1 CRISTALIZACIÓN Bioseparaciones Etapas de bioseparaciónRemoción de residuos insolubles Aislamiento Purificación Pulido Cristalización

2 Cristalización Ventajas Usos Tamaños y formas homogéneosElevada 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

3 Cristalización

4 Proceso Operación de laboratorio simple Difícil escaladoMúltiples fases Multicomponente Termodinámicamente inestable

5 Cristalización vs Precipitaciónproceso 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

6 Conceptos principalesPureza Saturación Nucleación Crecimiento

7 Pureza

8 Saturación SolubilidadFase 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

9 Nucleación Nucleación homogénea Nucleáción heterogéneaNucleación secundaria Nucleación por rotura

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

11 Distribución de tamañosDensidad de población

12 Procesos de CristalizaciónProceso Continuo Proceso Batch

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

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

15 Cristalización ContinuaNúmero total de cristales Longitud total de cristales Área total de cristales Masa total de cristales

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

17 Curva de enfriamiento Estrategia I Estrategia IICalcular 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

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

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

20 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