MF UTP-6443 Альтернатива для осветления ферментационного бульона

Запросить техническое описание Обсудить ваше приложение

Осветление ферментационного бульона является одним из наиболее сложных этапов во многих процессах производства промышленной биотехнологии, ферментов, пищевых ингредиентов и биохимических производств.

После ферментации технологический поток может содержать микроорганизмы, взвешенные твердые вещества, остатки клеток, белки, метаболиты и другие компоненты, которые необходимо отделить перед последующей очисткой.

Для этой цели широко используется микрофильтрация с перекрестным потоком, поскольку она обеспечивает непрерывное разделение внутри закрытой системы, одновременно снижая потребность в обычных вспомогательных средствах фильтрации.

Для производителей оборудования и интеграторов мембранных систем, уже проектирующих системы на основе Microza UTP-6443 , выбор альтернативной мембраны — это не просто вопрос поиска другого модуля с номинальным размером пор 0,2 мкм.

Замененную мембрану необходимо оценивать с трех точек зрения:

Механическая совместимость

Производительность процесса

Очистка и эксплуатационная совместимость

В этом руководстве объясняются основные факторы, которые производители оборудования для ферментации и биопроцессов должны оценить перед аттестацией альтернативной мембраны.

Почему UTP-6443 используется в промышленной фильтрации?

UTP-6443 принадлежит к семейству промышленных мембран для микрофильтрации Microza U-Series.

Согласно общедоступным спецификациям производителя, в модуле используется половолоконная мембрана из ПВДФ с номинальным размером пор 0,2 мкм , внутренним диаметром полого волокна 1,4 мм и эффективной площадью мембраны примерно 21,5 м²..

Эти характеристики делают этот тип модуля микрофильтрации из полого волокна подходящим для процессов, связанных с отделением микроорганизмов и взвешенных твердых частиц из потоков жидкости.

Типичные технологические применения мембран MF могут включать:

· Осветление ферментационного бульона

· Разделение микробных клеток

· Сбор и промывка клеток

· Производство ферментов

· Уточнение пищевых ингредиентов

· Биохимическая обработка

· Удаление биомассы

· Разъяснение последующих процессов

Однако выбор мембраны всегда должен основываться на характеристиках фактической технологической жидкости, а не только на размере пор.

1. Прежде чем приступать к рассмотрению производительности, проверьте механическую совместимость.

Для производителя оборудования первый вопрос обычно прост:

Можно ли установить альтернативный модуль в существующую фильтровальную установку без перепроектирования системы?

Это следует проверить перед проведением более детального тестирования производительности.

К важным механическим параметрам относятся:

Альтернатива, требующая обширной модификации трубопровода, может перестать быть экономически привлекательной, даже если сама мембрана будет стоить дешевле.

Поэтому для существующих систем производители оборудования должны запросить габаритный чертеж , прежде чем утверждать любую замену.

Рекомендуемая инженерная проверка

Перед составлением предложения или пилотным тестированием сравните:

Оригинальный чертеж модуля

↓

Альтернативный чертеж модуля

↓

Проверка подключения и размеров

↓

Проверка установки существующей рамы

2. Не сравнивайте мембраны только по размеру пор.

Распространенной ошибкой является предположение:

Мембрана 0,2 мкм = еще одна мембрана 0,2 мкм

В процессах ферментации этого недостаточно.

Две мембраны с одинаковым номинальным размером пор могут вести себя по-разному из-за различий в:

· Морфология мембраны

· Пористость

· Характеристики поверхности

· Геометрия волокна

· Внутренний диаметр волокна

· Толщина мембраны

· Гидрофильность

· Плотность упаковки модулей

· Распределение потока

Эти различия могут влиять на:

Поток пермеата

Передача продукта

Удержание клеток

Загрязнение поведения

Падение давления

и

Очистка восстановления

Поэтому эквивалентность мембран должна быть продемонстрирована путем реальных испытаний процесса.

3. Оцените площадь мембраны и емкость системы.

UTP-6443 имеет относительно большую площадь мембраны в одном половолоконном модуле.

При замене существующего модуля производители оборудования должны подтвердить, обеспечивает ли альтернатива сопоставимую эффективную площадь фильтрации.

Это важно, поскольку общая площадь мембраны влияет на размер системы.

Например:

Требуемая мощность системы

↓

Целевой устойчивый поток

↓

Требуемая площадь мембраны

↓

Количество модулей

Модуль со значительно меньшей площадью мембраны может потребовать дополнительных модулей для достижения той же производительности.

И наоборот, сама по себе площадь мембраны не определяет производительность системы.

Для ферментационного бульона более полезным параметром является:

Устойчивый технологический поток

скорее, чем:

Поток чистой воды

Данные о проницаемости чистой воды полезны для контроля качества, но их не следует использовать непосредственно для прогнозирования производительности ферментационного бульона.

Фактический устойчивый поток сильно зависит от характеристик бульона.

4. Изучите ферментационный бульон, прежде чем выбирать мембрану.

Ферментационный бульон фильтровать гораздо сложнее, чем обычную техническую воду.

Производители оборудования должны собрать информацию о питании перед определением размера мембранной системы.

Рекомендуемая информация о фиде

Поставщик мембран, который запрашивает только требуемую скорость потока, вряд ли будет располагать достаточной информацией, чтобы рекомендовать надежные условия эксплуатации.

5. TMP важен, но более высокий TMP не всегда означает более высокую производительность

Трансмембранное давление, или TMP, является одним из ключевых рабочих параметров поперечноточной мембранной фильтрации.

Он обеспечивает движущую силу проникновения через мембрану.

Однако на фильтрацию ферментационного бульона часто сильно влияют концентрационная поляризация и образование слоя осадка.

Увеличение TMP может первоначально увеличить поток пермеата.

Однако после определенного момента дополнительное давление может сжать накопленный слой твердых частиц на поверхности мембраны.

Результатом может быть:

Более высокое ТМР

→

Более компактный слой загрязнения

→

Ограниченный дополнительный поток

→

Потенциально более быстрое загрязнение

По этой причине производители оборудования должны определить подходящее рабочее окно, а не просто работать при максимально допустимом давлении.

Поэтому пилотное тестирование должно фиксировать:

· Давление подачи

· Ретентатное давление

· Давление пермеата

· ТМП

· Поток пермеата

· Температура подачи

· Время фильтрации

· Коэффициент концентрации

6. Скорость поперечного потока может быть столь же важна, как и TMP.

При перекрестной фильтрации поток исходного материала течет параллельно поверхности мембраны.

Этот тангенциальный поток помогает уменьшить накопление твердых частиц.

Для ферментационного бульона скорость поперечного потока может существенно влиять на:

· Формирование коржа

· Концентрационная поляризация

· Стабильность потока

· Падение давления

· Энергопотребление насоса

Более высокая скорость циркуляции может улучшить очистку поверхности мембраны.

Но это также создает недостатки.

Более высокая скорость означает:

больший рециркуляционный насос

·

повышенное потребление электроэнергии

·

потенциально больший сдвиг

Поэтому производитель оборудования не должен оценивать замену мембраны только на основе максимального давления.

Систему следует оценивать как комбинацию:

Мембрана + Насос + Трубопровод + Стратегия управления + Программа очистки

7. Извлечение продукта более важно, чем поток пермеата.

Это особенно важно для процессов ферментации и биопроцессов.

Зачастую целью является не просто производство осветленной воды.

Фильтрат может содержать ценный продукт, такой как:

· Ферменты

· Органические кислоты

· Аминокислоты

· Метаболиты ферментации

· Растворимые белки

· Пищевые ингредиенты

· Биохимия

Поэтому производители оборудования должны оценить:

Передача продукта

Сколько целевого продукта проходит через мембрану?

Восстановление продукта

Сколько товарного продукта извлекается из исходной партии ферментации?

Мембрана, которая производит очень высокий поток пермеата, но удерживает или адсорбирует часть целевого продукта, может привести к ухудшению общего процесса.

Поэтому полезное пилотное исследование должно сравнить оба:

Мембранные характеристики

и

Выход процесса

8. Поведение по загрязнению необходимо проверять на реальном бульоне.

Ферментационный бульон может содержать:

белки

клетки

клеточный мусор

полисахариды

коллоидный материал

остаточные питательные вещества

Эти материалы могут способствовать загрязнению мембраны.

Полезная оценка замены должна контролировать профиль потока в течение всего цикла фильтрации.

Типичная оценка

Начальный поток

↓

Снижение потока

↓

Стабильный рабочий поток

↓

СИП

↓

Восстановление потока чистой воды

Самая ценная мембрана не обязательно является мембраной с самым высоким начальным потоком.

Мембрана с несколько меньшим начальным потоком, но с лучшей долгосрочной стабильностью и более простой очисткой может обеспечить более низкие эксплуатационные расходы в течение всего срока службы.

9. Совместимость CIP имеет решающее значение

Ферментационное оборудование часто чистят.

Следовательно, химическая совместимость мембраны может быть столь же важна, как и эффективность фильтрации.

Производители оборудования должны попросить поставщика мембран предоставить четкую информацию о совместимости с:

· Гидроксид натрия

· Кислотные чистящие средства

· Окислители, если применимо

· Дезинфицирующие химикаты

· Температура очистки

· Очистка pH

· Максимальная химическая концентрация

· Продолжительность уборки

Никогда не предполагайте, что две мембраны из ПВДФ имеют одинаковые пределы очистки.

Корпус мембраны, герметизирующий материал, уплотнения и другие компоненты модуля также должны выдерживать процедуру очистки.

Вопросы, которые следует задать альтернативному поставщику мембран

Какая концентрация NaOH допускается?

Какая концентрация кислоты допускается?

Какова максимальная температура очистки?

Как долго мембрана может оставаться в чистящем растворе?

Может ли модуль выдерживать повторные циклы очистки?

Какого восстановления проницаемости чистой воды следует ожидать после CIP?

10. Внимательно проверьте пределы рабочей температуры и давления.

Механические размеры могут быть идентичными, тогда как допустимый рабочий диапазон может быть разным.

Прежде чем одобрить замену, сравните:

Это сравнение должно быть завершено до того, как альтернативная мембрана будет описана как прямая замена.

Для производителей оборудования правильный вопрос не таков:

«Выглядит так же?»

Это: «Может ли он работать безопасно в наших проверенных технологических условиях?»

11. Учитывайте падение давления на полых волокнах.

Внутренний диаметр волокон особенно важен при переработке ферментационного бульона с высоким содержанием сухих веществ или вязкого ферментационного бульона.

Меньшие каналы потока могут увеличить перепад давления и увеличить риск закупорки каналов.

Проточные каналы большего размера могут улучшить обработку сырья с высоким содержанием твердых частиц, хотя площадь мембраны и плотность упаковки могут измениться.

Поэтому производители оборудования должны оценить:

Вязкость корма

концентрация твердых веществ

внутренний диаметр волокна

расход модуля

падение давления

как одна система.

Выбор насоса должен основываться на полных гидравлических характеристиках контура фильтрации, а не только на давлении мембраны.

12. Проверка целостности и постоянство качества имеют значение

Для промышленной биотехнологии и фармацевтических применений производителям оборудования может потребоваться больше документации, чем клиентам в общей промышленной очистке воды.

В зависимости от применения клиенты могут запросить:

· Тестирование целостности модуля

· Заводские испытания под давлением

· Декларация о материалах

· Отслеживание партии

· Сертификат анализа

· Сертификат соответствия

· Информация о мембранном материале

· Протоколы контроля качества

· Отслеживаемость упаковки

· Документация, контактирующая с пищевыми продуктами

· Нормативная документация, где это применимо.

Требуемая документация зависит от фактического процесса и нормативной базы.

Альтернативный поставщик мембран должен четко различать:

документы доступны как стандартные , так и для конкретного применения, которые должны выполняться производителем оборудования или конечным пользователем.

13. Всегда выполняйте пилотное тестирование перед полномасштабной заменой.

Для применения ферментационного бульона настоятельно рекомендуется провести пилотное тестирование.

Фактический бульон может значительно различаться в зависимости от разных процессов ферментации.

Практическая процедура квалификации:

Шаг 1 — Сбор информации о процессе

Характеристики бульона, размер партии, целевой продукт и существующие условия эксплуатации.

Шаг 2 — Подтвердите механическую совместимость

Размеры, соединения, материал корпуса и способ установки.

Шаг 3 — Лабораторный скрининг

Подтвердите возможность разделения и прохождения продукта.

Шаг 4 — Пилотная фильтрация

Измерьте устойчивый поток, TMP, условия циркуляции и перепад давления.

Шаг 5 — Анализ восстановления продукта

Сравните корм, пермеат и концентрат.

Шаг 6 — Выполнение CIP

Определите, можно ли эффективно восстановить проницаемость.

Шаг 7 — Повторите несколько циклов

Оцените стабильность работы, а не один короткий тест фильтрации.

Шаг 8 — Увеличение масштаба

Определите площадь мембраны, количество модулей, производительность циркуляционного насоса и размер системы очистки.

Успешная программа замены мембран должна основываться на данных, а не на предположениях.

Какие данные производитель оборудования должен запросить у поставщика сменной мембраны?

Прежде чем квалифицировать альтернативу UTP-6443, запросите как минимум следующую информацию:

Информация о модуле

· Габаритный чертеж

· Схема подключения

· Мембранный материал

· Материал корпуса

· Внутренний диаметр волокна

· Номинальный размер пор

· Эффективная площадь мембраны

Эксплуатационные ограничения

· Максимальное рабочее давление

· Максимальное ТМР

· Максимальная рабочая температура

· Температура очистки

· Рабочий диапазон pH

· Химическая совместимость

Информация о производительности

· Водопроницаемость

· Рекомендуемые условия перетока

· Рекомендуемый рабочий ТМР

· Типичные данные по применению ферментации, если таковые имеются.

· Очистка информации для восстановления

Документация по качеству

· Сертификат подлинности или отчет об инспекции

· Метод проверки целостности

· Декларация о материалах

· Отслеживание партии

· Соответствующие документы соответствия

Инженерная поддержка

· Наличие пилотного модуля

· Выборочное тестирование

· Помощь в расширении масштабов

· Рекомендации CIP

· Поддержка по устранению неполадок

Цену на мембрану следует сравнивать только после учета этих технических факторов.

Когда имеет смысл использовать альтернативную мембрану?

Альтернативную мембрану типа UTP-6443 стоит оценить, когда производитель оборудования или конечный пользователь ищет:

· Вторичный поставщик мембран

· Снижение стоимости замены мембраны

· Сокращенный срок поставки

· Более гибкий объем заказа

· Поставка мембран OEM

· Варианты мембран под собственной торговой маркой

· Доступность долгосрочной замены

· Техническая поддержка существующих систем фильтрации

Однако для успешной замены требуется нечто большее, чем просто совместимость размеров.

Для осветления ферментационного бульона альтернативу следует оценивать как часть всего процесса.

Заключительные соображения

К замене мембранного модуля внутри существующей системы ферментационной фильтрации следует относиться как к проекту инженерной квалификации, а не к простой замене покупки.

Для производителей оборудования наиболее важными вопросами являются:

Модуль физически подходит?

Справится ли он с требуемыми условиями эксплуатации?

Может ли он поддерживать устойчивый поток с настоящим ферментационным бульоном?

Проходит ли целевой продукт при требуемом восстановлении?

Можно ли восстановить работоспособность мембраны после CIP?

Может ли поставщик предоставить согласованные модули и техническую документацию?

Если на эти вопросы будут даны ответы посредством надлежащего тестирования, альтернативная мембрана может предоставить производителям оборудования дополнительную гибкость цепочки поставок, сохраняя при этом надежность процесса.

Ищете альтернативную мембрану для системы на базе UTP-6443?

Мы поставляем модули микрофильтрации из полого волокна ПВДФ для промышленной ферментации, фильтрации пищевых ингредиентов и биопроцессов.

Для существующей системы на базе UTP-6443 отправьте нам следующую информацию:

· Существующая модель мембраны

· Количество установленных модулей

· Продукт брожения

· Концентрация сухих веществ в корме

· Вязкость корма, если имеется.

· Рабочая температура

· Текущее ПМД

· Текущий циркуляционный поток

· Текущий расход пермеата

· Процедура CIP

· Требуемое время пакетной обработки

Наша техническая группа может проанализировать условия эксплуатации и определить, подходит ли альтернативный модуль для дальнейшей оценки.

Запросить технический паспорт

Запросить проверку совместимости

Запросить пилотный образец

Microza® и UTP-6443 являются товарными знаками/обозначениями продуктов соответствующих владельцев. Ссылки используются только для определения требований к оценке совместимости и замены. Мы не являемся аффилированными лицами оригинального производителя и не поддерживаем его, если это прямо не указано иное.