หากฟลักซ์ลดลง, TMP เพิ่มขึ้น, และการฟื้นฟูน้ำสะอาดยังคงต่ำหลังจากการทำความสะอาด, เมมเบรนไม่ใช่ปัญหาหลักเพียงอย่างเดียว - แต่เป็นการป้อน, หน้าต่างการทำงาน, และลำดับการทำความสะอาด
หากฉันต้องลดบทความนี้ให้เหลือเพียงไม่กี่จุด, ฉันจะจัดเรียงดังนี้:
- การเกิดฟาวลิ่งส่วนใหญ่ใน กระแสเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง เริ่มต้นจากการป้อน. เซลล์, เศษซาก, อัลบูมิน, ทรานสเฟอร์ริน, เกลือ, และวัสดุที่แตกสลายเกิดฟาวลิ่งในรูปแบบที่แตกต่างกัน.
- งานแรกคือการระบุโหมดการเกิดฟาวลิ่ง. การเกิดฟาวลิ่งแบบเค้ก, การอุดตันรูพรุน, การเกิดโพลาไรเซชันของความเข้มข้น, การเกิดสเกล, และการเกิดฟาวลิ่งทางชีวภาพไม่แสดงรูปแบบข้อมูลเดียวกัน.
- จุดควบคุมที่ดีที่สุดคือก่อนเมมเบรน. การปั่นเหวี่ยง, การกรองเชิงลึก, หรือการกรองหยาบสามารถลดปริมาณของแข็งก่อนที่จะเข้าสู่โมดูล.
- หน้าต่างการทำงานที่เสถียรมีความสำคัญ. ฟลักซ์ต่ำถึงปานกลาง, TMP ที่ควบคุมได้, และแรงเฉือนการหมุนเวียนที่เพียงพอช่วยให้การเกิดฟาวลิ่งอยู่ในช่วงที่สามารถฟื้นฟูได้.
- การทำความสะอาดยังคงเป็นส่วนหนึ่งของแผน แต่ไม่ใช่แผนทั้งหมด CIP มาก่อน SIP มาทีหลัง, และการฟื้นฟูน้ำสะอาดบอกฉันว่าตัวกรองเมมเบรนกลับมาแล้วหรือใกล้จะต้องเปลี่ยนใหม่
ในคำง่ายๆ: ถ้าฉันเห็น การลดลงของฟลักซ์อย่างรวดเร็วในช่วงแรก, ฉันสงสัยว่ามีเค้กผิวหน้า ถ้าฉันเห็น การฟื้นฟูที่ไม่ดีหลังการทำความสะอาด, ฉันคิดถึงการอุดตันของรูพรุน ถ้า TMP ลอยระหว่างการทำงาน, การเกิดโพลาไรเซชันของความเข้มข้นอยู่ในรายการสูง และถ้า ค่า TMP พื้นฐานยังคงเพิ่มขึ้นระหว่างชุดการผลิต, ฉันตรวจสอบช่องว่างในการทำความสะอาดอาหารหรือความเสี่ยงของไบโอฟิล์ม
กฎง่ายๆ ช่วยที่นี่: เอาของแข็งออกก่อน รักษาแรงเฉือนให้คงที่ ดู TMP/ฟลักซ์/การฟื้นฟูทุกครั้งที่ทำงาน และอย่ารอให้เกิดการอุดตันหนักก่อนที่จะดำเนินการในกระแสน้ำที่มีเซลล์และโปรตีนสูง แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการจัดการการเก็บเกี่ยวก็สามารถเปลี่ยนเมมเบรนจากสถานะที่สามารถกู้คืนได้ไปสู่สถานะที่มีค่าใช้จ่ายในการหยุดทำงานมากขึ้น การสูญเสียผลิตภัณฑ์มากขึ้น และอายุการใช้งานของเมมเบรนที่สั้นลง
นั่นคือแก่นของบทความ: การป้องกันการอุดตันส่วนใหญ่เป็นการควบคุมต้นน้ำ ไม่ใช่แค่เคมีการทำความสะอาด.
การกรองด้วยเมมเบรน: การอุดตันและการทำความสะอาด (วิดีโอร่าง)
sbb-itb-ffee270
กลไกการอุดตันหลักและวิธีการจดจำพวกมัน
ประเภทการอุดตันของเมมเบรน: วิธีการระบุ & ป้องกันแต่ละประเภท
การอุดตันมักไม่แสดงออกมาเป็นเพียงสิ่งเดียว ในการทำงานส่วนใหญ่ คุณกำลังจัดการกับกลไกที่ทับซ้อนกัน และแต่ละกลไกจะทิ้งร่องรอยของตัวเองในข้อมูลกระบวนการ สัญญาณที่มีประโยชน์ที่สุดคือ ฟลักซ์, TMP, และ การฟื้นตัวของน้ำสะอาด. อ่านพร้อมกัน พวกเขาช่วยให้คุณบอกความแตกต่างระหว่างการสะสมบนพื้นผิวกับการอุดตันภายในได้
การอุดตันจากเค้กและการอุดตันในรูพรุน
การอุดตันจากเค้กเกิดขึ้นเมื่อเซลล์ที่ถูกกักเก็บและกลุ่มก้อนสะสมบนพื้นผิวเมมเบรน ซึ่งเพิ่มความต้านทานไฮดรอลิก [1]. หนึ่งในสัญญาณแรกคือการลดลงของฟลักซ์อย่างรวดเร็วในนาทีแรกของการทำงาน หากประสิทธิภาพกลับมาหลังจากล้าง นั่นมักจะชี้ไปที่เค้กบนพื้นผิวมากกว่าการอุดตันที่ลึกกว่า
การอุดตันในรูพรุนมีพฤติกรรมที่แตกต่างกัน โปรตีนขนาดเล็กและเศษเซลล์ละเอียดเคลื่อนเข้าสู่โครงสร้างรูพรุนและขัดขวางเส้นทางการไหลบางส่วนหรือทั้งหมด มันเป็นปัญหาที่เงียบกว่าทั้งสอง หากการทำความสะอาดให้การฟื้นตัวที่ไม่ดี นั่นมักจะชี้ไปที่การอุดตันภายใน ไม่ใช่เค้กบนพื้นผิวที่สามารถล้างออกได้
การเกิดขั้วความเข้มข้นและการเกิดคราบชีวภาพ
การเกิดขั้วความเข้มข้นพัฒนาที่ชั้นขอบเขตเมมเบรน-ของเหลวเมื่อสารละลายสะสมเร็วกว่าแรงเฉือนหรือการไหลข้ามสามารถกำจัดออกได้ โปรตีนเช่นอัลบูมินและทรานส์เฟอร์รินสามารถทำให้การสะสมที่ชั้นขอบเขตนี้แย่ลง [2]. ในทางปฏิบัติ สัญญาณปกติคือการเพิ่มขึ้นของ TMP อย่างค่อยเป็นค่อยไประหว่างการทำงาน รูปแบบนั้นบ่งบอกถึงการเกิดขั้วความเข้มข้นมากกว่าการเกิดเค้ก มันมักจะไม่ทำให้เกิดความเสียหายถาวรต่อเมมเบรน แต่จะทำให้หน้าต่างการทำงานที่เสถียรแคบลงและสามารถทำให้โหมดการเกิดคราบอื่นๆ แย่ลงได้
การเกิดคราบชีวภาพต้องการความสนใจอย่างใกล้ชิดในกระบวนการที่มีสารอาหารสูง สัญญาณเตือนที่มีประโยชน์คือประสิทธิภาพที่ไม่เสถียรจากชุดหนึ่งไปยังอีกชุดหนึ่ง พร้อมกับ TMP พื้นฐานที่เพิ่มขึ้นระหว่างการทำงานแม้หลังจากการทำความสะอาด การลอยตัวของ TMP ที่คงอยู่จากการทำงานหนึ่งไปยังอีกการทำงานหนึ่งมักหมายความว่าต้องมีการชี้แจงการป้อนที่ดีกว่าก่อนการกรอง
ลายนิ้วมือเหล่านี้ชี้ไปยังจุดควบคุมถัดไป: กำจัดของแข็ง, อนุภาครวม, และส่วนประกอบของฟีดที่ไม่เสถียรผ่าน การประมวลผลปลายน้ำ ก่อนเมมเบรน.
การเตรียมฟีดและการทำให้ใสก่อนเมมเบรน
โหมดการอุดตันเหล่านี้จัดการได้ง่ายขึ้นมากเมื่อคุณกำจัดของแข็งและส่วนประกอบของฟีดที่ไม่เสถียร ก่อน การกรอง. เมื่อฟีดถูกทำให้ใสแล้ว เมมเบรนจะเห็นภาระของแข็งที่ต่ำกว่าและหน้าต่างการทำงานที่เสถียรกว้างขึ้น.
การทำให้ใสเป็นขั้นตอนเพื่อลดของแข็งและอนุภาครวม
การจัดการการเก็บเกี่ยวที่ไม่ดีสามารถเพิ่มเศษซาก, ลดผลผลิต, และทำให้การกรองปลายน้ำยากขึ้น. หลังการเก็บเกี่ยว, ใช้ การหมุนเหวี่ยง, การกรองเชิงลึก, หรือการกรองหยาบเบื้องต้น เพื่อกำจัดเซลล์และเศษซากขนาดใหญ่ก่อนการกรองด้วยเมมเบรน. ขั้นตอนการเตรียมที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับความไวของผลิตภัณฑ์และเป้าหมายการกู้คืนของคุณ.[1]
การปรับสภาพอาหารเพื่อจำกัดการเกิดโปรตีนฟาวลิ่งและการเกิดสเกล
ควบคุมค่า pH, ความแรงของไอออน, และปริมาณโปรตีนเพื่อ ลดการตกตะกอนและทำให้พฤติกรรมการเกิดฟาวลิ่งสามารถคาดการณ์ได้ง่ายขึ้น เมื่ออาหารคงที่ การเกิดฟาวลิ่งของเมมเบรนมักจะคาดการณ์และจัดการได้ง่ายขึ้น
การจัดหาชิ้นส่วนการเตรียมล่วงหน้าผ่าน Cellbase
สำหรับตัวกรองการชี้แจง, สื่อความลึก, และส่วนประกอบกระบวนการที่เกี่ยวข้อง,
การออกแบบเมมเบรน, หน้าต่างการทำงาน และกลยุทธ์การทำความสะอาด
เมื่ออาหารได้รับการชี้แจงแล้ว การออกแบบเมมเบรนและการควบคุมการทำงานจะตัดสินใจว่าระบบการผลิต จะคงอยู่ในช่วงการเกิดฟาวลิ่งที่สามารถกู้คืนได้นานแค่ไหน
เลือกวัสดุเมมเบรนที่มีเคมีพื้นผิวที่ลดการอุดตันและรูปทรงโมดูลที่ทำความสะอาดได้ง่าย ในกระแสที่มีเซลล์ โมดูลแบบเส้นใยกลวงและท่อมักให้การควบคุมไฮโดรไดนามิกที่ดีกว่ารูปแบบแผ่นเรียบ ความเร็วการไหลข้ามที่สูงขึ้นจะเพิ่มแรงเฉือนที่ผนัง ซึ่งช่วยจำกัดการสะสมของเค้กและชะลออัตราที่โปรตีนเคลื่อนเข้าสู่โครงสร้างรูเปล่า เป้าหมายคือเลือกทรงโมดูลที่ช่วยให้คุณรักษาแรงเฉือนนั้นได้อย่างมั่นคงตลอดการทำงานเต็มรูปแบบ
ดำเนินการที่ฟลักซ์ต่ำสุดที่ยังคงรักษาผลผลิตไว้ได้ และรักษา TMP ให้อยู่ในช่วงแคบและเสถียร หากฟลักซ์และ TMP เริ่มเพิ่มขึ้นเร็วเกินไป นั่นเป็นสัญญาณชัดเจนว่าระบบได้เคลื่อนออกนอกช่วงที่สามารถกู้คืนได้ ตั้งค่าอัตราการหมุนเวียนให้สูงพอที่จะรักษาแรงเฉือนที่พื้นผิวเมมเบรน จากนั้นปรับหาก TMP เริ่มลอยขึ้นในระหว่างการทำงาน ในทางปฏิบัติ หน้าต่างการทำงานที่เสถียรกำหนดโดย TMP, ฟลักซ์, และอัตราการหมุนเวียน เป็นวิธีที่ตรงที่สุดในการชะลอการสะสมของการอุดตันระหว่างรอบการทำความสะอาด.
ติดตามการลอยของ TMP, การลดลงของฟลักซ์, และการฟื้นตัวของน้ำสะอาดในแต่ละรอบ สัญญาณทั้งสามนี้ช่วยให้คุณตัดสินใจได้ว่าเมื่อใดควรทำความสะอาด, ตรวจสอบว่าการทำความสะอาดได้ผลหรือไม่, และประเมินว่าเมื่อใดควรเปลี่ยนเมมเบรน รอบ CIP ที่ทำให้น้ำสะอาดกลับคืนสู่ระดับพื้นฐานแสดงว่าเมมเบรนพร้อมสำหรับการใช้งานครั้งต่อไป หากการฟื้นตัวยังคงต่ำกว่าระดับพื้นฐานหลังจากการทำความสะอาด นั่นบ่งชี้ถึงการอุดตันที่ไม่สามารถย้อนกลับได้และแนะนำว่าควรเปลี่ยน การดูตัวบ่งชี้ทั้งสามนี้ร่วมกันจะให้ภาพที่เชื่อถือได้ของสภาพเมมเบรนตลอดอายุการใช้งานทั้งหมด.
เมื่อรวมกันแล้ว การควบคุมเหล่านี้ - การเลือกวัสดุ, อุทกพลศาสตร์, และรอบการทำความสะอาดที่มีวินัย - จะเปลี่ยนฟีดที่ชี้แจงจากส่วนก่อนหน้าให้เป็นประสิทธิภาพการกรองที่สม่ำเสมอและเสถียร.ส่วนสุดท้ายนี้นำองค์ประกอบเหล่านี้มาสู่แผนการป้องกันการอุดตันที่ใช้งานได้จริง.
บทสรุป: การสร้างแผนการป้องกันการอุดตันที่ใช้งานได้จริง
เมื่อกำหนดขอบเขตการทำงานแล้ว งานคือการรักษาให้คงที่ การป้องกันการอุดตันที่ดีขึ้นอยู่กับการควบคุมที่เชื่อมโยงกันสามประการ: การเตรียมการล่วงหน้า, การเลือกเมมเบรน และวินัยในการปฏิบัติงาน ไม่มีสิ่งใดที่ทำงานได้ด้วยตัวเอง.
ต่อไป, พิจารณาว่าโปรตีนหรือเศษซากการเก็บเกี่ยวเป็นสาเหตุของการลดลงของประสิทธิภาพหรือไม่ ในกระแสเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง, โปรตีนและเศษซากการเก็บเกี่ยวเป็นตัวขับเคลื่อนการอุดตันหลัก [2]. โปรตีนมักจะนำไปสู่การอุดตันของรูพรุน, ในขณะที่เศษซากมักจะทำให้เกิดการอุดตันแบบเค้ก ความแตกต่างนั้นกำหนดแนวทางการกรองทั้งหมด: สิ่งที่ควรให้ความสำคัญในการเตรียมการล่วงหน้า, สเปคเมมเบรนที่ควรเลือก, และวิธีการตั้งค่ากลยุทธ์การทำความสะอาด.
เมื่อกำหนดสเปคกระบวนการแล้ว, จัดหาฮาร์ดแวร์การกรองสนับสนุนผ่าน
การตรวจสอบครั้งสุดท้ายเป็นเรื่องง่าย: ระบบยังสามารถกู้คืนได้หรือไม่เมื่ออัตราการผลิตเพิ่มขึ้น? การขยายขนาดจะทำงานได้เมื่อการกรองมีเสถียรภาพก่อนที่ปริมาณจะเพิ่มขึ้น ในทางปฏิบัติ แผนการป้องกันการอุดตันเป็นกิจวัตรที่มั่นคงของการตรวจสอบ การตรวจสอบความถูกต้อง และการปรับปรุงในแต่ละขั้นตอนของการขยายขนาด
คำถามที่พบบ่อย
ฉันจะบอกได้อย่างไรว่าการอุดตันแบบใดกำลังเกิดขึ้น?
ระบุโหมดการอุดตันโดยการติดตามว่าการไหลลดลงอย่างไรเมื่อปริมาณการกรองเพิ่มขึ้น การอุดตันของรูพรุน, การอุดตันระหว่างกลาง, และ การก่อตัวของเค้ก แต่ละแบบจะมีแนวโน้มทางคณิตศาสตร์ที่แตกต่างกันเมื่อการไหลของสารซึมผ่านลดลงตามเวลา
สิ่งนี้มีความสำคัญในทางปฏิบัติหากคุณสามารถเห็นรูปแบบการอุดตัน ที่กำลังพัฒนา คุณสามารถระบุปัญหาได้ตั้งแต่เนิ่นๆ และตอบสนองก่อนที่ประสิทธิภาพการกรองจะลดลงมากเกินไป
ฉันควรปรับอะไรให้เหมาะสมก่อนเปลี่ยนเมมเบรน?
ก่อนเปลี่ยนเมมเบรน ให้ปรับกระบวนการเพาะเลี้ยงของคุณให้เหมาะสมสำหรับประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และประสิทธิภาพ. ทบทวนความต้องการของสื่อเพาะเลี้ยง วิธีการเพิ่มจำนวน และวิธีการจัดการมวลแห้งและเปียกของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
ตรวจสอบด้วยว่าเซลล์ไลน์ของคุณยังคงมีความเสถียรทางพันธุกรรมและฟีโนไทป์ตลอดการแบ่งเซลล์หลายครั้ง การควบคุมปัจจัยเหล่านี้สามารถช่วยลดการอุดตันก่อนที่คุณจะเปลี่ยนเมมเบรน
เมื่อใดที่การฟื้นตัวต่ำหมายถึงเมมเบรนต้องเปลี่ยนใหม่
การฟื้นตัวต่ำมักหมายถึงเมมเบรนถึงเวลาต้องเปลี่ยนใหม่เมื่อการทำความสะอาดตามปกติไม่สามารถทำให้ประสิทธิภาพกลับมาอยู่ในระดับที่ยอมรับได้อีกต่อไป
หากผลผลิตยังคงต่ำหรือความดันลดลงยังคงสูงแม้จะมีการบำรุงรักษาที่เหมาะสม นั่นมักบ่งชี้ถึงการอุดตันที่ไม่สามารถย้อนกลับได้หรือการเสื่อมสภาพของเมมเบรน
