Modelado termodinámico de equilibrio de fases para sistemas de extracción líquido-líquido con dos fases acuosas (ATPS) (2023)
RESUMEN : Los sistemas ATPS han sido ampliamente utilizados para la separación y recuperación de productos biológicos, especialmente proteínas y bio farmacológicos de interés comercial tales como anticuerpos mononucleares, ADN, factores de crecimiento, entre otras. Dentro de las ventajas de esta técnica se incluye que el equilibrio de partición se alcanza muy rápido, de bajo costo, tiene alto potencial de reciclaje de los materiales utilizados para formar los sistemas, fácil de escalar y tiene capacidad de integración de procesos y operación continua. Dado que el comportamiento de la partición de las biomoléculas en sistemas ATPS es complejo, se deben realizar muchos ensayos laboriosos para la optimización de estos, acarreando mayores costos y encaminar de esta forma a la mayoría de las investigaciones en optimización de ATPS a que se centren en un factor una variable (OFAT), en el que se identifican factores específicos a estudiar, se selecciona uno manteniendo los demás factores constantes. Esto generalmente da como resultado condiciones óptimas deficientes y falsa; esta situación en la cual se basa más en la recolección de datos experimentales para sistemas particulares ha dejado relegado al estudio del modelado termodinámico más conveniente a de forma general en los sistemas ATPS. Es este el motivo fundamental del siguiente trabajo haciendo el aporte al estudio del modelado termodinámico de los sistemas ATPS, específicamente del sistema polietilenglicol/dextrano/agua. Como objetivo inicial se realizó una base de datos experimental con sistemas de los sistemas seleccionados a diferentes temperaturas y pesos moleculares, posterior se definió que los modelos termodinámicos más usados en la literatura son UNIQUAC y UNIQUAC-NRF. Con la base de datos experimental y los modelos elegidos se desarrollaron algoritmos ejecutados en Matlab que permitieron modelar los equilibrios a diferentes temperaturas y, optimizar los parámetros de interacción binaria correlacionando los datos experimentales y los calculados con el cálculo de la desviación de la raíz cuadrada media (RMSD), encontrando una importante correlación entre los datos experimentales y los calculados con los modelos termodinámicos. Por último, se usó el programa curve Fitting de Matlab para realizar regresiones a los parámetros de interacción binaria con la intención de evaluar el poder predictivo de los modelos termodinámicos y su efecto con la temperatura. Se tomaron dos modelos sustentados en los fundamentos teóricos de las fuerzas de interacción molecular que involucran las fuerzas de repulsión y de atracción en función del recíproco de la temperatura; estas regresiones se realizaron con datos a tres temperaturas y se compararon los resultados de los parámetros calculados con los obtenidos de la literatura.