ОСВЕТЛЕНИЕ ФЕРМЕНТАЦИОННОГО РАСТВОРА
Осветление ферментационных растворов и гидролизатов
Сначала определите целевой компонент, состояние клеток и твёрдой фазы. Масштабируемую схему для ферментационных растворов и гидролизатов формируют на основе тангенциальная фильтрация на трубчатых мембранах, материальный баланс и пилотные испытания.
Здесь рассматривается процесс осветления с применением трубчатой мембраны. Необходимость NF, RO, ионообменной смолы, выпаривания или кристаллизации, а также назначение пермеата и концентрата подтверждают с использованием реального исходного потока.
Сначала уточните целевой компонент, который предстоит удержать, его физическое состояние и метод анализа.
Определите границы отделения клеток, твердых частиц, коллоидов и макромолекулярных примесей.
Определите назначение осветлённого потока и концентрата для возврата продукта, дальнейшей переработки или утилизации.
РАЗГРАНИЧЬТЕ ИСХОДНЫЕ ПОТОКИ
Сначала различите ферментационный раствор и ферментативный гидролизат
Один и тот же термин «осветление технологической среды» может относиться к совершенно разным целевым компонентам, структурам твердых веществ, значениям вязкости и критериям очистки. Одного названия потока недостаточно для выбора материала, размера пор и назначения потоков.
Ферментационный раствор
Анализируют клетки и их остатки, белки, полисахариды, коллоиды, питательную среду, вязкость и межпартийные колебания. Затем определяют, находится ли целевой компонент в растворе, связан с твёрдой фазой или распределён между ними.
Ферментативный гидролизат
Оцениваются нерастворённые остатки, волокна, белки, коллоиды, распределение размеров частиц, условия гидролиза и чувствительность к теплу; при этом определяется требуемое качество очищенного потока для последующей очистки или извлечения продукта.
Границы применения терминологии:Контроль клеток и микроорганизмов здесь относится только к мембранному разделению в условиях проекта. Он не является эквивалентом асептического производства, проверки стерилизации или гарантии стерильности согласно нормативам.
ЗАДАЧА ОСВЕТЛЕНИЯ
Шесть групп данных для трубчатой мембраны
Эти параметры формируют план испытаний и основу для сравнительных испытаний мембран; они не задают универсальных параметров исходного потока. Нельзя применять их напрямую к инженерной установке без проведения анализа целевых компонентов и определения границ очистки.
Клетки и твёрдые частицы
Морфология клеток, остатки клеток, твердые взвеси, размер частиц, коллоиды и осаждаемость.
Целевой компонент
Целевой компонент, его физическое состояние, метод анализа и допустимые пределы потерь.
Характеристики белков и примесей
Белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, пигменты, соли и прочие компоненты, требующие контроля.
рабочий диапазон
Температура, pH, вязкость, плотность, чувствительность к теплу и различия между партиями.
Материал мембраны и класс разделения
PVDF, PES или PEK в сочетании с диапазоном размера пор или MWCO требуют проверки совместимости.
Очистка и следующие стадии
Условия CIP, требования к контакту с продуктом и требования к потоку для дальнейшей переработки.
ТАНГЕНЦИАЛЬНОЕ ОСВЕТЛЕНИЕ
Тангенциальное осветление обеспечивает непрерывную стадию разделения
В трубчатых мембранах применяется циркулирующий тангенциальный поток для снижения накопления твёрдых веществ на поверхности мембраны и непрерывного разделения осветлённого пермеата от концентрата. Материал мембраны, класс разделения, режим циркуляции и стратегия очистки определяются в зависимости от характеристик исходного потока.
01 / ЭТАП СХЕМЫ
Ситовая фильтрация и усреднение
Перед мембранным участком удаляют частицы, способные нарушить циркуляцию, и выбирают периодический или непрерывный режим подачи.
02 / ПРИ НЕОБХОДИМОСТИ
Регулировка температуры или кондиционирование при необходимости
Температура, pH и другие параметры на входе в мембрану корректируются в пределах диапазона, обеспечивающего стабильность продукта.
03 / ЭТАП СХЕМЫ
Тангенциальное осветление на трубчатой мембране
Выбранная мембрана отделяет клетки, взвешенные вещества, коллоиды и подходящие по размеру макромолекулярные примеси.
ВЗАИМОСВЯЗЬ ПОТОКОВ
Пермеат не всегда является продуктом, а концентрат — отходом
Целевой компонент может находиться как в осветленном потоке, так и в ретентате. Фактическое назначение потока определяется его физическим состоянием, типом используемой мембраны и результатами материального баланса проекта.Испытания образца показывают распределение целевого компонента, белков, полисахаридов, пигментов и других примесей.
Осветленный поток направляется на следующие стадии обработки.
Осветлённый поток по необходимости направляют на ионообменную смолу, NF, RO, концентрирование, кристаллизацию или другую предусмотренную проектом ступень доочистки.
Любая схема повторного использования должна учитывать возможность постоянного накопления клеток, примесей и компонентов, вызывающих необратимое мембранное загрязнение.
Необходимо чётко определить конечный этап существования ретентата.
Оцените возврат потока и целевого компонента, дополнительной обработки или способа утилизации, заданного в проекте.
Задержание и прохождение компонентов через мембрану подтверждают только испытаниями образца.
Этот процесс ограничивается осмотическим давлением, стабильностью продукта и требованиями к продукту и следующим стадиям.
Структура полной технологической схемы определяет необходимость применения этих операций и способы их выполнения.
По умолчанию процесс мембранной сепарации не заменяет термическую обработку, кристаллизацию или сушку.
ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПИЛОТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
До пилотирования подтвердите свойства реального раствора
Испытания образца позволяют определить распределение целевого компонента и примесей между потоками, тенденции загрязнения мембран, а также восстановление после мойки. Они не предполагают переноса одинаковых значений удельного потока, выхода или чистоты продукта между разными ферментационными растворами.
- 01Анализ полученных данных
Уточните происхождение потока, целевой компонент, примеси, требования к продукту, действующую схему, паспорт безопасности (SDS) и доступный объём образца.
- 02Оценка материала мембраны и размера пор.
Сравнивают распределение компонентов и совместимость материалов PVDF, PES и PEK для разных классов мембран.
- 03Материальный баланс в лабораторных условиях
Определяют состав, объём и распределение целевого компонента в осветлённом потоке, концентрате и возвратных потоках.
- 04Пилотные испытания в непрерывном режиме
Контроль тенденций удельного потока, характера мембранного загрязнения, процесса восстановления после мойки, различий при периодической работе и границ непрерывной эксплуатации.
- 05Инженерное масштабирование
Определение параметров проектирования, касающихся площади мембраны, системы циркуляции, объёма CIP, КИП и систем управления, а также интерфейсов с предшествующими и последующими стадиями.
Фактическое распределение целевого компонента и основных примесей между всеми потоками.
Критерии оценки осветлённого потока, концентрата, возвратных потоков и промывной или диафильтрационной жидкости.
Тенденции удельного потока, характеристики мембранного загрязнения, совместимость методов очистки и возможность возврата компонента.
Рекомендации по выбору мембранного блока, системы циркуляции, логики управления, объёма CIP и интерфейсов с последующими стадиями.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Для оценки нужны прослеживаемые данные по потоку и продукту
Обезличенные данные проектов свидетельствуют только о наличии соответствующего инженерного опыта. Для нового проекта необходимы собственные данные, результаты испытаний образца и техническое соглашение, касающиеся выбора мембран, направления потока и условий эксплуатации.
- Источник исходного потока
- Этап брожения, гидролиза или любой другой этап производства; периодический или непрерывный режим; а также текущее местоположение в технологической схеме.
- Целевой компонент
- Название, физическое состояние, концентрация, метод анализа и допустимые пределы потерь.
- Клетки и твердая фаза.
- Клетки, клеточные остатки, взвешенные твердые частицы, размер частиц, коллоиды и осаждаемость.
- Белки и полисахариды.
- Белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, пигменты, соли и другие основные примеси.
- Физические свойства
- Температура, pH, вязкость, плотность, чувствительность к теплу и различия между партиями.
- Текущий этап процесса и следующие стадии
- Сопряжение с центрифугированием, фильтр-прессом, ионообменной смолой, NF, RO, выпариванием, кристаллизацией или сушкой
- Регламенты очистки и границы соблюдения требований
- Разрешенные средства очистки, температура CIP, материалы, соприкасающиеся с мембраной, а также требования, касающиеся продукции пищевой или фармацевтической отраслей
- условия верификации
- Доступный объём образца, условия хранения и перевозки, SDS, продолжительность испытаний и условия непрерывного пилотирования
Здесь условия ранее реализованных проектов не представлены как универсальные значения удельного потока, извлечения компонентов, выхода и чистоты продукта, энергопотребления, эксплуатационных затрат или срока службы мембран. Официальные значения определяются по результатам испытаний образца, пилотных испытаний и технического соглашения по проекту.
ПРОЕКТНЫЕ ДАННЫЕ
Проектные примеры трубчатых мембран для ферментационных потоков
Указанные масштабы относятся только к обезличенным проектным записям и подтверждают промышленное применение трубчатого мембранного осветления. Они не могут служить основой для определения параметров или гарантий при проектировании нового проекта.
ПРОЕКТ
Осветление ферментационного бульона на трубчатой UF
40 m³/h
ПРОЕКТ
Мембранное разделение промежуточного продукта витамина C
500 m³/d
ГРАНИЦЫ ОТВЕТСТВЕННОСТИ
Согласуйте трубчатую мембрану с полной схемой производства
Plum выполняет испытания, проектирует мембранную систему и её инженерные интерфейсы. Переработка продукта, немембранные операции, асептические системы и нормативная ответственность согласуются отдельно в границах проекта.
Plum может предоставить
- Предварительный анализ исходного потока, целевого компонента и задачи осветления
- Подбор материала мембраны, размера пор или MWCO по результатам испытаний
- Непрерывные пилотные испытания, материальный баланс и масштабирование
- Циркуляционный контур трубчатых мембран, CIP, КИПиА и управление
- Монтаж, пусконаладка, обучение и поддержка интеграции
Согласуется для проекта
- Способ синтеза — ферментация или гидролиз, а также выбор ферментов и химических компонентов системы.
- Предобработка вне трубчатого мембранного участка, ионообменная очистка, хроматография и термическая обработка
- Технические характеристики готового продукта, методы анализа и определение ответственности за его качество
- Проверка стерильности, требования к средам, контактирующим с пищевыми продуктами, и соответствие нормативным требованиям
- Характеристики ретентата, объёмы отходов, потребление инженерных ресурсов и границы функционирования всего производственного объекта
СВЯЗАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Связанные маршруты осветления и испытаний
Обзор бизнес-аспектов проектаМембранное разделение технологических жидкостей
Возможности проведения проверок эффективностиЛабораторные и пилотные испытания
Модули трубчатой мембраныВыбор трубчатой мембраны моделей PVDF и PEK
Последующие стадииТехнологическая схема нанофильтрационной очистки молочной кислоты
Технологическая схема получения функциональных сахаровМембранная сепарация и очистка алулозы
ИНЖЕНЕРНЫЕ ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ
Частые вопросы по осветлению ферментационных растворов
Можно ли использовать одну мембрану для ферментационного раствора и гидролизата?
Определение типа мембраны зависит не только от вида исходного потока. Содержание клеток, твёрдых частиц, белков и полисахаридов, а также вязкость, температура, pH, концентрация целевого компонента и условия мойки влияют на выбор параметров PVDF, PES и PEK, а также на диапазон размеров пор и MWCO. Необходимо провести оценку с использованием реального исходного потока.
В каком потоке находится целевой компонент?
Необходимо уточнить молекулярное состояние целевого компонента и определить, связан ли он с клетками или коллоидами. Следует сравнить его фактическое распределение в различных условиях работы мембраны, после чего с помощью материального баланса рассчитать выход продукта, возврат компонента и боковые потоки.
Обеспечивает ли отделение микробных клеток с помощью трубчатой мембраны гарантию стерильности?
Нет. Контроль клеток или микроорганизмов является задачей мембранного разделения, определяемой для проекта. Для обеспечения асептического производства, проверки стерильности и соблюдения нормативных требований нужны отдельное проектирование, валидация и распределение ответственности.
Требуется ли всегда NF или RO после осветления?
Нет. NF может обеспечивать обесцвечивание, контроль примесей или фракционирование в зависимости от потребностей, в то время как RO может способствовать концентрации или извлечению компонента в соответствующих случаях. Выбор зависит от целевого продукта, характеристик примесей, следующих стадий и результатов испытаний образца.
Зачем требуются испытания образца и непрерывные пилотные испытания?
Испытания образца позволяют определить материал мембраны, класс разделения и направление распределения целевого компонента по потокам. Пилотные испытания помогают оценить мембранное загрязнение, восстановление после мойки, накопление компонента в потоках и изменчивость при производстве партий, что необходимо для масштабирования.
Могут ли данные по 40 m³/h и 500 m³/d служить гарантиями для нового проекта?
Нет. Эти показатели представляют собой лишь обезличенные данные проектов, касающиеся производительности. Для нового проекта необходимо провести собственные испытания и уточнить параметры, связанные с выбором мембраны, удельным потоком, выходом продукта, качеством очищенного потока и производительностью всей системы, в техническом соглашении.
Какая информация и образцы требуются для предварительной оценки?
Укажите источник исходного потока, целевой компонент, клетки или SS, белки, полисахариды, основные примеси, температуру, pH, вязкость, действующую технологическую схему, технические требования к продукту, условия CIP, паспорт безопасности (SDS), объём доступного образца и существующие результаты испытаний.
ЗАПРОС ИСПЫТАНИЙ ФЕРМЕНТАЦИОННОГО РАСТВОРА
Передайте состав потока и цель осветленияЗапросить испытания и пилотную проверку
Предоставьте данные о целевом компоненте, клетках и твердых включениях, белках и полисахаридах, физических свойствах, действующей технологической схеме, целях следующих стадий, а также объёме доступного образца. Специалисты Plum сначала проанализируют предоставленные данные, затем определят необходимость сравнительных испытаний мембран, объём испытаний и необходимость пилотирования.
Предоставленная информация используется только для первичной оценки. Она не является обязательством по срокам испытаний, качеству продукта, инженерным показателям, подтверждению стерильности, соответствию нормативным требованиям или объёму поставки.