema d e membrana, e s t o s d a t o s se

p r e s e n t a n e n l a g r a f i c a 1 8 , e n donde l a maxima ca>nc:entraci&n q u e

se alcanzcf f u e d e 268 g / l . a 40 p s i g d e presidn phomedio.

I

I 'I *

e .

5

CONCLUSIONES

. .

1.- por medio de 1.a ultrafiltraci.hn es p o s i b l P concentrar el

termolizado de levadura. desde 15% p/p hasta 25 %, s i n .que se

. *

*

3 . - La alternativa de ultrafiltracibn compite con la evaporacien y

filtracidn con tambor rotatorio ( 7 . 8 1. Sin embargo, debe

. s . . tomarse en cuenta que no se evaluaron los gastos de importacidn I

* . del equipo; pues se supuso de fabricaci6n na4ional. . .

evidente.

I.

. . * ' I

RESUMEN 222611

alternativa de recuperacidn en la produccihn de F.rotelna

unicelula,r",a- -parYir de melazas de cafia. Para este prophsito fue

i

* ' O i

necesario realizar pruebas a nivel laboratorio de micro y

. ~"ERrafiltracibn de levadura fresca y termdizada - aunque -la I

evaluaci6n unicamente se hizo para termolizado - y utilizar las

. e ecuaciones reportadas en la literatura para hacer un programa, en

t

b

+

sistema. El dptimo se encontr3 a 51 cm/s de velocidad

produciendo un costo especifico de separacibn

U.S.D./Ton.. Se concluye que la alternativa de I

no obstante , debe considerarse que no m est.in1aron los

: importacibn del equipo. Por lo tanto, la necesidad del

tangencia1

de 54.44 . . usar la " .

rotatorio, - * ,

costos de * ..

desarrollo , a . . . . . . . . ..

.. * . .

" -

TABLA 1 ,.

Compresibilidad de la tortas ( 6 J .

I

x 10 1 4

. x 10 14 &

" I

4 . 3 7

3 . 7 3

2 . 5 4

2 423 I

25

18

14 .2

10.

2 .75

2.71

. 1.902

21 '

15.8

. ..* * ' ,

. .

. .. . , *:

TABLA 2

7 1

'I

Velocidades , 1 11

tangenciales i cm/s

- . - -- - -.

Inversihn ( Costo d e l

31 5 1

' i ' O

948 .1 139.3 1b0.7 I

Gastos AnuaYes

Elect.

( 0 . 0 2 USU./KW 1 0 . 5:; 7 1 0 . 4 3 36.15 65.7 97.72

~e~~!lllpl.i?lzcl c j c 11E?IIIt.1I.nl~rl

.( 100 ,USD. / m . Mano de obra

2 ) 1 1 8 5 1 7 4

( 1 Hr./ turno ) 3.39 3.39

Mantenimiento 94. I1 1 3 . 9 3

75.98 5 1 . 0 2 39.15

3.39 3.39 3.39.

T,otal

4 0 . 8 1 30 Sa1,vamento 9 4 8 . 1 1 3 9 . 2 60.79

Valor presente de

Gastos anuales 1 7 3 3 2632 1354.4 1194.73 1194.3.

: Salvamento 2459 2 6 1 157.64 1 0 5 . 8 5 81.18 -

1 4 3 3 0 2 2 7 1 1 1 9 6 1085.88 1113.1 Total

COSTOS ESPECIFICO PE LA SEPARACION !

7 4 6 . S 11.3.5 USD. /Ton

. . 4 . ..

. . . ..

. . .. . _" -

. . . .

. . seguridad . . . ,;

Válvula de

Presión de aire

a . . .. "- ".

" . .

F i g u r a 1, Celda E s t á t i c a . w

, . ..

S

. .

. _

. . ..

.. . . c

. .

- - \

AlimentaciÓn

. . . ~ i l t r a d o Concent.rado

. '

Concentrado . a ' . . - ,

. .. . . 6 . .

. .

I

. . . ' : . a

" c .I

15

n

J ' E

" . . - v

!- .I

.. LI 7.5

2.5

4 _.

j v

. I

GRCIFICFI 1 t CELDCI ESTFITICCI CON CIGUCI)

*

. o i

. _

..

. . - _"

. .

20

16

12

I

d

4

I '.j Y ' GRCIFICCI 2 (CELDCL ESTCITICCI CON LEU. DIL.)

. A PRESION: 6 P S I G

A PRESION: 18.8 PSIG a PRESION: 16.8 PSIG

"B".PRE!%ON: 2 1.2 PSI G

0 PRESION: 26 P S I G

I

. . .

I . ' 1

.. , . * .

' . . . . ' . : .:*

S. . .

...

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. .

. . . .

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0 3 .

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Q

GRRFICCI 3 (CELDfi ESTCITICW

PRESION (PSIG)

F i g u r a 5 .

v . i

. .

c

,

W4FICCI 4 (CELDB ESTBTICII, LEU. ENTERCI C= 118 G/L) I

t

J

' .

. . .;

”. -- -

f! GRAFICCI 5 (CELDR ES L

Y # V

c J

L ” u

w a

u O *. . J W 3

a J

VOLWlfN DE FILTRRDO (IlL)

i

Figura 7

II

O

. .

. . !

. .

.. - '. . GRCIFICCI d (DETERMINKION DE L(I COMPRESIBILIDCID)

P

LOG, DE LO PRES1 ON . a.

. .

Figura 8 .

. .

. . .

. '

J

c

o n .12

. . .

i

4

.' o

. I .

Figura '3.

1

N 20

\ v) V

..

. . . ..

. . " ."

, . .

.

..

i

0.

0-

GWICCI 8 (CELLx1 ESTCITICCI CON LEU TER4 C= 110 GA)

d PRESION: 4 PSIG

' A PRESION: 10.2 PSIG i

0 PRESION: 14.2 PSIG

a PRESION: 13 PSIG

0 PRESION: 25 PSIG /

/ ,

B 1 : j ./' *<

/ ' /- /'

i

I

o i

VOLUMEN DE FILTRRDO (!U) I I

Figura 10

..

. .

’ . . .

. .

. .

. ” * .*

. .

. ’ . .

I c

‘ 4

e

GRflFICO 9 (CELDCI ESTflTIGQ CON RGITCICION)

QGITflCION: 174 RPM

PRESION : 25 PSIG

.

O I

Figura 1 1 ~

. .

. .

o U Y. n

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Y

a z -12 w 5

P

L

Figura 1 2 .

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I

I

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O

U 8 7 .5

c J

L U

w a 5

d PRESION: 9.75 PSIG A PRESION: 15 PSIG

u PRESIWJ: 21.5 PSIG fl PRESION: 32.5 PSIG

0 PRESION: 48 PSIG

TIEtlPO (S)

I J

t

I

1

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B

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I

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I I s 16 24 i $2

b PRESION ( PSIG)

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. .

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. .

.. '

..

. s.

GRAFICR I4 (CELDII DINRMIM CON LEU. TERM. REHID.)

I

UMCENJRRCI M : 55 GA PRESION: le PSIG

A FLUJO TflNGENCIRL: 32 CM/S

A FLUJO TMG€NCIIIL: l . 27 MA3 I 0 FLUJO IMENCIflL: 1.53 CflA

1 I

F i g u r a 16

0 .

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X ?

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I . .

. .

. .

. .

V

CRIIFIU 15 (CELDFI DINOIIICFI LEU. TERt4. AEHID.)

J O ? 12i

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J r: " v

z O

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e

c

222117 . .

. .

GRMICf l I¿ (CELDB D I N " , LEU. TERtl. REHID.)

FLUJO TWGENCICIL: 1.3 Cn/s

i

PRESION (PSIG)

. .

,

. .

. - . ~.

. ,015.

o

K ;9. e9

c

GRCIFICCI 17 (CELDII DINCIHICCI, LEU. TERM. REHID.)

COHCENTRKION: 150 GA

A PFXSION: 31.5 PSIG

A PRESION: 23 PSIG

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1

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2 70.

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94

54

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GRQFICCI IS (CELDfl DINAllICR LEU. TERII, REHID.)

I

FLUJO TMEENCIM.: 2 UVS & i /'

,f.

I' I

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I I I

f 14 21 $8 A

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Figura 20.

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J

yr

z . .. c

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.....

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; I . PRESION: 23 PSIG

-7 I 2.5 5 31 5 4

LOG. F (FLUJO THNGENCIOL CMflIN) I

F i g u r a 2 1 .

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J

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DdTOS TEORICOS DE TERmfLIZdW

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