GEA Filtration и обработка ферментов

Резюме по вопросам обработки белков / ферментов посредством тангенциальной мембранной фильтрации

Извлечение белков / ферментов средствами микрофильтрации

Недавно GEA Filtration после интенсивных эксплуатационных испытаний спроектировала и поставила две больших системы для сбора биомассы и извлечения ферментов, сочетающих микрофильтрацию на керамических мембранах и ультрафильтрацию на рулонных элементах. В обоих случаях обрабатывается культура псевдомонад. Одна система очищает среду с цельными клетками, а другая – супернатант после центрифугирования. Обе системы используют керамические мембраны TAMI: диаметром 6 мм с порами 0,45 мкм и Isoflux диаметром 4 мм с порами 0,14 мкм.

Управление трансмембранным давлением (ТМД)

Автоматическая пилотная установка GEA Filtration Model T для испытания керамических мембран

При извлечении ферментов и белков из культуральной среды на проницаемость и скорость фильтрации влияют следующие факторы:

• взаимодействие между поверхностью мембраны и продуктом, питательными веществами и другими компонентами, например, антивспенивателем;
• ионная сила и pH
• образование гелевого слоя.

Первый фактор можно изменять, выбирая мембрану и, возможно, антивспениватель, второй – регулируя ионную силу.

Гелевый слой зависит от природы исходной смеси и условий на поверхности мембраны. Предварительно очищенный бульон обычно образует гораздо более плотный гелевый слой, соответственно, скорость фильтрации и проницаемость снижаются.

Фильтрации среды с цельными клетками способствует, вероятно, не только менее плотный гелевый слой, но и турбулентность вблизи поверхности мембран.

Используя мембраны Isoflux с регулируемым давлением пермеата можно одновременно оптимизировать и скорость течения, и трансмембранное давление, достигая близкой скорости фильтрования по всей поверхности мембраны. Это позволяет увеличить эффективность мембран и надежность всей установки.

В одном из недавних заказов применение мембраны TAMI Isoflux позволило GEA Filtration почти вдвое увеличить скорость фильтрации по сравнению со стандартной керамической мембраной с порами 0,1-0,2 мкм.

Промышленная установка микрофильтрации на керамических мембранах

Сбор биомассы грибков и дрожжей

GEA Filtration успешно собирает биомассу из грибковых культуральных сред для выделения пенициллина. Грибковые культуральные среды загрязнены сильнее, чем бактериальные или дрожжевые, но микрофильтрация достаточно эффективна для их очистки. Дрожжи обычно представлены крупными клетками, которые легко отделяются микрофильтрацией.

Микрофильтрация экономически эффективна

Хотя экономичность технологий необходимо оценивать применительно к конкретным условиям, можно утверждать, что МФ на керамических мембранах является экономичной и обеспечивает отделение клеток и извлечение ферментов. Экономичность обусловлена увеличением выхода и чистоты продукта по сравнению с традиционными технологиями, такими как центрифугирование или фильтрование на вакуум-фильтрах и пресс-фильтрах. Поэтому МФ на керамических мембранах целесообразна, хотя предварительно стоит провести испытание.

Многоцелевая пилотная установка GEA Filtration Model R для испытания керамических и рулонных мембран в диапазонах микрофильтрации, ультрафильтрации, нанофильтрации и обратного осмоса.

Ультрафильтрация (УФ) на рулонных элементах

Ключевое условие успешного применения рулонных элементов – полное удаление клеток или очень низкая их концентрация и мелкие размеры. В этом случае УФ на рулонных элементах может быть привлекательной альтернативой концентрированию и (или) очистке антибиотиков и белков, т.к. УФ установка отличается компактностью и малой вместимостью.

Рулонные элементы выпускаются с разными типами мембран и размерами пор, их стойкость к pH и температуре значительно улучшилась.

Мембраны изготовлены из полимера, поэтому работа установки сильно зависит как от характеристик мембраны, так и от pH и ионной силы проходящего потока.

НФ и ОО на рулонных элементах

Очень часто пермеат, полученный при концентрировании продукта методом ультрафильтрации, содержит ценные побочные продукты, которые можно извлечь нанофильтрацией или обратным осмосом, причем образующийся пермеат используется для диафильтрации, что снижает расход рабочих сред.

Компания

Компания GEA Filtration – мировой лидер тангенциальной мембранной фильтрации, специализирующийся на обратном осмосе и нано-, ультра- и микрофильтрации. GEA Filtration входит в группу GEA и имеет региональные центры в США, Австралии, Новой Зеландии, Германии и Дании.

Пилотная установка GEA Filtration Model R-xp, спроектированная и изготовленная согласно требованиям NEC для взрывоопасных зон Class 1, Division I, Group C и D Такая конструкция позволяет испытывать мембранную фильтрацию в системах с взрывоопасными органическими растворителями.