ဇီဝဆေးဝါးထုတ်လုပ်ရေးတွင် ultrafiltration အာရုံစူးစိုက်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များကို အကောင်းဆုံးဖြစ်စေရန်အတွက် ပရိုတင်းအရည်များ၏ viscosity ကို ထိန်းချုပ်ခြင်းသည် အရေးကြီးပါသည်။ ပရိုတင်းအရည်များတွင် viscosity မြင့်မားခြင်း—အထူးသဖြင့် ပရိုတင်းပါဝင်မှုမြင့်မားသောအခါ—သည် ultrafiltration ပရိုတင်းအာရုံစူးစိုက်မှုအသုံးချမှုများတွင် membrane စွမ်းဆောင်ရည်၊ လုပ်ငန်းစဉ်ထိရောက်မှုနှင့် စီးပွားရေးတို့ကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေပါသည်။ anti-body clustering နှင့် electrostatic interaction များကြောင့် ပရိုတင်းပါဝင်မှုနှင့်အတူ solution viscosity မြင့်တက်လာပြီး ultrafiltration membrane တစ်လျှောက် စီးဆင်းမှုနှင့် ဖိအားကျဆင်းမှုကို ခံနိုင်ရည်ရှိစေပါသည်။ ၎င်းသည် permeate fluxes နည်းပါးခြင်းနှင့် လည်ပတ်ချိန်ပိုမိုကြာရှည်စေခြင်း၊ အထူးသဖြင့် transverse flow filtration (TFF) လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် ဖြစ်ပေါ်စေသည်။
ultrafiltration ရဲ့နောက်ကွယ်က မောင်းနှင်အားဖြစ်တဲ့ Transmembrane pressure (TMP) ဟာ viscosity နဲ့ နီးကပ်စွာ ဆက်စပ်နေပါတယ်။ ပုံမှန် transmembrane pressure range ပြင်ပမှာ လည်ပတ်နေတာက membrane fouling ကို အရှိန်မြှင့်စေပြီး concentration polarization ကို ပိုဆိုးစေပါတယ်— membrane အနီးမှာ ပရိုတင်းတွေ စုပုံလာခြင်းက local viscosity ကို အဆက်မပြတ် မြင့်တက်စေပါတယ်။ concentration polarization နဲ့ membrane fouling နှစ်မျိုးလုံးက ultrafiltration membrane performance ကို လျော့ကျစေပြီး စစ်ဆေးမှုမရှိရင် membrane ရဲ့ သက်တမ်းကို တိုစေနိုင်ပါတယ်။ စမ်းသပ်မှုတွေအရ ultrafiltration မှာ membrane fouling နဲ့ concentration polarization တွေဟာ TMP တန်ဖိုးတွေ မြင့်မားပြီး viscous feed ပိုများတဲ့အခါ ပိုပြီးသိသာထင်ရှားပြီး throughput ကို အမြင့်ဆုံးဖြစ်စေပြီး cleaning frequency ကို လျှော့ချဖို့အတွက် real-time TMP control ကို မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါတယ်။
ultrafiltration အာရုံစူးစိုက်မှုကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ရန် ပေါင်းစပ်ထားသော ဗျူဟာများ လိုအပ်သည်-
- ပရိုတင်းအရည်၏ viscosity တိုင်းတာခြင်းပုံမှန် viscosity အကဲဖြတ်မှုများ—ကိုအသုံးပြု၍လိုင်းအတွင်း ဗစ်စကိုမီတာများ—စစ်ထုတ်မှုနှုန်းထားများကို ခန့်မှန်းရန်နှင့် လုပ်ငန်းစဉ်တွင် ကြုံတွေ့ရမည့် အခက်အခဲများကို ကြိုတင်ခန့်မှန်းရန် ကူညီပေးပြီး လုပ်ငန်းစဉ်ကို လျင်မြန်စွာ ပြုပြင်မွမ်းမံမှုများကို ပံ့ပိုးပေးသည်။
- အစာပြုပြင်ခြင်းpH၊ အိုင်းယွန်းအစွမ်းသတ္တိနှင့် အပူချိန်ကို ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် viscosity ကို လျှော့ချနိုင်ပြီး အစွန်းအထင်းများကို လျှော့ချနိုင်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ဆိုဒီယမ်အိုင်းယွန်းများထည့်ခြင်းသည် ပရိုတင်းများအကြား ရေဓာတ်တွန်းကန်မှုကို မြှင့်တင်ပေးပြီး စုပုံခြင်းနှင့် အစွန်းအထင်းများကို လျော့ပါးစေပြီး ကယ်လ်စီယမ်အိုင်းယွန်းများသည် ပရိုတင်းပေါင်းကူးခြင်းနှင့် အစွန်းအထင်းများကို မြှင့်တင်ပေးလေ့ရှိသည်။
- ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများအသုံးပြုမှုviscosity လျှော့ချပေးသော excipient များကို အလွန်အမင်း စုစည်းထားသော ပရိုတင်းအရည်များတွင် ထည့်သွင်းခြင်းဖြင့် ultrafiltration တွင် membrane permeability ကို မြှင့်တင်ပေးပြီး transmembrane pressure ကို လျော့ကျစေကာ အလုံးစုံ စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးပါသည်။
- အဆင့်မြင့်စီးဆင်းမှုစနစ်များ: cross-flow velocity တိုးမြှင့်ခြင်း၊ alternating cross-flow ကိုအသုံးပြုခြင်း သို့မဟုတ် air jet injection ကိုအသုံးပြုခြင်းတို့သည် fouling layers များကို အနှောင့်အယှက်ဖြစ်စေသည်။ ဤနည်းပညာများသည် permeate flux ကို ထိန်းသိမ်းရန်နှင့် အနည်အနှစ်ဖွဲ့စည်းမှုကို လျှော့ချခြင်းဖြင့် membrane အစားထိုးကြိမ်နှုန်းကို လျှော့ချရန် ကူညီပေးသည်။
- အမြှေးပါးရွေးချယ်ခြင်းနှင့် သန့်ရှင်းရေးလုပ်ခြင်းဓာတုဗေဒအရ ခံနိုင်ရည်ရှိသော အမြှေးပါးများ (ဥပမာ SiC သို့မဟုတ် thermosalient hybrids) ကိုရွေးချယ်ခြင်းနှင့် သင့်လျော်သော လုပ်ထုံးလုပ်နည်းများ (ဥပမာ sodium hypochlorite သန့်ရှင်းရေး) ဖြင့် အမြှေးပါးသန့်ရှင်းရေးကြိမ်နှုန်းကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းသည် အမြှေးပါးသက်တမ်းကို တိုးချဲ့ရန်နှင့် လည်ပတ်မှုကုန်ကျစရိတ်များကို လျှော့ချရန်အတွက် အရေးကြီးပါသည်။
အလုံးစုံသော်၊ ထိရောက်သော viscosity control နှင့် TMP management တို့သည် အောင်မြင်သော ultrafiltration concentration phase performance ၏ အခြေခံအုတ်မြစ်ဖြစ်ပြီး၊ ထုတ်ကုန်အထွက်နှုန်း၊ membrane cleaning frequency နှင့် စျေးကြီးသော membrane ပိုင်ဆိုင်မှုများ၏ ကြာရှည်ခံမှုကို တိုက်ရိုက်လွှမ်းမိုးသည်။
Ultrafiltration တွင် ပရိုတင်းအရည် Viscosity ကို နားလည်ခြင်း
၁.၁။ ပရိုတင်းအရည်များ၏ ပျစ်ချွဲမှုကား အဘယ်နည်း။
Viscosity သည် အရည်တစ်ခု၏ စီးဆင်းမှုကို ခံနိုင်ရည်ကို ဖော်ပြသည်။ ပရိုတင်းအရည်များတွင် မော်လီကျူးပွတ်တိုက်မှုသည် ရွေ့လျားမှုကို မည်မျှဟန့်တားသည်ကို ဖော်ပြသည်။ viscosity အတွက် SI ယူနစ်မှာ Pascal-second (Pa·s) ဖြစ်သော်လည်း centipoise (cP) ကို ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာ အရည်များအတွက် အသုံးများသည်။ Viscosity သည် ထုတ်လုပ်မှုအတွင်း ပရိုတင်းအရည်များကို မည်မျှလွယ်ကူစွာ စုပ်ထုတ်နိုင်သည် သို့မဟုတ် စစ်ထုတ်နိုင်သည်ကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်မှုရှိပြီး အထူးသဖြင့် မြင့်မားသော ပြင်းအားရှိသော ဇီဝကုထုံးများအတွက် ဆေးဝါးပို့ဆောင်မှုကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။
ပရိုတင်းပါဝင်မှုသည် viscosity ကိုလွှမ်းမိုးသော အဓိကအချက်ဖြစ်သည်။ ပရိုတင်းအဆင့်များ မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ မော်လီကျူးများအကြား အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုများနှင့် crowding များ တိုးလာပြီး viscosity မြင့်တက်လာစေပြီး မကြာခဏ nonlinearly ဖြစ်သည်။ သတ်မှတ်ထားသော ကန့်သတ်ချက်ထက်ကျော်လွန်ပါက ပရိုတင်း-ပရိုတင်း အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုများသည် ပျော်ရည်အတွင်း ပျံ့နှံ့မှုကို ပိုမိုဖိနှိပ်ပေးသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ဆေးဝါးများတွင် အသုံးပြုသော ပြင်းအားမြင့် monoclonal antibody ပျော်ရည်များသည် အရေပြားအောက်ထိုးဆေးကို စိန်ခေါ်သည့် သို့မဟုတ် လုပ်ဆောင်မှုနှုန်းကို ကန့်သတ်သည့် viscosity အဆင့်များသို့ မကြာခဏ ရောက်ရှိလေ့ရှိသည်။
ပြင်းအားမြင့်ပရိုတင်းအရည်များတွင် viscosity ကိုခန့်မှန်းသည့် မော်ဒယ်များသည် ယခုအခါ မော်လီကျူးဂျီသြမေတြီနှင့် စုစည်းမှုလမ်းကြောင်းများကို ထည့်သွင်းထားသည်။ ပရိုတင်းပုံသဏ္ဌာန်—ရှည်လျားသည်ဖြစ်စေ၊ လုံးဝိုင်းသည်ဖြစ်စေ၊ စုစည်းမှုဖြစ်နိုင်ခြေရှိသည်ဖြစ်စေ—သည် မြင့်မားသောပြင်းအားများတွင် viscosity ကို သိသိသာသာအကျိုးသက်ရောက်စေသည်။ microfluidic အကဲဖြတ်ခြင်းတွင် မကြာသေးမီကတိုးတက်မှုများသည် အနည်းဆုံးနမူနာပမာဏမှ တိကျသော viscosity တိုင်းတာမှုကို ဖြစ်စေပြီး ပရိုတင်းဖော်မြူလာအသစ်များကို လျင်မြန်စွာစစ်ဆေးခြင်းကို လွယ်ကူချောမွေ့စေသည်။
၁.၂။ Ultrafiltration အတွင်း Viscosity မည်သို့ပြောင်းလဲသွားသနည်း။
ultrafiltration အတွင်း၊ concentration polarization သည် membrane-solution interface တွင် ပရိုတင်းများကို လျင်မြန်စွာ စုပုံစေသည်။ ၎င်းသည် steep local concentration gradients များကို ဖန်တီးပေးပြီး membrane အနီးတွင် viscosity မြင့်တက်စေသည်။ ဤနေရာရှိ viscosity မြင့်မားခြင်းသည် mass transfer ကို တားဆီးပြီး permeate flux ကို လျော့နည်းစေသည်။
အာရုံစူးစိုက်မှု ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်းသည် အမြှေးပါးညစ်ညမ်းခြင်းနှင့် ကွဲပြားသည်။ ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်းသည် ပြောင်းလဲနိုင်ပြီး ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်သည်၊ စစ်ထုတ်မှုတိုးတက်လာသည်နှင့်အမျှ မိနစ်ပိုင်းအတွင်း ဖြစ်ပေါ်သည်။ နှိုင်းယှဉ်ကြည့်လျှင်၊ အညစ်အကြေးသည် အချိန်နှင့်အမျှ ဖြစ်ပေါ်လာပြီး အမြှေးပါးမျက်နှာပြင်တွင် မပြောင်းလဲနိုင်သော စုပုံခြင်း သို့မဟုတ် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ အသွင်ပြောင်းခြင်းတို့ ပါဝင်လေ့ရှိသည်။ တိကျသော ရောဂါရှာဖွေရေးသည် အာရုံစူးစိုက်မှု ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်းအလွှာကို အချိန်နှင့်တပြေးညီ ခြေရာခံနိုင်စေပြီး cross-flow velocity နှင့် transmembrane pressure အပေါ် ၎င်း၏ အာရုံခံနိုင်စွမ်းကို ဖော်ပြသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ velocity တိုးမြှင့်ခြင်း သို့မဟုတ် transmembrane pressure (TMP) လျှော့ချခြင်းသည် viscous boundary layer ကို အနှောင့်အယှက်ဖြစ်စေပြီး flux ကို ပြန်လည်ရရှိစေရန် ကူညီပေးသည်။
လည်ပတ်မှုဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ချက်များသည် viscosity အပြုအမူကို တိုက်ရိုက်လွှမ်းမိုးသည်-
- အမြှေးပါးမှ ဖိအား (TMP)TMP မြင့်မားခြင်းသည် polarization ကို ပိုမိုပြင်းထန်စေပြီး local viscosity ကို မြင့်တက်စေပြီး flux ကို လျော့ကျစေသည်။
- ဖြတ်ကျော်စီးဆင်းမှုအလျင်: မြှင့်တင်ထားသော အလျင်သည် စုပုံမှုကို ကန့်သတ်ပေးပြီး အမြှေးပါးအနီးတွင် viscosity ကို ထိန်းညှိပေးသည်။
- အမြှေးပါးသန့်ရှင်းရေးကြိမ်နှုန်း: မကြာခဏ သန့်ရှင်းရေးလုပ်ခြင်းသည် ရေရှည်စုပုံမှုကို လျော့နည်းစေပြီး viscosity ကြောင့်ဖြစ်ပေါ်လာသော စွမ်းဆောင်ရည်ဆုံးရှုံးမှုကို လျော့ပါးစေသည်။
Ultrafiltration concentration phases များသည် viscosity အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို လျှော့ချရန်နှင့် throughput ကို ထိန်းသိမ်းရန်အတွက် ဤ parameter များကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် လုပ်ဆောင်ရမည်။
၁.၃။ ပျစ်ချွဲမှုကို သက်ရောက်မှုရှိသော ပရိုတင်း ပျော်ရည် ဂုဏ်သတ္တိများ
မော်လီကျူးအလေးချိန်နှင့်ဖွဲ့စည်းမှုviscosity ကို အဓိကအားဖြင့် ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။ ပိုကြီးပြီး ပိုရှုပ်ထွေးသော ပရိုတင်းများ သို့မဟုတ် အစုအဝေးများသည် ရွေ့လျားမှုကို ဟန့်တားခြင်းနှင့် ပိုမိုသိသာထင်ရှားသော မော်လီကျူးများအကြား အားများကြောင့် viscosity ပိုမိုမြင့်မားစွာ ရရှိစေပါသည်။ ပရိုတင်းများ၏ ပုံသဏ္ဍာန်သည် စီးဆင်းမှုကို ပိုမိုထိန်းညှိပေးသည် - ရှည်လျားသော သို့မဟုတ် အစုအဝေးဖြစ်လွယ်သော ကွင်းဆက်များသည် ကျစ်လစ်သော globular ပရိုတင်းများထက် ပိုမိုခုခံအားရှိစေသည်။
pHပရိုတင်းအားသွင်းမှုနှင့် ပျော်ဝင်နိုင်စွမ်းကို အရေးပါစွာ လွှမ်းမိုးသည်။ ပရိုတင်း၏ isoelectric point အနီးတွင် အရည် pH ချိန်ညှိခြင်းသည် အသားတင်အားသွင်းမှုကို လျှော့ချပေးပြီး ပရိုတင်း-ပရိုတင်း တွန်းကန်မှုကို လျှော့ချပေးပြီး viscosity ကို ယာယီလျှော့ချပေးကာ စစ်ထုတ်မှုကို လွယ်ကူချောမွေ့စေသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ BSA သို့မဟုတ် IgG ၏ isoelectric point အနီးတွင် ultrafiltration ကို လုပ်ဆောင်ခြင်းသည် permeate flux နှင့် ခွဲထုတ်မှု ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို သိသိသာသာ မြှင့်တင်ပေးနိုင်သည်။
အိုင်းယွန်းအစွမ်းသတ္တိပရိုတင်းများပတ်လည်ရှိ လျှပ်စစ်နှစ်ထပ်အလွှာကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် viscosity ကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။ အိုင်းယွန်းအစွမ်းသတ္တိ မြင့်တက်လာခြင်းသည် electrostatic interaction များကို ကာကွယ်ပေးပြီး အမြှေးပါးများမှတစ်ဆင့် ပရိုတင်းထုတ်လွှင့်မှုကို မြှင့်တင်ပေးသော်လည်း စုစည်းမှုနှင့် သက်ဆိုင်ရာ viscosity spikes များ မြင့်တက်လာနိုင်ခြေကိုလည်း မြင့်တက်စေသည်။ ထုတ်လွှင့်မှုစွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ရွေးချယ်မှုအကြား အပေးအယူသည် ဆားပါဝင်မှုများနှင့် buffer ဖွဲ့စည်းမှုကို အသေးစိတ်ချိန်ညှိခြင်းပေါ်တွင် မူတည်လေ့ရှိသည်။
arginine hydrochloride သို့မဟုတ် guanidine ကဲ့သို့သော မော်လီကျူးဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများကို viscosity လျှော့ချရန်အတွက် အသုံးပြုနိုင်ပါသည်။ ဤအေးဂျင့်များသည် hydrophobic သို့မဟုတ် electrostatic ဆွဲငင်အားများကို နှောင့်ယှက်ပြီး စုပုံခြင်းကို လျှော့ချကာ ပျော်ရည်စီးဆင်းမှုဂုဏ်သတ္တိများကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေပါသည်။ အပူချိန်သည် နောက်ထပ်ထိန်းချုပ်မှုကိန်းရှင်တစ်ခုအဖြစ် လုပ်ဆောင်သည်။ အပူချိန်နိမ့်ခြင်းသည် viscosity ကို တိုးစေပြီး အပူပိုများခြင်းသည် မကြာခဏ လျော့ကျစေပါသည်။
ပရိုတင်းအရည်၏ viscosity တိုင်းတာမှုကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားသင့်သည်-
- မော်လီကျူးအလေးချိန် ဖြန့်ဖြူးမှုများ
- ဖျော်ရည်ဖွဲ့စည်းမှု (ဆားများ၊ အရန်ပစ္စည်းများ၊ ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများ)
- pH နှင့် buffer စနစ် ရွေးချယ်ခြင်း
- အိုင်းယွန်းအစွမ်းသတ္တိ ချိန်ညှိခြင်း
ဤအချက်များသည် ultrafiltration membrane စွမ်းဆောင်ရည်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ရန်နှင့် concentration phase များနှင့် TFF လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် တသမတ်တည်းရှိစေရန်အတွက် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။
Ultrafiltration ပရိုတင်းစုစည်းမှု၏ အခြေခံများ
Ultrafiltration အာရုံစူးစိုက်မှုအဆင့်၏ အခြေခံမူများ
Ultrafiltration ပရိုတိန်းအာရုံစူးစိုက်မှုသည် semi-permeable membrane တစ်လျှောက် transmembrane pressure (TMP) ကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် လုပ်ဆောင်ပြီး ပရိုတိန်းများနှင့် ပိုကြီးသော မော်လီကျူးများကို ထိန်းသိမ်းထားစဉ်တွင် solvent နှင့် သေးငယ်သော solute များကို ဖြတ်သန်းမောင်းနှင်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် မော်လီကျူးအရွယ်အစားအပေါ်အခြေခံ၍ ရွေးချယ်ထားသော permeation ကို အသုံးချပြီး membrane ၏ molecular weight cut-off (MWCO) သည် ဖြတ်သန်းသွားသော မော်လီကျူးများ၏ အများဆုံးအရွယ်အစားကို သတ်မှတ်ပေးသည်။ MWCO ထက်ကျော်လွန်သော ပရိုတိန်းများသည် retentate ဘက်တွင် စုပုံလာပြီး permeate ကို ထုတ်ယူလိုက်သည်နှင့်အမျှ ၎င်းတို့၏အာရုံစူးစိုက်မှုကို တိုးမြင့်စေသည်။
ultrafiltration အာရုံစူးစိုက်မှုအဆင့်သည် ပရိုတင်းအရည်၏ ထုထည်လျှော့ချခြင်းနှင့် ကြွယ်ဝခြင်းကို ပစ်မှတ်ထားသည်။ စစ်ထုတ်မှုတိုးတက်လာသည်နှင့်အမျှ ပရိုတင်းအရည်၏ viscosity သည် ပုံမှန်အားဖြင့် မြင့်တက်လာပြီး flux နှင့် TMP လိုအပ်ချက်များကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။ ထိန်းသိမ်းထားသော ပရိုတင်းများသည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုရှိနိုင်ပြီး membrane နှင့်လည်း အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုရှိနိုင်ပြီး လက်တွေ့ကမ္ဘာလုပ်ငန်းစဉ်ကို ရိုးရှင်းသော အရွယ်အစား ဖယ်ထုတ်ခြင်းထက် ပိုမိုရှုပ်ထွေးစေသည်။ Electrostatic အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှု၊ ပရိုတင်းစုစည်းမှုနှင့် pH နှင့် ionic strength ကဲ့သို့သော အရည်ဝိသေသလက္ခဏာများသည် ထိန်းသိမ်းမှုနှင့် ခွဲထုတ်မှုရလဒ်များကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။ အချို့ကိစ္စများတွင် advective transport သည် အထူးသဖြင့် အပေါက်ကြီးများပါသော membranes များတွင် ပျံ့နှံ့မှုထက် လွှမ်းမိုးပြီး MWCO ရွေးချယ်မှုအပေါ်တွင်သာ အခြေခံ၍ မျှော်လင့်ချက်များကို ရှုပ်ထွေးစေသည် [သုတေသနအကျဉ်းချုပ်ကိုကြည့်ပါ]။
Transverse Flow Filtration (TFF) ရှင်းလင်းချက်
tangential flow filtration (TFF) ဟုလည်းခေါ်သော Transverse flow filtration သည် ပရိုတင်းအရည်ကို membrane မျက်နှာပြင်တစ်လျှောက် tangentially လမ်းကြောင်းပေးသည်။ ဤချဉ်းကပ်မှုသည် dead-end filtration နှင့် ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းတွင် စီးဆင်းမှုသည် membrane နှင့် ထောင့်မှန်ကျပြီး အမှုန်အမွှားများကို filter ပေါ်သို့ တိုက်ရိုက်တွန်းပို့သည်။
အဓိက ခွဲခြားချက်များနှင့် သက်ရောက်မှုများ-
- အညစ်အကြေးထိန်းချုပ်မှု-TFF သည် အမြှေးပါးမှ အညစ်အကြေးများကို အဆက်မပြတ် ဖယ်ရှားပေးခြင်းဖြင့် ကိတ်မုန့်ဖွဲ့စည်းမှုဟု လူသိများသော ပရိုတင်းနှင့် အမှုန်အမွှားအလွှာများ စုပုံလာခြင်းကို လျော့နည်းစေသည်။ ၎င်းသည် ပိုမိုတည်ငြိမ်သော စိမ့်ဝင်စီးဆင်းမှုနှင့် ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှု ပိုမိုလွယ်ကူစေသည်။
- ပရိုတင်း ထိန်းသိမ်းမှု:TFF သည် အမြှေးပါးအနီးတွင် ထိန်းသိမ်းထားသော မော်လီကျူးအလွှာဖြစ်သည့် အာရုံစူးစိုက်မှု ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်းကို ပိုမိုကောင်းမွန်စွာ စီမံခန့်ခွဲနိုင်စေပြီး ၎င်းကို မထိန်းချုပ်နိုင်ပါက ခွဲထုတ်မှု ရွေးချယ်မှုကို လျှော့ချပြီး အစွန်းအထင်းများကို တိုးမြင့်စေနိုင်သည်။ TFF ရှိ ဒိုင်းနမစ်စီးဆင်းမှုသည် ဤအကျိုးသက်ရောက်မှုကို လျော့ပါးစေပြီး ပရိုတင်းထိန်းသိမ်းမှုနှင့် ခွဲထုတ်မှုထိရောက်မှုကို မြင့်မားစွာ ထိန်းသိမ်းရန် ကူညီပေးသည်။
- စီးဆင်းမှုတည်ငြိမ်မှု:TFF သည် တသမတ်တည်းစီးဆင်းမှုတွင် လည်ပတ်မှုကာလများကို ပိုမိုရှည်လျားစေပြီး ပရိုတင်းမြင့်မားသော သို့မဟုတ် အမှုန်အမွှားများသော အစာကျွေးခြင်းများဖြင့် လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် ထိရောက်မှုကို မြှင့်တင်ပေးပါသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့်၊ Dead-end filtration သည် အညစ်အကြေးများကြောင့် လျင်မြန်စွာ အဟန့်အတားဖြစ်စေပြီး throughput ကို လျော့ကျစေပြီး မကြာခဏ သန့်ရှင်းရေးလုပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။
အဆင့်မြင့် TFF မျိုးကွဲများ၊ ဥပမာ alternating tangential flow (ATF) သည် ပုံမှန် tangential velocities များကို ပြောင်းပြန်လှန်ခြင်း သို့မဟုတ် ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် fouling နှင့် cake ဖွဲ့စည်းခြင်းကို ပိုမိုနှောင့်ယှက်ကာ filter သက်တမ်းကို ရှည်ကြာစေပြီး protein throughput ကို တိုးတက်စေသည် [သုတေသနအကျဉ်းချုပ်ကိုကြည့်ပါ]။ ဂန္ထဝင်နှင့် အဆင့်မြင့် TFF setup နှစ်မျိုးလုံးတွင်၊ လည်ပတ်မှုဆက်တင်များ—TMP၊ crossflow velocity နှင့် cleaning frequency ကဲ့သို့သော—ကို စွမ်းဆောင်ရည်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်စေရန်နှင့် fouling ကို အနည်းဆုံးဖြစ်စေရန်အတွက် သီးခြား protein system၊ membrane type နှင့် target concentration တို့အတွက် စိတ်ကြိုက်ပြင်ဆင်ရမည်။
Ultrafiltration တွင် Transmembrane ဖိအား (TMP)
၃.၁။ အမြှေးပါးမှ ဖိအားဆိုတာ ဘာလဲ။
Transmembrane pressure (TMP) ဆိုသည်မှာ filtration membrane တစ်လျှောက်ရှိ pressure ကွာခြားချက်ဖြစ်ပြီး feed ဘက်မှ permeate ဘက်သို့ solvent ကို မောင်းနှင်ပေးပါသည်။ TMP သည် ultrafiltration တွင် separation လုပ်ငန်းစဉ်၏ နောက်ကွယ်ရှိ အဓိကအားဖြစ်ပြီး solvent သည် membrane ကို ဖြတ်သန်းသွားစေပြီး ပရိုတင်းများနှင့် အခြား macromolecules များကို ထိန်းသိမ်းထားနိုင်သည်။
TMP ဖော်မြူလာ-
- ရိုးရှင်းသော ကွာခြားချက်- TMP = P_feed − P_permeate
- အင်ဂျင်နီယာနည်းလမ်း- TMP = [(P_feed + P_retentate)/2] − P_permeate
ဤနေရာတွင် P_feed သည် အဝင်ဖိအား၊ P_retentate သည် retentate ဘက်ခြမ်းရှိ အထွက်ဖိအားနှင့် P_permeate သည် permeate ဘက်ခြမ်းရှိ ဖိအားဖြစ်သည်။ retentate (သို့မဟုတ် concentrate) ဖိအားကို ထည့်သွင်းခြင်းဖြင့် အမြှေးပါးမျက်နှာပြင်တစ်လျှောက် ပိုမိုတိကျသောတန်ဖိုးကို ပေးစွမ်းပြီး စီးဆင်းမှုခုခံမှုနှင့် အညစ်အကြေးများကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ဖိအား gradient များကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားသည်။ - ကျွေးဖိအားနှင့် စီးဆင်းမှုနှုန်း
- ထိန်းထားသည့်ဖိအား (သက်ဆိုင်သည့်အခါ)
- စိမ့်ဝင်နိုင်သောဖိအား (များသောအားဖြင့် လေထုဖိအား)
- အမြှေးပါးခုခံမှု
TMP သည် အမြှေးပါးအမျိုးအစား၊ စနစ်ဒီဇိုင်းနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်အခြေအနေများပေါ် မူတည်၍ ကွဲပြားသည်။
ထိန်းချုပ်နိုင်သော ကိန်းရှင်များ-
၃.၂။ TMP နှင့် Ultrafiltration လုပ်ငန်းစဉ်
TMP သည် ultrafiltration ပရိုတင်းပါဝင်မှုတွင် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပြီး ပရိုတင်းအရည်များကို အမြှေးပါးမှတစ်ဆင့် မောင်းနှင်ပေးသည်။ အမြှေးပါးနှင့် စုပုံနေသော မည်သည့်ပစ္စည်းမှမဆို ခုခံမှုကို ကျော်လွှားနိုင်လောက်အောင် ဖိအားမြင့်မားရမည်ဖြစ်သော်လည်း အညစ်အကြေးများ မြန်ဆန်လာသည်အထိ မမြင့်မားရပါ။
ပျော်ရည်၏ ပျစ်ချွဲမှုနှင့် ပရိုတင်းပါဝင်မှု၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှု
- ပရိုတင်းအရည်များ၏ စေးကပ်မှု-viscosity မြင့်မားခြင်းက စီးဆင်းမှုခံနိုင်ရည်ကို တိုးစေပြီး၊ တူညီသော permeate flux ကို ထိန်းသိမ်းရန် TMP မြင့်မားရန် လိုအပ်ပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ အစာထဲသို့ glycerol ထည့်ခြင်း သို့မဟုတ် အာရုံစူးစိုက်ထားသော ပရိုတင်းများဖြင့် လည်ပတ်ခြင်းအတွက် viscosity မြင့်တက်လာပြီး ထို့ကြောင့် လိုအပ်သော လည်ပတ်မှု TMP ကို မြင့်တက်စေပါသည်။
- ပရိုတင်းပါဝင်မှု:ultrafiltration concentration phase အတွင်း ပါဝင်မှု မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ solution viscosity မြင့်တက်လာပြီး TMP မြင့်တက်လာကာ membrane fouling သို့မဟုတ် concentration polarization ဖြစ်နိုင်ခြေ မြင့်တက်လာပါသည်။
- ဒါစီ၏ ဥပဒေ:TMP၊ permeate flux (J) နှင့် viscosity (μ) တို့ကို TMP = J × μ × R_m (membrane resistance) မှတစ်ဆင့် ဆက်စပ်ထားသည်။ viscosity မြင့်မားသော ပရိုတင်းအရည်များအတွက်၊ ထိရောက်သော ultrafiltration အတွက် TMP ချိန်ညှိမှုကို ဂရုတစိုက်ပြုလုပ်ခြင်းသည် အရေးကြီးပါသည်။
ဥပမာများ-
- သိပ်သည်းသော antibody ပျော်ရည်များ၏ Ultrafiltration သည် viscosity မြင့်တက်လာမှုကို တန်ပြန်ရန်အတွက် TMP ကို ဂရုတစိုက် စီမံခန့်ခွဲရန် လိုအပ်သည်။
- PEGylation သို့မဟုတ် အခြားပရိုတင်းပြုပြင်မွမ်းမံမှုများသည် အမြှေးပါးနှင့် အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ပြောင်းလဲစေပြီး လိုချင်သော flux အတွက် လိုအပ်သော TMP ကို ထိခိုက်စေသည်။
၃.၃။ TMP ကို စောင့်ကြည့်ခြင်းနှင့် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း
TMP ကို ထိန်းသိမ်းခြင်းပုံမှန် transmembrane ဖိအားအကွာအဝေးတည်ငြိမ်သော ultrafiltration membrane စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ထုတ်ကုန်အရည်အသွေးအတွက် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ ultrafiltration တိုးတက်လာသည်နှင့်အမျှ concentration polarization နှင့် fouling တို့သည် TMP ကို မြင့်တက်စေပြီး တစ်ခါတစ်ရံတွင် လျင်မြန်စွာ ဖြစ်စေနိုင်သည်။
စောင့်ကြည့်ခြင်းဆိုင်ရာ အလေ့အကျင့်များ-
- အချိန်နှင့်တပြေးညီ စောင့်ကြည့်ခြင်း-TMP ကို inlet၊ retentate နှင့် permeate မှတစ်ဆင့် ခြေရာခံသည်ဖိအားထုတ်လွှင့်စက်များ.
- ရာမန်ရောင်စဉ်တန်း စစ်ဆေးခြင်းပရိုတင်းနှင့် အပိုပါဝင်မှုများကို ကျူးကျော်ဝင်ရောက်ခြင်းမရှိဘဲ စောင့်ကြည့်ရန်အတွက် အသုံးပြုပြီး ultrafiltration နှင့် diafiltration အတွင်း adaptive TMP ထိန်းချုပ်မှုကို လွယ်ကူချောမွေ့စေသည်။
- အဆင့်မြင့်ထိန်းချုပ်မှု:တိုးချဲ့ထားသော Kalman စစ်ထုတ်ကိရိယာများ (EKF) သည် အာရုံခံကိရိယာဒေတာကို စီမံဆောင်ရွက်နိုင်ပြီး အလွန်အကျွံညစ်ညမ်းမှုများကို ရှောင်ရှားရန် TMP ကို အလိုအလျောက် ချိန်ညှိပေးပါသည်။
- ကနဦး TMP ကို ပုံမှန်အတိုင်းအတာအတွင်း သတ်မှတ်ပါ-စီးဆင်းမှုကို လျှော့ချရန် မနိမ့်လွန်း၊ မြန်မြန်ညစ်ပတ်ခြင်းမှ ရှောင်ရှားရန် မမြင့်လွန်း။
- viscosity မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ TMP ကို ချိန်ညှိပါ-ultrafiltration concentration အဆင့်တွင် လိုအပ်သလိုသာ TMP ကို တဖြည်းဖြည်း မြှင့်တင်ပါ။
- အစာကျွေးစီးဆင်းမှုနှင့် pH ကို ထိန်းချုပ်ပါ-feed flux တိုးမြှင့်ခြင်း သို့မဟုတ် TMP လျှော့ချခြင်းသည် concentration polarization နှင့် fouling ကို လျော့ပါးစေသည်။
- အမြှေးပါး သန့်ရှင်းရေးနှင့် အစားထိုးခြင်း-TMP မြင့်မားခြင်းသည် ပိုမိုမကြာခဏ သန့်ရှင်းရေးလုပ်ခြင်းနှင့် အမြှေးပါးသက်တမ်း လျော့နည်းခြင်းတို့နှင့် ဆက်စပ်နေပါသည်။
ဗျူဟာများကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း-
ဥပမာများ-
- ပရိုတင်း စီမံဆောင်ရွက်ရေးလိုင်းများတွင် သံချေးတက်ခြင်းသည် TMP တိုးလာပြီး flux လျော့နည်းသွားသောကြောင့် ပုံမှန်လည်ပတ်မှုကို ပြန်လည်ရရှိစေရန် membrane သန့်ရှင်းရေးလုပ်ခြင်း သို့မဟုတ် အစားထိုးခြင်း လိုအပ်ပါသည်။
- အင်ဇိုင်းဖြင့် ကြိုတင်ပြုပြင်ခြင်း (ဥပမာ၊ pectinase ထည့်သွင်းခြင်း) သည် viscosity မြင့်မားသော rapeseed ပရိုတင်း ultrafiltration အတွင်း TMP ကို လျှော့ချပေးပြီး အမြှေးပါးသက်တမ်းကို တိုးစေနိုင်သည်။
၃.၄။ TFF စနစ်များတွင် TMP
Tangential (transverse) flow filtration (TFF) သည် feed solution ကို membrane မှတစ်ဆင့် တိုက်ရိုက်မဟုတ်ဘဲ channeling မှတစ်ဆင့် လုပ်ဆောင်ပြီး TMP dynamics ကို သိသိသာသာ လွှမ်းမိုးသည်။
TMP ၏ စည်းမျဉ်းနှင့် ချိန်ခွင်လျှာညှိခြင်း
- TFF အမြှေးပါးမှ ဖိအား (TFF TMP):စိမ့်ဝင်စီးဆင်းမှုကို အမြင့်ဆုံးဖြစ်အောင် လုပ်ဆောင်နေစဉ်တွင် TMP အလွန်အကျွံကို ရှောင်ရှားရန် feed flow rate နှင့် pump pressure နှစ်မျိုးလုံးကို ထိန်းချုပ်ခြင်းဖြင့် စီမံခန့်ခွဲသည်။
- ကန့်သတ်ချက်များကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း-အစာစီးဆင်းမှု တိုးလာခြင်းသည် ပရိုတင်းများ ဒေသတွင်းစုပုံခြင်းကို လျော့နည်းစေပြီး TMP ကို တည်ငြိမ်စေပြီး အမြှေးပါးညစ်ညမ်းမှုကို လျော့နည်းစေသည်။
- တွက်ချက်မှုပုံစံထုတ်ခြင်း-CFD မော်ဒယ်များသည် အများဆုံးထုတ်ကုန်ပြန်လည်ရရှိမှု၊ သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှုနှင့် အထွက်နှုန်းအတွက် TFF TMP ကို ခန့်မှန်းပြီး အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ပေးသည်—အထူးသဖြင့် mRNA သို့မဟုတ် extracellular vesicle isolation ကဲ့သို့သော လုပ်ငန်းစဉ်များအတွက် အရေးကြီးပါသည်။
ဥပမာများ-
- ဇီဝပြုပြင်မှုတွင် အကောင်းဆုံး TFF TMP သည် ယိုယွင်းပျက်စီးခြင်းမရှိဘဲ mRNA ပြန်လည်ကောင်းမွန်လာမှုကို ၇၀% ကျော် ရရှိစေပြီး၊ ultracentrifugation နည်းလမ်းများထက် သာလွန်ကောင်းမွန်ပါသည်။
- သင်္ချာပုံစံများနှင့် အာရုံခံကိရိယာတုံ့ပြန်ချက်မှ အသိပေးသည့် လိုက်လျောညီထွေဖြစ်သော TMP ထိန်းချုပ်မှုသည် အမြှေးပါးအစားထိုးကြိမ်နှုန်းကို လျှော့ချပေးပြီး အညစ်အကြေးလျှော့ချခြင်းဖြင့် အမြှေးပါးသက်တမ်းကို မြှင့်တင်ပေးသည်။
အဓိက မှတ်သားစရာများ-
- လုပ်ငန်းစဉ်ထိရောက်မှု၊ ရေစီးကြောင်းနှင့် အမြှေးပါးကျန်းမာရေးကို ထိန်းသိမ်းရန်အတွက် TFF တွင် TMP transmembrane pressure ကို တက်ကြွစွာ စီမံခန့်ခွဲရမည်။
- စနစ်တကျ TMP အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းသည် လည်ပတ်မှုကုန်ကျစရိတ်များကို လျှော့ချပေးပြီး၊ မြင့်မားသောသန့်စင်မှုထုတ်ကုန်ပြန်လည်ရယူခြင်းကို ပံ့ပိုးပေးကာ ပရိုတင်း ultrafiltration နှင့် ဆက်စပ်လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် အမြှေးပါးသက်တမ်းကို တိုးချဲ့ပေးပါသည်။
အစွန်းအထင်းဖြစ်စေသော ယန္တရားများနှင့် ၎င်းတို့၏ Viscosity နှင့် ဆက်နွယ်မှု
ပရိုတင်း Ultrafiltration တွင် အဓိက အစွန်းအထင်းများ ဖြစ်ပေါ်စေသည့် လမ်းကြောင်းများ
ပရိုတင်း ultrafiltration သည် မတူညီသော fouling pathways များစွာကြောင့် ထိခိုက်ခံရပါသည်-
သံချေးတက်ခြင်း-သံချေးတက်ခြင်းထုတ်ကုန်များ—ပုံမှန်အားဖြင့် သံအောက်ဆိုဒ်များ—သည် အမြှေးပါးမျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် စုပုံလာသောအခါ ဖြစ်ပွားသည်။ ၎င်းတို့သည် ရေစီးကြောင်းကို လျော့ကျစေပြီး စံဓာတုသန့်ရှင်းရေးပစ္စည်းများဖြင့် ဖယ်ရှားရန် ခက်ခဲသည်။ သံချေးတက်ခြင်းသည် အမြှေးပါးစွမ်းဆောင်ရည် ဆုံးရှုံးမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ အမြှေးပါးအစားထိုးမှုကြိမ်နှုန်းကို တိုးစေသည်။ ၎င်း၏သက်ရောက်မှုသည် ရေသန့်စင်မှုနှင့် ပရိုတင်းအသုံးချမှုများတွင် အသုံးပြုသော PVDF နှင့် PES အမြှေးပါးများနှင့် အထူးသဖြင့် ပြင်းထန်သည်။
အော်ဂဲနစ်အညစ်အကြေးများနွားသွေးရည်ကြည် အယ်လ်ဘူမင် (BSA) ကဲ့သို့သော ပရိုတင်းများမှ အဓိကလှုံ့ဆော်ပေးပြီး polysaccharides (ဥပမာ sodium alginate) ကဲ့သို့သော အခြားအော်ဂဲနစ်ပစ္စည်းများ ရှိနေချိန်တွင် ပိုမိုပြင်းထန်လာနိုင်သည်။ ယန္တရားများတွင် အမြှေးပါးပေါက်များပေါ်သို့ စုပ်ယူခြင်း၊ အပေါက်ပိတ်ဆို့ခြင်းနှင့် ကိတ်မုန့်အလွှာဖွဲ့စည်းခြင်းတို့ ပါဝင်သည်။ အော်ဂဲနစ် အစိတ်အပိုင်းများစွာ ရှိနေသည့်အခါ ပေါင်းစပ်အကျိုးသက်ရောက်မှုများ ဖြစ်ပေါ်လာပြီး ရောနှောထားသော အညစ်အကြေးစနစ်များသည် ပရိုတင်းတစ်မျိုးတည်းပါဝင်သော အစာများထက် ပိုမိုပြင်းထန်သော အညစ်အကြေးများကို ကြုံတွေ့ရသည်။
အာရုံစူးစိုက်မှု ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်း:ultrafiltration တိုးတက်လာသည်နှင့်အမျှ ထိန်းသိမ်းထားသော ပရိုတင်းများသည် membrane မျက်နှာပြင်အနီးတွင် စုပုံလာပြီး local concentration နှင့် viscosity ကို တိုးမြင့်စေသည်။ ၎င်းသည် fouling propensity ကို မြှင့်တင်ပေးပြီး flux ကို လျော့နည်းစေသည့် polarization layer ကို ဖန်တီးပေးသည်။ ultrafiltration concentration phase တိုးတက်လာသည်နှင့်အမျှ လုပ်ငန်းစဉ်သည် မြန်ဆန်လာပြီး transmembrane pressure နှင့် flow dynamics တို့၏ တိုက်ရိုက်လွှမ်းမိုးမှုခံရသည်။
ကော်လိုက်ဒယ်နှင့် ရောနှောအညစ်အကြေးများကော်လိုက်ဒယ်ဒြပ်စင် (ဥပမာ ဆီလီကာ၊ အော်ဂဲနစ်မဟုတ်သော သတ္တုဓာတ်များ) သည် ပရိုတင်းများနှင့် ဓါတ်ပြုပြီး အမြှေးပါးညစ်ညမ်းမှုကို ပိုမိုဆိုးရွားစေသည့် ရှုပ်ထွေးသော စုပေါင်းအလွှာများကို ဖန်တီးနိုင်သည်။ ဥပမာအားဖြင့် ကော်လိုက်ဒယ်ဆီလီကာ ရှိနေခြင်းသည် အထူးသဖြင့် အော်ဂဲနစ်ဒြပ်စင်နှင့် ပေါင်းစပ်သည့်အခါ သို့မဟုတ် pH အခြေအနေ မကောင်းသည့်အခါတွင် အထူးသဖြင့် ရေစီးဆင်းမှုနှုန်းကို သိသိသာသာ လျော့ကျစေသည်။
အညစ်အကြေးဖွံ့ဖြိုးမှုအပေါ် ပျော်ရည်၏ Viscosity ၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှု
ပရိုတင်းအရည်များ၏ viscosity သည် fouling kinetics နှင့် membrane compaction ကို ပြင်းထန်စွာ သက်ရောက်မှုရှိသည်။
အရှိန်မြှင့်ထားသော အစွန်းအထင်းများပရိုတင်းအရည်၏ viscosity မြင့်မားခြင်းသည် ကျန်ရှိနေသော အရည်များ၏ နောက်ကြောင်းပြန်သယ်ယူပို့ဆောင်မှုကို ခံနိုင်ရည်တိုးစေပြီး ကိတ်မုန့်အလွှာဖွဲ့စည်းမှုကို ပိုမိုမြန်ဆန်စေသည်။ ၎င်းသည် transmembrane pressure (TMP) ကို မြင့်တက်စေပြီး membrane compaction နှင့် fouling ကို မြန်ဆန်စေသည်။
ဖြေရှင်းချက် ဖွဲ့စည်းမှု အကျိုးသက်ရောက်မှုများ-ပရိုတင်းအမျိုးအစားသည် viscosity ကိုပြောင်းလဲစေသည်။ globular ပရိုတင်းများ (ဥပမာ၊ BSA) နှင့် extended ပရိုတင်းများသည် flow နှင့် polarization နှင့်ပတ်သက်၍ ကွဲပြားစွာပြုမူကြသည်။ polysaccharides သို့မဟုတ် glycerol ကဲ့သို့သော ဒြပ်ပေါင်းများကိုထည့်ခြင်းသည် viscosity ကိုသိသိသာသာမြင့်တက်စေပြီး fouling ကိုအားပေးသည်။ မြင့်မားသောအာရုံစူးစိုက်မှုတွင် ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများနှင့် ပရိုတင်းစုစည်းမှုသည် အမြှေးပါးများပိတ်ဆို့နှုန်းကို ပိုမိုပြင်းထန်စေပြီး flux နှင့် အမြှေးပါးသက်တမ်း နှစ်ခုလုံးကို တိုက်ရိုက်လျော့ကျစေသည်။
လုပ်ငန်းလည်ပတ်မှုဆိုင်ရာ အကျိုးဆက်များ-viscosity မြင့်မားခြင်းသည် transverse flow filtration လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် filtration rate ကို ထိန်းသိမ်းရန်အတွက် TMP မြင့်မားရန် လိုအပ်ပါသည်။ TMP မြင့်မားသော အရည်နှင့် ကြာရှည်ထိတွေ့ခြင်းသည် မပြောင်းလဲနိုင်သော အညစ်အကြေးများကို တိုးစေပြီး membrane cleaning ကို ပိုမိုမကြာခဏ ပြုလုပ်ခြင်း သို့မဟုတ် membrane ကို စောစီးစွာ အစားထိုးရန် လိုအပ်လေ့ရှိသည်။
အစာဝိသေသလက္ခဏာများ၏ အခန်းကဏ္ဍ
အစာဝိသေသလက္ခဏာများ—အထူးသဖြင့် ပရိုတင်းဂုဏ်သတ္တိများနှင့် ရေဓာတုဗေဒ—သည် အစွန်းအထင်းပြင်းထန်မှုကို ဆုံးဖြတ်သည်-
ပရိုတင်း အရွယ်အစားနှင့် ဖြန့်ဖြူးမှု-ပိုကြီးသော သို့မဟုတ် အစုအဝေးရှိသော ပရိုတိန်းများသည် အပေါက်ပိတ်ဆို့ခြင်းနှင့် ကိတ်မုန့်များစုပုံခြင်းတို့ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည့် အလားအလာ ပိုများပြီး ultrafiltration ပရိုတိန်းအာရုံစူးစိုက်မှုအတွင်း viscosity နှင့် compaction အလားအလာများကို မြင့်တက်စေသည်။
pH:pH မြင့်မားခြင်းသည် electrostatic repulsion ကို တိုးစေပြီး membrane အနီးတွင် ပရိုတင်းများစုပုံခြင်းကို ကာကွယ်ပေးသောကြောင့် fouling ကို လျော့နည်းစေသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့်၊ အက်ဆစ်ဓာတ်အခြေအနေများသည် တွန်းကန်မှုကို လျော့နည်းစေပြီး အထူးသဖြင့် colloidal silica အတွက် membrane fouling ကို ပိုမိုဆိုးရွားစေပြီး flux rate ကို လျော့ကျစေသည်။
အပူချိန်:လုပ်ငန်းစဉ်အပူချိန်နိမ့်ခြင်းသည် ယေဘုယျအားဖြင့် kinetic energy ကို လျော့ကျစေပြီး ၎င်းသည် အညစ်အကြေးဖြစ်နှုန်းကို နှေးကွေးစေနိုင်သော်လည်း ပျော်ရည်၏ viscosity ကိုလည်း တိုးစေနိုင်သည်။ အပူချိန်မြင့်မားခြင်းသည် အညစ်အကြေးဖြစ်ခြင်းကို အရှိန်မြှင့်ပေးသော်လည်း သန့်ရှင်းရေးလုပ်ခြင်း၏ ထိရောက်မှုကိုလည်း မြှင့်တင်ပေးနိုင်သည်။
ကော်လိုက်ဒယ်/အော်ဂဲနစ်မဟုတ်သော အရာဝတ္ထု-colloidal silica သို့မဟုတ် သတ္တုများ ရှိနေခြင်းသည် အထူးသဖြင့် အက်ဆစ်ဓာတ်ပါသော အခြေအနေများတွင် အညစ်အကြေးများကို ပိုမိုပြင်းထန်စေသည်။ silica အမှုန်များသည် အရည်၏ viscosity စုစုပေါင်းကို တိုးစေပြီး အပေါက်များကို ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာအရ ပိတ်ဆို့စေသောကြောင့် ultrafiltration concentration သည် ထိရောက်မှု နည်းပါးစေပြီး membrane သက်တမ်းနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်ကို လျော့ကျစေသည်။
အိုင်းယွန်းဖွဲ့စည်းမှုအချို့သော အိုင်းယွန်းမျိုးစိတ်များ (Na⁺၊ Zn²⁺၊ K⁺) ကို ထည့်သွင်းခြင်းသည် ပရိုတင်းများနှင့် အမြှေးပါးများအကြားရှိ electrostatic နှင့် hydration forces များကို ပြုပြင်မွမ်းမံခြင်းဖြင့် fouling ကို လျှော့ချနိုင်သည်။ သို့သော် Ca²⁺ ကဲ့သို့သော အိုင်းယွန်းများသည် စုစည်းမှုကို မြှင့်တင်ပေးပြီး fouling အလားအလာကို တိုးစေလေ့ရှိသည်။
ဥပမာများ-
- transverse flow filtration အတွင်း၊ မော်လီကျူးအလေးချိန်မြင့်မားသော ပရိုတင်းများကြွယ်ဝပြီး viscosity မြင့်မားသော အစာသည် flux လျင်မြန်စွာကျဆင်းခြင်း၊ သန့်ရှင်းရေးလုပ်ရိုးလုပ်စဉ်များ တိုးမြှင့်လာခြင်းတို့ကို ကြုံတွေ့ရလိမ့်မည်။
- အစာကျွေးရေတွင် colloidal silica ပါဝင်ပြီး အက်ဆစ်ဓာတ်ဖြစ်လာသောအခါ၊ silica စုစည်းမှုနှင့် အနည်ထိုင်မှု ပိုမိုပြင်းထန်လာပြီး၊ fouling rates ကို သိသိသာသာ မြင့်တက်စေပြီး membrane စွမ်းဆောင်ရည်ကို လျော့ကျစေသည်။
အကျဉ်းချုပ်အားဖြင့်၊ ultrafiltration အာရုံစူးစိုက်မှုကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း၊ membrane fouling ကိုလျှော့ချခြင်းနှင့် membrane သက်တမ်းကိုအမြင့်ဆုံးဖြစ်စေရန်အတွက် solution viscosity၊ fouling အမျိုးအစားများနှင့် feed ဝိသေသလက္ခဏာများအကြား အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို နားလည်ခြင်းသည် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။
အာရုံစူးစိုက်မှု ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်းနှင့် ၎င်း၏ စီမံခန့်ခွဲမှု
အာရုံစူးစိုက်မှု ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်းဆိုတာ ဘာလဲ။
အာရုံစူးစိုက်မှု ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်းဆိုသည်မှာ ultrafiltration အတွင်း membrane/solution interface တွင် ပရိုတင်းများကဲ့သို့သော ကျန်ရှိနေသော solute များ ဒေသတွင်း စုပုံလာခြင်းဖြစ်သည်။ ပရိုတင်း solution များတွင် အရည်သည် semi-permeable membrane ကို ဆန့်ကျင်၍ စီးဆင်းသွားသောအခါ membrane မှ ငြင်းပယ်သော ပရိုတင်းများသည် မျက်နှာပြင်နှင့်ကပ်လျက် ပါးလွှာသော boundary layer တွင် စုပုံလာတတ်သည်။ ဤစုပုံလာခြင်းကြောင့် မတ်စောက်သော concentration gradient ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်- membrane တွင် ပရိုတင်းပါဝင်မှု မြင့်မားပြီး bulk solution တွင် များစွာနိမ့်သည်။ ဤဖြစ်စဉ်သည် ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်ပြီး hydrodynamic forces များက ထိန်းချုပ်ထားသည်။ ၎င်းသည် membrane fouling နှင့် ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်ပြီး membrane အတွင်း သို့မဟုတ် ပေါ်တွင် ပိုမိုအမြဲတမ်း deposition သို့မဟုတ် adsorption ပါဝင်ပါသည်။
အာရုံစူးစိုက်မှု ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်းက ပျစ်ချွဲမှုနှင့် အစွန်းအထင်းကို မည်သို့ပိုမိုဆိုးရွားစေသနည်း။
အမြှေးပါးမျက်နှာပြင်တွင် ပရိုတင်းများ စဉ်ဆက်မပြတ်စုပုံလာခြင်းသည် ဒေသတွင်းပျော်ဝင်ပစ္စည်းပါဝင်မှုကို တိုးမြင့်စေသည့် နယ်နိမိတ်အလွှာတစ်ခုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ၎င်းတွင် သိသာထင်ရှားသော အကျိုးသက်ရောက်မှုနှစ်ခုရှိသည်-
ပျစ်ချွဲမှု ဒေသတွင်း တိုးလာခြင်း-အမြှေးပါးအနီးတွင် ပရိုတင်းပါဝင်မှု မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ ဤအဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဧရိယာရှိ ပရိုတင်းအရည်၏ viscosity လည်း မြင့်တက်လာသည်။ viscosity မြင့်မားခြင်းသည် အမြှေးပါးမှ ပျော်ဝင်ပစ္စည်း နောက်ပြန်သယ်ယူပို့ဆောင်ခြင်းကို တားဆီးပေးပြီး အာရုံစူးစိုက်မှု gradient ကို ပိုမိုမတ်စောက်စေပြီး စီးဆင်းမှုကို ခံနိုင်ရည်တိုးစေသည့် feedback loop ကို ဖန်တီးပေးသည်။ ၎င်းသည် permeate flux ကို လျော့နည်းစေပြီး ဆက်လက်စစ်ထုတ်ရန်အတွက် စွမ်းအင်လိုအပ်ချက် ပိုမိုမြင့်မားစေသည်။
အမြှေးပါးညစ်ညမ်းမှုကို လွယ်ကူချောမွေ့စေခြင်း-အမြှေးပါးအနီးတွင် ပရိုတင်းပါဝင်မှု မြင့်မားခြင်းသည် ပရိုတင်းစုပုံခြင်းဖြစ်နိုင်ခြေကို မြှင့်တင်ပေးပြီး အချို့စနစ်များတွင် ဂျယ်အလွှာဖွဲ့စည်းခြင်းကို တိုးမြင့်စေသည်။ ဤအလွှာသည် အမြှေးပါးပေါက်များကို ပိတ်ဆို့ပြီး စီးဆင်းမှုခုခံမှုကို ပိုမိုမြင့်မားစေသည်။ ထိုကဲ့သို့သော အခြေအနေများသည် ပရိုတင်းစုပုံမှုများနှင့် မသန့်စင်မှုများသည် အမြှေးပါးမက်ထရစ်နှင့် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ သို့မဟုတ် ဓာတုဗေဒအရ ပေါင်းစပ်သည့် မပြောင်းလဲနိုင်သော အညစ်အကြေးများ စတင်ရန် အသင့်ဖြစ်နေပါပြီ။
စမ်းသပ်မှုပုံရိပ်ဖော်ခြင်း (ဥပမာ၊ အီလက်ထရွန် မိုက်ခရိုစကုပ်) သည် အမြှေးပါးတွင် နာနိုအရွယ်အစားရှိသော ပရိုတိန်းအစုအဝေးများ လျင်မြန်စွာစုပုံလာခြင်းကို အတည်ပြုပြီး၊ ၎င်းသည် လည်ပတ်မှုဆက်တင်များကို သင့်လျော်စွာ စီမံခန့်ခွဲခြင်းမရှိပါက သိသာထင်ရှားသော အနည်အနှစ်များအဖြစ် ကြီးထွားလာနိုင်သည်။
အာရုံစူးစိုက်မှု ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်းကို လျှော့ချရန် ဗျူဟာများ
ultrafiltration protein concentration သို့မဟုတ် transverse flow filtration တွင် concentration polarization ကို စီမံခန့်ခွဲရန်အတွက် နှစ်ထပ်ချဉ်းကပ်မှု လိုအပ်သည်- hydrodynamics ချိန်ညှိခြင်းနှင့် operational parameters များကို ချိန်ညှိခြင်း။
ဖြတ်ကျော်စီးဆင်းမှုအလျင် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း-
cross-flow velocity မြှင့်တင်ခြင်းသည် membrane တစ်လျှောက် tangential flow ကို တိုးစေပြီး၊ shear ကို မြှင့်တင်ပေးပြီး concentration boundary layer ကို ပါးလွှာစေသည်။ ပိုမိုအားကောင်းသော shear သည် membrane မျက်နှာပြင်မှ စုပုံနေသော protein များကို sweep လုပ်ကာ polarization နှင့် fouling အန္တရာယ် နှစ်မျိုးလုံးကို လျှော့ချပေးသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ static mixers များကို အသုံးပြုခြင်း သို့မဟုတ် gas sparging ကို မိတ်ဆက်ပေးခြင်းသည် solute layer ကို အနှောင့်အယှက်ဖြစ်စေပြီး transverse flow filtration လုပ်ငန်းစဉ်တွင် permeate flux နှင့် efficiency ကို သိသိသာသာ တိုးတက်စေသည်။
လည်ပတ်မှုဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ချက်များကို ပြုပြင်မွမ်းမံခြင်း-
အမြှေးပါးမှ ဖြတ်သန်းဖိအား (TMP):TMP သည် အမြှေးပါးတစ်လျှောက် ဖိအားကွာခြားချက်နှင့် ultrafiltration အတွက် မောင်းနှင်အားဖြစ်သည်။ သို့သော်၊ filter ကို အရှိန်မြှင့်ရန် TMP ကို မြှင့်တင်ခြင်းသည် concentration polarization ကို ပြင်းထန်စေခြင်းဖြင့် ပြန်လည်အကျိုးသက်ရောက်နိုင်သည်။ ပုံမှန် transmembrane pressure range ကို လိုက်နာခြင်း—ပရိုတင်း ultrafiltration အတွက် သတ်မှတ်ထားသော ကန့်သတ်ချက်များကို မကျော်လွန်ပါ—သည် solute အလွန်အကျွံစုပုံခြင်းနှင့် ဒေသတွင်း viscosity တိုးလာခြင်းကို ကာကွယ်ပေးသည်။
ညှပ်နှုန်း:cross-flow velocity နှင့် channel design တို့၏ function တစ်ခုဖြစ်သော shear rate သည် solute transport dynamics တွင် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်။ shear မြင့်မားခြင်းသည် polarization layer ကို ပါးလွှာစေပြီး ရွေ့လျားနိုင်စေသောကြောင့် membrane အနီးရှိ solute-depleted region ကို မကြာခဏ ပြန်လည်ပြုပြင်နိုင်သည်။ shear rate မြင့်မားလာခြင်းသည် ပရိုတင်းများ စုပုံလာရန် အချိန်ကို လျော့ကျစေပြီး interface တွင် viscosity မြင့်တက်လာမှုကို အနည်းဆုံးဖြစ်စေသည်။
Feed ဂုဏ်သတ္တိများ-ဝင်လာသော ပရိုတင်းအရည်၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို ချိန်ညှိခြင်း—ဥပမာ ပရိုတင်းအရည်၏ viscosity ကို လျှော့ချခြင်း၊ aggregate content ကို လျှော့ချခြင်း သို့မဟုတ် pH နှင့် ionic strength ကို ထိန်းချုပ်ခြင်း—သည် concentration polarization ၏ အတိုင်းအတာနှင့် သက်ရောက်မှုကို လျှော့ချရန် ကူညီပေးနိုင်ပါသည်။ အစာကြိုတင်ကုသမှုနှင့် ဖော်မြူလာပြောင်းလဲမှုများသည် ultrafiltration membrane စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးပြီး membrane သန့်ရှင်းရေးလုပ်သည့်ကြိမ်နှုန်းကို လျှော့ချခြင်းဖြင့် membrane သက်တမ်းကို တိုးချဲ့ပေးနိုင်ပါသည်။
လျှောက်လွှာ ဥပမာ-
monoclonal antibodies များကို စုစည်းရန် tangential flow filtration (TFF) ကိုအသုံးပြုသည့် စက်ရုံတစ်ရုံသည် ဂရုတစိုက်အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ထားသော cross-flow velocities များကို အသုံးပြုပြီး တင်းကျပ်သော window အတွင်း TMP ကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။ ထိုသို့ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် အော်ပရေတာများသည် အာရုံစူးစိုက်မှု polarization နှင့် membrane fouling ကို လျှော့ချပေးပြီး membrane replacement frequency နှင့် cleaning cycles နှစ်ခုလုံးကို လျှော့ချပေးသည်—လည်ပတ်မှုကုန်ကျစရိတ်များကို တိုက်ရိုက်လျှော့ချပေးပြီး ထုတ်ကုန်အထွက်နှုန်းကို တိုးတက်စေသည်။
ဤကိန်းရှင်များကို သင့်လျော်စွာ ချိန်ညှိခြင်းနှင့် စောင့်ကြည့်ခြင်း—အချိန်နှင့်တပြေးညီ ပရိုတင်းအရည် viscosity တိုင်းတာခြင်းအပါအဝင်—သည် ultrafiltration အာရုံစူးစိုက်မှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ရန်နှင့် ပရိုတင်းလုပ်ငန်းစဉ်တွင် အာရုံစူးစိုက်မှု polarization နှင့်ဆက်စပ်သော ဆိုးကျိုးများကို လျော့ပါးစေရန်အတွက် အခြေခံကျပါသည်။
မြင့်မားသော Vicosity ပရိုတင်းဖြေရှင်းချက်များအတွက် Ultrafiltration ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း
၆.၁။ လုပ်ငန်းလည်ပတ်မှုဆိုင်ရာ အကောင်းဆုံးလုပ်ဆောင်မှုများ
viscosity မြင့်မားသော ပရိုတင်းအရည်များဖြင့် အကောင်းဆုံး ultrafiltration စွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိန်းသိမ်းရန်အတွက် transmembrane pressure (TMP)၊ ပရိုတင်းပါဝင်မှုနှင့် အရည် viscosity အကြား သိမ်မွေ့သောဟန်ချက်ညီမှု လိုအပ်ပါသည်။ TMP—အမြှေးပါးတစ်လျှောက် ဖိအားကွာခြားချက်—သည် ultrafiltration ပရိုတင်းပါဝင်မှုနှုန်းနှင့် အမြှေးပါးညစ်ညမ်းမှုအဆင့်ကို တိုက်ရိုက်လွှမ်းမိုးသည်။ monoclonal antibodies သို့မဟုတ် မြင့်မားသောပါဝင်မှု serum ပရိုတင်းများကဲ့သို့သော viscous အရည်များကို စီမံဆောင်ရွက်သည့်အခါ TMP အလွန်အကျွံတိုးလာခြင်းသည် အစပိုင်းတွင် flux ကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်သော်လည်း အမြှေးပါး၏မျက်နှာပြင်တွင် အညစ်အကြေးနှင့် ပရိုတင်းစုဆောင်းမှုကိုလည်း လျင်မြန်စွာ အရှိန်မြှင့်ပေးသည်။ ၎င်းသည် ယိုယွင်းပျက်စီးပြီး မတည်မငြိမ်ဖြစ်သော filtration လုပ်ငန်းစဉ်ကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး TMP မြင့်မားသော ပရိုတင်းပါဝင်မှုနှင့် 200 mg/mL အထက် ပရိုတင်းပါဝင်မှုများကို ပြသသည့် ပုံရိပ်ဖော်လေ့လာမှုများက အတည်ပြုထားသည်။
အကောင်းဆုံးချဉ်းကပ်မှုတွင် စနစ်ကို အရေးကြီးသော TMP အနီးတွင် လည်ပတ်ခြင်းပါဝင်သော်လည်း ကျော်လွန်ခြင်းမရှိပါ။ ဤအချက်တွင် ထုတ်လုပ်မှုစွမ်းအားကို အမြင့်ဆုံးဖြစ်စေသော်လည်း မပြောင်းလဲနိုင်သော အစွန်းအထင်းဖြစ်နိုင်ခြေမှာ အနည်းဆုံးဖြစ်သည်။ viscosities အလွန်မြင့်မားသောအခြေအနေများအတွက်၊ မကြာသေးမီက တွေ့ရှိချက်များအရ TMP ကို လျှော့ချခြင်းနှင့် တစ်ပြိုင်နက်တည်း feed flow (transverse flow filtration) ကို တိုးမြှင့်ခြင်းသည် အာရုံစူးစိုက်မှု polarization နှင့် protein deposition ကို လျော့ပါးစေရန် ကူညီပေးသည်ဟု အကြံပြုထားသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ Fc-fusion protein concentration တွင် လေ့လာမှုများအရ TMP setting နိမ့်ခြင်းသည် ထုတ်ကုန်ဆုံးရှုံးမှုကို လျှော့ချနေစဉ် တည်ငြိမ်သော flux ကို ထိန်းသိမ်းရန် ကူညီပေးကြောင်း ပြသထားသည်။
ultrafiltration အတွင်း ပရိုတင်းပါဝင်မှုကို တဖြည်းဖြည်းနှင့် စနစ်တကျ တိုးမြှင့်ခြင်းသည် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ ရုတ်တရက် အာရုံစူးစိုက်မှုအဆင့်များသည် ပျော်ရည်ကို မြင့်မားသော viscosity စနစ်သို့ အလွန်လျင်မြန်စွာ တွန်းပို့နိုင်ပြီး စုစည်းမှုအန္တရာယ်များနှင့် အညစ်အကြေးများ၏ ပြင်းထန်မှု နှစ်မျိုးလုံးကို တိုးမြင့်စေပါသည်။ ယင်းအစား၊ ပရိုတင်းအဆင့်များကို တဖြည်းဖြည်း မြှင့်တင်ခြင်းဖြင့် TMP၊ cross-flow velocity နှင့် pH ကဲ့သို့သော လုပ်ငန်းစဉ် parameters များကို parallel ချိန်ညှိနိုင်စေပြီး စနစ်တည်ငြိမ်မှုကို ထိန်းသိမ်းရန် ကူညီပေးပါသည်။ Enzyme ultrafiltration case studies များ၏ အတည်ပြုချက်အရ ဤအဆင့်များအတွင်း လည်ပတ်မှုဖိအားနည်းပါးခြင်းကို ထိန်းသိမ်းထားခြင်းသည် အာရုံစူးစိုက်မှု တိုးလာမှုကို ထိန်းချုပ်ထားပြီး flux ကျဆင်းမှုကို လျှော့ချပေးကာ ထုတ်ကုန်၏ တည်တံ့မှုကို ကာကွယ်ပေးသည်။
၆.၂။ အမြှေးပါးအစားထိုးခြင်းကြိမ်နှုန်းနှင့် ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှု
ultrafiltration တွင် membrane အစားထိုးခြင်း၏ကြိမ်နှုန်းသည် fouling နှင့် decrease flux ၏ညွှန်ပြချက်များနှင့် နီးကပ်စွာဆက်စပ်နေပါသည်။ relative flux ကျဆင်းမှုကိုသာ end-of-life indicator အဖြစ် အားကိုးမည့်အစား၊ စုပုံနေသောပစ္စည်းမှ ဖြစ်ပေါ်စေသော resistance ကိုကိုယ်စားပြုသည့် ပမာဏဆိုင်ရာတိုင်းတာမှုတစ်ခုဖြစ်သည့် specific fouling resistance ကို စောင့်ကြည့်ခြင်းသည် အထူးသဖြင့် fouling များသည် ပိုမိုမြန်ဆန်စွာနှင့် ပြင်းထန်စွာဖြစ်ပွားနိုင်သည့် mixed-protein သို့မဟုတ် protein-polysaccharide feed များတွင် ပိုမိုယုံကြည်စိတ်ချရကြောင်း သက်သေပြခဲ့သည်။
နောက်ထပ်အညစ်အကြေးညွှန်းကိန်းများကို စောင့်ကြည့်ခြင်းသည်လည်း အရေးကြီးပါသည်။ မျက်နှာပြင်အနည်ထိုင်ခြင်း၊ မညီမညာစိမ့်ဝင်စီးဆင်းမှု သို့မဟုတ် TMP အဆက်မပြတ်တိုးလာခြင်း (သန့်ရှင်းရေးလုပ်သော်လည်း) တို့သည် အမြှေးပါးပျက်စီးခြင်းမတိုင်မီ အဆင့်မြင့်အညစ်အကြေးများ၏ သတိပေးလက္ခဏာများဖြစ်သည်။ ပြုပြင်ထားသောအညစ်အကြေးညွှန်းကိန်း (MFI-UF) ကို ခြေရာခံခြင်းနှင့် အမြှေးပါးစွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ဆက်စပ်ခြင်းကဲ့သို့သော နည်းပညာများသည် တုံ့ပြန်မှုပြောင်းလဲမှုများထက် အစားထိုးမှုကို ခန့်မှန်းနိုင်စေပြီး ရပ်တန့်ချိန်ကို လျှော့ချပေးပြီး ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှုကုန်ကျစရိတ်များကို ထိန်းချုပ်နိုင်စေပါသည်။
အမြှေးပါး၏ တည်တံ့ခိုင်မြဲမှုသည် အော်ဂဲနစ် အညစ်အကြေးများ စုပုံလာခြင်းကြောင့်သာမက အထူးသဖြင့် pH အလွန်အမင်း သို့မဟုတ် ဆားပါဝင်မှု မြင့်မားသော လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် ချေးခြင်းများကြောင့်ပါ ထိခိုက်စေပါသည်။ ချေးခြင်းနှင့် အညစ်အကြေးများ စုပုံခြင်း နှစ်မျိုးလုံးကို စီမံခန့်ခွဲရန်အတွက် ပုံမှန်စစ်ဆေးမှုများနှင့် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ သန့်ရှင်းရေး လုပ်ရိုးလုပ်စဉ်များကို စတင်သင့်သည်။ ချေးခြင်းနှင့် ဆက်စပ်သော အညစ်အကြေးများကို တွေ့ရှိသောအခါ၊ အမြှေးပါး၏ သက်တမ်းကို ထိန်းသိမ်းရန်နှင့် ultrafiltration အမြှေးပါး၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို တသမတ်တည်း ရှိစေရန် အမြှေးပါး သန့်ရှင်းရေး ကြိမ်နှုန်းနှင့် အစားထိုးချိန်များကို ချိန်ညှိရပါမည်။ ဤပြဿနာများ၏ သက်ရောက်မှုကို လျှော့ချရန်နှင့် ထိရောက်သော လည်ပတ်မှုကို ကြာရှည်စေရန်အတွက် စေ့စပ်သေချာသော၊ အချိန်ဇယားဆွဲထားသော ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှုသည် မရှိမဖြစ် လိုအပ်ပါသည်။
၆.၃။ လုပ်ငန်းစဉ်ထိန်းချုပ်မှုနှင့် Inline Viscosity တိုင်းတာခြင်း
ultrafiltration တွင် အထူးသဖြင့် ပါဝင်မှုနှင့် viscosities များ မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ ပရိုတင်းအရည်၏ viscosity ကို တိကျမှန်ကန်စွာ၊ အချိန်နှင့်တပြေးညီ တိုင်းတာခြင်းသည် လုပ်ငန်းစဉ်ထိန်းချုပ်မှုအတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။ Inline viscosity တိုင်းတာမှုစနစ်များသည် စဉ်ဆက်မပြတ်စောင့်ကြည့်ခြင်းကို ပေးစွမ်းပြီး ချက်ချင်းတုံ့ပြန်ချက်ပေးကာ စနစ် parameters များကို ပြောင်းလဲချိန်ညှိနိုင်စေပါသည်။
ပေါ်ပေါက်လာသော နည်းပညာများသည် ပရိုတင်းအရည်၏ viscosity တိုင်းတာမှု၏ ရှုခင်းကို ပြောင်းလဲစေခဲ့သည်-
ကယ်လ်မန်စစ်ထုတ်မှုဖြင့် ရာမန်ရောင်စဉ်တန်းစစ်ဆေးခြင်း: တိုးချဲ့ထားသော Kalman filter များဖြင့် ပံ့ပိုးပေးထားသော အချိန်နှင့်တပြေးညီ Raman ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုသည် ပရိုတင်းပါဝင်မှုနှင့် buffer ဖွဲ့စည်းမှုကို ခိုင်မာစွာ ခြေရာခံနိုင်စေပါသည်။ ဤနည်းလမ်းသည် အာရုံခံနိုင်စွမ်းနှင့် တိကျမှုကို မြှင့်တင်ပေးပြီး ultrafiltration ပါဝင်မှုနှင့် diafiltration အတွက် လုပ်ငန်းစဉ် အလိုအလျောက်လုပ်ဆောင်ခြင်းကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။
အလိုအလျောက် ကိနမက်တစ် ဆံချည်မျှင်သွေးကြောပြွန်တိုင်းတာခြင်းကွန်ပျူတာအမြင်ကို အသုံးပြုထားသော ဤနည်းပညာသည် အရည်၏ viscosity ကို အလိုအလျောက်တိုင်းတာပြီး လက်ဖြင့်ပြုလုပ်ထားသော အမှားများကို ကျော်လွှားကာ လုပ်ငန်းစဉ်စီးဆင်းမှုများစွာတွင် ထပ်ခါတလဲလဲလုပ်ဆောင်နိုင်သော multiplexed စောင့်ကြည့်မှုကို ပေးဆောင်ပါသည်။ ၎င်းကို စံနှင့် ရှုပ်ထွေးသော ပရိုတင်းဖော်မြူလာနှစ်မျိုးလုံးအတွက် အတည်ပြုထားပြီး ultrafiltration concentration အဆင့်အတွင်း ဝင်ရောက်စွက်ဖက်မှုကို လျော့နည်းစေသည်။
မိုက်ခရိုအရည်ကြည်စီးဆင်းမှု လည်ပတ်မှုကိရိယာများမိုက်ခရိုဖလူအီဒစ်စနစ်များသည် နယူတန်မဟုတ်သော၊ မြင့်မားသော viscosity ပရိုတင်းဖြေရှင်းချက်များအတွက်ပင် အသေးစိတ်၊ စဉ်ဆက်မပြတ် rheological profile များကို ပေးဆောင်ပါသည်။ ၎င်းတို့သည် ဆေးဝါးထုတ်လုပ်မှု၊ လုပ်ငန်းစဉ်ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာနည်းပညာ (PAT) ဗျူဟာများကို ပံ့ပိုးပေးခြင်းနှင့် feedback loops များနှင့် ပေါင်းစပ်ခြင်းတို့တွင် အထူးအဖိုးတန်ပါသည်။
ဤကိရိယာများကို အသုံးပြုသည့် လုပ်ငန်းစဉ်ထိန်းချုပ်မှုသည် viscosity ပြောင်းလဲမှုများအပေါ် တုံ့ပြန်သည့်အနေဖြင့် TMP၊ feed rate သို့မဟုတ် crossflow velocity တို့ကို အချိန်နှင့်တပြေးညီ ချိန်ညှိရန်အတွက် feedback loops များကို အကောင်အထည်ဖော်နိုင်စေပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ inline sensing သည် viscosity ရုတ်တရက်မြင့်တက်လာခြင်းကို (အာရုံစူးစိုက်မှုတိုးလာခြင်း သို့မဟုတ် စုစည်းခြင်းကြောင့်) သိရှိပါက၊ ultrafiltration တွင် concentration polarization စတင်ခြင်းကို ကန့်သတ်ရန် TMP ကို အလိုအလျောက် လျှော့ချနိုင်သည် သို့မဟုတ် crossflow velocity ကို မြှင့်တင်နိုင်သည်။ ဤချဉ်းကပ်မှုသည် membrane သက်တမ်းကို တိုးချဲ့ပေးရုံသာမက protein solution များ၏ viscosity ကို သက်ရောက်မှုရှိသော အချက်များကို dynamically စီမံခန့်ခွဲခြင်းဖြင့် ထုတ်ကုန်အရည်အသွေးကို တသမတ်တည်း ပံ့ပိုးပေးပါသည်။
အသင့်တော်ဆုံး viscosity စောင့်ကြည့်ရေးနည်းပညာရွေးချယ်မှုသည် ultrafiltration အသုံးချမှု၏ သီးခြားလိုအပ်ချက်များပေါ်တွင် မူတည်ပြီး၊ မျှော်လင့်ထားသော viscosity အပိုင်းအခြား၊ ပရိုတင်းဖော်မြူလာရှုပ်ထွေးမှု၊ ပေါင်းစပ်မှုလိုအပ်ချက်များနှင့် ကုန်ကျစရိတ်တို့ ပါဝင်သည်။ အချိန်နှင့်တပြေးညီ စောင့်ကြည့်ခြင်းနှင့် ပြောင်းလဲနေသော လုပ်ငန်းစဉ်ထိန်းချုပ်မှုတွင် ဤတိုးတက်မှုများသည် viscosity မြင့်မားသော ပရိုတင်းဖြေရှင်းချက်များအတွက် ultrafiltration ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းကို သိသိသာသာ တိုးတက်စေခဲ့ပြီး လုပ်ငန်းလည်ပတ်မှုတည်ငြိမ်မှုနှင့် မြင့်မားသောထုတ်ကုန်အထွက်နှုန်း နှစ်မျိုးလုံးကို သေချာစေသည်။
Protein Ultrafiltration တွင် ပြဿနာရှာဖွေခြင်းနှင့် အဖြစ်များသော ပြဿနာများ
၇.၁။ ရောဂါလက္ခဏာများ၊ အကြောင်းရင်းများနှင့် ကုစားနည်းများ
အမြှေးပါးမှဖိအားတိုးလာခြင်း
ultrafiltration လုပ်နေစဉ်အတွင်း transmembrane pressure (TMP) မြင့်တက်လာခြင်းသည် membrane တစ်လျှောက်တွင် resistance တိုးလာခြင်းကို ညွှန်ပြသည်။ transmembrane pressure ၏ ultrafiltration အပေါ် အကျိုးသက်ရောက်မှုများသည် တိုက်ရိုက်ဖြစ်သည်- ပုံမှန် transmembrane pressure range သည် လုပ်ငန်းစဉ်ပေါ် မူတည်သော်လည်း၊ ရေရှည်တိုးတက်မှုများသည် စုံစမ်းစစ်ဆေးရန် လိုအပ်ပါသည်။ အဖြစ်များသော အကြောင်းရင်းနှစ်ခုမှာ ထင်ရှားသည်-
- ပရိုတင်းအရည်၏ viscosity မြင့်မားခြင်း-ပရိုတင်းအရည်များ၏ viscosity မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ—များသောအားဖြင့် ultrafiltration ပရိုတင်းပါဝင်မှု မြင့်မားသောအခါ—စီးဆင်းမှုအတွက် လိုအပ်သောဖိအား မြင့်တက်လာပါသည်။ ၎င်းကို အရည်များ အပျစ်ဆုံးဖြစ်သည့် နောက်ဆုံးအာရုံစူးစိုက်မှုနှင့် diafiltration အဆင့်များတွင် ထင်ရှားပါသည်။
- အမြှေးပါးညစ်ညမ်းခြင်း:ပရိုတင်းအစုအဝေးများ သို့မဟုတ် polysaccharide-protein ရောစပ်မှုများကဲ့သို့သော အညစ်အကြေးများသည် အမြှေးပါးအပေါက်များတွင် ကပ်ငြိနိုင်သည် သို့မဟုတ် ပိတ်ဆို့နိုင်ပြီး TMP မြင့်တက်မှုကို လျင်မြန်စွာ ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။
ကုစားနည်းများ-
- TMP ကို လျှော့ချပြီး feed flux ကို တိုးမြှင့်ပါ: အစာကျွေးအလျင်ကို မြှင့်တင်ပေးနေစဉ် TMP လျှော့ချခြင်းသည် အာရုံစူးစိုက်မှု ပိုလာရိုင်းဇေးရှင်းနှင့် ဂျယ်အလွှာဖွဲ့စည်းခြင်းကို လျော့နည်းစေပြီး တည်ငြိမ်သော စီးဆင်းမှုကို မြှင့်တင်ပေးသည်။
- ပုံမှန်အမြှေးပါးသန့်ရှင်းရေး: စုပုံနေသော မစင်များကို ဖယ်ရှားရန်အတွက် အကောင်းဆုံးအမြှေးပါးသန့်ရှင်းရေးကြိမ်နှုန်းကို သတ်မှတ်ပါ။ သန့်ရှင်းရေးလုပ်ပြီးနောက် ပရိုတင်းအရည်၏ viscosity တိုင်းတာခြင်းဖြင့် ထိရောက်မှုကို စောင့်ကြည့်ပါ။
- အိုမင်းနေသော အမြှေးပါးများကို အစားထိုးခြင်း: သန့်ရှင်းရေး မလုံလောက်ပါက သို့မဟုတ် အမြှေးပါး သက်တမ်းကုန်ဆုံးသွားပါက အမြှေးပါး အစားထိုးသည့် အကြိမ်ရေ တိုးမြှင့်ရန် လိုအပ်နိုင်ပါသည်။
စီးဆင်းမှုနှုန်း ကျဆင်းခြင်း- ရောဂါရှာဖွေရေး သစ်ပင်
ultrafiltration အာရုံစူးစိုက်မှုအဆင့်တွင် flux စဉ်ဆက်မပြတ်ကျဆင်းခြင်းသည် ထုတ်လုပ်မှုဆိုင်ရာစိုးရိမ်မှုများကို ညွှန်ပြနေသည်။ ဤရောဂါရှာဖွေရေးချဉ်းကပ်မှုကို လိုက်နာပါ။
- TMP နှင့် viscosity ကို စောင့်ကြည့်ပါ-နှစ်ခုစလုံး မြင့်တက်လာပါက အညစ်အကြေး သို့မဟုတ် ဂျယ်အလွှာ ရှိနေခြင်း ရှိမရှိ စစ်ဆေးပါ။
- အစာပါဝင်မှုနှင့် pH ကို စစ်ဆေးပါ-ဤနေရာ၌ ပြောင်းလဲမှုများသည် ပရိုတင်းအရည်များ၏ viscosity ကို ပြောင်းလဲစေပြီး fouling ကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်သည်။
- အမြှေးပါးစွမ်းဆောင်ရည်ကို အကဲဖြတ်ပါ-သန့်ရှင်းရေးလုပ်သော်လည်း permeate flux လျော့နည်းသွားခြင်းသည် membrane ပျက်စီးမှု သို့မဟုတ် မပြောင်းလဲနိုင်သော fouling ဖြစ်နိုင်ချေကို အချက်ပြသည်။
ဖြေရှင်းချက်များ-
- ultrafiltration တွင် fouling နှင့် concentration polarization ကို လျော့ပါးစေရန်အတွက် feed တွင် အပူချိန်၊ pH နှင့် ionic strength ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ပါ။
- ဂျယ်အလွှာများကို နှောင့်ယှက်ပြီး အရည်စီးဆင်းမှုကို ပြန်လည်ရရှိစေရန် မျက်နှာပြင်ပြုပြင်ထားသော သို့မဟုတ် လည်ပတ်နေသော အမြှေးပါးမော်ဂျူးများကို အသုံးပြုပါ။
- စီးဆင်းမှုကို သက်ရောက်မှုရှိသော ပြောင်းလဲမှုများကို ကြိုတင်ခန့်မှန်းရန်အတွက် ပုံမှန်ပရိုတင်းအရည် viscosity တိုင်းတာမှုကို ပြုလုပ်ပါ။
လျင်မြန်စွာ အညစ်အကြေး သို့မဟုတ် ဂျယ်အလွှာဖွဲ့စည်းခြင်း
အမြှေးပါးမျက်နှာပြင်တွင် ပြင်းအားပိုလာရိုက်ဇေးရှင်း အလွန်အကျွံဖြစ်ခြင်းကြောင့် ဂျယ်အလွှာလျင်မြန်စွာဖွဲ့စည်းခြင်း ဖြစ်ပေါ်သည်။ Transverse flow filtration (TFF) transmembrane pressure သည် viscosity မြင့်မားသော သို့မဟုတ် ပရိုတင်းမြင့်မားသော feed အခြေအနေများတွင် အထူးထိခိုက်လွယ်သည်။
လျော့ပါးသက်သာစေရေး မဟာဗျူဟာများ-
- ပရိုတင်း ချည်နှောင်မှုနှင့် တွယ်ကပ်မှုကို လျှော့ချရန်အတွက် ရေနှင့်ဓာတ်ပြုနိုင်သော၊ အနုတ်လက္ခဏာဆောင်သော အမြှေးပါးမျက်နှာပြင်များ (ဥပမာ၊ Polyvinylidene fluoride [PVDF] အမြှေးပါးများ) ကို အသုံးပြုပါ။
- အလွန်စစ်ထုတ်ခြင်းမပြုမီ အညစ်အကြေးများသော အရာများကို ဖယ်ရှားရန်အတွက် coagulation သို့မဟုတ် electrocoagulation ကို အသုံးပြု၍ အစာကို ကြိုတင်သန့်စင်ပါ။
- ကိတ်မုန့်အလွှာအထူကို လျှော့ချရန်နှင့် ဂျယ်အလွှာဖွဲ့စည်းမှုကို နှောင့်နှေးစေရန်အတွက် transverse flow filtration လုပ်ငန်းစဉ်တွင် လည်ပတ်နေသော မော်ဂျူးများကဲ့သို့သော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ကိရိယာများကို ပေါင်းစပ်ပါ။
၇.၂။ ကျွေးမှုပြောင်းလဲနိုင်မှုကို ချိန်ညှိခြင်း
ပရိုတင်း ultrafiltration စနစ်များသည် အစာကျွေးပရိုတင်းဂုဏ်သတ္တိများ သို့မဟုတ် ပါဝင်မှုတွင် ကွဲပြားမှုများကို လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ရမည်။ ပရိုတင်းအရည်များ၏ viscosity ကို ထိခိုက်စေသောအချက်များ—ဥပမာ buffer ပါဝင်မှု၊ ပရိုတင်းအာရုံစူးစိုက်မှုနှင့် စုစည်းမှုအလားအလာ—သည် စနစ်၏အပြုအမူကို ပြောင်းလဲစေနိုင်သည်။
တုံ့ပြန်မှုဗျူဟာများ
- အချိန်နှင့်တပြေးညီ viscosity နှင့် composition စောင့်ကြည့်ခြင်း-ရိုးရာ UV သို့မဟုတ် IR နည်းလမ်းများထက် သာလွန်ကောင်းမွန်သော feed ပြောင်းလဲမှုများကို လျင်မြန်စွာ ထောက်လှမ်းနိုင်ရန်အတွက် in-line analytical sensors (Raman spectroscopy + Kalman filtering) ကို တပ်ဆင်ပါ။
- လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင် လုပ်ငန်းစဉ်ထိန်းချုပ်မှု-ပါရာမီတာဆက်တင်များကို ချိန်ညှိပါ (စီးဆင်းမှုနှုန်း၊ TMP၊ အမြှေးပါးရွေးချယ်မှု) တွင် တွေ့ရှိရသည့် ပြောင်းလဲမှုများကို တုံ့ပြန်သည့်အနေဖြင့်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ပရိုတင်းအရည်၏ viscosity မြင့်တက်လာခြင်းသည် TMP နိမ့်ခြင်းနှင့် shear rate မြင့်မားခြင်း လိုအပ်နိုင်သည်။
- အမြှေးပါးရွေးချယ်မှု:ပရိုတင်းထိန်းသိမ်းမှုနှင့် ရေစီးကြောင်းကို ဟန်ချက်ညီအောင်ထိန်းညှိပေးသည့် အပေါက်အရွယ်အစားနှင့် လက်ရှိအစာကျွေးဂုဏ်သတ္တိများအတွက် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ထားသော မျက်နှာပြင်ဓာတုဗေဒပါသည့် အမြှေးပါးများကို အသုံးပြုပါ။
- အစာကျွေးခြင်းမပြုမီ ပြုပြင်ခြင်း-အစာကျွေးသည့်သဘောသဘာဝ ရုတ်တရက်ပြောင်းလဲခြင်းက အညစ်အကြေးများကို တိုးစေပါက၊ ultrafiltration ၏ အထက်ပိုင်းရှိ coagulation သို့မဟုတ် filtration အဆင့်များကို စတင်ပါ။
ဥပမာများ-
- ဇီဝလုပ်ငန်းစဉ်တွင်၊ buffer switches သို့မဟုတ် antibody အစုအဝေးများတွင် ပြောင်းလဲမှုများသည် ထိန်းချုပ်မှုစနစ်မှတစ်ဆင့် TMP နှင့် စီးဆင်းမှု ချိန်ညှိမှုများကို လှုံ့ဆော်ပေးသင့်သည်။
- chromatography-linked ultrafiltration အတွက်၊ adaptive mixing-integer optimization algorithms များသည် ultrafiltration membrane စွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိန်းသိမ်းထားစဉ်တွင် variability ကို လျှော့ချပေးပြီး operational costs များကို လျှော့ချပေးနိုင်ပါသည်။
ပရိုတင်းအရည် viscosity တိုင်းတာမှုကို ပုံမှန်ခြေရာခံခြင်းနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်အခြေအနေများကို ချက်ချင်းချိန်ညှိခြင်းသည် ultrafiltration concentration ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း၊ throughput ကို ထိန်းသိမ်းခြင်းနှင့် membrane fouling နှင့် concentration polarization ကို အနည်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ရန် ကူညီပေးသည်။
မကြာခဏမေးလေ့ရှိသော မေးခွန်းများ
၈.၁။ ပရိုတင်းအရည်များကို အလွန်စစ်ထုတ်ခြင်းတွင် transmembrane pressure အတွက် ပုံမှန်အတိုင်းအတာကား အဘယ်နည်း။
ultrafiltration protein concentration systems များတွင် ပုံမှန် transmembrane pressure (TMP) အတိုင်းအတာသည် membrane အမျိုးအစား၊ module ဒီဇိုင်းနှင့် feed ဝိသေသလက္ခဏာများပေါ်တွင် မူတည်သည်။ protein ultrafiltration လုပ်ငန်းစဉ်အများစုအတွက် TMP ကို ပုံမှန်အားဖြင့် 1 မှ 3 bar (15–45 psi) အကြားတွင် ထိန်းသိမ်းထားသည်။ 0.2 MPa (29 psi ခန့်) အထက် TMP တန်ဖိုးများသည် membrane ပျက်စီးမှု၊ လျင်မြန်စွာ fouling နှင့် membrane သက်တမ်းတိုတောင်းခြင်းတို့ကို ဖြစ်စေနိုင်သည်။ biomedical နှင့် bioprocessing applications များတွင် membrane rupture ကို ရှောင်ရှားရန် အကြံပြုထားသော TMP သည် ယေဘုယျအားဖြင့် 0.8 bar (~12 psi) ထက် မပိုသင့်ပါ။ transverse flow filtration ကဲ့သို့သော လုပ်ငန်းစဉ်များအတွက်၊ ဤ TMP အတိုင်းအတာအတွင်း ရှိနေခြင်းသည် yield နှင့် protein integrity နှစ်မျိုးလုံးကို ကာကွယ်ပေးသည်။
၈.၂။ ပရိုတင်းအရည်များ၏ viscosity သည် ultrafiltration စွမ်းဆောင်ရည်ကို မည်သို့အကျိုးသက်ရောက်သနည်း။
ပရိုတင်းအရည်၏ viscosity သည် ultrafiltration အာရုံစူးစိုက်မှု၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်မှုရှိသည်။ viscosity မြင့်မားခြင်းသည် စီးဆင်းမှုခံနိုင်ရည်ကို တိုးစေပြီး TMP ကို မြှင့်တင်ပေးသောကြောင့် permeate flux နှင့် rapid membrane fouling ကို လျော့နည်းစေသည်။ ဤအကျိုးသက်ရောက်မှုကို monoclonal antibodies သို့မဟုတ် Fc-fusion ပရိုတင်းများ မြင့်မားသောအာရုံစူးစိုက်မှုတွင် ထင်ရှားစေပြီး ပရိုတင်း-ပရိုတင်း အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုများနှင့် charge effects များကြောင့် viscosity မြင့်တက်လာသည်။ excipients သို့မဟုတ် enzymatic treatments များဖြင့် viscosity ကို စီမံခန့်ခွဲခြင်းနှင့် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းသည် flux ကို တိုးတက်စေပြီး fouling ကို လျော့ကျစေကာ ultrafiltration အာရုံစူးစိုက်မှုအဆင့်တွင် ရရှိနိုင်သော အာရုံစူးစိုက်မှုများ ပိုမိုမြင့်မားစေသည်။ ပရိုတင်းအရည် viscosity တိုင်းတာမှုကို စောင့်ကြည့်ခြင်းသည် ထိရောက်သော လုပ်ငန်းစဉ်ကို ထိန်းသိမ်းရန်အတွက် အရေးကြီးပါသည်။
၈.၃။ အာရုံစူးစိုက်မှု ကွဲလွဲခြင်းဆိုတာဘာလဲ၊ TFF မှာ ဘာကြောင့်အရေးကြီးတာလဲ။
ultrafiltration မှာ concentration polarization ဆိုတာ membrane မျက်နှာပြင်မှာ protein တွေစုပုံလာပြီး bulk solution နဲ့ membrane interface ကြားမှာ gradient တစ်ခုဖြစ်ပေါ်စေပါတယ်။ transverse flow filtration မှာ ဒါက local viscosity တိုးလာစေပြီး reversible flux ကျဆင်းမှုကို ဖြစ်စေပါတယ်။ မစီမံဘဲထားခဲ့မယ်ဆိုရင် membrane fouling ကို မြှင့်တင်ပေးပြီး system efficiency ကို လျော့ကျစေနိုင်ပါတယ်။ ultrafiltration မှာ concentration polarization ကို ဖြေရှင်းရာမှာ cross-flow rates၊ TMP နဲ့ membrane selection တွေကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်လုပ်ဆောင်ပြီး polarization layer ပါးလွှာအောင်ထိန်းသိမ်းရပါမယ်။ တိကျတဲ့ထိန်းချုပ်မှုမှာ throughput ကို မြင့်မားစေပြီး fouling အန္တရာယ်ကို နည်းပါးစေပါတယ်။
၈.၄။ ကျွန်တော့်ရဲ့ ultrafiltration membrane ကို ဘယ်အချိန်မှာ အစားထိုးရမလဲဆိုတာ ဘယ်လိုဆုံးဖြတ်ရမလဲ။
throughput (flux) သိသိသာသာကျဆင်းခြင်း၊ စံသန့်ရှင်းရေးမဖြေရှင်းနိုင်သော TMP တွင် အဆက်မပြတ်တိုးလာခြင်း သို့မဟုတ် သန့်ရှင်းရေးပြီးနောက် မြင်သာသောအညစ်အကြေးများကျန်ရှိနေသည်ကို သင်သတိပြုမိပါက ultrafiltration membrane ကို အစားထိုးပါ။ နောက်ထပ်ညွှန်ပြချက်များတွင် ရွေးချယ်မှုဆုံးရှုံးမှု (မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း ပစ်မှတ်ပရိုတင်းများကို ငြင်းပယ်ရန်ပျက်ကွက်ခြင်း) နှင့် စွမ်းဆောင်ရည်သတ်မှတ်ချက်များသို့ရောက်ရှိနိုင်စွမ်းမရှိခြင်းတို့ ပါဝင်သည်။ ပုံမှန် flux နှင့် selectivity စမ်းသပ်မှုဖြင့် membrane အစားထိုးကြိမ်နှုန်းကို စောင့်ကြည့်ခြင်းသည် ပရိုတင်းအရည် ultrafiltration အာရုံစူးစိုက်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များတွင် membrane သက်တမ်းကို အမြင့်ဆုံးဖြစ်စေရန် အခြေခံအုတ်မြစ်ဖြစ်သည်။
၈.၅။ TFF တွင် ပရိုတင်းအညစ်အကြေးများ လျော့နည်းစေရန် မည်သည့်လည်ပတ်မှုဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ချက်များကို ချိန်ညှိနိုင်သနည်း။
transverse flow filtration တွင် protein fouling ကို လျှော့ချရန် အဓိက operational parameters များတွင် အောက်ပါတို့ ပါဝင်သည်-
- ဒေသတွင်းပရိုတင်းစုပုံမှုကို လျှော့ချရန်နှင့် အာရုံစူးစိုက်မှု ကွဲလွဲမှုကို စီမံခန့်ခွဲရန်အတွက် လုံလောက်သော cross-flow velocity ကို ထိန်းသိမ်းထားပါ။
- ထုတ်ကုန်အလွန်အကျွံယိုစိမ့်မှုနှင့် အမြှေးပါးပျက်စီးမှုကို ကာကွယ်ရန်အတွက် အကြံပြုထားသော TMP အတိုင်းအတာ၊ ပုံမှန်အားဖြင့် 3–5 psi (0.2–0.35 bar) အတွင်း လည်ပတ်ပါ။
- မပြောင်းလဲနိုင်သော အညစ်အကြေးများကို ကန့်သတ်ရန်အတွက် ပုံမှန် membrane သန့်ရှင်းရေး လုပ်ထုံးလုပ်နည်းများကို လိုက်နာပါ။
- စောင့်ကြည့်ပြီး လိုအပ်ပါက စေးကပ်မှုကို ထိန်းချုပ်ရန် အစာကျွေးရည်ကို ကြိုတင်သန့်စင်ပါ (ဥပမာ၊ ပက်တင်နေ့စ်ကဲ့သို့သော အင်ဇိုင်းများဖြင့် ကုသခြင်း)။
- ပစ်မှတ်ပရိုတင်းအရွယ်အစားနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်ရည်မှန်းချက်များအတွက် သင့်လျော်သော အမြှေးပါးပစ္စည်းများနှင့် အပေါက်အရွယ်အစားများ (MWCO) ကို ရွေးချယ်ပါ။
hydrocyclone prefiltration သို့မဟုတ် enzymatic pretreatment ကို ပေါင်းစပ်အသုံးပြုခြင်းဖြင့် စနစ်စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေနိုင်ပါသည်၊ အထူးသဖြင့် viscosity မြင့်မားသော အစာများအတွက်ဖြစ်သည်။ membrane fouling ကို လျှော့ချရန်နှင့် ultrafiltration concentration phase ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် အစာပါဝင်မှုကို အနီးကပ်ခြေရာခံပြီး ဆက်တင်များကို ပြောင်းလဲချိန်ညှိပါ။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၅ ခုနှစ်၊ နိုဝင်ဘာလ ၃ ရက်
