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.
- 01Оценка и усреднение
Перед мембранным участком удаляют частицы, способные нарушить циркуляцию, и выбирают периодический или непрерывный режим подачи.
- 02При необходимости осуществляется регулировка температуры или ее подготовка
Температура, pH и другие параметры на входе в мембрану корректируются в пределах диапазона, обеспечивающего стабильность продукта.
- 03Осветление с поперечным потоком с использованием трубчатой мембраны
Выбранная мембрана отделяет клетки, взвешенные вещества, коллоиды и подходящие по размеру макромолекулярные примеси.
- 04Осветленный поток направляется на следующие стадии обработки.
Осветлённый поток по необходимости направляют на ионообменную смолу, NF, RO, концентрирование, кристаллизацию или другую предусмотренную проектом ступень доочистки.
- 05Необходимо чётко определить конечный этап существования ретентата.
Оцените возврат потока и целевого компонента, дополнительной обработки или способа утилизации, заданного в проекте.
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.
Любая схема повторного использования должна учитывать возможность постоянного накопления клеток, примесей и компонентов, вызывающих необратимое мембранное загрязнение.
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; режим пакетной или непрерывной обработки; 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 вариации между пакетами.
- 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.
Обезличенный проект биоферментации
40 m³/h Осветление исходного потока с использованием трубчатой мембраны в режиме тангенциальной фильтрации в процессе ферментацииТрубчатая UF для потоков с высоким содержанием твёрдых веществ
В открытых обезличенных данных о реализованном проекте указываются только производительность установки, тип исходного потока и секция осветления с применением трубчатой мембраны. Клиент, показатели процесса, выход продукта, энергопотребление и эксплуатационные затраты не публикуются.
Обезличенный проект промежуточного продукта витамина C
500 m³/d Осветление ферментационного раствора 2-кето-L-гулоната натрия трубчатой ультрафильтрациейНепрерывное мембранное отделение твердых веществ перед следующими стадиями
В открытых обезличенных данных о реализованном проекте указываются только производительность установки, тип исходного потока и секция ультрафильтрации с применением трубчатой мембраны. Изображение показывает соответствующую инженерную систему и не привязано к конкретному объекту заказчика.
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
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.