Filtración y Procesamiento de Enzimas y Proteínas

Gea Filtration y Procesamiento de Enzimas

Resumen sobre temas relativos al procesamiento de proteínas / enzimas utilizando filtración por membranas de flujo cruzado

Microfiltración (MF) para la recuperación de proteínas / enzimas

Tras haber realizado una gran cantidad de pruebas piloto en sitio, GEA Filtration recientemente diseñó y suministró dos sistemas grandes que combinan la Microfiltración con elementos cerámicos (MF) y la Ultrafiltración espiral (UF) para cosechar células y recuperar enzimas. En ambos casos, se tratan de caldos bacteriales de pseudomonas, uno de células enteras y otro un sobrenadante de una centrífuga. Los dos sistemas incluyen membranas cerámicas TAMI, una de 0.45 micras en 6mm de diámetro y la otra de Isoflux de 0.14 micras en 4mm de diámetro.

Control de Presión a través de las membranas (TMP)

Al recuperar enzimas y proteínas de un caldo de fermentación, la permeabilidad y el flujo pueden estar influenciados por :

Planta piloto altamente automatizada Modelo T de GEA Filtration para clasificado con membrana cerámicas.

• La interacción entre la superficie de la membrana y el producto, los nutrientes u otras especies, por ejemplo antiespumante.
• La fuerza iónica y el pH
• Formación de una capa de polarización del gel

El primer problema puede tratarse eligiendo la membrana y el antiespumante adecuados, el segundo controlando la fuerza iónica.

La naturaleza del producto tratado y las condiciones de la membrana influyen en capa de polarización de gel. El caldo preclarificado tiende a formar una capa de gel mucho más densa y por tanto la velocidad del flujo y la permeabilidad tienden a reducirse.

Y no es sólo que la capa de gel esté más abierta sino que al procesar caldos enteros es probable que los sólidos mismos promuevan la turbulencia cerca de la superficie de la membrana.

Al usar una membrana Isoflux con control de presión del permeado es posible separar y optimizar individualmente la influencia de la velocidad y de la presión a través de la membrana y a la vez lograr niveles similares de flujo sobre toda la superficie de la membrana de manera sencilla y confiable. El rendimiento de la membrana con este enfoque se ve muy aumentado, al igual que la confiabilidad de la planta.

En un caso reciente, en donde GEA Filtration aplicó una membrana Isoflux de TAMI, se obtuvo casi el doble de la velocidad de flujo en comparación con la membrana cerámicas estándar de 0.1 a 0.2 micras.

Imagen de una planta comercial de Microfiltración (MF) con elementos cerámicos.

Cosecha de caldos de hongos y levaduras

GEA Filtration ha tenido mucho éxito al cosechar caldos de hongos para clarificar la penicilina. Los caldos de hongos crean mucha más incrustación que los caldos de bacterias o de células de levaduras pero la Microfiltración sigue siendo eficaz en su clarificación. Los caldos de levaduras en general están compuestos por células grandes relativamente fáciles de cosechar con Microfiltración.

Rentabilidad de la Microfiltración

Si bien es cierto que se debe evaluar de cerca la economía de todos los procesos de una empresa, la Microfiltración con cerámica ha demostrado ser rentable y técnicamente capaz para la cosecha de células y la recuperación de enzimas. Esta rentabilidad se debe que genera un mayor rendimiento y a que la separación resulta ser más limpia y precisa que las tecnologías de separación tradicionales como los filtros centrífugos o rotatorios al vacío y prensas de filtro. Por tanto, vale la pena realizar pruebas piloto de MF cerámica para atestiguar de primera mano los beneficios.

Ultrafiltración (UF), espirales

Planta piloto Modelo R para fines múltiples de GEA Filtration para clasificado con membranas cerámicas y espiral en Microfiltración (MF), Ultrafiltración (UF), Nanofiltración (NF) y Ósmosis Inversa (OI).

La clave del éxito de los sistemas de espirales es asegurar que los sólidos de las células en suspensión sean muy finos y de baja concentración, o que hayan sido removidos por completo. En cualquier caso la UF en espiral puede ser una alternativa atractiva para la concentración y/o purificación de antibióticos y proteínas debido lo alto del índice del área al volumen de la planta y al pequeño volumen de retención.

Las membranas espirales disponibles hoy en día han mejorado mucho en cuanto a la estabilidad del pH y a la temperatura y se pueden obtener en una gran variedad de tamaños de poro y tipos de membrana.

Dada su naturaleza polimérica, el pH y la fuerza iónica de la corriente, en combinación con las características de la membrana influirán sobre el desempeño de la misma.

Espirales de NF/OI

En muchos casos, el permeado que se obtiene al concentrar productos por Ultrafiltración contiene sub-productos valiosos que se pueden recuperar con membranas de Nanofiltración u Ósmosis Inversa y el permeado recuperado en este proceso se usa como agua para Diafiltración en el paso de recuperación, reduciendo el consumo de servicios generales.

La empresa

GEA Filtration es líder mundial en filtración por membranas de flujo cruzado, utilizando como tecnología básica Ósmosis Inversa, Nano, Ultra, y Microfiltración. GEA Filtration es parte del Grupo GEA y tiene centros de aplicación en Estados Unidos, Australia, Nueva Zelanda, Alemania y Dinamarca.

Planta piloto Modelo R-xp para fines múltiples de GEA Filtration desarrollada y construida conforme a las normas de construcción de NEC Clase 1, División I, Grupo C y D para áreas peligrosas. Esta construcción permite probar las aplicaciones de filtración por membranas que emplean sistemas de solventes no basados en agua con características potencialmente explosivas.