| Revue: | Revista de la Sociedad Química de México |
| Base de datos: | PERIÓDICA |
| Número de sistema: | 000190966 |
| ISSN: | 0583-7693 |
| Autores: | Tejeda Mansir, Armando1 Búsani, Iván Rentería, María Eugenia Montesinos, Rosa María |
| Instituciones: | 1Universidad de Sonora, Departamento de Investigaciones Científicas y Tecnológicas, Hermosillo, Sonora. México 2Universidad de Sonora, Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia, Hermosillo, Sonora. México |
| Año: | 2002 |
| Periodo: | Ene-Mar |
| Volumen: | 46 |
| Número: | 1 |
| Paginación: | 43-48 |
| País: | México |
| Idioma: | Español |
| Tipo de documento: | Artículo |
| Enfoque: | Descriptivo |
| Resumen en español | El escalamiento y optimización de las operaciones cromatográficas de afinidad presenta actualmente un gran interés industrial. Un enfoque que permite ayudar a realizar estas tareas de la ingeniería de bioprocesos, consiste en el desarrollo de modelos matemáticos y el uso de estos modelos en programas de computación, para predecir el comportamiento de estos procesos cromatograficos. En este trabajo, se utilizó un modelo de transporte que incluye la difusión en el poro, la resistencia en la película y una cinética de adsorción finita, para describir matemáticamente el comportamiento de un sistema de adsorción por afinidad en un tanque perfectamente agitado. Como sistema modelo se utilizaron datos experimentales de la literatura que describen la adsorción por afinidad de β-galactosidasa en anti-β-galactosidasa inmovilizada en partículas de sílice porosa. El sistema de ecuaciones diferenciales del modelo matemático fue resuelto utilizando el método numérico de líneas (NUMOL) utilizando el algoritmo de integración Runge-Kutta-Fehlberg. Esta solución fue comparada con una más simplificada obtenida con el modelo de parámetros agrupados. El mejor ajuste a los datos experimentales se obtuvo con la solución del modelo de transporte, sin embargo, el ajuste con el modelo de parámetros agrupados también fue bastante preciso. El uso del modelo de transporte permitió obtener los perfiles de concentración de proteína en el líquido del poro y en la fase sólida del adsorbente. Los pronunciados perfiles de concentración observados en la etapa inicial del proceso de adsorción en ambas fases, mostraron que la velocidad a la transferencia de masa en el sistema experimental era muy alta. Sólo bajo esta condición los resultados del modelo de transporte y del modelo de parámetros agrupados son muy próximos. El uso del modelo de transporte es una forma única para predecir el comportamiento.. |
| Resumen en inglés | The scale-up and optimization of large-scale affinity chromatographic operations is of major industrial importance. The development of mathematical models and their use in computer programs to predict the performance of these chromatographic processes is an approach that can help to perform these bioprocess engineering tasks. In this work, a transport model which include pore diffusion, external film resistance, and finite kinetic rate, was used to mathematically describe the performance of a batch affinity adsorption system. Experimental data from literature describing the adsorption of β-galactosidase onto anti-β-galactosidase immobilized on porous silica was used as a model system. The differential equations system of the mathematical model was solved using the numerical method of lines (NUMOL) with a Runge-Kutta-Fehlberg integration algorithm. This solution was compared with a simpler one, given by the analytical solution of the lumped parameters model. The best fit to the experimental data was obtained with the transport model solution, however, the fit with the lumped parameters model was accurate too. The use of the transport model allowed to obtain the protein concentration profiles in the liquid inside the adsorbent pores and in the solid phase of the adsorbent. The sharp concentration profiles observed during the initial step of the adsorption process in both phases, showed a very high mass-transfer rate in this experimental system. Only under this condition the results using transport model and the lumped parameters model are very close. The use of the transport model is a unique way to predict batch affinity performance as well as to obtain a better understanding of the fundamental mechanisms responsible for the bioseparations |
| Disciplinas: | Química, Matemáticas |
| Palabras clave: | Química analítica, Matemáticas aplicadas, Cromatografía de afinidad, Proteínas, Adsorción, Modelos matemáticos |
| Keyword: | Chemistry, Mathematics, Analytical chemistry, Applied mathematics, Affinity chromatography, Proteins, Adsorption, Mathematical models |
| Texte intégral: | Texto completo (Ver PDF) |
