Recasens Baxarías, Francisco Javier2025-12-192015-012015-09-01978849880543710.5821/ebook-9788498805437https://une-dspace.glaux.es/handle/123456789/55087Aquest llibre és el resultat de l experiencia de l autor en la docencia i el desenvolupament experimental de processos, a la indústria química a diferents empreses i universitats. La biotecnologia moderna es basa en la genètica molecular, pero, sense els procesos posteriors de separació i purificació a escala de producció, cap bioproducte pot ser una realitat comercial. Partint del bioreactor, s estudien en aquest llibre: la filtració, disrupció cel·lular, centrifugació, precipitació, floculació, extracció LL, adsorció/desorció, cromatografia, ultrafiltració/diafiltració, a més de cristal. lització i assecatge, aplicats a la biotecnologia, fent èmfasi en el canvi d escala en cadascún dels processos.Prefaci 1. Processos de bioseparació 1.1. Què separem en la bioseparació? 1.2. A què és degut un elevat cost de la bioseparació? 1.3. Característiques dels processos de separació: l agent de separació 1.4. Diagrama de blocs d un procés d exemple: la recuperació dels antibiòtics 1.5. Conclusions 2. Filtració 2.1 Factors que intervenen en la filtració 2.1.1 Medis filtrants i filtres industrials 2.2 Teoria de la filtració 2.3. Filtració a pressió constant. Tortó incompressible 2.3.1 Tortó incompressible i compressible: dades de compressibilitat 2.3.2 Millora de la velocitat de filtració 2.4 Selecció de filtres continus a pressió constant: Càlcul del cabal mitjà 2.5 Càlcul del rentat 2.5.1 Volum de rentat 2.5.2 Temps de rentat 2.6 Filtració industrial a partir de dades de laboratori 2.7 Consideracions finals i recomanacions 2.8 Notació 3. Centrifugació 3.1 Velocitat terminal en un fluid per acció de la gravetat 3.1.1 Moviment de la partícula en un camp centrífug 3.1.2 Temps de sedimentació en una centrífuga 3.2 Centrífuga de cistella tubular 3.3 Centrífuga de discs 3.4 Teoria sigma 3.4.1 Rendiment de la centrífuga 3.4.2 Canvi d escala. Proves en una màquina pilot 3.5 Centrífuga filtrant 3.6 Ultracentrifugació en biologia molecular i biotecnología 3.6.1 Coeficient de sedimentació 3.6.2 Determinació del pes molecular amb la ultracentrífuga analítica 3.6.3 Sedimentació en un gradient de densitat 3.7 Consideracions finals 3.8 Nomenclatura 4. Disrupció cel·lular 4.1 La membrana cel·lular 4.1.1 Resistència mecànica de la membrana: Osmosi i xoc osmòtic 4.2 Ruptura cel·lular amb reactius químics 4.2.1 Detergents 4.2.2 Solvents 4.2.3 Enzims i antibiotics 4.3 Disrupció mecànica 4.3.1 Homogeneïtzació 4.3.2 Termodinàmica del procés 4.3.3 Molins de boles 4.4 Consideracions finals 4.5 Notació 5. Floculació 5.1 Fonaments de la floculació 5.2 L estabilitat dels col·loides liofòbics 5.2.1 La doble capa eléctrica 5.2.2 Concentració de coagulació: regla de Schulze-Hardy 5.3 Coagulació de col·loides industrials 5.4 Floculants sintètics industrials 5.4.1 Els floculants en biotecnología 5.5. Consideracions finals: disseny dels floculadors 5.6 Notació 6. Precipitació 6.1 Solubilitat de les proteïnes 6.1.1 Estructura i grandària 6.1.2 Càrrega elèctrica de la proteïna en dissolució 6.1.3 Efecte dels solvents no-solvents en el medi 6.1.4 Precipitació per efecte salí 6.1.5 Més sobre l efecte de les sals: l equació de Cohn 6.1.6 Precipitació per calor 6.2 Cinètica de precipitació de proteïnes en un tanc amb agitació 6.2.1 Mescla rápida 6.2.2 Nucleació 6.2.3 Floculació browniana (creixement pericinètic) 6.2.4 Floculació per esforços de tall de l agitador (agregació ortocinètica) 6.2.5 Ruptura i degradació mecànica del precipitat 6.3 Precipitació de proteïnes a una escala més gran: les regles de canvi d escala 6.3.1 Canvi d escala mantenint P/V=constant: els gradients de tall maxims 6.3.2 Canvi d escala mantenint el gradient de tall constant: valors de P/V que en resulten 6.4 Conclusions 6.5 Notació 7. Extracció líquid-líquid 7.1 Fonaments de l extracció 7.1.1 Constants d equilibri: solvents d extracció 7.1.2 Selecció del dissolvent 7.1.3 Sistemes de tipus I i de tipus II: coordenades rectangulars 7.2 Càlcul del nombre d etapes d equilibri 7.2.1 Un mesclador-sedimentador continu o discontinu 7.2.2 Contactes amb corrents encreuats (o per càrregues successives) 7.2.3 Multietapa a contracorrent, líquids parcialment miscibles 7.2.4 Rendiment d etapa i rendiment global 7.3 Dissolucions diluïdes, solvents totalment inmiscibles 7.3.1 Aplicacions en biotecnología 7.3.2 Factor d extracció i equació de Kremser 7.4 Extracció d antibiòtics, pH swing i extracció inversa o reextracció 7.5 Extracció diferencial amb contacte continu 7.5.1 Transferència de massa 7.5.2 Balanç de massa en un dz de torre 7.5.3 Càlcul de NTUOx 7.5.4 L extractor com un bescanviador de la figura 7.14 7.6 Càlcul i selecció de columnas 7.6.1 Altura de l etapa teòrica (o HETS) 7.6.2 Aparells industrials d extracció 7.6.3 Especificació d un extractor industrial i canvi d escala 7.7 Conclusions 7.8 Notació 8. Adsorció 8.1 Fonaments de l adsorció i aplicacions a la biotecnologia 8.2 Velocitat i equilibri d adsorció segons Langmuir 8.2.1 Altres isotermes: la isoterma lineal i la de Freundlich 8.2.2 Energètica 8.2.3 Regeneració tèrmica 8.2.4 Regeneració de l adsorbent en biotecnologia 8.2.5 Isoterma de Freundlich 8.2.6 Isoterma generalitzada per carbó activat 8.3 Càlcul de les operacions d adsorció 8.3.1 Una etapa o diverses etapes de contacte. Operacions per càrregues 8.3.2 Operació d adsorció en llit fix, isoterma lineal 8.3.3 Perfil parabòlic intrapartícula i força impulsora lineal 8.3.4 Equilibri local (o en un centre actiu) 8.3.5 Model de llit fix: corba de ruptura 8.4 Operació de desorció de solut d un llit fix, isoterma lineal 8.5 Pèrdua de càrrega per fricció en llits porosos 8.6 Càlcul empíric del canvi d escala: mètode LUB 8.6.1. Càlcul de la LUB de proves a escala reduïda 8.7 Moments de la resposta temporal 8.8 Canvi d escala, basat en els paràmetres del model 8.8.1 Metodologia simple de canvi d escala 8.8.2 Metodologia més elaborada de canvi d escala 8.9 Consideracions finals 8.10 Notació 9. Cromatografia 9.1 Fonaments de la cromatografia d elució 9.1.1 Velocitat del front d ona d un component 9.2 Anàlisi d una columna com una sèrie de N adsorbidors 9.2.1 Conseqüències 9.2.2 Efecte de la transferència de massa 9.3. Anàlisi d una columna contínua 9.4 Eficàcia de la columna: equació de Van Deemter 9.5 Paràmetres que defineixen la separació de dos components 9.5.1 Resolució de dos pics 9.5.2 Control de la resolución 9.5.3 Control de l amplada del pic 9.6 Disseny de la columna, separació de proteïnes i canvi d escala 9.6.1 Velocitat d operació de la columna i difusivitat dels soluts 9.6.2 Diàmetre de partícula 9.6.3 Disseny per canvi d escala en cromatografia 9.6.4 Altres regles de canvi d escala de columnes i llits fixos 9.6.5 Columnes de purificació de proteïnes: regla de Yamamoto 9.6.6 Utilització de columnes en paral·lel 9.7. Tipus de cromatografia més utilitzats en biotecnología 9.7.1 Cromatografia de bescanvi iònic 9.7.2 Cromatografia d afinitat 9.7.3 Permeació sobre gel (GPC o d exclusió per mida) 9.8 Consideracions finals 9.9 Notació 10. Filtració tangencial 10.1 Processos de filtració tangencial 10.2 Fonaments de la filtració tangencial 10.2.1 Definicions: factor de concentració, rendiment, pressió osmòtica 10.2.2 Factor de retenció i propietats de la membrana 10.2.3 Membranes comercials 10.2.4 Disseny del procés d UF 10.3 Models de transport de solut a través de la membrana 10.3.1 Model de resistències en sèrie: càlcul del flux 10.3.2 Model de transferència de massa: càlcul del flux 10.3.3 Polarització i concentració de gelificació 10.3.4 Coeficients de transferència de massa 10.4 Microfiltració 10.4.1 Flux de permeació en MF 10.5 Operacions i processos de filtració tangencial en biotecnología 10.5.1 Procés de concentració: operació per càrregues amb recirculació 10.5.2 Operació de concentració: procés per càrregues en cas de polarització=1 10.5.3 Procés de concentració en continu: 1 etapa o multietapes en sèrie 10.5.4 Procés de diafiltració: operacions de rentat o canvi de tampó 10.6. Mòduls comercials premuntats per a filtració tangencial 10.7. Canvi d escala de la filtració tangencial 10.8 Consideracions finals i conclusions 10.9 Notació 11. Cristal·lització 11.1 Fonaments de la cristal·lització 11.1.1 Cristalls 11.1.2 Sobresaturació 11.1.3 Puresa 11.1.4 Velocitat de nucleació 11.1.5 Velocitat de creixement d un cristal 11.2 Cristal·lització de bioproductes. Operacions per càrregues o contínues 11.3 Estadística de mides de cristalls, nombre de cristalls i densitat de població: DMC 11.3.1 Operacions de cristal·lització: procés continu 11.3.2 Funció de densitat de población 11.3.3 Moments 11.3.4 Mida de cristall predominant o més freqüent 11.3.5 Coeficients cinètics 11.3.6 Nombre de cristalls per kg de producte 11.3.7 Relació velocitat de nucleació vs. velocitat de producción 11.4. Cristal·lització discontínua 11.4.1 Refredament temperatura-temps a sobresaturació constant 11.4.2 Cristal·lització discontínua amb dilució 11.5 Cristal·litzadors industrials 11.6 Canvi d escala dels cristal·litzadors 11.7 Notació 12. Assecatge 12.1. Els assecadors 12.1.1 El contacte gas-sòlid 12.1.2 Perfils de temperatura a l assecador 12.2 Fonaments de l assecatge de sòlids 12.2.2 Assecadors discontinus de contacte directe: règim de velocitat d assecatge constant 12.3 Assecadors industrials 12.4 Assecadors discontinus de contacte indirecte 12.4.1 El cas més senzill: assecatge per conducció, temps d assecatge 12.4.2 Assecador industrial de safates. Càlcul precís de la transmissió 12.5 Assecadors adiabàtics continus 12.5.1 Balanços de massa i entalpia en assecadors continus 12.5.2 Fluïdització i assecadors de llit fluïditzat: model semiempíric 12.6. Consideracions finals 12.7 Notació BibliografiaLibro digitalp. 35217.97 MBCreative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/CIENCIAS::BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR::Bioquímica y Biología MolecularBiotecnologíaopenAccess