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在发酵中的过滤应用
创建于2024.09.14
发酵和细胞培养应用涉及准备发酵罐或生物反应器的液体和气体供应，以支持所需细胞的生长。在发酵过程中，需要保持液体和气体供应的无菌性，以支持所需细胞的生长。为了满足无菌性要求，过滤应用起着至关重要的作用。
在这篇文章中，讨论了过滤在发酵过程中的各种应用。这里展示了空气过滤的典型应用。
进气口空气预过滤
空气压缩机用于为制造设施产生气流。有两种类型的压缩机，无油和润滑油。
进气预过滤对于去除油液滴在油润滑空气压缩机中变得必要。像玻璃纤维过滤器这样的凝聚过滤器可以提供大于99.9%的油液去除率，并且还可以去除更广范围内的水滴（露）。这种玻璃纤维过滤器还可以作为优秀的预过滤器，用于过滤进入发酵罐的进气的疏水膜折叠过滤器。
对于无油压缩机，预过滤器起到去除空气系统中的污垢并延长最终过滤器的使用寿命。用于发酵空气时，采用纤维素褶皱滤芯和聚丙烯滤芯。
无菌空气过滤:
细菌和噬菌体，当存在于空气中时，可以进入发酵罐或生物反应器并污染产品。这可能破坏所需的生产细胞并降低产量。因此，为发酵过程提供无菌空气至关重要。
考虑用于灭菌发酵罐进气的各种方法。这些方法包括过滤、加热、辐照、用灭菌化学品清洗和静电沉降。其中，清洗和静电沉降对微生物的去除不起作用。加热和辐照不便宜。因此，过滤是唯一符合灭菌发酵罐进气所有要求的技术。
疏水膜折叠过滤器被广泛推荐。这些膜的疏水（排水）特性可以在潮湿或干燥的工作条件下提供100%的细菌和噬菌体去除效率。这是与玻璃纤维和滤芯相比的关键优势。
对于某些发酵过程，需要高温过滤空气。为此，使用具有疏水性的聚四氟乙烯（PTFE）制成的过滤器。
3. Sparging: 撒水:
在发酵罐或生物反应器中，Sparging操作用于均匀分散含有生长培养基和产品的空气。为此应用，使用多孔不锈钢Sparging元件，提供均匀细致的通气气体分散。这些不锈钢元件由多孔金属一面和实心金属一面制成。
精细级多孔不锈钢（即3.0 µm）即使对于对剪切敏感的哺乳动物细胞培养也是理想的，因为其具有高气体传输和低剪切通气能力。
4. 排气/废气过滤:
在无菌发酵罐上安装通风过滤器的目的有两个。
为了防止罐体污染并提供对罐内物料的封闭。在涉及长时间发酵周期或需要敏感发酵培养基（例如组织培养基）的过程中，防止罐体污染是可取的。
为了防止发酵罐中的生物体释放到环境中，保护环境并防止微生物从发酵罐中逃逸。
重组或哺乳动物细胞发酵罐/生物反应器的排气过滤系统必须向环境排放无菌空气，并提供无菌屏障以防止污染物进入。此外，它必须能够原地蒸汽灭菌，并且通常具有小于1 psid的洁净压差。
推荐的排气过滤系统设计为两个阶段;
· 预过滤器（通常为1.2微米聚丙烯滤芯）：它可以从发酵废气或排气中去除含有细胞或生长培养基的气溶胶颗粒和液滴，并延长最终灭菌过滤器的使用寿命。
疏水膜（PVDF或PTFE）过滤器滤芯（0.2μm）：它可以防止生物进入或离开受控区域，即使存在水滴和饱和气体。
流体原材料的过滤:
发酵和细胞培养生长培养基经常通过过滤进行灭菌，特别是当存在热敏感成分时。0.xn--2-m-yyc亲水膜灭菌过滤器广泛用于这些应用。正电位亲水膜增强了从补充水中去除细菌内毒素（热原）的效果。
聚丙烯过滤器也是预过滤侵蚀性溶剂和粘稠流体以及需要高流量的应用的绝佳选择。
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