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Aplicaciones de Filtración en Fermentación
创建于2024.09.14
Las aplicaciones de fermentación y cultivo celular implican la preparación de alimentaciones líquidas y gaseosas para fermentadores o biorreactores para apoyar el crecimiento de las células deseadas. Es necesario mantener la esterilidad tanto en las alimentaciones líquidas como gaseosas para apoyar el crecimiento de las células deseadas durante el proceso de fermentación. Para cumplir con el requisito de esterilidad, la aplicación de filtración juega un papel vital.
En este artículo se discuten varias aplicaciones de la filtración en el proceso de fermentación. Se ilustra aquí una aplicación típica de filtración de aire para la filtración de aire.
Pre-filtración del aire de entrada:
Los compresores de aire se utilizan para generar flujo de aire para la instalación de fabricación. Hay dos tipos de compresores, sin aceite y lubricados con aceite.
La prefiltración del aire de entrada se vuelve necesaria para la eliminación de gotas de aceite en el compresor de aire lubricado con aceite. Un filtro coalescente, como el filtro de fibra de vidrio, puede proporcionar una eliminación superior al 99.9% de aceite y también eliminar gotas de agua (rocío) en un rango más amplio. Este filtro de fibra de vidrio también actúa como un excelente prefiltro para los filtros plisados de membrana hidrofóbica que se utilizan principalmente para esterilizar el aire de entrada al fermentador.
Para los compresores sin aceite, un prefiltro actúa para eliminar la suciedad en el sistema de aire y extender la vida del filtro final. Para su uso con aire de fermentación, se utilizan un filtro plisado de celulosa y filtros de polipropileno para esta aplicación.
Filtración de aire estéril:
Las bacterias y los bacteriófagos, cuando están presentes en los suministros de aire, pueden ingresar a los tanques de fermentación o biorreactores y contaminar el producto. Esto puede destruir las células productoras deseadas y reducir los rendimientos. Por lo tanto, es crucial suministrar aire estéril para el proceso de fermentación.
Existen varios métodos considerados para la esterilización del aire de entrada del fermentador. Estos incluyen la filtración, el calor, la irradiación, el lavado con productos químicos esterilizantes y la precipitación electrostática. Donde, el lavado y la precipitación electrostática no son efectivos para la eliminación de microorganismos. El calor y la irradiación no son económicos. Por lo tanto, la filtración es la única técnica que cumple con todos los requisitos para esterilizar el aire de entrada del fermentador.
Los filtros plisados de membrana hidrofóbica son ampliamente recomendados para esto. La naturaleza hidrofóbica (repelente al agua) de estas membranas puede proporcionar una eliminación de bacterias y bacteriófagos con una eficiencia del 100% en condiciones de funcionamiento húmedas o secas. Este es un beneficio clave sobre el vidrio y los cartuchos.
Para algunos procesos de fermentación, se requiere aire filtrado a alta temperatura elevada. Para esto, se utiliza un filtro hecho de PTFE inherentemente hidrofóbico.
Espumado:
La sparging actúa para dispersar el aire de manera uniforme en el fermentador o biorreactor que contiene el medio de crecimiento y el producto. Para esta aplicación se utilizan elementos de sparging de acero inoxidable poroso, que proporcionan una dispersión de gas de aireación uniforme y fina. Estos elementos de acero inoxidable están fabricados con una cara de metal poroso y una cara de metal sólido.
Las calidades finas de acero inoxidable poroso (es decir, 3.0 µm) son ideales incluso para cultivos de células de mamíferos sensibles al corte debido a su alta transferencia de gas y capacidad de aireación de bajo cizallamiento.
Filtración de aire de escape/gases de escape.
El propósito de un filtro de ventilación en un tanque de fermentación estéril es doble.
Para prevenir la contaminación del tanque y proporcionar contención del material dentro del tanque. La prevención de la contaminación en el tanque es deseable para procesos que involucran ciclos de fermentación largos o requieren un medio de fermentación sensible (por ejemplo, medio de cultivo de tejidos).
Para evitar la liberación de organismos del tanque de fermentación y proteger el medio ambiente, y prevenir la fuga de microorganismos del tanque de fermentación.
El sistema de filtración de escape para un fermentador/biorreactor de células recombinantes o mamíferas debe ventilar aire estéril al ambiente y proporcionar una barrera estéril para evitar la entrada de contaminantes. Además, debe ser esterilizable por vapor in situ y típicamente tener una presión diferencial limpia de menos de 1 psid.
El diseño recomendado del sistema de filtración de escape en dos etapas.
Prefiltro (normalmente cartucho de filtro de polipropileno de 1,2 μm): Elimina partículas aerosolizadas y gotas de líquido que contienen células o medios de cultivo del gas de fermentación o aire de escape y prolonga la vida útil del filtro esterilizante final.
Cartucho de filtro de membrana hidrofóbica (PVDF o PTFE) (0,2 μm): Evita que los organismos entren o salgan de la zona controlada, incluso en presencia de gotas de agua y gas saturado.
Filtración de materias primas fluidas:
Los medios de fermentación y crecimiento de cultivos celulares suelen ser esterilizados por filtración, especialmente cuando hay componentes termolábiles presentes. El filtro esterilizante de membrana hidrofílica 0.xn--2-m-yyc es ampliamente utilizado para estas aplicaciones. La membrana hidrofílica con potencial zeta positivo mejora la eliminación de endotoxinas bacterianas (pirógenos) del agua de maquillaje.
Los filtros de polipropileno también son una excelente opción para la prefiltración de disolventes agresivos y fluidos viscosos, y para aplicaciones que requieren altas tasas de flujo.
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