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Applications de filtration dans la fermentation
Créé le 2024.09.14
Les applications de fermentation et de culture cellulaire impliquent la préparation de liquides et de gaz d'alimentation pour le fermenteur ou le bioréacteur afin de soutenir la croissance des cellules souhaitées. Il est nécessaire de maintenir la stérilité à la fois dans les liquides et les gaz d'alimentation pour soutenir la croissance des cellules souhaitées pendant le processus de fermentation. Pour répondre à l'exigence de stérilité, l'application de filtration joue un rôle vital.
Dans cet article, diverses applications de la filtration dans le processus de fermentation sont discutées. Une application typique de filtration d'air pour la filtration d'air est illustrée ici.
Préfiltration de l'air d'admission:
Les compresseurs d'air sont utilisés pour générer un flux d'air pour l'installation de fabrication. Il existe deux types de compresseurs, sans huile et lubrifiés à l'huile.
La préfiltration de l'air d'admission est devenue nécessaire pour éliminer les gouttelettes d'huile dans le compresseur d'air lubrifié à l'huile. Un filtre coalesceur, comme un filtre en fibre de verre, peut fournir une élimination supérieure à 99,9 % de l'huile et éliminer également les gouttelettes d'eau (rosée) sur une plage plus large. Ce filtre en fibre de verre agit également comme un excellent préfiltre pour les filtres plissés à membrane hydrophobe principalement utilisés pour stériliser l'air d'admission vers le fermenteur.
Pour les compresseurs sans huile, un préfiltre agit pour éliminer la saleté dans le système d'air et prolonger la durée de vie du filtre final. Pour une utilisation avec de l'air de fermentation, un filtre plissé en cellulose et des filtres en polypropylène sont utilisés pour cette application.
Filtration d'air stérile:
Les bactéries et les bactériophages, lorsqu'ils sont présents dans l'air ambiant, peuvent pénétrer dans les cuves de fermentation ou les bioréacteurs et contaminer le produit. Cela peut détruire les cellules productrices souhaitées et réduire les rendements. Par conséquent, il est crucial de fournir de l'air stérile pour le processus de fermentation.
Il existe diverses méthodes envisagées pour la stérilisation de l'air d'entrée du fermenteur. Celles-ci comprennent la filtration, la chaleur, l'irradiation, le lavage avec des produits chimiques stérilisants et la précipitation électrostatique. Le lavage et la précipitation électrostatique ne sont pas efficaces pour l'élimination des micro-organismes. La chaleur et l'irradiation ne sont pas bon marché. Ainsi, la filtration est la seule technique qui répond à toutes les exigences pour stériliser l'air d'entrée du fermenteur.
Les filtres plissés à membrane hydrophobe sont largement recommandés pour cela. La nature hydrophobe (repoussant l'eau) de ces membranes peut permettre une élimination des bactéries et des bactériophages avec une efficacité de 100 % dans des conditions de fonctionnement humides ou sèches. Il s'agit d'un avantage clé par rapport aux filtres en fibre de verre et aux cartouches.
Pour certains processus de fermentation, l'air filtré à haute température élevée est requis. Pour cela, le filtre est fabriqué en PTFE intrinsèquement hydrophobe utilisé.
Sparging: Aération
Les actes de barbotage visent à disperser l'air de manière uniforme dans le fermenteur ou le bioréacteur contenant le milieu de croissance et le produit. Pour cette application, des éléments de barbotage en acier inoxydable poreux sont utilisés, ce qui permet une dispersion uniforme et fine du gaz d'aération. Ces éléments en acier inoxydable sont fabriqués avec une face en métal poreux et une face en métal solide.
Les grades fins d'acier inoxydable poreux (c'est-à-dire 3,0 µm) sont idéaux même pour les cultures de cellules de mammifères sensibles au cisaillement en raison de leur capacité de transfert de gaz élevée et de leur capacité d'aération à faible cisaillement.
Filtration de l'air d'échappement/gaz résiduels
Le but d'un filtre de ventilation sur une cuve de fermentation stérile est double.
Pour empêcher la contamination du réservoir et assurer la rétention du matériau à l'intérieur du réservoir. La prévention de la contamination dans le réservoir est souhaitable pour les processus impliquant de longs cycles de fermentation ou nécessitant un milieu de fermentation sensible (par exemple, un milieu de culture de tissus).
Pour empêcher la libération d'organismes du réservoir de fermentation afin de protéger l'environnement et d'empêcher l'évasion de micro-organismes du réservoir de fermentation.
Le système de filtration des gaz d'échappement pour un fermenteur/bioréacteur de cellules recombinantes ou mammifères doit évacuer de l'air stérile vers l'environnement et fournir une barrière stérile pour empêcher l'entrée de contaminants. De plus, il doit être stérilisable à la vapeur in situ et présente généralement une pression différentielle propre inférieure à 1 psid.
La conception recommandée du système de filtration des gaz d'échappement en deux étapes.
Pré-filtre (généralement cartouche filtrante en polypropylène de 1,2 μm) : Il élimine les particules en aérosol et les gouttelettes liquides contenant des cellules ou des milieux de croissance de l'air de fermentation ou de l'air d'échappement et prolonge la durée de vie utile du filtre stérilisant final.
Cartouche filtrante à membrane hydrophobe (PVDF ou PTFE) (0,2 μm) : Elle empêche les organismes d'entrer ou de sortir de la zone contrôlée, même en présence de gouttelettes d'eau et de gaz saturé.
Filtration des matières premières liquides:
Les milieux de fermentation et de croissance des cultures cellulaires sont fréquemment stérilisés par filtration, surtout en présence de composants thermolabiles. Le filtre stérilisant à membrane hydrophile 0.xn--2-m-yyc est largement utilisé pour ces applications. La membrane hydrophile à potentiel zêta positif améliore l'élimination des endotoxines bactériennes (pyrogènes) de l'eau de maquillage.
Les filtres en polypropylène sont également un excellent choix pour la préfiltration de solvants agressifs et de fluides visqueux, ainsi que pour les applications nécessitant des débits élevés.
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