TRABAJO ESCRITO CORRESPONDIENTE A LA OPCIÓN DE TITULACIÓN: CURRICULAR EN LA MODALIDAD DE:

ESTANCIA INDUSTRIAL

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA

TÍTULO DEL TRABAJO:

PLANTA PILOTO DE FERMIC

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

ING. BIOTECNÓLOGO

PRESENTA:

OSCAR KENNETH ZARZA CÁRDENAS

Ciudad de México, 01 de junio de 2016

DIRIGIDA POR: BIÓLOGO JOSÉ RAFAEL ZAVALA PROCEL M. EN C. CARLOS OROZCO ALVAREZ

Autorización de uso de obra

Instituto Politécnico Nacional P r e s e n t e Bajo protesta de decir verdad el que suscribe Oscar Kenneth Zarza Cárdenas, manifiesto ser autor (a) y titular de los derechos morales y patrimoniales de la obra titulada Planta piloto de Fermic en adelante “La Tesis” y de la cual se adjunta copia, por lo que por medio del presente y con fundamento en el artículo 27 fracción II, inciso b) de la Ley Federal del Derecho de Autor, otorgo a el Instituto Politécnico Nacional, en adelante El IPN, autorización no exclusiva para comunicar y exhibir públicamente total o parcialmente en medios digitales como material de consulta y referencia para trabajos posteriores. “La Tesis” por un periodo de 2 años contado a partir de la fecha de la presente autorización, dicho periodo se renovará automáticamente en caso de no dar aviso expreso a “El IPN” de su terminación. En virtud de lo anterior, “El IPN” deberá reconocer en todo momento mi calidad de autor de “La Tesis”.

Adicionalmente, y en mi calidad de autor y titular de los derechos morales y patrimoniales de “La Tesis”, manifiesto que la misma es original y que la presente autorización no contraviene ninguna otorgada por el suscrito respecto de “La Tesis”, por lo que deslindo de toda responsabilidad a El IPN en caso de que el contenido de “La Tesis” o la autorización concedida afecte o viole derechos autorales, industriales, secretos industriales, convenios o contratos de confidencialidad o en general cualquier derecho de propiedad intelectual de terceros y asumo las consecuencias legales y económicas de cualquier demanda o reclamación que puedan derivarse del caso.

Ciudad de México, 01 de Junio de 2016.

Atentamente

Oscar Kenneth Zarza Cárdenas

Dedicado a la memoria de Fernando Zarza Mondragón: Gracias papá por todo tu apoyo, sin ti no estaría donde estoy, me

hubiese gustado que me vieras realizar este logro que en gran parte fue gracias a ti.

Agradecimientos para:

Mi Mamá y mis hermanos quienes siempre me han brindado todo su apoyo.

A mis profesores que dedican su tiempo y vida para la educación con el afán de construir un mejor futuro.

Para mi hija Arlette Fernanda que mucha felicidad me ha traido.

A mi pareja y amada Mariela, quien siempre me ha dado su apoyo incondicional.

A mis amigos de UPIBI con quienes pase tiempos tanto agradables como difíciles y a Nezi.

A mis amigos Joab, Sandra y Viri quienes siempre han estado conmigo, como una familia en estos últimos 11

años.

Índice

I. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 1

I.1 Descripción técnica y Administrativa de la empresa .................................................................. 1

I.1.1 Nombre de la empresa ........................................................................................................ 1

I.1.2 Giro ....................................................................................................................................... 1

I.1.3 Ubicación de la empresa ..................................................................................................... 1

I.1.4 Antecedentes ....................................................................................................................... 2

I.2 Organigrama de la planta ........................................................................................................... 3

I.3 Misión de la empresa .................................................................................................................. 4

I.4 Visión de la empresa .................................................................................................................. 4

I.5 Diagramas de procesos .............................................................................................................. 4

I.6 Descripción del proceso ............................................................................................................. 5

I.6.1 Limpieza de fermentadores ................................................................................................. 5

I.6.2 Tratamiento cáustico ........................................................................................................... 5

I.6.3 Esterilización del filtro de aire ............................................................................................. 5

I.6.4 Carga, mezclado y esterilización de materia prima ............................................................ 6

I.6.5 Fermentación ....................................................................................................................... 7

I.6.6 Centrifugación ...................................................................................................................... 9

I.6.7 Filtración ............................................................................................................................... 9

I.6.8 Ultrafiltración ...................................................................................................................... 10

I.6.9 Secado por aspersión ........................................................................................................ 11

II. JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................................... 12

III. OBJETIVOS .................................................................................................................................. 12

III.1 General ................................................................................................................................... 12

III.2 Específicos .............................................................................................................................. 12

IV. METODOLOGÍA ........................................................................................................................... 13

IV.1 Capacitación sobre los protocolos de seguridad ................................................................... 13

IV.2 Manejo y operación de fermentadores y equipos de purificación ......................................... 13

V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ..................................................................................................... 14

V.1 Esterilización............................................................................................................................ 14

V.2 Fermentación ........................................................................................................................... 15

V.3 Centrifugación.......................................................................................................................... 18

V.4 Filtración .................................................................................................................................. 19

V.5 Ultrafiltración ............................................................................................................................ 23

VI. CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 25

VII. SUGERENCIAS PARA ESTANCIAS FUTURAS ...................................................................... 25

VIII. BIBLIOGRAFÍA. ......................................................................................................................... 25

IX. ANEXOS ....................................................................................................................................... 26

IX.1 Características del fermentador ............................................................................................. 26

IX.2 Características de la centrifuga de discos ............................................................................. 26

IX.3 Características del sistema de filtración ................................................................................ 27

IX.4 Ecuación para el cálculo de la TMP ...................................................................................... 27

IX.5 Características de la membrana de ultrafiltración ................................................................. 27

Índice de Figuras

Figura 1. Croquis de la ubicación de FERMIC S.A. de C.V. ............................................................... 2

Figura 2. Vista de Fermic S.A. de C.V. a través de google maps ..................................................... 2

Figura 3. Organigrama de la empresa Fermic S.A de C.V ................................................................. 4

Figura 4. Diagrama de proceso de la fermentación ............................................................................ 5

Figura 5. Filtro de aire .......................................................................................................................... 6

Figura 6.Parte superior de un fermentador de 1000 L. ....................................................................... 8

Figura 7. Diagrama del proceso de la separación .............................................................................. 8

Figura 8. Centrifuga de discos de planta piloto ................................................................................... 9

Figura 9. Filtro de placas horizontales............................................................................................... 10

Figura 10. Equipo de Ultrafiltración ................................................................................................... 10

Figura 11. Housing de las membranas de ultrafiltración ................................................................... 11

Figura 12. Secador por aspersión ..................................................................................................... 11

Figura 13. Esterilización de medio de cultivo .................................................................................... 14

Figura 14. Control de una fermentación hecha por una levadura .................................................... 16

Figura 15. De izquierda a derecha. El caldo integro antes de centrifugar y el caldo después de la

centrifugación ..................................................................................................................................... 18

Figura 16. Embudo Büchner con el papel filtro Whatman 42 después del secado .......................... 20

Figura 17. De izquierda a derecha: Caldo integro, Clarificado de la prueba 1, 2 y 3 ....................... 21

Figura 18. De izquierda a derecha: Permeado y caldo de alimentación al filtro .............................. 22

Figura 19. Precapa de consistencia pastosa deshaciéndose después de la filtración .................... 22

Índice de Tablas

Tabla 1. Datos recolectados de una fermentación típica con bacterias ........................................... 17

Tabla 2. Tabla de resultados del proceso de centrifugación de caldo integro ................................. 19

Tabla 3. Resultados de las pruebas de filtración .............................................................................. 20

Tabla 4. Cantidades requeridas para la precapa del filtro ................................................................ 21

Tabla 5. Parámetros utilizados en la ultrafiltración ........................................................................... 23

Tabla 6. Resultados de la pruebas de ultrafiltración ......................................................................... 23

Tabla 7. Dimensiones de fermentador de 1000 L ............................................................................. 26

Tabla 8. Características de la centrífuga de discos .......................................................................... 26

Tabla 9. Características del sistema de filtración .............................................................................. 27

Tabla 10. Características de la membrana de ultrafiltración............................................................. 27

Índice de ecuaciones

Ecuación 1. Calculo de sigma de la centrifuga ................................................................................. 26

Ecuación 2. Fórmula para el cálculo de la TMP ................................................................................ 27

Planta piloto de Fermic

Oscar Kenneth Zarza Cárdenas, Carlos Orozco Álvarez, Rafael Zavala Procel*. Jefe de departamento de Planta

piloto en Fermic S.A de C.V., Correo: rzavala@fermic.com.mx

Introducción

El principal propósito de la planta piloto es comprobar

la factibilidad de un determinado proceso mediante

pruebas en las que se puedan alterar las variables de

operación para lograr obtener un valor de producción

similar al del laboratorio. La planta piloto de Fermic

cuenta con fermentadores y equipos de separación,

con el fin de brindar una prueba integra tanto para

procesos internos como externos. La finalidad de la

estancia industrial es que el alumno adquiera la

experiencia laboral, mientras apoya a la planta piloto

con los conocimientos adquiridos en la escuela.

Metodología

Todo comienza con la lectura de los protocolos de

seguridad para capacitar a todo el personal con las

medidas correspondientes, así se procede a una

capacitación técnica de cada equipo, su funcionamiento

y la descripción de cada uno. Al personal se le capacita

para que al momento de llevar a cabo los procesos se

garanticen la calidad del producto con las

características que las normas y el cliente requiere.

Para garantizar la calidad se cuida y registra cada

cambio realizado durante cada proceso y se realizan

pruebas preliminares antes de cualquier proceso de

separación.1

Resultados

Para la esterilización se llevó acabo siguiendo los

protocolos de la empresa, incrementando la

temperatura del fermentador hasta 121°C por 1 hora,

esto se comprueba por la lectura del sensor de

temperatura que permite ver el comportamiento en la

gráfica siguiente:

Gráfica A. Proceso de esterilización

En el proceso de fermentación de una corrida típica,

utilizando a una bacteria y en un fermentador de 1000L

se obtuvo el siguiente perfil de producción:

Conclusiones

En la estancia realizada en la planta piloto de Fermic

S.A de C.V, se obtuvo un mayor conocimiento respecto

a los procesos industriales y el procedimiento en que el

escalado es llevado acabo, desarrollando técnicas no

descritas en la escuela.

Referencias

1. SSA, Secretaria de salud. Norma oficial mexicana

NOM-164-SSA1-2015, buenas prácticas de

fabricación de fármacos. Publicada en el Diario

Oficial de la Federación el 13 de junio del 2013.

México, Distrito Federal.

Gráfica B. Perfil de producción de una fermentación

1

I. INTRODUCCIÓN

Las fermentaciones son un proceso complejo debido al uso de entes biológicos, los cuales

cambian su comportamiento fácilmente por las condiciones a las cuales se someten. Es por esa

razón que para lograr una producción eficaz a gran escala es necesario conocer las mejores

condiciones del proceso y los parámetros para operar los equipos. Los niveles de producción son

tres:

Nivel Laboratorio

Nivel Planta Piloto

Nivel Producción

En la planta piloto es donde se realizan pruebas para, en caso de que las pruebas resulten

satisfactorias, se proceda con el escalamiento de los procesos, para ello son necesarias diferentes

pruebas en los equipos, y tener un referente del nivel laboratorio para los parámetros de

operación.

I.1 Descripción técnica y Administrativa de la empresa

A continuación se detalla la información técnica de la empresa, entre ellos su giro, visión, misión,

ubicación y algunos antecedentes.

I.1.1 Nombre de la empresa

Fermic S.A. de C.V.

I.1.2 Giro

Producción de materias primas.

I.1.3 Ubicación de la empresa

La ubicación de la empresa está localizada en Reforma #873 Col. San Nicolás Tolentino. Del.

Iztapalapa. 09850. Ciudad de México y colina con Av. Calle 11. La Figura 1 se encuentra un

croquis de la ubicación de FERMIC S.A. de C.V. donde se puede dar una apreciación de los

lugares cercanos a la empresa. Mientras que en la Figura 2 se muestra una imagen de mapa,

tomada de google maps, donde se puede apreciar como la calle reforma es llamada o conocida

también como Lebrija.

2

Figura 1. Croquis de la ubicación de FERMIC S.A. de C.V.

Figura 2. Vista de Fermic S.A. de C.V. a través de google maps

I.1.4 Antecedentes

La empresa Fermic S.A. de C.V. comenzó a operar en 1968 en la ciudad de México, con una

capacidad inicial de 90 m3. Desde entonces la capacidad de la empresa ha ido incrementando

hasta tener una capacidad de 9000 m3 y continúa en expansión.

Los productos que se elaboran en Fermic son:

Eritromicina.

3

Claritromicina

Ácido Clavulanico

Virginiamicina

Axtanxantina

Escualeno

Celulasa

Vainillina

Enzimas

Para la producción la empresa utiliza fermentadores de una capacidad de 20, 50, 70 y 190 m3 y

utiliza procesos de separación como:

Precipitación

Separación por resinas

Separación por solventes

Ultrafiltración

Ósmosis inversa

Centrifugación

Secado

Fermic S.A. de C.V. siempre busca satisfacer a sus clientes, es por ello que para garantizar la

calidad de todos sus productos se realizan diferentes auditorías internas y externas, con el fin de

contar con las certificaciones que avalen al cliente la calidad de su producto.

La empresa cuenta con un departamento de Investigación y Desarrollo: Planta Piloto, cuya función

es el realizar pruebas para analizar la viabilidad de un escalamiento, utilizando como base la

información de laboratorio que trae el cliente, una vez realizada las pruebas y si los resultados son

favorables se lleva acabo el escalamiento para el nivel de producción. Dicho departamento cuenta

con fermentadores de: 40L, 100L, 300L, 500L, 1000L y 5000L. Además cuenta con equipos para

realizar las pruebas de extracción y recuperación de productos por medio de equipos de

centrifugación, secado por aspersión y separación por membranas.

I.2 Organigrama de la planta

En la Figura 3 se muestra el organigrama de la empresa Fermic S.A. de C.V. donde se detalla la

cabeza de la organización liderada por el presidente y el director general.

4

Figura 3. Organigrama de la empresa Fermic S.A de C.V

I.3 Misión de la empresa

El compromiso fundamental de Fermic S.A. de C.V. es satisfacer las necesidades y expectativas

de los clientes proporcionando valor agregado a los productos y contribuyendo al desarrollo de la

industria farmacéutica, alimentaria y otras de interés.

I.4 Visión de la empresa

Que los productos de Fermic S.A. de C.V. sean la primera opción de materia prima para la

industria farmacéutica, alimenticia y otras áreas, comprometiéndonos a satisfacer sus

necesidades, excediendo sus expectativas a través de productos inocuos y de calidad constante.

I.5 Diagramas de procesos

El proceso necesario para realizar una fermentación, considerando desde su limpieza, hasta el

término de la fermentación se puede apreciar en la Figura 4.

5

Figura 4. Diagrama de proceso de la fermentación

I.6 Descripción del proceso

I.6.1 Limpieza de fermentadores

Antes de realizar cualquier proceso, los fermentadores son enjuagados utilizando una pistola de

agua a presión, esto se realiza con la finalidad de remover cualquier residuo del último proceso

realizado en el fermentador. Al finalizar el enjuague, se drena todos los residuos.

I.6.2 Tratamiento cáustico

En esta etapa se procede a realizar un tratamiento para eliminar a los microorganismos, esto se

realiza para tener un mayor control y evitar las contaminaciones. Para realizar el tratamiento se

utiliza una solución alcalina disuelta en agua, y es elevada a altas temperaturas. Finalizado el

tiempo del tratamiento, la solución es drenada y se le da un enjuague al tanque.

I.6.3 Esterilización del filtro de aire

El filtro de aire sirve para evitar que microorganismos o basura entre por la tubería de aireación, y

es de suma importancia esterilizarlo antes de cada fermentación, para esterilizarlo es necesario

cerrar el paso de aire, para evitar que el vapor llegue hacia los otros equipos. Una vez que la

tubería por la que entra al aire al filtro este cerrada, se procede a esterilizar el filtro utilizado vapor,

controlando la temperatura y la presión. En el momento en que se cumpla el tiempo de la

6

esterilización, se cierra la tubería de vapor y se abre el paso al aire, cuidando que la presión se

mantenga en condiciones de esterilidad, y se deja enfriar con el aire. En la Figura 5 se observa el

filtro de aire utilizado en los fermentadores, con este filtro se logra retener sólidos y evitar

contaminaciones. Es importante dar una revisión cada periodo tiempo, como medida de

prevención. Durante el proceso es necesario purgar el filtro, ya que se van generando

condensados debido al aire húmedo, de no desalojarse los condensados el flujo de aire se

disminuiría.

Figura 5. Filtro de aire

I.6.4 Carga, mezclado y esterilización de materia prima

Para realizar la carga de materias primas, estas se deben de revisar que sea la cantidad

requerida. Primero se afora con agua el tanque a la mitad de la cantidad deseada, posteriormente

cada materia prima se va disolviendo una por una, se le da agitación y se termina de aforar con

agua. Se deja en agitación por un determinado tiempo y se comienza la esterilización con vapor.

Durante la esterilización es necesario esterilizar no solo el medio de cultivo en el fermentador,

también se deben esterilizar todas las tuberías de entrada y de salida del fermentador. Al finalizar

el tiempo de esterilización se enfría el medio de cultivo, utilizando la chaqueta del fermentador y

agua fría o helada, posteriormente se coloca en las condiciones iniciales para la fermentación, por

lo que se ajusta el pH, temperatura, presión y el nivel de azúcar en el medio.

Una vez que se alcanzan las condiciones deseadas, se inocula el medio de cultivo con una cepa

para dar comienzo con la fermentación.

7

I.6.5 Fermentación

La fermentación es el proceso por el cual se obtendrá el producto. Durante esta etapa es cuando

el microorganismo realiza la bioconversión de la materia prima. En esta etapa se deben de

monitorear y controlar las variables del proceso. Algunas variables de proceso son

pH

Temperatura

Oxígeno disuelto en el medio de cultivo

Dióxido de carbono a la salida de la fermentación

Presión

Para controlar y corregir las desviaciones que presenten las variables de proceso se utilizan las

variables de operación, que son aquellos parámetros que se pueden alterar a voluntad, como por

ejemplo:

Agitación

Flujo de aire

Adición de para regular el pH

Apertura de válvulas (Ej. Válvula de desfogue)

Es de suma importancia monitorear todo el proceso de fermentación desde el inoculo hasta la

descarga, esto es debido a que durante el proceso puede presentarse irregularidades, ya sea por

la misma cepa o por alguna contaminación presente en el fermentador, para cualquier situación se

debe estar listo con acciones correctivas para la fermentación, un ejemplo de ello es que si se

llega a contaminar el fermentador algunas veces no se drena, si no que se combate disminuyendo

la velocidad de crecimiento del contaminante, esto puede ser con el uso de bacteriostáticos o

fungistáticos, de tal forma que no se afecte la cepa productora. Otra alternativa a utilizar es un

cambio del ambiente, que la cepa productora pueda soportar pero el contaminante no, de esta

manera también se disminuirá la contaminación, y se podrá seguir produciendo.

La Figura 6 muestra la parte superior de un fermentador de una capacidad de 1000L de volumen

nominal, junto con las tuberías utilizadas para la adición de azúcar, ácidos, alcalinos, vapor y aire.

8

Figura 6.Parte superior de un fermentador de 1000 L.

Una vez terminada la fermentación se procede con los procesos de separación que se muestra en

la Figura 7:

Figura 7. Diagrama del proceso de la separación

9

I.6.6 Centrifugación

La biomasa que se generó durante la fermentación se debe de separar del medio de cultivo para

poder darle un tratamiento adecuado para la recuperación y purificación del producto,

independientemente si el producto es intracelular, es decir se encuentra dentro de la célula o sea

extracelular, es decir se encuentre en el medio de cultivo, por lo que se utiliza una centrífuga de

discos para poder realizar una separación entre el caldo y la biomasa. Del proceso de

centrifugación se obtendrán dos corrientes de salida, una corriente que se le llama sólidos, la cual

contiene la mayoría de los sólidos del caldo, entre ellos la biomasa. Y la otra corriente será el

clarificado el cual contiene a los productos extracelulares en el caldo. La centrifuga utilizada se

puede observar en la Figura 8, mientras las características de la misma se encuentran en el

apartado IX.2 Características de la centrifuga de discos.

Figura 8. Centrifuga de discos de planta piloto

I.6.7 Filtración

Para algunos productos se es necesario realizar un proceso adicional a la centrifugación para

separar por completo la biomasa. La filtración se realiza una vez que la mayoría de la biomasa se

ha retirado, esto para evitar varios ciclos de lavado, y remueve en su totalidad toda la biomasa. Se

puede realizar por los siguientes equipos:

Microfiltración: Es un equipo que posee módulos tubulares, estos módulos contienen un

membrana cilíndrica y con un poro capaz de retener partículas de tamaño mayor al poro.

El resultado de este proceso es la corriente del retenido y la corriente del clarificado.

Filtro de placas: Este equipo consiste en placas que están colocadas una sobre otra y son

usadas generalmente con una precapa que sirve como ayuda filtro. El caldo fluye a través

10

de las placas a una gran presión, y los sólidos son retenidos en cada una de las placas, el

clarificado es expulsado por la parte inferior del equipo

Figura 9. Filtro de placas horizontales

I.6.8 Ultrafiltración

La ultrafiltración consiste en módulos con membrana y cuyo tamaño de poros es del orden de

nanómetros. El principio es el mismo que el de filtración, con la diferencia de que el poro es de

menor tamaño. Puede ser utilizado para concentrar una proteína o separar una proteína de otra.

La Figura 10 demuestra un equipo para la realización de la ultrafiltración, en el que se puede

observar el tanque CIP, el tanque de almacenamiento, las bombas, el housing en donde son

colocadas las membranas para lograr la separación y el panel de energización. La Figura 11

muestra los housing en donde se encuentran las membranas de espiral.

Figura 10. Equipo de Ultrafiltración|

11

Figura 11. Housing de las membranas de ultrafiltración

I.6.9 Secado por aspersión

El proceso es realizado para retirar el agua que contenga el producto. El líquido que contiene el

producto fluye hasta llegar a un aspersor, que convierte el fluido en gotas, y se retira el agua

contenida en el producto utilizando aire seco, que es secado y calentado utilizando un

intercambiador de calor, lo cual da como resultado un polvo fino y seco. En la Figura 12 se

muestra el secador de planta piloto, la cámara más grande es la cámara de secado, donde se da

el proceso de secado, y la cámara que se aprecia a la derecha es un ciclón.

Figura 12. Secador por aspersión

12

II. JUSTIFICACIÓN

La planta piloto tiene como finalidad comprobar la viabilidad de los productos para una producción

industrial, ya que un incremento de volumen va a requerir un cambio en los valores de las

variables de operación para garantizar la producción. Es por ello que la realización de las

prácticas profesionales en la planta piloto permite al alumno un mayor acercamiento al proceso de

escalamiento industria y aplicar los conocimientos obtenidos para favorecer al sector industrial.

III. OBJETIVOS

III.1 General

Apoyar en la Planta piloto manejando los fermentadores y controlando las variables de

operación de la fermentación para obtener los diferentes productos.

III.2 Específicos

Desarrollar experiencia en el uso de equipos a nivel planta piloto

Aprender de forma práctica el proceso industrial de producción y extracción de productos

biotecnológicos

Aprender y aplicar las buenas prácticas de documentación

Aprender y aplicar las buenas prácticas de producción

13

IV. METODOLOGÍA

A continuación se describirá la metodología empleada para lograr con éxito cada uno de los

objetivos.

IV.1 Capacitación sobre los protocolos de seguridad

Se comienza la capacitación con una clase sobre la industria y los peligros que puede llevar el no

realizar el proceso con las medidas de seguridad adecuadas al trabajo. Todos los empleados son

capacitados de manera interna por la empresa para poder cumplir con lo establecido por las

normas mexicanas (Por ejemplo las NOM-001-STPS-1999 Edificios, locales, instalaciones y áreas

en los centros de trabajo- Condiciones de seguridad e Higiene). Entre las medidas que se

enseñan en Fermic S.A de C.V se encuentran:

El uso del equipo de protección personal (EPP)

Las medidas a tomar en caso de emergencia (incendios, quemaduras, derrames, etc.)

Identificar los puntos de reunión en caso de sismos o incendios

El tratamiento para residuos peligrosos1

IV.2 Manejo y operación de fermentadores y equipos de purificación

Para poder operar los equipos, es necesario conocer tanto el principio por el cual funciona el

equipo como las conexiones que posee dicho equipo. La capacitación es realizada por un

supervisor del área, complementado por los operadores, para proceder a la capacitación técnica

es necesario revisar los diagramas de tubería e instrumentación (DTI) de cada equipo, de esta

forma se va preparando al nuevo personal y facilita el aprendizaje sobre la localización física de

cada parte del equipo.

Se toma una sesión para instruir al personal la manera en que funciona el sistema para la solicitud

de materias primas y los permisos que se requieren, también se procede a un registro de firmas

que es necesario para mantener las buenas prácticas de documentación. Y el registro de cada

uno de los procedimientos y metodologías que se llevaron a cabo para la producción.3

Para operar un equipo siempre es necesario la verificación de la calibración, es decir que hayan

sido calibrados y la fecha en que se calibró el equipo, en caso de que no tenga la calibración o

presente falla en algún componente es necesario solicitar la reparación del mismo, y volver a

revisar que funcione adecuadamente antes de operarlo.2

Se da capacitación para la respuesta en caso de fallas eléctricas o falla de los servicios auxiliares

de la empresa, donde primeramente se tratara de mantener a salvo la producción y después se

dará el mantenimiento a las otras áreas.

14

V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

V.1 Esterilización

La primera esterilización a realizar durante el proceso es la del filtro del aire, esta esterilización es

llevada a cabo por medio de vapor y se da como referencia la presión, es decir se le suministra

vapor a la línea antes del filtro y después del filtro, incluyendo las líneas de aire a cúpula y aire al

difusor, con el vapor pasando a través del filtro y por las líneas se alcanza una presión de 1.5

kg/cm2 con lo cual se asegura que se allá alcanzado la temperatura de esterilización de 121°C,

para rectificar esta temperatura es utilizado un marcador de temperatura que se funde cuando

está expuesto a una temperatura igual o mayor a 121°C. El filtro permanece en estas condiciones

por un tiempo de 20 minutos, por lo que después se cierra el vapor y se da paso al aire,

manteniendo la presión de 1.5 kg/cm2 para garantizar la esterilidad.

Las esterilizaciones de fermentadores realizadas en la planta piloto de Fermic, se realizan por

lote a una temperatura de 121°C +- 1°C, llegando a esa temperatura por dos pasos: el

calentamiento con vapor por chaqueta y la inyección de vapor directa al caldo.

Figura 13. Esterilización de medio de cultivo

En la Figura 13 se muestra una gráfica del perfil de temperatura contra tiempo, en el cual se

observa como la temperatura una vez alcanzado los 121°C se mantuvo por aproximadamente 1

hora, la temperatura de 121° es debido a que se toma como referencia a Bacillus

stearothermophilus que es el microorganismo utilizado como referencia por su capacidad de

resistir temperaturas menores a 121°C. Durante el incremento de temperatura se observa un

cambio en la tendencia de la temperatura, en donde obtiene una mayor pendiente, dicho cambio

de pendiente representa el término de calentamiento por chaqueta y el comienzo de

calentamiento por inyección directa de vapor. La razón de que se realice un calentamiento por

chaqueta primero y después uno por inyección de vapor es debido a que si se calentara solo por

15

chaqueta a partir de los 108°C se comienza dar una lenta transferencia de calor, por lo que

tardaría más tiempo en realizar la esterilización, además de que no se lograría alcanzar la presión

de 1.35 kg/cm2 deseada para garantizar la esterilización. En caso contrario la inyección por vapor

directo garantiza la presión y es un rápido calentamiento pero debido a que se utiliza vapor

saturado, este generaría un exceso de condensados por lo que se diluiría cada uno de los

componentes del medio de cultivo, perjudicando la fermentación.

V.2 Fermentación

Una vez esterilizado el filtro de aire y el medio de cultivo, siguiendo el proceso descrito

anteriormente, es necesario colocar en condiciones adecuadas el medio de cultivo, para ello se

utilizan electrodos para estandarizar un nivel de oxigeno (O2), de esta forma se puede tomar

fácilmente un nivel de O2 inicial a una temperatura, presión y agitación determinada y tomarlo

como un valor de referencia. También se es necesario ajustar el pH del medio, el cual puede

variar de su valor inicial debido a la esterilización, para ello se requiere de la adición de una

solución acida o alcalina, según sea el caso, la cual se adicionara hasta que el sensor de pH

marque el valor deseado, esta operación puede ser manual o realizada por un controlador que se

detendrá hasta alcanzar el valor de un set point que previamente se habrá establecido.

El medio de adición es utilizado cuando se presenta una fermentación de tipo lote alimentado o

una fermentación continúa. Generalmente es preparado antes de realizarse la fermentación, y

pasa por los mismos procesos que el medio de cultivo de la fermentación, es decir que se le da un

tiempo de mezclado, esterilización, ajuste de pH, temperatura y principalmente se le da una

revisión de la concentración de sustrato. Es adicionado de forma directa al tanque de la

fermentación, y se controla el flujo a partir de la medición de la concentración de sustrato en el

tanque de fermentación.

Todos los tanques, que se vayan a utilizar durante la corrida, son sometidos a diversas pruebas

para poder corroborar que estén libres de cualquier microorganismo. Las pruebas consisten en

tomar una muestra en condiciones de esterilidad, las muestras son llevadas al departamento de

Cepas, que se encargara de sembrar las muestras en tubos con agar inclinados, cajas Petri con

un agar rico en nutrientes y en un matraz con caldo. Dichas muestras se toman antes y después

de introducir aire en el fermentador, antes y después del inoculo, con la fermentación en curso se

toma una muestra estéril 1 vez al día.

Otro método utilizado para comprobar de forma rápida la esterilidad del fermentador es observar

una muestra al microscopio. Si en la fermentación se presentara contaminación, se procede a dar

una esterilización al fermentador para posteriormente descargarlo al drenaje, y comenzar con la

limpieza del fermentador. En caso de que varias fermentaciones resulten contaminadas se

procede a realizar pruebas de esterilidad.

16

A continuación en la Figura 14 se presenta el control en un reactor de 100L en el que se realizó

una fermentación por una levadura:

Figura 14. Control de una fermentación hecha por una levadura

En esta fermentación, cuyo propósito es producir el inoculo para un fermentador de mayor

volumen, los parámetros a controlar fueron el oxígeno, el pH y la temperatura. La temperatura fue

controlada desde el inicio de la fermentación de manera automática, estableciendo un valor de set

point. Mientras que el pH se controló de manera manual, y no fue hasta después de la mitad de la

fermentación que se requirió de la adición de una solución alcalina, en base a la necesidad de

control de pH, y de la caída de oxigeno que empezó en un tiempo similar a la caída de pH, se

determina que en ese tiempo la levadura comenzó a crecer y secretar sustancias al medio de

cultivo. Y se detuvo la fermentación al alcanzar una concentración de producto entre el rango de

95-110 mg/L.

Las fermentaciones que se realizan de forma típica en la planta piloto obtienen su inoculo por

parte del área de fermentación, quien les proporciona el volumen que se les indiqué. A

continuación se muestra la Tabla 1 con resultados de una fermentación hecha por bacterias en un

fermentador de 1000L con 2 impulsores Roushton de 6 paletas y una chaqueta simple con bafles,

para más información del tanque consultar la Tabla 7 en IX.1 Características del fermentador, y

que fue inoculado con 50L:

17

Tabla 1. Datos recolectados de una fermentación típica con bacterias

Edad pH PMV Viscosidad

Fuente

de

carbono

Producto

(horas)

(%) (cps) (g/L) (mcg/ml)

0 6.61 ---- ----- ----- -----

16 7.27 22 175 2.4 -----

20 7.10 25 365 5.4 -----

28 6.80 40 640 3.5 -----

36 6.72 52 1200 0.8 488

40 6.86 58 1200 3.9 -----

44 6.76 65 1400 9.4 1206

52 6.87 82 1840 9.9 -----

60 6.70 88 >2000 5.0 3828

68 6.75 92 1930 4.1 4819

76 6.78 83 1830 5.5 -----

84 6.76 80 1580 8.0 6098

92 6.78 76 1400 7.8 6699

100 6.70 74 1130 7.2 -----

108 6.75 65 960 8.3 6949

Volumen de descarga (L) 800

*PMV=Porcentaje masa volumen

Se observa que la alimentación en esta fermentación comenzó a partir de las 36 horas, debido al

incremento de la concentración de fuente de carbono. El flujo de la alimentación se controló

utilizando como referencia la concentración de la fuente de carbono, la cual se mantuvo en una

concentración no menor a 5 g/L pero tampoco que excediera por mucho a ese valor, debido a que

en pruebas anteriores realizadas por la empresa se detectó que a esa concentración de la fuente

de carbono se obtiene una mayor producción, una vez iniciada la alimentación se sigue la

fermentación hasta que se el incremento de la concentración del producto en un lapso de tiempo

es igual o menor de 4000 mg/mL. Los datos obtenidos en la Tabla 1 fueron obtenidos por tomar

una muestra del fermentador donde utilizando un potenciómetro se analiza el pH, esto es

realizado para corroborar el valor que indica el sensor del fermentador, la viscosidad es

determinada utilizando un viscosímetro en el cual se coloca la muestra por 2 minutos y

posteriormente se retira, obteniendo una lectura del dispositivo, la cual debe ser multiplicada por

un factor para obtener los centipoints; Los PMV son obtenido al centrifugar la muestra en tubos

falco de 10 ml, al centrifugar la muestra por 15 minutos a 3000 rpm, se obtienen 2 fases en el

18

tubo, una de sólidos y la otra de líquido con lo cual se puede obtener los PMV. Finalmente para

determinar los datos de la fuente de carbono y la concentración de producto la muestra es

entregada al laboratorio de proceso, en el laboratorio se encargan de hacer el análisis adecuado y

lo reportan al departamento de planta piloto para hacer los ajustes requeridos para continuar con

la fermentación.

Una vez alcanzado el parámetro de criterio, se procede a descargar el fermentador para realizar

las pruebas de separación, para ello es necesario detener los servicios proporcionados, dejando

solamente la presión manométrica mínima, para evitar contaminaciones, reducir la agitación para

evitar sedimentos, y enfriar el caldo integro, para detener el crecimiento celular. Una vez que el

tanque que recibirá el caldo se encuentre limpio, se procede a trasladar el caldo para el tanque,

para ello se incrementa la presión manométrica y se traslada por una tubería en el fondo del

tanque.

Para la obtención del producto final es necesario someter al caldo integro a diferentes procesos,

según sea la naturaleza del producto. Los procesos utilizados son descritos en el apartado I.6

Descripción del proceso.

V.3 Centrifugación

Se utilizó una centrífuga de tubos eppendorf en la cual se hicieron pruebas en las cuales se

cambiaron los valores de la revolución y el tiempo se fue alterando para cada revolución, de esta

forma se encontró un valor aproximado de revoluciones para la centrífuga de discos. En la Figura

15 se muestra uno de los resultados de esta prueba, sometiendo el caldo a 10000 rpm por 5

minutos:

Figura 15. De izquierda a derecha. El caldo integro antes de centrifugar y el caldo después de la

centrifugación

Debido a los resultados de las pruebas, se decidió proceder a las pruebas en campo utilizando

una centrífuga de disco Alfa laval BTPX-205, la información de la centrífuga se localiza en la Tabla

8, en donde fueron tratados un total de 290 litros. A continuación se muestra la Tabla 2 con los

resultados de la prueba en centrífuga de discos:

19

Tabla 2. Tabla de resultados del proceso de centrifugación de caldo integro

Analizando la Tabla 2 nos demuestra como al disminuir el tiempo de descarga de la centrifuga, es

decir el tiempo en que se va a lavar los discos de la centrifuga, da como resultado un incremento

en el porcentaje de los sólidos, incluso regresando el tiempo de descarga a su valor previo.

También detallar que se podría disminuir el valor del flujo de entrada para obtener una mejor

separación, sin embargo el disminuir el flujo aumentaría el tiempo de proceso.

V.4 Filtración

Previo al proceso en el equipo de Microfiltración y/o filtro en placas, se realiza una prueba en

papel Whatman y en pequeños volúmenes, con la finalidad de que el proceso de filtración sea

capaz de separar el producto deseado. Para la prueba se utilizó un embudo tipo Büchner con

papel filtro 615 y otra prueba con papel Whatman 42, en algunos casos se utilizó una capa de

Celita como pre-capa. Realizada la filtración se mide el peso húmedo y peso seco de biomasa, así

como el volumen residual. En la Figura 16 se muestra la capa de biomasa resultante de la

filtración con el papel filtro Whatman después de ser sometido a un secado por vacío y a

temperatura ambiente.

Tiempo

(min)

Flujo

(L/h)

Datos de operación

Rpm

Caldo

centrifugado Volumen

total de

Clarificado

al final del

proceso

(L)

Volumen

total de

fase

sólidos

al final

del

proceso

(L)

Tiempo

descarga

(s)

Tiempo

apertura

(s)

Tiempo

cerrado

(s)

%

De

sólidos

en

lodos

% de

sólidos

en

clarificado

0 90 112 5 5 3000 93 3

217 72

33 90 100 5 5 3000 - -

50 90 112 5 5 3000 80 2

83 90 112 5 5 3000 85 1

113 90 112 5 5 3000 90 1

143 90 112 5 5 3000 95 1

20

Figura 16. Embudo Büchner con el papel filtro Whatman 42 después del secado

En la Tabla 3 se observan los resultados de la prueba para validar la filtración como proceso de

separación para una fermentación realizada con hongos.

Tabla 3. Resultados de las pruebas de filtración

Prueba

Diámetro

Embudo

(cm)

Peso

Celita

(g)

Peso

Inicial

(g)

Peso

Húmedo

(g)

Peso

Seco

(g)

%

Sólidos

(g)

Tiempo

Filtración

(min)

Volumen

Residual

(mL)

1 12 18 473.3 519.64 N/A* 7 950

2 12 N/A* 455.3 461.86 457.43 0.21 204 900

3 12 20 766.31 867.76 781.79 0.15 107 9990

*N/A= No aplica

La prueba 1 se usó papel filtro 615 y una pre-capa de Celita 520 con un volumen de 1L, la prueba

2 se utilizó papel filtro Whatman 42 con un volumen de 1L y la prueba 3 se realizó con papel filtro

615 y una pre-capa de Celita 520 pero a un volumen de 10 litros.

Como se nota en la

Tabla 3 el filtro 615 resulto en una filtración más rápida para la cantidad de 1 litro, por ese motivo

se volvió a realizar otra prueba con filtro 615 y Celita 520 pero con un volumen de 10 L, para

validar que el proceso sea viable a un mayor volumen. En la Figura 17 se muestra una imagen de

los caldos filtrados para cada una de las pruebas, donde se aprecia la diferencia del caldo íntegro

y el filtrado, y se observa un poco de turbidez en la prueba 2.

21

Figura 17. De izquierda a derecha: Caldo integro, Clarificado de la prueba 1, 2 y 3

Se validó que la filtración es viable como proceso de separación de la fermentación con hongos,

ya que como se aprecia en la Figura 17 se logra ver un caldo libre de sólidos y transparente señal

de que la filtración funcionó pero sería necesario realizar un análisis para determinar la cantidad

de producto recuperado.

Debido a que todas las pruebas realizadas en la planta piloto son utilizadas para dar un valor de

referencia para poder establecer las variables de operación y así optimizar la producción antes de

ser escalado a un volumen mayor, el producto es entregado después de los procesos de

separación al cliente, o puede ser entregado solo cumpliendo la etapa de fermentación, en este

caso se envía el caldo Integro y el cliente le hará los análisis correspondientes.

Validada la filtración como método de separación, se realiza una prueba tratando un volumen de

1000 L, dicha prueba es realizada con un filtro de placas donde se requirió de una precapa

garantizar el proceso de filtración, para ver las características del equipo consultar la sección IX.3

Características del sistema de filtración. Para realizar la precapa se disolvió perlita en 122L de

agua, la cual es recirculada, a un flujo de 7.5 m3/h, a través del filtro hasta que el permeado

resultara cristalino, posteriormente se agregó diatomita, y se procedió a recircular de la solución

hasta obtener nuevamente el agua cristalina. En la Tabla 4 se menciona la cantidad de Perlita y

de diatomita requerida para la formación de la precapa.

Tabla 4. Cantidades requeridas para la precapa del filtro

Materia Prima Cantidad

(Kg)

Tiempo de formacion de precapa

(s)

Perlita 0.597 135

Tierra de diatomeas FW-6 2.207 150

22

Realizada la precapa se procede a filtrar caldo que previamente fue centrifugado, por lo que se

reciben 217L que se mezclaron con 30 L de agua que estaban existentes en el tanque de

alimentación. Para la filtración se manejó un flujo de 90 m3/h y una presión de 0.8 bar. Además se

le añadió 62 L de agua a la alimentación que serviría como lavado del filtro, de tal forma que se

pudiera recuperar la mayor cantidad de producto posible. Con estas condiciones se obtuvieron

298L de permeado. En la Figura 18 se muestra una comparación entre el filtrado y la alimentación

al filtro, donde se puede apreciar un líquido más cristalino en el filtrado a comparación de la

alimentación, esto sirve como un factor cualitativo para determinar si la filtración funcionó:

Figura 18. De izquierda a derecha: Permeado y caldo de alimentación al filtro

Es posible alterar la composición de la precapa, con la finalidad de que esta obtenga una mejor

consistencia y permita una filtración más eficiente, esto refiriéndose a que una precapa con una

consistencia pastosa se puede deshacer con mayor facilidad, como ejemplo se tiene la Figura 19 ,

esto puede ocasionar que algunos sólidos no sean retenidos, o que restos de la precapa se vayan

en el filtrado, alterando la calidad del producto.

Figura 19. Precapa de consistencia pastosa deshaciéndose después de la filtración

23

V.5 Ultrafiltración

Para realizar la ultrafiltración se utilizó un caldo que fue previamente centrifugado y filtrado, de tal

forma que quedará libre de sólidos. El volumen utilizado de caldo fue de 300 L y se mantuvo a una

temperatura de 19°C, esto fue posible por un serpentín por el cual circulaba agua de enfriamiento

y se localizaba en el tanque de alimentación. La ultrafiltración fue realizada para concentrar el

producto, por lo que el permeado es desechado, mientras el concentrado es recirculado al tanque.

En la Tabla 5 se muestran los parámetros de operación utilizados para el proceso de

ultrafiltración:

Tabla 5. Parámetros utilizados en la ultrafiltración

Presión de la bomba de alimentación 0.5 – 6 bar

Presión de alimentación a las membranas 0.4 – 3.6 bar

Flujo de alimentación a las membranas 4720 – 12750 L/h

Presión de salida del concentrado 0.17 – 1.93 bar

Presión de salida del permeado 0.03 – 0.09 bar

Temperatura en el tanque de alimentación 19°C

Para el proceso de ultrafiltración se da comienzo con una presión entregada por la bomba de 0.5

bar con el fin de obtener un flujo de permeado inicial de 10 L/h, posteriormente se incrementó la

presión entregada por la bomba para incrementar el flujo de permeado gradualmente hasta

alcanzar un flujo de 30 L/h, alcanzado el flujo se incrementó la presión de la bomba conforme la

membrana se saturaba para mantener el flujo.

En la Tabla 6 se muestra los valores obtenidos durante la prueba de ultrafiltración:

Tabla 6. Resultados de la pruebas de ultrafiltración

Tiempo

(minutos)

Alimentación Permeado Concentrado

Flujo

L/h

Temperatura

°C

Presión

bar

Flujo

L/h

Presión

bar

Presión

bar

TMP*

bar

0 4720 21 0.52 10 0.003 0.237 0.376

25 5574 21 0.724 11 0.092 0.345 0.443

50 6500 21 0.967 16 0.038 0.483 0.687

75 8330 18.9 1.53 27 0.042 0.813 1.130

100 8510 18.9 1.607 30 0.042 0.846 1.185

24

125 8502 18.9 1.602 29.1 0.042 0.848 1.183

150 8994 20.5 1.76 29.2 0.043 0.943 1.309

175 9054 20.0 1.799 29.7 0.043 0.961 1.337

200 9520 21.0 1.999 29 0.05 1 1.450

225 9631 21.5 2.003 28.5 0.059 1.081 1.483

250 9775 21.6 2.099 29.4 0.059 1.115 1.548

275 10765 23.4 2.551 28.9 0.043 1.361 1.913

300 11429 23.6 2.870 29.7 0.045 1.538 2.159

325 12718 25.9 3.593 16.8 0.038 1.913 2.715

350 12722 25.9 3.630 14.4 0.037 1.919 2.738

375 12741 26.7 3.544 10.3 0.035 1.926 2.700

400 12750 27.1 3.605 1 0.031 1.93 2.737

TMP= Presión transmembrana

Como se observa en laTabla 6 la saturación de la membrana durante el proceso fue requiriendo

una mayor presión para la alimentación, así mismo conforme la presión incrementa se ve así un

incremento proporcional de la temperatura, además se nota el punto de saturación de la

membrana en el tiempo de 300 minutos, debido a que posterior a este punto el flujo del permeado

cae drásticamente. La TMP es un gradiente de presiones que se utiliza como referencia para el

estado del proceso, la manera en que es obtenida viene descrita en el apartado IX.4 Ecuación

para el cálculo de la TMP.

25

VI. CONCLUSIONES

En la estancia realizada en la planta piloto de Fermic S.A de C.V, se obtuvo un mayor

conocimiento respecto a los procesos industriales y el procedimiento en que el escalado es

llevado a cabo, desarrollando técnicas no descritas en la literatura académica.

Se le dio el cumplimiento de las buenas prácticas de producción y de las buenas prácticas de

documentación, en donde se desarrollaron las habilidades de organización de documentos y

seguimiento de protocolos.

Se operaron equipos a una escala piloto e industrial, donde se adquirió la experiencia y se vieron

aspectos que no vienen descritos en la teoría.

Se apoyó a la planta piloto con proyectos nuevos y se lograron escalar hasta el área de

producción.

VII. SUGERENCIAS PARA ESTANCIAS FUTURAS

Permitir a becarios ampliar su horario y/o la entrada durante los fines de semana, tiempo en el

cual se son realizadas algunas pruebas y de esta forma el becario pueda adquirir más

experiencia.

Colocar una línea de tubería que facilite la alimentación de la descarga de un equipo de

separación a otro.

Adaptar las líneas necesarias para poder utilizar los servicios auxiliares de todos los equipos y de

tal forma facilitar tanto el proceso como el CIP (Limpieza in situ, por sus siglas en ingles).

VIII. BIBLIOGRAFÍA.

1. SSA, Secretaria de salud. Norma oficial mexicana NOM-164-SSA1-2015, buenas prácticas

de fabricación de fármacos. Publicada en el Diario Oficial de la Federación el 13 de junio

del 2013. México, Distrito Federal.

2. SEMARNAT, Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. Norma Oficial

Mexicana NOM-052-SEMARNAT-2005, Que establece las características de los residuos

peligrosos, el listado de los mismos y los límites que hacen a un residuo peligroso por su

toxicidad al ambiente. Publicado en Diario Oficial de la Federación en 2006. México,

Distrito Federal.

3. SINGH, Jatinder. International conference on harmonization of technical requirements for

registration of pharmaceuticals for human use. Journal of pharmacology &

pharmacotherapeutics, 2015, vol. 6, no 3, p. 185.

26

IX. ANEXOS

IX.1 Características del fermentador

Tabla 7. Dimensiones de fermentador de 1000 L

Altura del tanque (m) 2.23

Altura del líquido (m) 1.75

Diámetro del tanque (m) 0.79

Diámetro del impulsor (m) 0.40

Diámetro del disco (m) 0.32

Ancho de paleta (m) 0.10

Longitud de paleta (m) 0.12

Altura de bafle (m) 1.61

Ancho del bafle (m) 0.09

Tipo de chaqueta: Simple con mamparas

IX.2 Características de la centrifuga de discos

Tabla 8. Características de la centrífuga de discos

Altura (m) 1.97

Ancho (m) 1.67

Largo (m) 2.93

Flujo máximo (m3/h) 1.2

Fuerza G 12800

Máximas RPM 9650

Potencia del motor instalado (kW) 6.5

Diámetro del disco (cm) 17

Número de discos 80

Diámetro interno del tazón (cm) 24.5

Angulo de discos (°) 44.4

El área característica (Σ) de la centrifuga fue calculada de la siguiente forma:

Ecuación 1. Calculo de sigma de la centrifuga

27

Donde:

π es el valor de pi de 3.1416

n es el número de discos de la centrifuga

N son las revoluciones por minuto a las que se trabaja la centrifuga

R es el radio interno del tazón en metros

r es el radio de disco en metros

ϴ es el ángulo del disco

g es el valor de 9.81 m/s2, que corresponde a la gravedad en la tierra

Por lo tanto la Σ de la centrifuga bajo las condiciones trabajadas fue de 2107.2 m2.

IX.3 Características del sistema de filtración

Tabla 9. Características del sistema de filtración

Número de placas 24

Área total de filtración (m2) 3

Presión Máxima de operación (bar) 6

Potencia instalada (kW) 2.5

IX.4 Ecuación para el cálculo de la TMP

Ecuación 2. Fórmula para el cálculo de la TMP

Donde:

TMP es la presión transmembranal

Palim es la presión de la alimentación

Pconc es la presión a la salida concentración

Pperm es la presión a la salida de permeado

IX.5 Características de la membrana de ultrafiltración

Tabla 10. Características de la membrana de ultrafiltración

Material de la membrana Poliethersulfona

Configuración de la membrana Enrollado en espiral

Área activa por membrana (m2) 1.8

Corte de peso molecular (kDa) 10

Presión de operación (Bar) 2.1-8.3

Temperatura de operación (°C) 5-55