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Rev 1
MANUAL DE INGENIERÍA DE BIOSEPARACIONES
SEMESTRE: 7º ELABORADO POR: Ing. Sergio Torres Cruz Fecha de revisión de la Academia:
Rev 1
INTRODUCCIÓN
El presente manual tiene por objetivo principal dar a conocer a los alumnos algunas de las principales técnicas utilizadas en la aplicación de ingeniería en los alimentos, así como mostrar algunas de las Tecnologías utilizadas para la transformación de los alimentos o en su caso dar a conocer la forma en que se pueden verificar la efectividad de los procesos, aplicando herramientas matemáticas y algunas interpretaciones gráficas que permitan a los alumnos adentrarse en el comportamiento de los procesos alimenticios actuales.
Se pretende con este manual que los alumnos sean capaces de caracterizar, formular y
procesar alimentos para consumo humano y consumo animalcon el propósito de que sean
capaces de proponer y llevar a la práctica soluciones a los problemas de formulación,
conservación, transformación, empaque y transporte de alimentos, con criterios e indicadores
de calidad nutricional y mercadológica.
Todas las técnicas presentadas en este manual se han descrito brevemente y se tiene
la certeza que la aplicación de algunas de las prácticas integradas en este manual, permitirán a los alumnos darse cuenta del control de calidad de los productos alimenticios, así como la forma de producirlos a pequeña escala con la ayuda de las técnicas y herramientas mencionadas.
También resulta interesante la introducción al manejo y orientación de los equipos con que cuenta el laboratorio de Ingeniería Bioquímica-Química, los cuales son prototipos de los grandes equipos utilizados en la industria de productos alimenticios.
Finalmente se menciona que existe la posibilidad de integrar nuevas prácticas a este manual, las cuales se irán integrando en la medida que se vayan verificando previamente cada una de ellas, contando con la disponibilidad de reactivos y equipos.
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INSTRUCCIONES DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO Las medidas de seguridad en el laboratorio son un conjunto de medidas preventivas
destinadas a proteger la salud de los que allí se desempeñan frente a los riesgos propios derivados de la actividad, para evitar accidentes y contaminaciones tanto dentro de las instalaciones del laboratorio, como del medio exterior que lo rodea.
Las reglas básicas aquí indicadas son un conjunto de prácticas de sentido común
realizadas en forma rutinaria. El elemento clave es la actitud proactiva hacia la seguridad y la información que permita
reconocer y combatir los riesgos presentes en el laboratorio. Será fundamental la realización meticulosa de cada técnica, pues ninguna medida, ni siquiera un equipo excelente puede sustituir el orden y el cuidado con que se labora. 1.- Se deberá conocer la ubicación de los elementos de seguridad en el lugar de trabajo, tales como: extinguidotes, salida de emergencias, lavaojos, regaderas, etc... 2.- No se permitirá comer, beber, fumar o maquillarse dentro del laboratorio. 3.- Se deberá utilizar la vestimenta apropiada para realizar trabajos dentro del laboratorio: bata de algodón y manga larga, zapatos cerrados (no tenis), cubreboca y cofia. 4.- Es imprescindible mantener el orden y la limpieza. Cada persona es responsable directa de la zona que le ha sido asignada y de todos los lugares comunes. 5.- Las manos deben lavarse cuidadosamente después de cualquier manipulación de laboratorio y antes de retirarse del mismo. 6.- Se deberán utilizar guantes apropiados para evitar el contacto con sustancias químicas o material biológico. Toda persona cuyos guantes se encuentran contaminados, no deberá tocar objetos, ni superficies, tales como: teléfono, lapiceras, cuadernos, manija de cajones, puertas, etc... 7.- No se permitirá pipetear con la boca, por lo cual se deberá utilizar la perilla o en su caso utilizar una pipeta automática. 8.- No se permitirá correr dentro de las instalaciones del laboratorio. 9.- Siempre que se necesario proteger los ojos y la cara de salpicaduras o impactos, se utilizaran anteojos de seguridad o careta facial. Cuando se manipulen productos químicos que emitan vapores o puedan provocar proyecciones, se evitará el uso de lentes de contacto. 10.-No se deben bloquear las rutas de escape o pasillos con equipos, máquinas u otros elementos que entorpezcan la correcta circulación. 11.-Todo material corrosivo, tóxico, inflamable, oxidante, radiactivo, explosivo o nocivo deberá estar adecuadamente identificado.
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12.-Las prácticas que produzcan gases, vapores, humos o partículas, aquellas que pueden ser peligrosas por inhalación deben llevarse a cabo bajo campana. 13.-El material de vidrio roto no se depositará con los residuos comunes. Será conveniente ubicarlo en cajas resistentes, envuelto en papel y dentro de bolsas plásticas. 14.-Los laboratorios contarán con un botiquín de primeros auxilios con los elementos indispensables para atender casos de emergencia. 15.- Al almacenar sustancias químicas considere que hay cierto número de ellas que son incompatibles pues almacenadas juntas pueden dar lugar a reacciones peligrosas.
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ÍNDICE No. Nombre de la práctica página 1 Reglamento del laboratorio
1
2 Reconocimiento de equipos utilizados en el área de Biotecnología.
9
3 Técnicas de separación de Biomasa Bacteriana
12
4 Cinética de producción de un metabolito primario
14
5 Obtención de Lecitinas a partir de un proceso de Bioseparación (Estudio Enzimático)
18
6 Determinación de la actividad de las Enzimas. 23
7 Filtración Ordinaria y por Succión 29
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Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 1
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
REGLAMENTO DEL LABORATORIO DE BIOQUÍMICA Y QUÍMICA
PRÁCTICA No. 1
Objetivo. El alumno conocerá los lineamientos contemplados en el reglamento general del laboratorio de Bioquímica y Química, con el propósito de poder uso de ls instalaciones de manera segura apegándose a lo indicado en cada uno de los puntos contemplados en el Reglamento.
INTRODUCCIÓN
El Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos, fundado en el año de 1999,
cuenta actualmente con un moderno Laboratorio de Ingeniería Bioquímica y
Química el cual tiene como objetivo principal la atención al alumno en la
realización de las prácticas del docente, así mismo atender las solicitudes de
Proyectos Empresariales Estudiantiles y prestar servicios externos a las
dependencias que los soliciten.
Por lo anterior se hace necesario el trabajo en equipo, armonía y respeto en el
desarrollo de nuestras actividades dentro del Laboratorio, obteniendo así la
calidad y exactitud en los resultados y por ende la certificación de nuestro
Laboratorio.
El presente reglamento tiene como fin lograr los resultados antes mencionados.
Es por ello que se pide analizar y poner en práctica los lineamientos aquí
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 2
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
indicados, así como el estatuto escolar del Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos, del estado de Veracruz.
HORARIO
1. El horario para la realización de las prácticas de las asignaturas del ciclo
escolar estará sujeto a la carga horario oficial propuesta por el Jefe de
División de Ingeniería Bioquímica, Petrolera y/o Química.
2. No se realizarán prácticas fuera del horario establecido.
3. Se hará la excepción cuando se requiera preparar material y/o reactivo en
cuyo caso debe de estar presente el Docente responsable de la asignatura. Para
este caso debe considerarse disponibilidad de horario, de área y de equipos.
4. No se harán reposiciones de prácticas, excepto cuando la práctica no se
realice por cuestiones ajenas al Docente (suspensión de clases, falta de reactivo,
comisión del Docente, etc.) se podrá
reprogramar la práctica para el final de las prácticas programadas –previamente-
en el Formato para
la Planeación de Curso y Avance Programático (ITESCO-AC-PO-003-01).
5. Los laboratorios destinados a la docencia estarán disponibles de lunes a
sábado (dependiendo del horario del Laboratorio).
6. El Docente será responsable de entregar a los alumnos una copia del Manual
de Prácticas. Y pasará lista a la hora estipulada, para iniciar con la práctica en el
Laboratorio. El Docente, Vigilante y/ó Laboratorista, no permitirán el acceso a los
alumnos después de 10 minutos de iniciada la sesión.
7. El Docente deberá llenar el Formato de Resguardo y Seguridad de
Instalaciones (ITESCO-AC-FO-
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005) con un tiempo mínimo previo de 24 horas y recibirá del Laboratorista el
Formato de Registro de
Asistencia para Alumnos (ITESCO-AC-FO-009).
8. El Docente deberá entregar al vigilante, en el día y hora de la práctica de la
asignatura programada, el Formato de Registro de Asistencia para Alumnos
(ITESCO-AC-FO-009) con la información allí solicitada.
LIMPIEZA
El docente es responsable de vigilar que:
1. El alumno traiga –en cada práctica- sus utensilios de limpieza tales como:
jabón y franela.
2. Las mesas, vertederos y áreas de trabajo se encuentren limpias y secas al
terminar la práctica. Será responsabilidad del laboratorista realizar una
verificación, antes y después de la práctica, en presencia del docente.
3. En el área 9 (Alimentos) los materiales y equipo, mesas y canaleta, deberán
quedar en condiciones asépticas para la realización de prácticas posteriores.
4. Sólo se desechen en las tarjas, los líquidos “solubles en agua”.
5. Cualquier otro desperdicio deberá eliminarse en el recipiente correspondiente
identificado para desechos, o en los depósitos para basura (ver sección de
Seguridad).
6. Las balanzas granatarias y analíticas, microscopios, baños marías, parrillas,
así como cualquier otro instrumento que se emplee para la realización de las
prácticas deberán quedar limpios, así como el área donde se encuentren
ubicados. Cualquier material que tenga que ser esterilizado deberá colocarse en
el lugar que se asigne para este fin.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 4
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7. Todos los alumnos cumplan con las reglas de higiene y seguridad dentro del
laboratorio.
1. El alumno sólo tendrá los 10 minutos siguientes –a su entrada programada-
para solicitar todo su material. Y deberá entregar al Laboratorista el vale con la
información de materiales y reactivos que utilizará para el desarrollo de la
práctica. El Laboratorista, procederá a entregar el material necesario para realizar
la práctica correspondiente. [Nota 1]
Nota 1: El alumno, debe solicitar todo su material al inicio de la práctica, en el
caso que necesite de algún material adicional, se le entregará hasta que se
termine de atender a los demás equipos -tomando en cuenta que sólo se dispone
de 15 minutos para la entrega del material- pasado este tiempo, no se entregará
más material.
a) El alumno entregará el material 10 minutos antes de finalizar la práctica.
b) El material deberá entregarse limpio y seco, completo y en buen estado.
c) En caso de pérdida o ruptura del material, se deberá reponer en un plazo
máximo de 8 días, de no ser así la cantidad del objeto se duplicará (número de
piezas).
d) Cuando no se reponga el material en la fecha estipulada, no se firmará la
liberación de “NO ADEUDO AL LABORATORIO” y el alumno no podrá
reinscribirse para el próximo semestre, hasta que cubra el adeudo.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 5
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2. En el vale que entregue el alumno para solicitar el material deberán quedar
claramente especificadas las características de éste y deberá venir acompañado
de la credencial de la escuela, de uno de los integrantes del equipo [Nota 2]. Se
deberá anotar –en caso de que se adeude material- los nombres de todos los
integrantes del equipo.
3. El alumno deberá verificar, al entregar su equipo y materiales, que el
Laboratorista cancele en su vale el material entregado y solicitará le sea devuelta
su credencial al haber devuelto todo lo que le fue otorgado.
4. Todo material sobrante y que pertenece al Laboratorio correspondiente
deberá entregarse al
Laboratorista, para que éste sea registrado a la vista del alumno.
5. El material que se sustituya al almacén por ruptura o extravío, deberá ser de
la capacidad, calidad y características del que se daño o extravió.
6. Si el alumno olvida algún material en el área de trabajo, no será
responsabilidad del
LABORATORISTA ó de algún compañero entregarlo.
7. El alumno será responsable del buen funcionamiento de los aparatos
que utilice en las prácticas. Si algún alumno detecta un mal funcionamiento en
algunos de los aparatos, será responsable de reportarlo en el momento al
Docente y anotar las observaciones en el formato de Bitácoras de utilización de
Equipos (ITESCO-AC-FO-007). Por otro lado, si causa algún daño en el equipo o
material, deberá sustituirlo con las mismas características o pagar por su
reparación.
Nota 2: En el vale deberá anotarse las características y/o condiciones del material
que se está entregando.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 6
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8. El Docente comunicará al Laboratorista del turno correspondiente el mal
funcionamiento de los equipos detectados y registrará sus observaciones en las
Bitácoras de utilización de Equipos (ITESCO-AC-FO-007).
9. Los equipos solo podrán moverse de las áreas asignadas con previa
autorización escrita del Jefe de
División.
10. El docente se hará cargo, después de terminada la sesión de:
a) Revisar y cerrar llaves de paso (gas, agua y aire), extractores, estufas, mesas
de trabajo y desconectar equipos que pudiera dañarse por efectos de cambio de
voltaje.
b) Notificar al encargado del almacén sobre fallas, rupturas o de descomposturas
de equipos o materiales.
11. Los vales de solicitud de equipo y material que presenten los alumnos de
otros laboratorios y/o especialidad, deberán venir debidamente autorizados por el
instructor o maestro con su nombre y firma, previamente autorizados por uno de
los Jefes de División de las carreras de Ingeniería Bioquímica, Petrolera o
Química. En ellos deberá venir especificada claramente la fecha de devolución.
12. En caso de que el solicitante, docente de laboratorio, Asesor de tesis,
Asesor de residencias profesionales o Asesor de prácticas profesionales
requiera algún reactivo que tenga un costo considerable o requerido en grandes
cantidades (gr o ml), será necesaria la firma de uno de los Jefes de División de
las carreras de Ingeniería Bioquímica, Petrolera o Química, para la entrega del
mismo.
13. Los tesistas, residentes, servidores sociales, practicantes profesionales y
cualquier otra persona que tengan que hacer uso del laboratorio, material y
equipo respetarán el presente reglamento así como las siguientes condiciones:
a) Los tesistas, residentes, practicantes profesionales deberán presentar su
cronograma de actividades, en base a lo cual les será asignado su horario.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 7
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Departamento: Ingeniería Bioquímica.
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b) Con el fin de lograr un mejor aprovechamiento del equipo o material que
usarán varios tesistas, éste se asignará al Asesor de tesis y estará disponible
para las personas que lo usarán de acuerdo a su cronograma de trabajo
entregado al Jefe de División de Ingeniería Bioquímica o Química.
c) Los equipos y materiales que se utilizan regularmente en prácticas de
laboratorio estarán en reserva permanente en el almacén y solo se prestará a los
tesistas cuando no estén siendo ocupados en prácticas.
d) Los tesistas, residentes, practicantes profesionales no podrán permanecer en
el área de almacén ni podrán hacer uso de los equipos de cómputo que se
encuentran en el almacén.
SEGURIDAD
1. El alumno deberá –el tiempo que dure su práctica- portar bata blanca de
algodón manga larga, además de lentes de seguridad. Cuando se manejen
sustancias marcadas con etiqueta roja, deberá usarse mascarilla y gafas. Para el
área 9 (de alimentos), deberán portar guantes, cubrebocas y gorro (cofia).
2. Si porta aretes, pulseras, anillos o reloj, deberá guárdalos ya que son piezas
metálicas o de material de plástico y podría sufrir alguna reacción indeseable, que
provocaría un accidente.
3. En el laboratorio debe utilizarse un calzado adecuado. Los zapatos
deben ser completamente cerrados y de tacón bajo. No: tenis, zapatillas,
sandalias, botas, zapatos de gamuza, ni zapato de tela.
4. El vigilante tendrá la autoridad para no permitir la entrada de los alumnos que
no porten el uniforme completo.
5. Deberá asistir el alumno portando debidamente el uniforme oficial, no playeras
tipo polo, pants, ni
pantalón pesquero ni faldas. No utilizar gorras dentro del Laboratorio.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 8
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6. Durante el desarrollo de las prácticas no se permitirá la visita de personas
ajenas a la asignatura a menos que tengan algún asunto expreso autorizado por
el Jefe de División de Ingeniería Bioquímica.
7. Queda estrictamente prohibido fumar, comer, o tomar líquidos (refrescos,
yogurth, licuados, etc.)
dentro del laboratorio.
8. Ninguna persona podrá realizar algún experimento que no esté autorizado
previamente por los docentes y avalado por el Jefe de División de Ingeniería
Bioquímica.
9. Cualquier conducta impropia o inadecuada dentro del Laboratorio será
sancionada, según el Estatuto Escolar del Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos, del Estado de Veracruz. Capitulo IV de la disciplina escolar, del
artículo 115 al 123. Estas conductas incluyen desorden, uso de lenguaje
ofensivo y otros que puedan afectar al desempeño adecuado de la práctica en
curso.
10.El estudiante que no cuente con servicio médico por parte de alguna
Institución, deberá acudir al Departamento de Enfermería, a solicitar incorporación
al Instituto Mexicano del Seguro Social. Según el Capítulo VI Del Servicio
Médico, Del Estatuto Escolar Del Instituto Tecnológico Superior De
Coatzacoalcos, Del Estado De Veracruz.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 9
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Departamento: Ingeniería Bioquímica.
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CONOCIMIENTO DEL MATERIAL Y EQUIPO DEL ÁREA DE BIOTECNOLOGÍA
PRÁCTICA No. 2 Objetivo. El alumno conocerá los principales equipos utilizados en las prácticas de Aplicación Biotecnológica, mediante la elaboración de los protocolos de operación de cada uno de ellos, con el propósito de poder utilizarlos en el desarrollo de las prácticas posteriores relacionadas con la materia. Introducción.
La biotecnología es la tecnología basada en la biología, especialmente usada en
agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, medio ambiente y medicina. Se
desarrolla en un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y
ciencias como biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería,
física, química, medicina y veterinaria entre otras.
La ingeniería biológica o bioingeniería es una rama de ingeniería que se centra en
la biotecnología y en las ciencias biológicas. Incluye diferentes disciplinas, como
la ingeniería bioquímica, la ingeniería biomédica, la ingeniería de procesos
biológicos, la ingeniería de biosistemas, la ingeniería bioinformática, etc. Se trata
de un enfoque integrado de los fundamentos de las ciencias biológicas y los
principios tradicionales de la ingenierías clásicas como la quimica o la informática.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 10
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
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Materiales
Manuales de Operación de los equipos del área de Biotecnología.
Aparatos e Instrumentos.
Reactivos
Equipos principales del área de Biotecnología.
Procedimiento.
1.- Elabore el protocolo de operación de cada uno de los equipos indicados por el
docente, basándose en el manual de operación del equipo y en las indicaciones
del responsable del área.
2.- Una vez elaborado el protocolo comentarlo en equipos de trabajo con los
demás compañeros del grupo.
3.- Elabore el reporte de práctica.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 11
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Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
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OBSERVACIONES CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA
1. C.J. Geankoplis. Procesos de transporte y operaciones unitarias. 4ª edición. Editorial CECSA, 1998.
2. Perry & Chilton, Biblioteca del Ingeniero Químico Mc Graw-Hill, Tomo I,II,III,IV, 1986.
3. McCabe & Smith, Operaciones básicas de ingeniería química, Reverte.
4.-Ronald W. Rousseau, Handbook of Separations Process Technology. John
Wiley & Sons, 1987. 5.-Federrick J. Dechow, Separation and Purificación Techniques in
Biotechnology, Noyes Publications, 1989.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 12
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
TÉCNICAS DE SEPARACIÓN DE BIOMASA BACTERIANA PRÁCTICA No. 3 Objetivo.
Aplicar las técnicas más comunes para la recuperación de biomasa utilizada en
procesos Biológicos.
Introducción.
Los organismos como las levaduras son de gran importancia biológica y
económica, por lo que resultan de gran relevancia estudiar sus principales
procesos vitales, tales como la respiración y reproducción típica que presentan.
Las levaduras degradan glucosa y producen alcohol etílico como producto de su
respiración anaerobia (fermentación). Una vez finalizado el proceso de
producción de alcohol, es necesario suspender el crecimiento y acción de la
biomasa bacteriana para mantener un adecuado control es las especificaciones
deseadas del producto. Los métodos más comunes utilizados son la
centrifugación y la filtración, los cuales se desarrollaran en esta práctica.
Materiales
1 Espatula 6 Tubos para centrifuga 6 Vasos de precipitado de 100 ml 3 Crisoles de vidrio poroso 1 Agitador 1 Probeta de 50 ml
Aparatos e Instrumentos.
Reactivos
1 Bomba de vacío 20 g de levadura de pan o levadura de
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 13
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
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Centrifuga Balanza analítica
cerveza
Procedimiento.
Coloca la muestra problema de levadura en una probeta de 50 ml y determine la
densidad del producto por medio del método de pesada, utilizando la balanza
analítica.
Realice preparaciones de solución de levaduras en los vasos de precipitado de
100 ml, tomando proporciones de levadura con ayuda de la espátula y balanza
analítica. Proporciones de levadura 1, 3, 5, 7, 9 y 11% (w/v)
Mezcle la cantidad de levadura con agua destilada y agite la mezcla suavemente
hasta formar una solución homogénea
Vaciar las muestras en tubos para centrifuga y operar el equipo a 3500 rpm por
espacio de 15 minutos. El resto de la muestra separarlo por filtración con ayuda
de una bomba de vacío.
Cuantificar el porcentaje de biomasa precipitada en función de la concentración
de sólidos en ambas pruebas y comparar gráficamente.
Cuestionario.
¿Enuncie la importancia de los métodos de separación utilizados?.
¿Cuál de los 2 métodos resultó más eficiente?
Bibliografía. Audesirk, T. (1997) Biología: La vida en la tierra. Pearson educación. México. Curtis. H., Biología, México, Panamericana. Pelksar. (2000). Microbiología. México. Edit. Paidós. La biología de los microorganismos
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 14
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
“CINÉTICA DE PRODUCCIÓN DE UN METABOLITO PRIMARIO”
Practica No. 4
Objetivo.
El alumno conocerá y efectuará la cinética de producción de un metabolito
primario de origen biológico. En particular de la producción del ácido láctico a
partir del Lactobacillus bulgaricus, así como de interpretar esta información y
traducirla en una gráfica de producción con respecto al tiempo, y el respectivo
cálculo para la obtención de la velocidad de producción del metabolito.
Introducción.
La producción del ácido láctico (metabolito primario) es posible a partir de
microorganismos, el principal productor de ácido láctico en la industria es el
Lactobacillus bulgaricus. En la industria si se quiere producir ácido láctico, no
biomasa| (sin producción de lactobacillus), es necesario cambiar las condiciones
de fermentación. Se agrega aproximadamente 10% en volumen de inoculo al
tanque de fermentación y se deja a una temperatura óptima constante de 37°C sin
agitar durante un tiempo de 10 horas.
Existen diversos métodos para determinar la concentración de ácido láctico en la
leche. En nuestro medio se realiza por titulación con NaOH 0.1 N, usando
fenolftaleína en solución alcoholica al 35% como indicador, y el resultado se
expresa en términos de ml de NaOH 0.1 N requeridos para neutralizar 100 ml de
leche. En los Estados Unidos, en cambio se emplea el sistema de expresión en
términos de porcentaje de ácido láctico y en Europa se usan diversos sistemas
como son los grados Soxhlet-Henkel (ml de NaOH N/4 por 100 ml) o los grados
Dornic (ml de NaOH N/9 por 100 ml). La conversión de estas unidades puede
hacerse en base a las siguientes relaciones:
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 15
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
Ml de NaOH 0.1 N/100 = % ácido láctico/0.09 = °S-H x 2.5 = °D x 1.1
Para poder determinar la velocidad de producción de ácido láctico es necesario
hacer una gráfica de producción con respecto al tiempo, en donde la pendiente de
la gráfica es la velocidad de producción expresada en las unidades de cantidad
con respecto al tiempo.
Materiales
Termómetro –10 a 150 °C. Matraz Erlenmeyer de 250 ml Pizeta con agua destilada Pipeta graduada de 1 y 10 ml Bureta graduada de 25 ml 6 tubos de ensaye Cronometro Franela
Aparatos e Instrumentos.
Reactivos
Potenciometro. NaOH 0.1 N Fenolftaleína Agua libre de CO2 (destilada y hervida) 1 litro de leche descremada 100 g de yogurt natural
Procedimiento.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 16
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
Medir 20 ml de la muestra homogénea a 20°C, transferirla a un erlenmeyer de 250
ml y diluir con 40 ml de agua libre de CO2..
Adicionar 2 ml de solución indicadora de fenolftaleína.
Titular con la solución de NaOH 0.1 N, colocada en una bureta , hasta la aparición
del primer vire rosa persistente por 30 seg.
Expresar la acidez de la muestra en términos de ml de NaOH 0.1 N por 100 ml en
porcentaje de ácido láctico
Hacer el procedimiento 1 al 4 cada 2 horas una vez iniciada la inoculación.
Medir resultados, hacer la gráfica y determinar la velocidad de producción
Actividad a desarrollar:
Leer la práctica y analizar la importancia de cada punto.
Uso del equipo de protección personal (bata, lentes, guantes)
Pedir al laboratorio material a utilizar en el desarrollo de la práctica.
Mostrar al profesor el trabajo realizado y explicar como lo llevo a cabo y porque.
Lavar perfectamente el material utilizado y entregarlo al laboratorio.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 17
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
Cuestionario:
Realice los cálculos necesarios solicitados en la práctica.
Tabule los datos obtenidos de acuerdo al desarrollo de la práctica..
Bibliografía sugerida.
Manual para la Elaboración de Productos Lácteos. Editorial Trillas.
Introducción a la Lactología. P. Keating y H. Gaona. Limusa 1986.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 18
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
OBTENCION DE LECITINAS A PARTIR DE UN PROCESO DE
BIOSEPARACIÓN (ESTUDIOS ENZIMATICOS)
PRACTICA No 5
Objetivo:
El alumno analizara e identificará algunas de las propiedades de los fosfolìpidos
mediante técnicas de aislamiento, en este caso la lecitina, asociado a estudios
enzimáticos.
Introducción:
La biosíntesis de los lípidos constituye un importante proceso metabólico en la
mayoría de los microorganismos. Debido a la limitada capacidad de la animales
superiores para almacenar polisacáridos, la glucosa ingerida en exceso para sus
necesidades energéticas inmediatas y para su capacidad de almacenaje se
convierte por al glucolisis en piruvato y después en acetil-CoA, a partir del cual se
sintetizan los ácidos grasos.
El aislamiento de fracciones lìpidas tisulares se basa en las características de
solubilidad diferencial de los lípidos simples y complejos.
Lípidos simples.
Grasas y aceites. Los glicéridos formados por ácidos grasos en C4 son solubles
en agua. Los glicéridos en C6 o más son insolubles en agua y solubles en éter,
cloroformo y éter de petróleo.
Los colesteroles y esteroles. El colesterol es insoluble en agua pero soluble en
éter, cloroformo y acetona, también es soluble en alcoholes metílicos y etílicos
calientes.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 19
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
Los lípidos complejos
Fosfolìpidos. Las lecitinas, plasmalògenos, cefalinas, cardiolìpidos y esfingolìpidos
como la esfingomielina son solubles en éter,
cloroformo y alcohol etílico fríos, pero insolubles en acetona, diferencia importante
entre colesterol y fosfolìpidos.
Glucolìpidos. Los cerebròsidos, los gangliòsidos y sulfolìpidos son solubles en
éter, cloroformo y alcohol etílico y metìlico caliente pero muy poco soluble en éter
e insolubles en acetona.
Material
Vaso de precipitado 50 ml
Agitador de vidrio
Embudo de talle largo
Bomba de vacio
Papel filtro
Embudo buchner
5 tubos de ensaye
Mechero Fischer
Capsula de porcelana
Equipo de titulación
Pinzas para tubo de ensaye
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 20
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
Desarrollo
En un vaso de precipitado de 100 ml colocar ½ yema de huevo adicionar 20 ml
de alcohol caliente y agitar de tal forma que quede una mezcla homogénea se
deja enfriar a temperatura- ambiente la mezcla fría se filtra en un tubo de
ensaye. Si el extracto es turbio se repite la filtración.
Detención de lecitinas en el filtrado:
En un tubo de ensaye agregar 5 ml de acetona, posteriormente agregue gota a
gota el filtrado obtenido anteriormente. La aparición de turbidez indica la
presencia de lecitinas. (25 gotas)
Aparatos e Instrumentos. Reactivos
Equipo de titulación ½ yema de huevo
Alcohol
Acetona
Cloruro de cadmio
Hidróxido de sodio al 10%
Acido clorhídrico al 10%
Fenolftaleína al 0.1%
Nitrato de plata
Carbonato de sodio
Reactivo de molibdato de amonio
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 21
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
En tubo de ensaye verter 3 ml de filtrado a este adicionar gota a gota agua
destilada, hasta formar una emulsión estable (45 gotas)
Reacción de reconocimiento de los colinafosfolìpidos
A 2 ml de la solución alcohólica de lecitinas adicionar 1 ml de disolución de
cloruro de cadmio. La formación de un precipitado blanco en forma de capas
nos indica la formación del compuesto
Cadmio- lecitina.
Hidrólisis de la lecitina y determinación de los productos de reacción.
Los productos de reacción de lecitina son. La glicerina, algunos ácidos grasos
superiores, ácidos fosfóricos y la colina.
Reconocimiento de la colina
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 22
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
En el tubo de ensaye adicionar 5ml de la dilución de la lecitina más de 3 ml de
NaOH al 10 % mezclar vigorosamente, posteriormente hervir durante 5 minutos.
La colIna que se desprende por la hidrólisis se descompone en trimetilamina
que contiene un color característico de salmuera de arenques.
OBSERVACIONES. RESULTADOS CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFÍA
1. C.J. Geankoplis. Procesos de transporte y operaciones unitarias. 4ª edición.
Editorial CECSA, 1998. 2. Perry & Chilton, Biblioteca del Ingeniero Químico Mc Graw-Hill, Tomo
I,II,III,IV, 1986. 3. McCabe & Smith, Operaciones básicas de ingeniería química, Reverte.
4.-Ronald W. Rousseau, Handbook of Separations Process Technology. John
Wiley & Sons, 1987. 5.-Federrick J. Dechow, Separation and Purificación Techniques in
Biotechnology, Noyes Publications, 1989.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 23
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
“DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE LAS ENZIMAS”. PRÁCTICA No. 6
OBJETIVO. El alumno conocerá el comportamiento de las enzimas por sus propiedades. INTRODUCCIÓN.
Se llaman enzimas a las proteínas específicas que poseen función catalítica. Con
participación de las enzimas se verifican numerosos procesos químicos, el
conjunto de los cuales constituye la esencia del metabolismo.
Influyendo en la velocidad de las reacciones metabólicas, las enzimas son
capaces de regular efectivamente los procesos de vitalidad. Semejante a los
catalizadores inorgánicos, las enzimas aumentan la velocidad de las reacciones
químicas a cuenta de la disminución de la energía de activación y como regla
general, desempeñan su función a una temperatura moderada, presión baja y
valores de pH cercanos al neutro.
Las enzimas son sensibles a las variaciones de las condiciones del medio en que
están funcionando y tienen una serie de particularidades relacionadas a su
naturaleza proteínica.
PROPIEDADES GENERALES DE LAS ENZIMAS.
Dentro de las características de las enzimas se encuentran: su especificidad,
sensibilidad al cambio de temperatura, pH del medio, así como la presencia de
activadores e inhibidores los cuales están condicionados por la naturaleza
proteínica de los catalizadores biológicos.
La actividad catalítica de la enzima está relacionada con la presencia en su
molécula de unas regiones especiales responsables de la fijación y la activación
del sustrato: el centro de sustrato y el centro activo. Ellos consisten en una
combinación única de restos de aminoácidos situados en la cadena polipéptida a
larga distancia uno del otro.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 24
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
LABILIDAD TÉRMICA DE LAS ENZIMAS.
La temperatura del medio influye mucho en la actividad de las enzimas. La
temperatura óptima para la acción de enzimas es la temperatura del cuerpo que
oscila de 36° a 41°C con cierto aumento de la temperatura del medio ocurre
aceleración de la reacción a consecuencia de la activación de las moléculas de
sustrato.
Si hay un aumento en la temperatura que sobrepase los 50°C empieza
gradualmente la desnaturalización de la enzima, de manera que la inactivación de
misma será irreversible.
Al bajar la temperatura la enzima disminuye su actividad también, este
mecanismo aun no es muy claro, sin embargo el enfriamiento no causa
desnaturalización de la enzima y porlo tanto su inactivación puede ser reversible.
INFLUENCIA DEL pH SOBRE LA ACTIVIDAD DE LAS ENZIMAS.
Para cada enzima existe un pH óptimo que crea las condiciones más favorables
para el mantenimiento de la conformación funcionalmente activa de la molécula.
Los grupos amino y carboxilo de los restos de aminoácidos ionizados a una
magnitud de pH determinada, participan en el mantenimiento de la conformación
de la molécula proteínica necesaria para la formación de los centros catalíticos de
la enzima y favorecen también a su ligación con el sustrato. Si ocurre un cambio
en el pH óptimo de funcionamiento de la enzima, se rompen los enlaces que
aseguran la formación de los centros catalíticos y la enzima se inactiva.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 25
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
ESPECIFICIDAD DE LAS ENZIMAS.
Las enzimas se distinguen de los catalizadores inorgánicos por su especificidad
excepcionalmente alta. La etapa inicial catalítica consiste en la formación del
complejo enzima-sustrato, es decir, la ligación del sustrato con el centro catalítico
de la enzima.
La conformación espacial del centro de sustrato debe estar en la correspondencia
geométrica exacta con la estructura de la molécula de sustrato. Solamente en
este caso es posible la formación del complejo E-S y el cumplimiento de la función
catalítica de la enzima. De tal modo, la esencia de la especificidad de enzimas
consiste en el hecho de que el sustrato le corresponde a la enzima, como una
llave a cerradura.
MATERIALES PARA LABILIDAD TÉRMICA
Gradilla (1) Tubos de ensayo (3) Vaso de precipitado de 50 mL (1) Cuba (1) Pizeta (1) Termómetro (1) Hielo
EQUIPOS REACTIVOS
Baño calefactor
Saliva diluida Agua destilada Sol. De cloruro de sodio al 0.3% Sol. De almidón al 1% (preparada con la disolución de NaCl al 0.3%)
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 26
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
Reactivo de lugol
PROCEDIMIENTO.
1.- Añadir a cada tubo de ensaye de 2 a 3 mL de saliva diluida (amilasa)
2.- Hervir el tubo No. 1 durante 1 min.
3.- Posteriormente añadir a todos los tubos (incluyendo el No. 1) 4 mL de
disolución de almidón.
4.- Colocar el baño calefactor a 37°C y meter los tubos 1 y 2, mantenerlos por 10
min.
5.- Sumergir en hielo al tubo No.3, mantenerlo por 10 min.
6.- Transcurrido el tiempo de incubación de los tres tubos de ensaye, añadir a los
tres tubos 1 una gota de reactivo de lugol.
Anote sus observaciones elaborando una tabla con las diferentes condiciones
realizadas.
INFLUENCIA DEL pH
MATERIALES PARA INFLUENCIA DEL pH
Gradilla (1) Tubos de ensayo (3) Pipetas de 5 mL (7)
EQUIPOS REACTIVOS
Baño calefactor Sol. De fosfato sódico disustituido 0.2 M Sol. De ácido cítrico 0.1 M Sol. Amortiguadoras de pH 5.0, 6.0 y 9.0 Saliva Almidón al 1% Reactivo de lugol
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 27
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
PROCEDIMIENTO. 1.- En cada tubo añadir de 2 a 3 mL de las soluciones amortiguadoras a pH 5.0, 6.0 y 9.0 2.- Posteriormente añadir de 2 a 3 mL de saliva diluida (amilasa) y de 4 a 5 mL de sol. de almidón. 3.- Mezclar e incubar durante 10 min. en el baño calefactor. 4.- Después del tiempo de incubación añadir a cada tubo de ensayo una gota del reactivo de lugol. Anotar las observaciones elaborando una tabla. ESPECIFICIDAD DE LA ENZIMA
MATERIALES PARA ESPECIFICIDAD DE LA ENZIMA
Gradilla (1) Tubos de ensayo (4) Pipetas de 5 mL (7)
EQUIPOS REACTIVOS
Parrilla Baño calefactor
Sol. De almidón al 1% Sol. De sacarosa al 2% Saliva diluida (amilasa) Reactivo de lugol Fehling A y B
PROCEDIMIENTO. 1.- Añadir en los tubos de ensaye 1 y 2 de 4 a 5 mL de solución de almidón 2.- En los tubos 3 y 4 añadir de 4 a 5 mL de solución de sacarosa 3.- Posteriormente en los tubos 1 y 3 añadir de 2 a 3 mL de saliva diluida (amilasa) 4.- En los tubos de ensaye 2 y 4 añadir de 2 a 3 mL de solución de sacarosa. 5.- Mezclar el contenido de los tubos e incubar durante 10 minutos a 37°C 6.- Después de la incubación añadir a los tubos 1 y 2 una gota de reactivo de lugol y en los tubos 2 y 4 de 1 a 2 mL de reactivo de fehling. Calentar
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 28
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
Anotar las observaciones elaborando una tabla. OBSERVACIONES. RESULTADOS CONCLUSIONES CUESTIONARIO 1.- Defina que es una enzima 2.- Describa la función biológica de las enzimas 3.- Como actúa la amilasa sobre la molécula de almidón? BIBLIOGRAFIA.
1. C.J. Geankoplis. Procesos de transporte y operaciones unitarias. 4ª edición.
Editorial CECSA, 1998. 2. Perry & Chilton, Biblioteca del Ingeniero Químico Mc Graw-Hill, Tomo
I,II,III,IV, 1986. 3. McCabe & Smith, Operaciones básicas de ingeniería química, Reverte.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 29
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
“FILTRACIÓN ORDINARIA Y POR SUCCIÓN”
Practica No. 7
Objetivo.
El alumno conocerá y efectuará pruebas de velocidad e filtración en muestras de
diatomáceas suspendidas en agua, empleando sistemas de filtración por succión
y filtración ordinaria.
Introducción.
Se denomina filtración al proceso de separación de sólidos en suspensión en un
líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del
líquido.[1]
Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose
en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la
industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos
industriales que requieren de las técnicas químicas.
La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las
variedades de materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las
condiciones particulares de cada aplicación: desde sencillos dispositivos, como
los filtros domésticos de café o los embudos de filtración para separaciones de
laboratorio, hasta grandes sistemas complejos de elevada automatización como
los empleados en las industrias petroquímicas y de refino para la recuperación de
catalizadores de alto valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable
destinada al suministro urbano.
Materiales
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 30
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
Termómetro –10 a 150 °C. Matraz Kitazato de 500 ml Pizeta con agua destilada Espátula Vidrio de reloj Cronometro Probeta graduada de 50 y 100 ml Sello para vació Vasos de precipitado de 150 ml Embudo de tallo largo Agitador de vidrio Papel filtro Crisol gooch (fondo poroso)
Aparatos e Instrumentos.
Reactivos
Bomba de vacío Placa de calentamiento
Tierra diatomácea Carbonato de calcio
Procedimiento.
Medir 2 porciones de 100 ml de agua a 20°C, transferirla a 2 vasos de precipitado
de 150 ml .
Adicionar 10 g de tierra carbonato de calcio a cada vaso y homogenizar bien con
ayuda del agitador de vidrio, hasta formar una suspensión homogénea.
Filtrar ambas muestras, una empleando la bomba de vació acoplada al matraz
kitazato y la otra empleando la filtración tradicional con papel filtro y el embudo de
tallo largo. Registrar el tiempo invertido en la filtración total de la solución.
Repetir ambas pruebas pero aplicando temperatura ( 60°C).
Por otro lado prepare una suspensión al 10% de tierra de diatomaceas y
colóquela en el crisol gooch, hasta formar una precapa, luego filtre nuevamente la
solución al 10% de carbonato de calcio, compare los tiempos.
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 31
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
Actividad a desarrollar:
Leer la práctica y analizar la importancia de cada punto.
Uso del equipo de protección personal (bata, lentes, guantes)
Pedir al laboratorio material a utilizar en el desarrollo de la práctica.
Mostrar al profesor el trabajo realizado y explicar como lo llevo a cabo y porque.
Lavar perfectamente el material utilizado y entregarlo al laboratorio.
Cuestionario:
Realice los registros de los tiempos de filtración finales.
Tabule los datos obtenidos de acuerdo al desarrollo de la práctica.
Explique el efecto de la temperatura en la velocidad de filtración y la diferencia en
la eficiencia de filtración obtenida al utilizar la bomba de vacío.
¿Cuál es el efecto de la precapa en la velocidad de filtración?
Elaboró: Ing. Sergio Torres Cruz 32
Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
Coatzacoalcos. Edición No. 1
Fecha de Edición: 22/08/12
Departamento: Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Ingenieria de Bioseparaciones
Bibliografía sugerida.
1. C.J. Geankoplis. Procesos de transporte y operaciones unitarias. 4ª edición.
Editorial CECSA, 1998. 2. Perry & Chilton, Biblioteca del Ingeniero Químico Mc Graw-Hill, Tomo
I,II,III,IV, 1986. 3. McCabe & Smith, Operaciones básicas de ingeniería química, Reverte.
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