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発酵におけるろ過アプリケーション
创建于2024.09.14
発酵および細胞培養アプリケーションには、望ましい細胞の成長をサポートするための発酵槽またはバイオリアクターの液体および気体フィードの準備が含まれます。発酵プロセス中に望ましい細胞の成長をサポートするために、液体および気体フィードの両方で無菌性を維持する必要があります。無菌性要件を満たすために、フィルトレーションアプリケーションが重要な役割を果たしています。
この記事では、発酵プロセスにおける様々なフィルトレーションの応用について議論されています。典型的な空気フィルトレーションの応用例がここで説明されています。
入口空気の事前ろ過:
エアコンプレッサーは製造施設のために空気を生成するために使用されます。オイルフリーとオイル潤滑の2種類のコンプレッサーがあります。
入口空気の予備ろ過は、オイル潤滑空気圧縮機内のオイル滴除去のために必要となります。ガラス繊維フィルターのようなコアレスフィルターは、オイルの99.9%以上の除去を提供し、広い範囲で水滴（露）も除去します。このガラス繊維フィルターは、主に発酵槽への入口空気の滅菌に使用される親水性膜プリーテッドフィルターの優れた予備フィルターとしても機能します。
オイルフリーコンプレッサー用のプレフィルターは、空気システム内の汚れを取り除き、最終フィルターの寿命を延ばす役割を果たします。発酵空気用には、セルロースプリーテッドフィルターとポリプロピレンフィルターが使用されます。
滅菌空気ろ過:
空気中に存在する細菌やバクテリオファージは、発酵タンクやバイオリアクターに侵入し、製品を汚染する可能性があります。これにより、望ましい生産細胞が破壊され、収量が減少することがあります。したがって、このような無菌空気を供給することは、発酵プロセスにとって重要です。
発酵槽入口空気の滅菌には、濾過、加熱、照射、殺菌薬による洗浄、静電沈殿などさまざまな方法が考慮されています。洗浄と静電沈殿は微生物の除去には効果的ではありません。加熱と照射は費用がかかります。したがって、濾過は発酵槽入口空気の滅菌に必要なすべての要件を満たす唯一の技術です。
親水性膜プリーテッドフィルターは広く推奨されています。これらの膜の親水性（撥水性）は、湿った状態または乾燥した状態下で細菌およびバクテリオファージを100％の効率で除去することができます。これは、ガラス繊維およびカートリッジに対する主要な利点です。
発酵プロセスの一部では、高温のろ過空気が必要です。そのために、フィルターは本来親水性のPTFEで作られています。
スパージング:
スパージングは、成長培地と製品を含む発酵槽やバイオリアクター内で空気を均等に分散させるための行為です。このアプリケーションでは、均一で微細な空気分散を提供する多孔質ステンレス鋼スパージング要素が使用されています。これらのSS要素は、多孔質金属の一方の面と固体金属の一方の面で製造されています。
微細な孔径のステンレス鋼（すなわち、3.0 µm）は、高いガス伝達性と低シアーの換気能力のため、シアーに敏感な哺乳類細胞培養に最適です。
排気ガスフィルタリング
発酵タンクのベントフィルターの目的は二つあります。
タンクの汚染を防ぎ、タンク内の材料を封じ込めるために。タンク内の汚染を防ぐことは、長い発酵サイクルを必要とするプロセスや感性発酵基質（例：組織培養基）を必要とするプロセスにとって望ましいです。
発酵タンクからの生物の放出を防ぎ、環境を保護し、発酵タンクからの微生物の逃走を防ぐために。
再組み合わせまたは哺乳類細胞発酵槽/バイオリアクター用の排気ろ過システムは、環境に対して無菌の空気を排出し、汚染物質の侵入を防ぐ無菌バリアを提供する必要があります。さらに、現地蒸気滅菌可能であり、通常、クリーン差圧が1 psid未満である必要があります。
推奨される排気フィルタリングシステムの設計は2段階です。
· プリフィルタ（通常1.2μmポリプロピレンフィルターカートリッジ）：これにより、発酵オフガスや排気空気から細胞や培地を含むエアゾリゾル状の粒子や液滴が除去され、最終殺菌フィルターの寿命が延びます。
親水性膜（PVDFまたはPTFE）フィルターカートリッジ（0.2μm）：水滴や飽和ガスが存在しても、有機体が制御されたゾーンに入るのを防ぎます。
流体原料のろ過:
発酵および細胞培養成長培地は、熱不安定な成分が含まれている場合には、ろ過によって頻繁に滅菌されます。0.xn--2-m-yyc親水性膜滅菌フィルターは、これらの用途に広く使用されています。正ゼータポテンシャル親水性膜は、メイクアップ水から細菌エンドトキシン（ピロゲン）の除去を強化します。
ポリプロピレンフィルターは、侵略的な溶媒や粘性の流体の事前ろ過、および高流量が必要なアプリケーションにも優れた選択肢です。
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