CRISTALIZACIÓN Bioseparaciones Etapas de bioseparación Remoción de residuos insolubles Aislamiento Purificación Pulido Cristalización

Cristalización Ventajas Usos Tamaños y formas homogéneos Elevada permeabilidad Alta pureza Alta estabilidad Buena presentación Usos Facilitar filtración y secado Presentación comercial Calidad farmacéutica y química fina Almacenamiento y formulación Cristalografía de Rayos X

Cristalización

Proceso Operación de laboratorio simple Difícil escalado Múltiples fases Multicomponente Termodinámicamente inestable

Cristalización vs Precipitación proceso lento y controlado cristales definidos cristales de gran pureza tamaños y formas homogéneas cambio de estado brusco precipitado aglomerado precipitado amorfo tamaños y formas heterogéneas

Conceptos principales Pureza Saturación Nucleación Crecimiento

Pureza

Saturación Solubilidad Fase metaestable: el sustrato sobresaturado no puede pasar a un estado de menor energía; la formación de nuevos cristales presenta un estado de energía mayor. Fase intermedia: la formación de nuevos cristales comienza a ser energéticamente viable, la presencia de una fase sólida permite el crecimiento de los cristales. Fase lábil: la formación espontánea de nuevos cristales. Solubilidad

Nucleación Nucleación homogénea Nucleáción heterogénea Nucleación secundaria Nucleación por rotura

Crecimiento Dependencia del área interfacial con la masa del cristal Fenómeno de difusión Lado característico del cristal Fenómeno de reacción Crecimiento en términos de l Fenómeno mixto

Distribución de tamaños Densidad de población

Procesos de Cristalización Proceso Continuo Proceso Batch

Cristalización Continua Caudal entrada: Q Concentración soluto: c0 Caudal: Q Concentración soluto: c Número de cristales: n(l) Volumen del reactor

Cristalización Continua Densidad de cristales de tamaño l Densidad de cristales en formación Masa total de cristales Tamaño de cristales dominante

Cristalización Continua Número total de cristales Longitud total de cristales Área total de cristales Masa total de cristales

Cristalización Batch Condiciones preliminares Factores de calidad Concentración inicial Temperatura inicial Tiempo Factores de calidad Masa de cristal recuperado Pureza del cristal Distribución de tamaños Permeabilidad del cristal Desventaja Enfriamiento no regulado

Curva de enfriamiento Estrategia I Estrategia II Calcular la densidad de población (n) para un tamaño dado Resolver el balance del número de cristales Resolver la ecuación de la tasa de crecimiento de cristales (G) Resolver la ecuación de la tasa de nucleación (B) Estrategia II Adopta un único tamaño de cristal Plantea un crecimiento homogéneo constante Resolver el balance del cambio de sobresaturación

Curva de enfriamiento A = f (Ms, ls, ρs, G)

Curva de enfriamiento Dependencia de la T con el tiempo para G=cte A = f (Ms, ls, ρs, G)

Bibliografía P. A. Belter, Crystallization in Bioseparations, Downstream Processing for Biotechnology, 1988 R.G. Harrison, Bioseparations Sciencie and Engineering, 2003 M.R. Ladisch, Bioseparations Engineering. Principles, Practice and Economics, 2001