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APLICAÇÕES DE FILTRAÇÃO NA FERMENTAÇÃO
创建于2024.09.14
As aplicações de fermentação e cultura de células envolvem a preparação de alimentações líquidas e gasosas para fermentadores ou biorreatores para apoiar o crescimento das células desejadas. É necessário manter a esterilidade tanto nas alimentações líquidas quanto gasosas para apoiar o crescimento das células desejadas durante o processo de fermentação. Para cumprir o requisito de esterilidade, a aplicação de filtração desempenha um papel vital.
Neste artigo, são discutidas várias aplicações da filtração no processo de fermentação. Uma aplicação típica de filtração de ar para filtração de ar é ilustrada aqui.
Pré-filtragem do ar de entrada:
Compressores de ar são usados para gerar fluxo de ar para a instalação de fabricação. Existem dois tipos de compressores, isentos de óleo e lubrificados a óleo.
Pré-filtragem do ar de entrada torna-se necessária para remoção de gotículas de óleo no compressor de ar lubrificado a óleo. Um filtro coalescente, como o filtro de fibra de vidro, pode fornecer mais de 99,9% de remoção de óleo e também remover gotículas de água (orvalho) em uma faixa mais ampla. Este filtro de fibra de vidro também atua como um excelente pré-filtro para os filtros plissados de membrana hidrofóbica que são principalmente usados para esterilizar o ar de entrada para o fermentador.
Para compressores isentos de óleo, um pré-filtro atua para remover sujeira no sistema de ar e prolongar a vida do filtro final. Para uso com ar de fermentação, um filtro plissado de celulose e filtros de polipropileno são usados para esta aplicação.
Filtragem de ar estéril:
Bactérias e bacteriófagos, quando presentes em alimentadores de ar, podem entrar em tanques de fermentação ou biorreatores e contaminar o produto. Isso pode destruir as células produtoras desejadas e reduzir os rendimentos. Portanto, fornecer ar estéril é crucial para o processo de fermentação.
Existem vários métodos considerados para a esterilização do ar de entrada do fermentador. Estes incluem filtração, calor, irradiação, lavagem com produtos químicos esterilizantes e precipitação eletrostática. Onde, a lavagem e a precipitação eletrostática não são eficazes para a remoção de microrganismos. Calor e irradiação não são baratos. Portanto, a filtração é a única técnica que atende a todos os requisitos para esterilizar o ar de entrada do fermentador.
Filtros de membrana plissada hidrofóbica são amplamente recomendados para isso. A natureza hidrofóbica (repelente de água) dessas membranas pode proporcionar a remoção de bactérias e bacteriófagos com 100% de eficiência em condições de operação úmidas ou secas. Isso é um benefício chave em relação ao fibra de vidro e cartuchos.
Para alguns processos de fermentação, é necessário ar filtrado em alta temperatura elevada. Para isso, o filtro é feito de PTFE inerentemente hidrofóbico.
Aeração:
A aeração uniforme do gás é conseguida através do uso de elementos de aeração de aço inoxidável poroso, que proporcionam uma dispersão uniforme e fina do gás de aeração. Esses elementos de aço inoxidável são fabricados com uma face de metal poroso e uma face de metal sólido.
As classes finas de aço inoxidável poroso (ou seja, 3,0 µm) são ideais até mesmo para culturas de células de mamíferos sensíveis ao cisalhamento devido à sua alta transferência de gás e capacidade de aeração de baixo cisalhamento.
Filtragem de ar de exaustão/gás de escape.
O objetivo de um filtro de ventilação em um tanque de fermentação estéril é duplo.
Para evitar a contaminação do tanque e fornecer contenção do material dentro do tanque. A prevenção da contaminação no tanque é desejável para processos que envolvem ciclos de fermentação longos ou requerem um meio de fermentação sensível (por exemplo, meio de cultura de tecidos).
Para evitar a liberação de organismos do tanque de fermentação e proteger o meio ambiente, e prevenir a fuga de microrganismos do tanque de fermentação.
O sistema de filtração de exaustão para um fermentador/biorreator de células recombinantes ou mamíferos deve ventilar ar estéril para o ambiente e fornecer uma barreira estéril para evitar a entrada de contaminantes. Além disso, deve ser esterilizável a vapor in situ e geralmente possui uma pressão diferencial limpa de menos de 1 psid.
O design recomendado do sistema de filtragem de escape em duas etapas.
Pré-filtro (geralmente cartucho de filtro de polipropileno de 1,2 μm): Remove partículas aerossolizadas e gotículas líquidas contendo células ou meio de crescimento do gás de fermentação ou ar de exaustão e prolonga a vida útil do filtro esterilizante final.
Cartucho de filtro de membrana hidrofóbica (PVDF ou PTFE) (0,2 μm): Impede que organismos entrem ou saiam da zona controlada, mesmo na presença de gotas de água e gás saturado.
Filtragem de Matérias-Primas Líquidas:
Os meios de crescimento de fermentação e cultura de células são frequentemente esterilizados por filtração, especialmente quando componentes termolábeis estão presentes. O filtro esterilizante de membrana hidrofílica 0.xn--2-m-yyc é amplamente utilizado para essas aplicações. A membrana hidrofílica com potencial zeta positivo melhora a remoção de endotoxinas bacterianas (pirógenos) da água de reposição.
Filtros de polipropileno também são uma excelente escolha para pré-filtragem de solventes agressivos e fluidos viscosos, e para aplicações que requerem altas taxas de fluxo.
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