Visoka-Mikrofiltracija ćelijske bujone za oporavak sa PES kasetom od 0,22 µm: Studija slučaja iz laboratorija

1. Informacije o proizvodu

0,22μm PES membranska kaseta, 0,1 m² (N2PE2308GA04)

 

2. Eksperimentalni rezultati

600 mL bujona za ćelijsku fermentaciju je obrađeno pomoću 0,22 μm, 0,1 m² membranske kasete, koncentrisane do 100 mL, nakon čega je uslijedila dijafiltracija sa 5 dijavolumna pročišćene vode (tj. 100 mL pročišćene vode po koraku dijafiltracije, ponovljeno 5 puta). Nakon 5. dijafiltracije, šarža je koncentrirana do konačnog volumena. Ukupan eksperiment je trajao 34 minuta, dajući 48 mL retentata i 1054,5 mL ukupnog permeata, sa prosječnim protokom od 18,6 LMH. Tokom cijelog procesa, retentatni ventil je bio potpuno otvoren, a TMP se kretao od 0,2 do 0,85 bara. Zamućenost hrane bila je 131 NTU, zamućenost permeata 3,13 NTU.

Kaseta je nakon upotrebe očišćena i regenerisana. Promjena protoka vode prikazana je u tabeli 1.

 

Tabela 1: Stopa povrata vodenog toka

	Brzina protoka hrane (mL/min)	Pritisak napajanja (bar)	Pritisak zadržavanja (bar)	TMP (bar)	Brzina protoka permeata (mL/min)	LMH	Oporavak toka (%)	Napomene
Prije upotrebe	370	0.4	0	0.2	140	420	79	Zadržni ventil potpuno otvoren
Nakon čišćenja	370	0.6	0	0.3	166	332		Zadržni ventil potpuno otvoren

Napomena: povrat fluksa izračunat kao 332/420 ≈ 79%.

Test integriteta prije i poslije eksperimenta

Test zadržavanja pritiska je prošao

Uslovi procesa tokom eksperimenta su sažeti u tabeli 2. Ukupno vreme rada: 34 min.

 

Tabela 2: Uslovi procesa tokom vremena

vrijeme(min)	Protok hrane (mL/min)	Pritisak napajanja (bar)	Ret. pritisak (bar)	TMP (bar)	Protok permeata (mL/min)	Napomene
0	200	1.5	0	0.75	32	Start; retentni ventil potpuno otvoren; 500 mL hrane
5	200	1.2-1.4	0	0.6-0.7	33
10	200	1.0	0	0.5
10	200	1.6	0	0.8	25	+100mLfeed je dodan
15	200	1.6	0	0.8	15
20	200	1.6-1.7	0	0.8-0.85	11
22	200	1.6-1.7	0	0.8-0.85	25	100 mL lijevo; započeti 1. dijafiltraciju sa 100 mL pročišćene vode
25	200	1.3-1.4	0	0.65-0.7
26	200	1.0-1.1	0	0.5-0.55	43	100 mL lijevo; 2. dijafiltracija (+100 mL pročišćene vode)
27	200	0.6	0	0.3
28	200	0.5	0	0.25	53	100 mL lijevo; 3. dijafiltracija (+100 mL prečišćene vode)
30	200	0.4	0	0.2	61	100 mL lijevo; 4. dijafiltracija (+100 mL prečišćene vode)
32	200	0.4	0	0.2	68	100 mL lijevo; 5. dijafiltracija (+100 mL pročišćene vode)
34						Kraj: 48 mL retentata (mutnoća 345 NTU); ukupni permeat 1054,5 mL (3,13 NTU); Koncentracija permeata 493,5 mL (2,58 NTU); Prve 3 dijafiltracije prožimaju 305 mL (3,03 NTU); Posljednje 2 dijafiltracije propuštaju 256 mL (3,01 NTU)

 

 

Faza koncentriranja: Pritisak hrane se smanjivao tokom vremena; dodavanjem 100 mL hrane došlo je do porasta pritiska, a zatim stabilizacije. Protok permeata je pao sa 33 mL/min na 11 mL/min (~33% od početnog).

Faza dijafiltracije: Sa prečišćenom vodom, pritisak napajanja je značajno opao, a protok se značajno povećao.

Ukupna obrađena zapremina: 1054,5 mL na 0,11 m² (0,1 m² nominalno + korekcija); ukupno vrijeme 34 min; prosječni protok permeata 31 mL/min → prosječan protok 18,6 LMH.

 

 

Slika 2: Poređenje zamućenosti hrane i permeata (originalna slika)

Zamućenost hrane 131 NTU, zamućenost permeata 3,13 NTU.

 

 

Slika 3: SDS-PAGE gel elektroforeza

The SDS-PAGE result indicates target protein recovery >85% za mikrofiltracijsku kasetu od 0,22 μm.

3. Eksperimentalne metode

3.1 Instalacija

Instalirajte sistem kao što je prikazano na slici 2

 

 

3.2 Mjerenje toka vode

Koristite prečišćenu vodu kao hranu. Stavite dovodnu cijev u dovod, cijev za zadržavanje i permeat u kontejner za otpad. Pokrenite peristaltičku pumpu, podesite membranski ventil da postignete odgovarajući TMP dok retentat i permeat ne budu neutralni (pH). Zaustavite pumpu. Stavite epruvete za dovod, retentat i permeat u pročišćenu vodu, pokrenite pumpu, vlažnu membranu 15 min. Zaustavite pumpu, otvorite membranski ventil. Izmjerite fluks vode: epruvete ubacite i zadržite u pročišćenoj vodi, podesite na TMP1, sakupite permeat 1 minut, izračunajte fluks.

 

3.3 Test integriteta (održavanje pritiska / test mjehurića)

Izvadite dovodnu cijev iz vode, stavite retentat i permeat u otpad. Pokrenite pumpu da ispraznite tečnost iz vodova, zaustavite pumpu. Potpuno zatvorite retentni ventil. Pokrenite pumpu da unesete vazduh dok pritisak ne dostigne 0,65 bara, zaustavite pumpu. Posmatrajte pad pritiska tokom 10 minuta i proverite da li u otvoru za permeat ima mehurića u vodi. Ako nema pada pritiska i nema mehurića → integritet OK. Ako pritisak padne i pojave se mjehurići, izmjerite brzinu difuzije zraka mjeračem protoka ili obrnutim cilindrom{8}}punjenim vodom; uporedi sa referentnom vrednošću da se proceni integritet. Na kraju, potpuno otvorite retentatni ventil i ispustite zrak.

 

3.4 Tangencijalna filtracija protoka (TFF)

Obradite 600 mL bujona za ćelijsku fermentaciju sa 0,22 μm, 0,1 m² kasetom, koncentrirajte do 100 mL, a zatim izvršite dijafiltraciju sa 5× zapremine prečišćene vode (100 mL u svakom koraku). Nakon 5. dijafiltracije, dalje koncentrirati do konačnog volumena. Nakon eksperimenta, potpuno otvorite ventil za retentat, ispustite tekućinu kako biste povratili retentat.

 

3.5 Čišćenje

3.5.1 Ispiranje vodom

Koristite 10–20 L/m² prečišćene vode kao hranu. Cijev za punjenje u vodu, zadržavanje i prožimanje otpada. Pokrenite pumpu, podesite TMP, radite dok se napojni vodovi ne isprazne. Zaustavite pumpu, otvorite membranski ventil.

3.5.2 Kaustično čišćenje

Koristite 0,5 M NaOH kao hranu. Stavite epruvete za dovod, retentat i permeat u rastvor NaOH. Pokrenite pumpu, podesite TMP, cirkulišite 30-60 min. Zaustavite pumpu, otvorite membranski ventil.

 

3.6 Mjerenje toka vode nakon-čišćenja

Isto kao 3.2, koristeći isti TMP (TMP2=TMP1). Izmjerite zapreminu permeata tokom 1 minute i izračunajte fluks.

 

3.7 Nakon-test integriteta nakon čišćenja

Isto kao 3.3.

 

3.8 Skladištenje

Pripremite 0,1 M rastvor NaOH kao medij za skladištenje. Stavite epruvete za dovod, zadržavanje i permeat u rastvor. Pokrenite pumpu, podesite TMP, cirkulišite 5 minuta. Zaustavite pumpu, otvorite membranski ventil. Uklonite kasetu iz sistema i pohranite u 0,1 M NaOH na sobnoj temperaturi.

 

Ova studija slučaja pokazuje efikasnu mikrofiltraciju bujona ćelijske kulture visoke -zamućenosti upotrebom 0,22 µm PES membranske kasete. Ključne prednosti:

High product recovery (>85% od strane SDS-PAGE)

Brza obrada – 34 minuta za 600 mL sa dijafiltracijom

Odlično smanjenje zamućenosti – sa 131 NTU na 3,13 NTU permeata

Dobra mogućnost čišćenja – 79% povrata vodenog toka nakon jednostavnog kaustičnog čišćenja

Osiguranje integriteta – prošao test zadržavanja pritiska prije i nakon upotrebe

 

Kaseta je zadržala dosljedne performanse, s dijafiltracijom koja je uzrokovala oštar pad TMP-a i odgovarajuće povećanje protoka, pokazujući nisku sklonost prljanju i lako ispiranje. Idealno za koncentriranje i odsoljavanje fermentacijskih bujona, supernatanata ćelijske kulture i drugih tokova bioprocesa.