اگر تا به حال یک فیلتر بن‌بست را در عرض چند دقیقه روی یک لیز پروتئین یا یک عصاره گیاهی چسبناک تماشا کرده‌اید، قبلاً متوجه شده‌اید که فیلتراسیون TFF برای حل آن مهندسی شده است. فیلتراسیون جریان مماسی، خوراک را به جای اینکه مستقیماً به داخل آن وارد کند، در سراسر سطح غشاء پمپاژ می کند، بنابراین جریان جارو به طور مداوم مواد جامد را که در غیر این صورت یک کیک گرفتگی ایجاد می کند، می برد. نسخه کوتاه: زمانی که نیاز به تغلیظ، شستشو یا تبادل بافر یک محصول حساس به حرارت در یک شار پایدار دارید، TFF را انتخاب کنید و آن را به عنوان یک واحد عملیات در داخل یک خط تولید که هنوز به تجهیزات شفاف سازی، تبخیر و خشک کردن اطراف آن نیاز دارد، در نظر بگیرید.

فیلتراسیون TFF چیست و چرا جهت جریان همه چیز را تغییر می دهد

فیلتراسیون TFF که به عنوان فیلتراسیون جریان متقاطع نیز شناخته می شود، یک فرآیند جداسازی غشایی تحت فشار است. مایع خوراک به موازات یک غشای نیمه تراوا پمپ می شود. فشار گذرنده، بخشی از مایع، ماده نفوذی را از طریق منافذ عبور می دهد، در حالی که جریان حفظ شده، احتباس شده، به گردش در کنار سطح ادامه می دهد. از آنجایی که این جریان متقاطع لایه مرزی را تمیز می کند، سیستم شار نسبتاً پایداری را برای ساعت ها نگه می دارد. فیلتراسیون جریان عادی (NFF) به جای آن کل حجم خوراک را به داخل رسانه هدایت می کند. با تشکیل کیک، مقاومت بالا می رود و تا زمانی که کارتریج تعویض شود، توان عملیاتی کاهش می یابد.

سه نتیجه عملی از این هندسه به دست می آید:

• غشاء به عنوان یک غربال عمل می کند، نه یک تله عمق، بنابراین انتخاب با اندازه منافذ یا برش وزن مولکولی (MWCO) به جای ضخامت رسانه تنظیم می شود.
• چرخش مجدد محفظه به شما این امکان را می دهد که مستقل از حجم دسته اولیه، تصمیم بگیرید که محصول چقدر غلیظ می شود.
• همان غشاء را معمولاً می‌توان در جای خود تمیز کرد و مجدداً در دسته‌ها استفاده کرد و هزینه‌ها را از مواد مصرفی به سرمایه، پمپ‌ها و نیروی کار تغییر داد.

پارامترهایی که عملکرد TFF را تعیین می کنند

چهار متغیر بر هر آزمایش TFF تسلط دارند و با هم تعامل دارند: یکی را مطرح کنید و معمولاً دیگری را به خطر می اندازید. یک پنجره شروع قابل اجرا به شکل زیر است:

انتخاب MWCO سزاوار توجه ویژه است. حفظ در برش اعلام شده تنها جزئی است، بنابراین تیم‌های با تجربه غشایی را انتخاب می‌کنند که 3 تا 5 برابر محکم‌تر از مولکولی است که قصد نگهداری آن را دارند. یک پروتئین 150 کیلو دالتون نیاز به غشای 10 تا 30 کیلو دالتون دارد. غشای سفت‌تر از عملکرد محافظت می‌کند، اما هزینه آن بالاست، و تنها یک آزمایشی که روی خوراک واقعی شما اجرا می‌شود، این تعادل را برطرف می‌کند.

غلظت و دیافیلتراسیون، دو حالت اسب کار

تقریباً هر اجرای TFF یکی از دو عملیات است، یا این دو عمل به هم دوخته شده اند.

تمرکز

Permeate حلقه را ترک می کند در حالی که رتنتنت به مخزن تغذیه باز می گردد، بنابراین حجم کوچک می شود و محصول باقی مانده ضخیم می شود. فاکتورهای غلظت حجمی 5 تا 10 برابر برای محلول های پروتئینی معمول است، همه در دمای نزدیک به محیط بدون تغییر فاز، دقیقاً به همین دلیل است که بیولوژیک های حساس به گرما از این روش استفاده می کنند.

دیافیلتراسیون

بافر شستشو یا آب با همان سرعتی که تراوش حذف می شود به ماده احتباس شده اضافه می شود، بنابراین حجم ثابت می ماند در حالی که مولکول های کوچک شسته می شوند: نمک ها، اتانول، قندها، فنول های آزاد یا یک بافر قدیمی که باید تعویض کنید. در دیافیلتراسیون مداوم، هر حجم شستشو تقریباً 37 درصد از بار آلاینده اصلی را پشت سر می گذارد، بنابراین پنج دیافیلوم بیش از 99 درصد را حذف می کند. اکثر دستور العمل های صنعتی ابتدا تغلیظ می شوند، دیافیلتر در حجم کمتری انجام می شود، سپس دوباره به هدف نهایی جامدات متمرکز می شوند.

جایی که TFF در یک خط تولید صنعتی قرار دارد

TFF تقریباً هرگز به تنهایی عمل نمی کند. در گیاهان گیاه شناسی، تخمیری و بیودارویی، آن را به یک توالی ثابت تبدیل می کند:

1. استخراج یا تخمیر مشروب خام را تولید می کند.
2. شفاف سازی اولیه با یک دکانتر یا سانتریفیوژ دیسکی، که گاهی اوقات توسط یک فیلتر عمق پشتیبانی می شود، سلول ها، الیاف و ریزه های رزین را حذف می کند.
3. TFF مایع شفاف شده را غلیظ می کند و حلال ها، نمک ها و ناخالصی های کم مولکولی را از بین می برد.
4. احتباس به سمت کروماتوگرافی، کریستالیزاسیون، غلظت نهایی یا خشک شدن می رود.

جداکننده سانتریفیوژ پشته دیسک عمودی برای عصاره گیاهی مایع بیولوژیکی جامد-مایع S توضیحات محصول: مشاهده محصول →

نادیده گرفتن مرحله شفاف سازی رایج ترین دلیلی است که آزمایشات TFF را ناامید می کند. ذراتی که یک سانتریفیوژ در عرض چند دقیقه حذف می کند، غشا را در همان تعداد دقیقه کور می کند و هیچ تنظیم جریان متقاطع، خوراک پر از رزین های مومی یا بقایای سلولی را نجات نمی دهد.

تجهیزات جداسازی غشایی پشتیبان استخراج گیاه خط فرآیند فیلتراسیون: مخزن گردش → پمپ تغذیه → غشای سرامیکی → فیلتر ↑ ↓ ——————————————————کنسانتره مشاهده محصول →

یکپارچگی به اندازه انتخاب غشاء اهمیت دارد: هندسه مخزن، برش پمپ، کنترل TMP و طراحی تمیز در محل تصمیم می‌گیرند که دستگاه برای هشت ساعت کار کند یا هشتاد ساعت. تیم هایی که خطوط کامل را ایجاد می کنند، عموما تامین کنندگانی را ترجیح می دهند که بتوانند سانتریفیوژ، لغزش غشایی، اواپراتور و خشک کن را به عنوان یک بسته مهندسی تحویل دهند. خط تولید استخراج نفت CBD و جدایه CBD در شمال شرقی چین .

فرمت های غشایی: کاست، فیبر توخالی یا زخم مارپیچی

• کاست های صفحه تخت: سطح غشاء بالا در واحد حجم و مقیاس خطی قابل پیش بینی. پیش فرض برای اولترافیلتراسیون پروتئین و دیافیلتراسیون.
• ماژول های فیبر توخالی: کانال‌های باز و یکنواختی که ذرات و برش کم را تحمل می‌کنند، که برای برداشت سلول، شفاف‌سازی ویروس، کار اگزوزوم و عصاره‌های گیاهی چسبناک مناسب است.
• عناصر مارپیچی: کمترین هزینه برای هر متر مربع، به طور گسترده در مقیاس صنعتی زمانی که خوراک از قبل به خوبی از قبل فیلتر شده است استفاده می شود.

شیمی غشاء به اندازه فرمت اهمیت دارد. پلی اتر سولفون یک انتخاب همه منظوره برای کار پروتئین است. سلولز بازسازی شده جذب را در جایی که از دست دادن محصول در سطح نگران کننده است، کاهش می دهد. پلیمرهای پایدار در حلال زمانی اجباری هستند که خوراک هنوز اتانول یا سایر مواد آلی را حمل می کند، که یک وضعیت مکرر در پردازش گیاه شناسی است.

رسوب، تمیز کردن، و اعدادی که ارزش تماشا کردن دارند

کاهش شار ناشی از سه مشکوک معمول است: قطبش غلظت در سطح غشاء، تشکیل یک لایه ژل یا کیک، و جذب املاح به پلیمر. اقدامات متقابل عملی، به ترتیب هزینه:

• با کمترین TMP که به شار هدف شما می رسد اجرا کنید. فشار اضافی فقط لایه رسوب را فشرده می کند.
• قبل از افزایش فشار، جریان متقاطع را افزایش دهید.
• شستشوی معکوس یا پس‌پالس را در وظایف میکروفیلتراسیون مانند حذف زباله‌های سلولی اضافه کنید.
• جریان مماسی متناوب را در نظر بگیرید، جایی که یک دیافراگم نوسانی جریان متقاطع را معکوس می کند، برای برداشت های تخمیر طولانی.
• یک توالی تمیز در محل شستشوی سوزاننده، شستشو و ضدعفونی کردن را استاندارد کنید و پس از هر چرخه، نفوذپذیری آب نرمال شده را ثبت کنید. هنگامی که NWP دیگر به اندازه کافی برای ضربه زدن به اهداف شار بازیابی نمی شود، غشا باید جایگزین شود.

TFF یا تبخیر؟ معمولا هر دو

خریداران اغلب می پرسند که آیا غلظت غشاء جایگزین تبخیر می شود؟ در عمل این دو به جای رقابت برای آن، یک خط مشترک دارند.

TFF در جایی که گرما دشمن است برنده می شود: محلول های پروتئینی، محصولات آنزیمی، عصاره های حساس به عطر. بدون جوشیدن غلیظ می شود، به طور همزمان شستشو می شود و هیچ نشانگر تخریب حرارتی باقی نمی گذارد. حدود آن ویسکوزیته و جامدات است. پس از تقریباً 15 تا 20 درصد جامدات خشک، یا با بارهای ذرات سنگین، شار فرو می ریزد.

تبخیر در حذف حجمی حلال برنده است. بیرون کشیدن اتانول از عصاره، بازیابی آن برای استفاده مجدد، یا تغذیه از 5 تا 40 درصد مواد جامد، قلمرو تبخیرکننده است، و طراحی‌های مدرن MVR، بخار را دوباره فشرده می‌کنند تا مصرف بخار را به طور چشمگیری کاهش دهد.

اواپراتور MVR برای حذف حلال های صرفه جویی در انرژی این اواپراتور مکانیکی فشرده‌سازی مجدد بخار، گرمای نهان بخار ثانویه را بازیابی می‌کند تا تقاضای انرژی خارجی را در طول حذف حلال فله کاهش دهد. این با فیلتراسیون جریان مماسی جفت می شود، که غلظت نهایی و تبادل بافر ملایم تری را انجام می دهد. مشاهده محصول →

تقسیم معقول: اواپراتور حذف فله ارزان و بازیابی حلال را انجام می دهد، در حالی که TFF فرآیند را با غلظت نهایی ملایم و تبادل بافر به پایان می رساند. برای جنبه حرارتی آن تصمیم، این است راهنمای انتخاب تجهیزات تبخیر و غلظت انواع اصلی اواپراتور و محدوده کارایی آنها را مقایسه می کند.

سوالاتی که قبل از خرید باید حل شوند

1. پایلوت خوراک واقعی. راه حل های جایگزین رفتار آلوده ای را که اقتصاد پروژه را تعیین می کند پنهان می کند.
2. قانون افزایش مقیاس را تأیید کنید. ناحیه غشاء باید به صورت خطی با توان عملیاتی مقیاس شود. از فروشنده بخواهید که داده های آزمایشی تا تولید را نشان دهد.
3. مواد و مستندات را بررسی کنید. سطوح تماس با محصول SUS316L، جوش های بهداشتی و کاغذهای GMP در کاربردهای دارویی و غذایی اهمیت دارند.
4. کنترل واقعی را طلب کنید. مدیریت خودکار TMP، دریچه‌های فشار برگشتی نفوذ، و ثبت داده‌ها، یک لغزش تولید را از یک اسباب‌بازی آزمایشگاهی جدا می‌کند.
5. قیمت غشاها در طول عمرشان، شامل مواد شیمیایی CIP، آب، نیروی کار و فاصله زمانی تعویض، نه فقط فاکتور.

با این روش، فیلتراسیون TFF کار قابل اعتماد و مقیاس پذیری است: غشاء را با مولکول مطابقت دهید، از آن با شفاف سازی صادقانه محافظت کنید، به جای حدس و گمان، آلودگی را با داده ها مدیریت کنید و اجازه دهید اواپراتورها و خشک کن ها بهترین کاری را که در اطراف آن انجام می دهند انجام دهند.