ES2261337T3 - Electrofiltracion de biopolimeros. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para separar biopolímeros (3) de un líquido (2) que presenta una etapa de filtración, en el que se origina en la etapa de filtración la dirección de movimiento principal (4) del líquido (2) por medio de una diferencia de presión generada con ayuda de una bomba entre los dos lados de un medio de filtrado (1, 112, 113, 114, 203) adecuado para la filtración de biopolímeros, siendo dicha diferencia de presión mayor que la diferencia entre la presión atmosférica del entorno y el vacío, y en el entorno del medio de filtrado (1, 112, 113, 114, 203) se aplica un campo eléctrico de modo que éste produzca una fuerza que actúa sobre los biopolímeros (3) en contra de la dirección de movimiento principal (4) del líquido (2).
Description
Electrofiltración de biopolímeros.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para separar biopolímeros de un líquido que presenta
una etapa de filtración, así como a un aparato de filtro para
separar una fase dispersa, en particular de biopolímeros, de un
líquido.
Uno de los biopolímeros industriales más
significativos es el polisacárido xantano. Un procedimiento usual
hasta ahora para separar xantano se describe en Lo Y.-M., Yang
S.-T., Min D.B.: Ultrafiltration of Xanthan Gum Fermentation
Broth: Process and Economic Analysis, Journal of Food
Engineering, 32, 219-237 (1997). Una
biosuspensión que contiene xantano se concentra con ayuda de una
unidad de ultrafiltración y se mezcla con isopropanol para
precipitar el xantano. La ultrafiltración es usualmente una
filtración de flujo transversal, es decir, la dirección de
movimiento principal del líquido de suspensión es "transversal"
a la dirección de filtración, o sea, sustancialmente paralela al
medio de filtrado. Esto es necesario para preservar el medio de
filtrado de obstrucciones y taponamientos -el denominado
ensuciamiento de membrana-, los cuales reducen fuertemente la
permeabilidad del medio de filtrado y podrían llevar a que la
filtración se paralizase casi completamente. El consumo de energía
de las bombas necesarias para el movimiento del líquido representa
la mayor parte de los costes de funcionamiento que corresponden a
la ultrafiltración. Debido al creciente contenido de xantano con la
ultrafiltración, aumenta también la viscosidad de la suspensión
reconcentrada, lo que lleva a potencias de bombeo necesarias
correspondientemente más elevadas. La ultrafiltración lleva
solamente a una reconcentración, pero no a la separación del
xantano propiamente dicha, ya que el líquido de suspensión que
contiene xantano debe seguir siendo bien bombeado para poder
conservar la función del aparato de filtrado de flujo
transversal.
El xantano precipitado a continuación por medio
del suministro de isopropanol a la suspensión reconcentrada se
filtra o se centrifuga para separarlo. Después de esta etapa de
filtración o centrifugación se recupera el isopropanol añadido por
medio de una destilación. En este caso, la destilación consume una
cantidad de energía relativamente grande, ya que debe consumirse la
energía de evaporación de todo el alcohol utilizado. Por otro lado,
hasta ahora no puede renunciarse a la etapa de destilación para
poder mantener en circulación la mayor parte del isopropanol y, por
tanto, para poder evitar, por un lado, cantidades demasiado elevadas
de alcohol en el agua residual, por otro lado, un consumo demasiado
alto de isopropanol. Sin embargo, en este caso, en el procedimiento
convencional es inevitable una pérdida del disolvente orgánico
isopropanol que se debe compensar siempre, ya que el alcohol se
encuentra también en la fracción de xantano separada durante el
filtrado o centrifugado.
Por la publicación alemana 1205491 se conoce un
procedimiento de separación para proteínas y, por tanto,
biopolímeros, en el que tiene lugar una separación debido a efectos
electroforéticos. El efecto de separación se debe en este caso a
diferentes velocidades de migración de diversas proteínas en el
campo eléctrico. Un medio de filtrado permeable a los coloides
sirve para la separación hidrodinámica. La fracción de proteína que
no migra a través del medio de filtrado permanece en el líquido de
suspensión, de modo que sólo se realiza una separación entre
diferentes especies de proteína, pero ninguna separación de
biopolímeros de un líquido de suspensión. En este caso, se utiliza
una diferencia de presión impulsor de aproximadamente 30 cm de
columna de agua. Por el documento JP-59171850 se
conoce la separación de proteínas suspendidas en un campo eléctrico,
en el que no se realiza su separación del líquido de suspensión. El
efecto de separación se debe a diferentes velocidades
electroforéticas de las especies de proteína. Una membrana es
permeable para los biopolímeros y no asume la función de un medio
de filtrado, sino que sirve solamente como barrera de flujo entre el
flujo de retenido y el de permeado. El flujo de retenido y el de
permeado fluye tangencialmente a la membrana, mientras que el campo
eléctrico está orientado perpendicularmente a la membrana y, por
tanto, ejerce sobre las partículas de proteína una fuerza
perpendicular a la dirección de movimiento principal del
líquido.
Por Weber y Stahl "Einflu\betaeines elektrischen Feldes auf die Kinetik der
kuchenbildenden Pre\betafiltration", Filtrieren
& Separieren 14 (2000), págs. 58-63, se conoce
un aparato de laboratorio en el que se separan partículas minerales
suspendidas en un medio de filtrado, ejerciendo un campo eléctrico
aplicado una fuerza sobre las partículas opuesta a la dirección de
movimiento principal del líquido de suspensión. La diferencia de
presión que impulsa la filtración se aplica por medio de un troquel
de prensado.
Debido a la problemática de la circulación de
alcohol y de la pérdida de alcohol, la invención se basa en el
problema de crear un procedimiento para la separación de
biopolímeros, en primer lugar de xantano, de un líquido, en el que
pueda renunciarse a una precipitación con isopropanol y el consumo
de energía total se reduzca netamente con respecto a los
procedimientos convencionales.
Este problema se resuelve por medio de un
procedimiento para la separación de biopolímeros de un líquido, en
particular de polisacáridos, como xantano, o de ácido
polihidroxibutírico, que presenta una etapa de filtración,
originándose en la etapa de filtración la dirección de movimiento
principal del fluido por efecto de una diferencia de presión
generada por medio de una bomba entre los dos lados de un medio de
filtrado adecuado para la filtración de biopolímeros, y en el
entorno del medio de filtrado se aplica un campo eléctrico de tal
modo que produzca una fuerza que actúa sobre los biopolímeros en
contra de la dirección del movimiento principal del líquido. Esto
significa que la dirección de movimiento principal del líquido se
fija en el espacio del procedimiento en la dirección de filtración
a través del medio de filtrado y no transversalmente a ella, como
ocurre en una filtración de flujo transversal. En contra de esta
dirección de movimiento principal experimentan los biopolímeros
-que, debido a grupos funcionales disociados, llevan una carga- una
fuerza originada por el campo eléctrico aplicado que los aleja del
medio de filtrado. El campo eléctrico está orientado para ello de
tal modo que las líneas del campo discurran perpendiculares o bajo
un ángulo grande con la superficie del medio de filtrado. Se
producen efectos electrocinéticos, es decir, los biopolímeros se
alejan del medio de filtrado por electroforesis, con lo que se
reduce la concentración de biopolímeros en la proximidad del medio
de filtrado y se eleva la cinética de filtración debido a la
reducida viscosidad y a la evitación de la obstrucción de poros del
medio de filtrado. El líquido es un medio predominantemente acuoso,
pudiendo omitirse la utilización de un disolvente orgánico. Según
la invención, la diferencia de presión es mayor que la diferencia
entre la presión atmosférica del entorno y el vacío, lo que lleva a
una velocidad de filtración elevada.
Un efecto adicional sorprendente consiste en que
el campo eléctrico lleva a un refuerzo de la tendencia a la
coagulación de los biopolímeros, lo que favorece aún más la
filtración por formación de aglomerados.
Se ha visto de manera sorprendente que, en el
procedimiento según la invención, en la producción de xantano puede
renunciarse no sólo a la utilización de un disolvente orgánico para
la precipitación y a la etapa de destilación ligado a ésta, sino
que, además, se puede suprimir la anteposición de una
ultrafiltración en un filtro de flujo transversal. Esto repercute
favorablemente en los costes de funcionamiento y de inversión para
una instalación correspondiente de producción de xantano debido a la
supresión del aparato de filtro de flujo transversal.
Como medio de filtrado se utiliza
preferentemente una membrana que puede ser ventajosamente una
membrana intercambiadora de iones. Alternativamente, pueden
utilizarse como medio de filtrado un tejido de filtrado o un cuerpo
poroso en gran parte rígido.
En un perfeccionamiento especialmente ventajoso
de la invención, la etapa de filtración se realiza en un aparato en
el que uno o varios elementos de apoyo huecos provistos de un medio
de filtrado están dispuestos en un recipiente que presenta una
entrada a través de la cual se suministra al recipiente el líquido
cargado con los biopolímeros. La diferencia de presión se genera
entre el lado exterior y el lado interior del elemento de apoyo,
con lo que se fija la dirección de movimiento principal del líquido
desde el lado exterior al lado interior a través del medio de
filtrado. El líquido puede evacuarse por una salida de filtrado
desde el lado interior de los elementos de apoyo. El campo
eléctrico se aplica uniendo al menos dos electrodos con una fuente
de tensión eléctrica, estando dispuestos los electrodos de tal modo
que en el entorno del medio de filtrado se produce la fuerza que
actúa sobre los biopolímeros en contra de la dirección de movimiento
principal del líquido.
En otra forma de realización ventajosa de la
invención, la etapa de filtración se realiza en un
filtro-prensa equipado con al menos dos electrodos
o en una máquina de filtro de prensado automático equipada con al
menos dos electrodos.
Si debe trabajarse con cargas más pequeñas, la
etapa de filtración puede realizarse preferentemente en un filtro
de vacío a presión equipado con al menos dos electrodos.
En un perfeccionamiento ventajoso, el
procedimiento presenta una etapa en la que se disminuye la
concentración de iones en el líquido. Esta etapa se realiza
preferentemente antes de la etapa de filtración y puede llevarse a
cabo preferentemente con ayuda de un intercambiador de iones o por
diálisis o electrodiálisis.
Ventajosamente, la aplicación del campo
eléctrico y la generación de la diferencia de presión se realizan
simultáneamente.
El procedimiento según la invención resulta
también especialmente ventajoso cuando el líquido contiene
adicionalmente, junto con los biopolímeros, componentes en
partículas. En este caso, los componentes en partículas adicionales
se separan también del líquido ventajosamente durante la etapa de
filtración o bien se separan del líquido antes del paso de
filtración, preferentemente por centrifugación. Si los componentes
en partículas adicionales se separan igualmente del líquido durante
la etapa de filtración, se produce también un efecto positivo para
la separación de los componentes en partículas por medio del campo
eléctrico. Dado que las partículas de materias sólidas en un
entorno acuoso llevan en general una carga superficial, se hace
perceptible aquí también el efecto electroforético, con lo que se
retarda la formación de una torta de filtración de los componentes
sobre partículas en el medio de filtrado. Esto significa una
influenciación favorable de la cinética de filtración.
Preferentemente, el medio de filtrado está
dispuesto entre al menos un par de electrodos, comprendiendo ánodo
y cátodo, estando constituido el ánodo ventajosamente, al menos de
forma parcial, por una aleación a base de níquel, en grafito o en
platino. Uno de los electrodos puede ser un tejido de sustentación
metálico debajo del medio de filtrado.
En un perfeccionamiento ventajoso de la
invención, el medio de filtrado consiste al menos parcialmente en
un material eléctricamente conductivo y él mismo se utiliza como
electrodo.
El problema en el que se basa la invención se
resuelve, además, con un aparato de filtro para separar de un
líquido una fase dispersa, en particular de biopolímeros, como, por
ejemplo, xantano, presentando el aparato de filtro uno o varios
elementos de apoyo huecos provistos de un medio de filtrado, los
cuales están dispuestos en un recipiente al que puede suministrarse
por una entrada el líquido cargado con la fase dispersa. Entre el
lado exterior y el lado interior de cada elemento de apoyo puede
generarse una diferencia de presión que determine una dirección de
movimiento principal del líquido desde el lado exterior del elemento
de apoyo al lado interior a través del medio de filtrado. Además,
el aparato de filtro presenta al menos dos electrodos que están
dispuestos de tal modo que en el entorno del medio de filtrado puede
aplicarse un campo eléctrico uniendo los electrodos con una fuente
de tensión eléctrica, con lo que puede originarse una fuerza que
actúe sobre la fase dispersa en contra de la dirección de
movimiento principal del líquido. El líquido puede evacuarse por una
salida de filtrado.
En una forma de realización ventajosa, cada
elemento de apoyo tiene forma de prisma o de cilindro y el medio de
filtrado cubre al menos parcialmente la superficie lateral del
elemento de apoyo. En este caso, preferentemente, al menos un
electrodo está dispuesto en forma de anillo alrededor de cada
elemento de apoyo.
En otra forma de realización ventajosa, cada
elemento de apoyo está realizado en forma de placa, disco o plato y
presenta dos superficies frontales, cubriendo el medio de filtrado
al menos parcialmente al menos una de las dos superficies
frontales. En este caso, los elementos de apoyo pueden estar
dispuestos ventajosamente en posición horizontal o vertical.
En un perfeccionamiento ventajoso de la
invención, al menos un electrodo está integrado en cada elemento de
apoyo. Preferentemente, al menos un electrodo se realiza también en
forma de placa, disco o plato.
Preferentemente, el aparato de filtro presenta
varios elementos de apoyo conectados en paralelo.
A continuación, se explica con más detalle la
invención con ayuda de ejemplos de formas de realización que están
representados esquemáticamente en los dibujos correspondientes. En
este caso, las representaciones están esquematizadas en aras de una
mayor claridad y no están dibujadas a escala real.
la figura 1 muestra el principio básico de la
etapa de filtración del procedimiento según la invención;
la figura 2 muestra la representación en sección
esquemática y no a escala de un aparato de filtro según la invención
con elementos de apoyo en forma de plato; y
la figura 3 muestra la representación en sección
esquemática y no a escala de un aparato de filtro según la invención
con un elemento de apoyo cilíndrico.
En la figura 1 está representado
esquemáticamente el principio básico del procedimiento según la
invención. Entre los dos lados de un medio de filtro 1, por ejemplo
de una membrana adecuada para la filtración de biopolímeros, se
genera una diferencia de presión que lleva a que el líquido 2 acuoso
suministrado a través de la entrada 5, que está cargado con
macromoléculas o coloides del biopolímero 3 a separar, por ejemplo
xantano, pase a través del medio de filtrado 1, siendo retenido el
biopolímero por el medio de filtrado 1 y, por tanto, teniendo lugar
una filtración. La dirección de movimiento principal 4 del líquido 2
se determina en este caso, al contrario que en una filtración de
flujo transversal, por efecto de la diferencia de presión
transmembranal. La diferencia de presión puede generarse
hidráulicamente por medio de una bomba 6, por ejemplo a través de la
entrada 5. Debajo de la membrana 1 de filtrado está dispuesto un
tejido de sustentación metálico que sirve como cátodo 7. En el lado
opuesto del espacio 9 del procedimiento está dispuesta una placa que
sirve como ánodo 8, por ejemplo de Hastelloy. El cátodo 7 se une
con el polo negativo 10 y el ánodo 8 con el polo positivo 11 de una
fuente de tensión continua 12, con lo que se establece un campo
eléctrico entre los electrodos 7, 8. Dado que los componentes del
biopolímero 3, debido a grupos OH disociados, llevan una carga
superficial negativa, actúa una fuerza sobre ellos en el campo
eléctrico en la dirección del ánodo 8 y, por tanto, en contra de la
dirección del movimiento principal del líquido 2. Por encima de una
intensidad de campo crítica, que es necesaria para que la fuerza
del campo exceda de la fuerza de resistencia del líquido 2 que
circula a través del medio de filtrado 1, los componentes del
biopolímero 3 se mueven electroforéticamente en la dirección del
ánodo 8, con lo que se reduce la concentración de biopolímero en el
entorno del medio de filtrado 1 y se eleva la velocidad de
filtración. Además, actúa también sobre el líquido 2 cargado
positivamente debido a la conservación de la electroneutralidad de
todo el sistema una fuerza eléctrica que origina electroósmosis, es
decir, que fomenta el movimiento del líquido 2 en la dirección del
cátodo 7 haciendo que una presión electroosmótica se superponga a
la diferencia de presión aplicada. Después de terminar el proceso de
separación, la masa de biopolímero que permanece en el espacio 9
del procedimiento puede ser deshumectada y descargada a continuación
aplicando una presión diferencial de gas.
Para mantener pequeño el flujo de corriente
eléctrica, se reduce la conductividad del líquido 2 antes de la
realización de la filtración descrita por medio de un intercambiador
de iones no representado.
En la figura 2, un aparato de filtro según la
invención está representado como dibujo en sección esquemático y no
a escala. Los elementos de apoyo huecos 101, 102, 103 en forma de
plato están realizados en plástico eléctricamente no conductor y
están dispuestos en el interior del recipiente 104. En este caso,
los elementos de apoyo 101, 102, 103 están fijados sobre el árbol
hueco 105. El lado interior de cada elemento de apoyo 101, 102, 103
está unido con el lado interior del eje hueco 105 por medio de
taladros de salida de filtrado 106, 107, 108. Cada elemento de
apoyo 101, 102, 103 presenta en su lado superior provisto de unas
aberturas de paso 109, 110, 111 un medio de filtrado 112, 113, 114
que puede ser, por ejemplo, una membrana adecuada para la
filtración de biopolímeros. Aplicando vacío en el lado del filtrado,
es decir, aplicando vacío en un espacio de acumulación de filtrado
no representado, unido con el interior del árbol hueco, puede
generarse una diferencia de presión entre el lado interior y el
lado exterior de cada elemento de apoyo 101, 102, 103. En los
elementos de apoyo 101, 102, 103 están dispuestos por debajo del
medio de filtrado unos respectivos electrodos 115, 116, 117 que
están unidos con el polo negativo 120 de una fuente de tensión
continua 121 por medio de una línea 118 colocada en un cuerpo
aislador 125 y de un contacto de anillo rozante 119 y que, por
tanto, están conectados como cátodos 115, 116, 117. Frente a cada
cátodo, en el respectivo otro lado del correspondiente medio de
filtrado 112, 113, 114, está dispuesto un respectivo electrodo 122,
123, 124, conectado como ánodo 122, 123, 124 que está unido con el
polo positivo 127 de la fuente de tensión continua 121 a través de
una línea adicional 126 colocada en el cuerpo aislador 125 y de un
contacto de anillo rozante 128, de modo que entre los pares de
electrodos 115/122, 116/123 y 117/124 puede aplicarse un respectivo
campo eléctrico. El árbol hueco 105 está montado de manera
flotante, estando representado únicamente un cojinete 130 que está
sellado por medio de una junta de laberinto 131 con respecto al
espacio 132 del procedimiento en el interior del recipiente 104. El
recipiente 104 puede abrirse a la unión de brida 133. Además, el
recipiente 104 presenta una entrada 134 con una brida de entrada
135 y una salida cerradiza 136 con una brida de salida 129.
En funcionamiento, se suministra al espacio 132
del procedimiento en el recipiente 104 por la entrada 134 un
líquido cargado con una fase dispersa, por ejemplo xantano, que se
filtra hacia el interior de los elementos de apoyo 101, 102, 103
debido a la diferencia de presión aplicada a través del medio de
filtrado 112, 113, 114 y que se evacúa a través de los taladros de
salida de filtrado 106, 107, 108 y el interior del árbol hueco 105
hacia el espacio de recogida de filtrado no representado. La salida
136 está cerrada. En este caso, actúa sobre la fase dispersa una
fuerza opuesta a la dirección de movimiento principal, la cual
reduce la concentración de la fase dispersa en la proximidad del
medio de filtrado 112, 113, 114 y, por tanto, eleva la velocidad de
filtración. La fase dispersa se deposita en los ánodos 122, 123, 124
y junto con el último líquido que sale del espacio 132 del
procedimiento se separa en el medio de filtrado 112, 113, 114.
Después de realizada la filtración se descarga la fase dispersa
separada, para lo cual se abre la salida 136 y se somete el árbol
hueco 105 junto con los elementos de apoyo 101, 102, 103 a
vibraciones de torsión. La fase dispersa separada es centrifugada
así en primer lugar por los elementos de apoyo 101, 102, 103 y, a
continuación, se desliza a lo largo de la pared inclinada 137 en la
parte inferior del recipiente 104 hacia la salida 136.
En la figura 3 está representado un ejemplo de
forma de realización adicional de un aparato de filtro según la
invención como dibujo en sección esquemático y no a escala. El
aparato presenta un elemento de apoyo 202 cilíndrico hueco provisto
de unas aberturas de paso 201 que está revestido con un medio de
filtrado 203 que puede ser una membrana adecuada para la filtración
de biopolímeros. El elemento de apoyo está dispuesto en el interior
de un recipiente de presión 204. A lo largo de la pared 205 del
recipiente está dispuesto alrededor del elemento de apoyo un
electrodo cilíndrico 206 que está eléctricamente aislado por la capa
aisladora 207 con respecto a la pared 205 del recipiente. El
electrodo 206 está unido con el polo positivo 210 de la fuente de
tensión continua 211 a través de una línea 208 que sale del
recipiente de presión 204 por medio del cuerpo aislador 209 y, por
tanto, está conectado como ánodo 206. En el interior del elemento de
apoyo 202 está dispuesto un electrodo 212 en forma de barra que se
sujeta con dos piezas aisladoras 213 y 214 incrustadas en el
elemento de apoyo 201 o en la tapa 215 del recipiente y que está
unido con el polo negativo 217 de la fuente de tensión continua 211
por medio de una línea 216 y, por tanto, está conectado como cátodo
212. A través de la tapa 215 del recipiente, que puede retirarse
del resto del recipiente de presión 204 por medio de una conexión
de brida soltable 221, una entrada 218 conduce al espacio 219 del
procedimiento y una salida de filtrado 220 lleva desde el interior
del elemento de apoyo 202 a un conducto de salida de filtrado no
representado.
En funcionamiento, el líquido cargado con la
fase dispersa, por ejemplo xantano, se bombea a través de la
entrada 218 hacia el espacio 219 del procedimiento en el interior
del recipiente de presión 204. La bomba, no representada,
proporciona también la diferencia de presión entre el lado exterior
y el lado interior del elemento de apoyo 202 que, como potencial de
impulsión, produce la dirección de movimiento principal del líquido
a través del medio de filtrado 203. El líquido que ha alcanzado el
interior del elemento de apoyo a través de las aberturas de entrada
201 de dicho elemento de apoyo 202 puede evacuarse como filtrado a
través de la salida de filtrado 220. El campo eléctrico establecido
entre los electrodos 206 y 212 produce sobre la fase dispersa una
fuerza opuesta a la dirección de movimiento principal del líquido,
de modo que se reduce la concentración de la fase dispersa en las
proximidades del medio de filtrado 203, lo que aumenta la velocidad
de filtración e impide una obstrucción de los poros del medio de
filtrado 203.
Claims (29)
1. Procedimiento para separar biopolímeros
(3) de un líquido (2) que presenta una etapa de filtración,
en el que se origina en la etapa de filtración
la dirección de movimiento principal (4) del líquido (2) por medio
de una diferencia de presión generada con ayuda de una bomba entre
los dos lados de un medio de filtrado (1, 112, 113, 114, 203)
adecuado para la filtración de biopolímeros, siendo dicha diferencia
de presión mayor que la diferencia entre la presión atmosférica del
entorno y el vacío, y
en el entorno del medio de filtrado (1, 112,
113, 114, 203) se aplica un campo eléctrico de modo que éste
produzca una fuerza que actúa sobre los biopolímeros (3) en contra
de la dirección de movimiento principal (4) del líquido (2).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los biopolímeros (3) están constituidos
al menos en parte por xantano y/u otros polisacáridos.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los biopolímeros (3) están constituidos
al menos en parte por ácido polihidroxibutírico.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como medio
de filtrado se utiliza una membrana intercambiadora de iones.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa de
filtración se realiza en un aparato que presenta:
- a)
- un recipiente (104, 204) que tiene una entrada (134, 218) a través de la cual puede suministrarse al recipiente (104, 204) el líquido (2) cargado con los biopolímeros (3),
- b)
- al menos un elemento de apoyo (101, 102, 103, 202) provisto de un medio de filtrado (1, 112, 113, 114, 203), que está dispuesto en el recipiente (104, 204) y presenta un lado exterior y un lado interior, así como una salida de filtrado (106, 107, 108, 220), a través del cual puede evacuarse líquido (2), pudiendo generarse entre el lado exterior y el lado interior del elemento de apoyo (101, 102, 103, 202) la diferencia de presión que determina la dirección de movimiento principal (4) del líquido (2) desde el lado exterior al lado interior a través del medio de filtrado (1, 112, 113, 114, 203),
- c)
- al menos dos electrodos (7, 8, 115, 116, 117, 122, 123, 124, 206, 212) que están dispuestos de tal modo que en el entorno del medio de filtrado (1, 112, 113, 114, 203) puede aplicarse un campo eléctrico uniendo los electrodos (7, 8, 115, 116, 117, 122, 123, 124, 206, 212) con una fuente de tensión eléctrica (12, 121, 211), con lo que puede producirse la fuerza que actúa sobre los biopolímeros (3) en contra de la dirección de movimiento principal (4) del líquido (2).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la etapa de
filtración se realiza en un filtro-prensa equipado
con al menos dos electrodos (7, 8) o en una máquina de filtro de
prensado automático equipado con al menos dos electrodos (7, 8) o
en un filtro de vacío a presión equipada con al menos dos electrodos
(7, 8).
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
procedimiento presenta una etapa en la que se reducen la
concentraciones de iones en el líquido (2) y que se realiza antes de
la etapa de filtración o tiene lugar simultáneamente con la
misma.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque la etapa en la que se reduce la
concentración de iones del líquido (2), se realiza en el mismo
espacio (9, 132, 219) del procedimiento como la etapa de
filtración.
9. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque se reduce la concentración de iones del
líquido (2) con ayuda de un intercambiador de iones o por diálisis o
electrodiálisis.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
aplicación del campo eléctrico y la generación de la diferencia de
presión se realizan una a continuación de otra.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la aplicación
del campo eléctrico y la generación de la diferencia de presión se
realizan simultáneamente.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el líquido
(2) contiene adicionalmente, junto con los biopolímeros (3), unos
componentes en partículas que se separan del líquido (2) antes o
durante la etapa de filtración.
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque la separación de los componentes en
partículas adicionales se realiza por centrifugación.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de
filtrado (1, 112, 113, 114, 203) está dispuesto entre al menos un
par de electrodos (7/8, 115/122, 116/123, 117/124, 206/212),
comprendiendo un ánodo (8, 122, 123, 124, 206) y cátodo (7, 115,
116, 117, 212).
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque el ánodo (8, 122, 123, 124, 206)
utilizado consiste al menos parcialmente en una aleación a base de
níquel o en grafito o en platino.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el medio de
filtrado (1, 112, 113, 114, 203) consiste al menos parcialmente en
un material eléctricamente conductor y se utiliza como electrodo
(7).
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el líquido
(2) se mantiene libre de disolventes orgánicos que provoquen una
precipitación de los biopolímeros (3).
18. Procedimiento para fabricar xantano que
presenta al menos una etapa de fermentación, así como al menos una
etapa para separar los biopolímeros de xantano generados del caldo
de fermentación, realizándose la separación según una de las
reivindicaciones 1 a 2 ó 4 a 17.
19. Aparato de filtro para separar una fase
dispersa, en particular de biopolímeros (3), de un líquido (2), que
presenta:
- a)
- un recipiente (104, 204) que tiene una entrada (134, 218) a través de la cual puede suministrarse al recipiente (104, 204) el líquido (2) cargado con la fase dispersa,
- b)
- al menos un elemento de apoyo hueco (101, 102, 103, 202) provisto de un medio de filtrado (1, 112, 113, 114, 203), que está dispuesto en el recipiente (104, 204) y presenta un lado exterior y un lado interior, así como una salida de filtrado (106, 107, 108, 220), a través de la cual puede evacuarse líquido (2) del interior del elemento de apoyo, pudiendo generarse entre el lado exterior y el lado interior del elemento de apoyo (101, 102, 103, 202) una diferencia de presión que determina la dirección de movimiento principal (4) del líquido (2) desde el lado exterior al lado interior a través del medio de filtrado (1, 112, 113, 114, 203),
- c)
- al menos dos electrodos (7, 8, 115, 116, 117, 122, 123, 124, 206, 212) que están dispuestos de tal modo que en el entorno del medio de filtrado (1, 112, 113, 114, 203) puede aplicarse un campo eléctrico uniendo los electrodos (7, 8, 115, 116, 117, 122, 123, 124, 206, 212) con una fuente de tensión eléctrica (12, 121, 211), con lo que puede producirse una fuerza que actúa sobre la fase dispersa en contra de la dirección de movimiento principal (4) del líquido (2).
20. Aparato de filtro según la reivindicación
19, caracterizado porque el elemento de apoyo (202) tiene
forma de prisma o de cilindro y el medio de filtrado (1, 203) cubre
al menos parcialmente la superficie lateral del elemento de apoyo
(202).
21. Aparato de filtro según la reivindicación
20, caracterizado porque al menos un electrodo (206) está
dispuesto en forma de anillo alrededor del elemento de apoyo
(202).
22. Aparato de filtro según la reivindicación
21, caracterizado porque el elemento de apoyo (101, 102, 103)
está realizado en forma de placa, disco o plato y presenta dos
superficies frontales, y el medio de filtrado (1, 112, 113, 114)
cubre al menos parcialmente al menos una de las dos superficies
frontales.
23. Aparato de filtro según la reivindicación
22, caracterizado porque al menos un electrodo (122) está
realizado también en forma de placa, disco o plato.
24. Aparato de filtro según una de las
reivindicaciones 21 a 22, caracterizado porque el elemento de
apoyo (101, 102, 103) está dispuesto en posición horizontal o
vertical.
25. Aparato de filtro según una de las
reivindicaciones 19 a 24, caracterizado porque al menos un
electrodo está integrado en el elemento de apoyo (101, 102, 103,
202).
26. Aparato de filtro según una de las
reivindicaciones 19 a 25, caracterizado porque el aparato de
filtro presenta varios elementos de apoyo (101, 102, 103) conectados
en paralelo.
27. Utilización de un
filtro-prensa equipado con al menos dos electrodos
(7, 8) para realizar un procedimiento según una de las
reivindicaciones 6 a 17.
28. Utilización de una máquina de filtro de
prensado automático equipada con al menos dos electrodos (7, 8) para
realizar un procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a
17.
29. Utilización de un filtro de vacío a presión
equipado con al menos dos electrodos (7, 8) para realizar un
procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 17.
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