קאָנטראָלירן די וויסקאָסיטי פון פּראָטעין לייזונגען איז וויכטיק פֿאַר אָפּטימיזירן ולטראַפילטריישאַן קאָנצענטראַציע פּראָצעסן אין ביאָפאַרמאַסוטיקאַל מאַנופאַקטורינג. העכערע וויסקאָסיטי אין פּראָטעין לייזונגען - ספּעציעל ביי הויך פּראָטעין קאָנצענטראַציעס - גלייך השפּעה מעמבראַן פאָרשטעלונג, פּראָצעס עפעקטיווקייַט, און עקאָנאָמיק אין ולטראַפילטריישאַן פּראָטעין קאָנצענטראַציע אַפּלאַקיישאַנז. לייזונג וויסקאָסיטי שטייגט מיט פּראָטעין אינהאַלט רעכט צו אַנטי-גוף קלאַסטערינג און עלעקטראָסטאַטיק ינטעראַקשאַנז, וואָס פאַרגרעסערן קעגנשטעל צו לויפן און דרוק קאַפּ אַריבער די ולטראַפילטריישאַן מעמבראַן. דאָס רעזולטאַטן אין נידעריקער פּערמעאַט פלאַקס און לענגערע אָפּעראַציאָנעל צייטן, ספּעציעל אין טראַנסווערס לויפן פילטריישאַן (TFF) פּראָצעסן.
טראַנסמעמבראַן דרוק (TMP), די טרייבקראַפט הינטער אולטראַפילטראַציע, איז אינטימע פארבונדן מיט וויסקאָסיטי. אַרבעטן אַרויס דעם נאָרמאַלן טראַנסמעמבראַן דרוק קייט אַקסעלערירט מעמבראַן פאַרפּעסטיקונג און פאַרשטאַרקט קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע - די אויפבוי פון פּראָטעאינען לעבן דער מעמבראַן וואָס קעסיידער פאַרגרעסערט לאָקאַלע וויסקאָסיטי. ביידע קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע און מעמבראַן פאַרפּעסטיקונג רעזולטאַטן אין פאַרמינערטער אולטראַפילטראַציע מעמבראַן פאָרשטעלונג און קענען פאַרקירצן מעמבראַן לעבן אויב נישט קאָנטראָלירט. עקספּערימענטאַלע אַרבעט ווייזט אַז מעמבראַן פאַרפּעסטיקונג און קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע אין אולטראַפילטראַציע זענען מער אויסגעשפּראָכן ביי העכערע TMP ווערטן און מיט מער וויסקאָזע פידז, מאכן רעאַל-צייט TMP קאָנטראָל עסענטשאַל צו מאַקסאַמייז דורכפלוס און מינאַמייז רייניקונג אָפטקייט.
אָפּטימיזירן אולטראַפילטריישאַן קאָנצענטראַציע ריקווייערז ינטאַגרייטאַד סטראַטעגיעס:
- פּראָטעין לייזונג וויסקאָסיטי מעסטונגרעגולערע וויסקאָסיטי אַסעסמאַנץ—ניצנדיקאין-ליניע וויסקאָמעטערס—העלפן פאָרויסזאָגן פֿילטראַציע ראַטעס און אַנטיסיפּירן פּראָצעס פלאַשעס, שטיצן שנעלע פּראָצעס מאָדיפיקאַציעס.
- פיטער קאנדישאנירונגאַדזשאַסטירן pH, יאָנישע שטאַרקייט, און טעמפּעראַטור קען פֿאַרמינערן וויסקאָסיטי און רעדוצירן פֿאָולינג. למשל, צולייגן נאַטריום יאָנען פֿאַרשטאַרקט כיידריישאַן אָפּשטויס צווישן פּראָטעאינען, פֿאַרמינדערנדיק אַגרעגאַציע און פֿאָולינג, בשעת קאַלסיום יאָנען טענד צו העכערן פּראָטעין ברידזשינג און פֿאָולינג.
- באַניץ פון עקססיפּיענץארייננעמען וויסקאָסיטי-נידעריגערע עקסיפּיענץ אין העכסט קאָנצענטרירטע פּראָטעין לייזונגען פֿאַרבעסערט מעמבראַן פּערמעאַביליטי און ראַדוסירט טראַנסמעמבראַן דרוק אין אולטראַפילטריישאַן, וואָס פֿאַרגרעסערט די קוילעלדיקע עפֿעקטיווקייט.
- אַוואַנסירטע פלוס רעזשיםפארגרעסערן די קראָס-פלוס גיכקייט, ניצן אָלטערנירן קראָס-פלוס, אָדער ניצן לופט דזשעט אינדזשעקשאַן צעשטערט די פארפּעסטיקונג שיכטן. די טעקניקס העלפן אויפהאלטן די פּערמעיט פלוס און רעדוצירן די מעמבראַן פאַרבייַט אָפטקייט דורך מינאַמיזירן די פאָרמירונג פון דעפּאָזיטן.
- מעמבראַן סעלעקציע און רייניקונגאויסקלויבן כעמיש ווידערשטאנדספעיִקע מעמבראַנעס (למשל, SiC אדער טערמאָסאַליענט כייברידס) און אָפּטימיזירן מעמבראַן רייניקונג אָפטקייט מיט פּאַסיק פּראָטאָקאָלן (למשל, סאָדיום היפּאָטשלאָריט רייניקונג) זענען קריטיש פֿאַר פֿאַרלענגערן די לעבן פון מעמבראַן און רעדוצירן אָפּעראַציאָנעלע קאָסטן.
אין אַלגעמיין, עפעקטיוו וויסקאָסיטי קאָנטראָל און TMP פאַרוואַלטונג זענען דער ווינקלשטיין פון מצליח אַלטראַפילטריישאַן קאַנסאַנטריישאַן פאַסע פאָרשטעלונג, וואָס גלייך השפּעה האָבן אויף פּראָדוקט טראָגן, מעמבראַן רייניקונג אָפטקייט, און די לאָנדזשעוואַטי פון טייַער מעמבראַן אַסעץ.
פֿאַרשטיין פּראָטעין לייזונג וויסקאָסיטי אין ולטראַפילטריישאַן
1.1. וואָס איז די וויסקאָסיטי פון פּראָטעין סאַלושאַנז?
וויסקאָסיטי באַשרײַבט אַ פליסיקייט'ס קעגנשטאַנד צו פֿלוס; אין פּראָטעין לייזונגען, מאַרקירט עס וויפֿל מאָלעקולאַרע רייַבונג שטערט באַוועגונג. די SI איינהייט פֿאַר וויסקאָסיטי איז די פּאַסקאַל-סעקונדע (Pa·s), אָבער סענטיפּאָוז (cP) ווערט געוויינטלעך געניצט פֿאַר ביאָלאָגישע פליסיקייטן. וויסקאָסיטי האָט אַ דירעקטן השפּעה אויף ווי גרינג פּראָטעין לייזונגען קענען ווערן געפּאַמפּט אָדער פֿילטרירט בעת פּראָדוקציע און אַפֿעקטירט מעדיקאַמענטן-ליפֿערונג, ספּעציעל פֿאַר הויך-קאָנצענטראַציע ביאָטעראַפּיוטיקס.
פּראָטעין קאָנצענטראַציע איז דער דאָמינאַנטער פאַקטאָר וואָס השפּעה האָט אויף וויסקאָסיטי. ווי פּראָטעין לעוועלס שטייגן, פאַרגרעסערן זיך אינטערמאָלעקולאַרע ינטעראַקשאַנז און קראַודינג, וואָס פאַרשאַפן וויסקאָסיטי צו שטייגן, אָפט נישט-לינעאַר. העכער אַ געוויסן שוועל, אונטערדריקן פּראָטעין-פּראָטעין ינטעראַקשאַנז ווייטער די דיפוזיע אין דער לייזונג. למשל, קאָנצענטרירטע מאָנאָקלאָנאַל אַנטיבאָדי לייזונגען געניצט אין פאַרמאַסוטיקאַלז דערגרייכן אָפט וויסקאָסיטי לעוועלס וואָס אַרויסרופן סובקוטאַנעאָוס ינדזשעקשאַן אָדער באַגרענעצן פּראַסעסינג ראַטעס.
מאָדעלן וואָס פאָרויסזאָגן וויסקאָסיטי אין קאָנצענטרירטע פּראָטעין לייזונגען נעמען איצט אײַן מאָלעקולאַרע געאָמעטריע און אַגרעגאַציע טענדענצן. פּראָטעין מאָרפאָלאָגיע - צי עס איז פֿאַרלענגערט, גלאָבולאַר, אָדער פּראָנע צו אַגרעגאַציע - אַפֿעקטירט באַדײַטנדיק וויסקאָסיטי בײַ הויכע קאָנצענטראַציעס. לעצטע פֿאָרשריטן אין מיקראָפֿלואידיק אַסעסמענט דערמעגלעכן פּינקטלעכע וויסקאָסיטי מעסטונג פֿון מינימאַלע מוסטער וואַליומז, וואָס פֿאַרלייכטערט שנעלע סקרינינג פֿון נײַע פּראָטעין פֿאָרמולאַציעס.
1.2. ווי וויסקאָסיטי ענדערט זיך בעת אולטראַפילטראַציע
בעת אולטראפילטראציע, זאמלט קאנצענטראציע פאלאריזאציע שנעל פראטעאינען ביים מעמבראן-לייזונג אינטערפייס. דאס שאפט שטיילע לאקאלע קאנצענטראציע גראדיענטן און הייבט די וויסקאזיטעט לעבן דער מעמבראן. פארהויכטע וויסקאזיטעט אין דעם ראיאן שטערט מאסע טראנספער און פארקלענערט דורכדרינגונג פלוס.
קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע איז אַנדערש פֿון מעמבראַן פֿאָולינג. פּאָלאַריזאַציע איז דינאַמיש און ריווערסאַבאַל, און פּאַסירט אין מינוטן ווי די פֿילטראַציע פּראָגרעסירט. אין פֿאַרגלייַך, פֿאָולינג אַנטוויקלט זיך מיט דער צייט און אָפֿט ינוואַלווז אַן אומקערלעכע דעפּאָזיציע אָדער כעמישע טראַנספֿאָרמאַציע אויף דער מעמבראַן ייבערפלאַך. גענויע דיאַגנאָסטיקס דערמעגלעכן רעאַל-צייט טראַקינג פֿון דער קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע שיכט, וואָס אַנטפּלעקט איר סענסיטיוויטי צו קראָס-פֿלוס גיכקייט און טראַנסמעמבראַן דרוק. למשל, פֿאַרגרעסערן גיכקייט אָדער פֿאַרקלענערן טראַנסמעמבראַן דרוק (TMP) העלפֿט צעשטערן די וויסקאָזע גרענעץ שיכט, און צוריקשטעלן דעם פֿלוס.
אָפּעראַציאָנעלע פּאַראַמעטערס האָבן אַ דירעקטע השפּעה אויף די וויסקאָסיטי נאַטור:
- טראַנסמעמבראַנע דרוק (TMP)העכערע TMP פארשטארקט פּאָלאַריזאַציע, הייבט די לאָקאַלע וויסקאָסיטי און פאַרקלענערט די פלוקס.
- קראָס-פלאָו גיכקייטפֿאַרבעסערטע גיכקייט באַגרענעצט אַקיומיאַליישאַן, מאַדערייטינג וויסקאָסיטי לעבן די מעמבראַנע.
- מעמבראַן רייניקונג אָפטקייטאָפטע רייניקונג ראַדוסירט לאַנג-טערמין אָפּזאַץ און פֿאַרמינדערט וויסקאָסיטי-געטריבענע פאָרשטעלונג אָנווער.
אולטראַפילטריישאַן קאָנצענטראַציע פאַסעס מוזן אָפּטימיזירן די פּאַראַמעטערס צו מינאַמייז אַדווערס וויסקאָסיטי יפעקץ און מיינטיינינג דורכפלוס.
1.3. פּראָטעין לייזונג אייגנשאַפטן וואָס ווירקן אויף וויסקאָסיטי
מאָלעקולאַר וואָגאוןקאָמפּאָזיציעבאַשטימען הויפּטזעכלעך וויסקאָסיטי. גרעסערע, מער קאָמפּליצירטע פּראָטעאינען אָדער אַגרעגאַטן געבן העכערע וויסקאָסיטי רעכט צו געשטערטער באַוועגונג און מער באַדייטנדיקע אינטערמאָלעקולאַרע כוחות. די פאָרעם פון פּראָטעאינען מאָדולירט ווייטער דעם פלוס - פֿאַרלענגערטע אָדער אַגרעגאַציע-פּראָנע קייטן פאַרשאַפן מער קעגנשטעל ווי קאָמפּאַקטע גלאָבולאַרע פּראָטעאינען.
pHקריטיש איינפלוסן פּראָטעין לאָדונג און סאַליאַביליטי. אַדזשאַסטינג לייזונג pH לעבן אַ פּראָטעין ס יסאָעלעקטריש פונט מינאַמייז נעץ לאָדונג, ראַדוסאַז פּראָטעין-פּראָטעין אָפּשטויסן, און טעמפּערעראַלי לאָוערז וויסקאָסיטי, פאַסילאַטייטינג פילטריישאַן. למשל, אַפּערייטינג ולטראַפילטריישאַן נאָענט צו די יסאָעלעקטריש פונט פון BSA אָדער IgG קענען באַטייטיק פֿאַרבעסערן פּערמעאַט פלאַקס און סעפּאַראַטיאָן סעלעקטיוויטי.
יאָנישע שטאַרקייטאַפעקטירט וויסקאָסיטי דורך ענדערן די עלעקטרישע טאָפּלטע שיכט אַרום פּראָטעאינען. געוואקסענע יאָנישע שטאַרקייט סקרינט עלעקטראָסטאַטישע ינטעראַקשאַנז, פּראָמאָטירנדיק פּראָטעין טראַנסמיסיע דורך מעמבראַנעס אָבער אויך הייבט דעם ריזיקירן פון אַגרעגאַציע און קאָראַספּאַנדינג וויסקאָסיטי ספּייקס. דער קאָמפּראָמיס צווישן טראַנסמיסיע עפעקטיווקייט און סעלעקטיוויטי אָפט הענגען אויף פייַן-טונינג זאַלץ קאַנסאַנטריישאַנז און באַפער זאַץ.
קליינע מאלעקולארע צוגאבן—ווי ארגינין הידראָטשלאָריד אדער גואַנידין—קענען גענוצט ווערן צו פארמינערן וויסקאָסיטי. די אגענטן שטערן הידראָפאָבישע אדער עלעקטראָסטאַטישע אַטראַקציעס, רעדוצירן אַגרעגאַציע, און פֿאַרבעסערן לייזונג פלוס אייגנשאַפטן. טעמפּעראַטור אַקט ווי אַ ווייטערדיקע קאָנטראָל וועריאַבל; נידעריקערע טעמפּעראַטורן פאַרגרעסערן וויסקאָסיטי, בשעת נאָך היץ אָפט פאַרקלענערט עס.
פּראָטעין לייזונג וויסקאָסיטי מעסטונג זאָל באַטראַכטן:
- מאָלעקולאַרע וואָג פאַרשפּרייטונגען
- לייזונג צוזאַמענשטעל (זאַלצן, הילפסשטאָפן, אַדאַטיווז)
- pH און באַפער סיסטעם סעלעקציע
- יאָנישע שטאַרקייט באַשטעטיקן
די פאַקטאָרן זענען קריטיש פֿאַר אָפּטימיזירן אולטראַפילטריישאַן מעמבראַן פאָרשטעלונג און ענשורינג קאָנסיסטענסי אַריבער קאַנסאַנטריישאַן פאַסעס און TFF פּראַסעסאַז.
יסודות פון אולטראפילטראַציע פּראָטעין קאָנצענטראַציע
פּרינציפּן פון אולטראַפילטריישאַן קאָנצענטראַציע פאַזע
אולטראפילטראציע פּראָטעין קאָנצענטראַציע אַרבעט דורך אַפּלייינג אַ טראַנסמעמבראַנע דרוק (TMP) אַריבער אַ האַלב-פּערמעאַבאַל מעמבראַנע, טרייבנדיק סאָלווענט און קליינע סאָלוטע שטאָפֿן דורך בשעת ריטענינג פּראָטעאינען און גרעסערע מאָלעקולן. דער פּראָצעס נוצט סעלעקטיוו פּערמעאַציע באַזירט אויף מאָלעקולאַר גרייס, מיט די מעמבראַנע ס מאָלעקולאַר וואָג קאַט-אָף (MWCO) דעפינינג די מאַקסימום גרייס פון מאָלעקולן וואָס דורכגיין. פּראָטעאינען יקסיד די MWCO אַקיומיאַלייט אויף די רעטענאַט זייַט, ינקריסינג זייער קאָנצענטראַציע ווי פּערמעאַט איז אַוועקגענומען.
די אולטראפילטראַציע קאָנצענטראַציע פאַזע צילט צו רעדוצירן דעם וואָלומען און באַרייַכערן די פּראָטעין לייזונג. ווי די פילטראַציע פּראָגרעסירט, שטייגט טיפּיש די וויסקאָסיטי פון דער פּראָטעין לייזונג, וואָס האָט אַן השפּעה אויף דעם פלוקס און TMP רעקווייערמענץ. איינגעהאַלטן פּראָטעאינען קענען אינטעראַקטירן איינער מיטן אַנדערן און מיט דער מעמבראַן, מאַכנדיג דעם פּראָצעס אין דער פאַקטישער וועלט מער קאָמפּליצירט ווי פּשוטע גרייס אויסשליסונג. עלעקטראָסטאַטישע אינטעראַקציעס, פּראָטעין אַגרעגאַציע, און לייזונג קעראַקטעריסטיקס ווי pH און יאָנישע שטאַרקייט ווירקן אויף די רעטענשאַן און צעשיידונג רעזולטאַטן. אין עטלעכע פאַלן, דאָמינירט אַדוועקטיוו טראַנספּאָרט איבער דיפוזיע, ספּעציעל אין מעמבראַנעס מיט גרעסערע פּאָרעס, וואָס קאָמפּליצירט ערוואַרטונגען באַזירט בלויז אויף MWCO סעלעקציע [זען פאָרשונג קיצער].
טראַנסווערס פלאָו פילטריישאַן (TFF) דערקלערט
טראַנסווערס פלוס פֿילטראַציע, אויך גערופן טאַנגענטשאַל פלוס פֿילטראַציע (TFF), פֿירט די פּראָטעין לייזונג טאַנגענטשאַל אַריבער די מעמבראַן ייבערפלאַך. דער צוגאַנג איז אין קאָנטראַסט מיט טויט-ענד פֿילטראַציע, וואו דער פלוס איז פּערפּענדיקולאַר צו דער מעמבראַן, שטופּנדיק פּאַרטיקלען גלייך אויף און אין דעם פֿילטער.
הויפּט אונטערשיידן און השפּעות:
- קאָנטראָל פון פאַרפּעסטיקונג:TFF רעדוצירט די אויפבוי פון פּראָטעין און פּאַרטיקולאַט שיכטן, באַקאַנט ווי קוכן פאָרמאַציע, דורך קעסיידער אַוועקשפּרינגען פּאָטענציעלע פאַרפּעסטיקונגען פון דער מעמבראַנע. דאָס רעזולטאַט איז אַ מער סטאַביל פּערמעאַט פלוס און גרינגער וישאַלט.
- פּראָטעין ריטענשאַן:TFF שטיצט בעסערע פאַרוואַלטונג פון קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע - אַ שיכט פון ריטיינד מאַלעקולן לעבן די מעמבראַנע - וואָס, אויב נישט קאַנטראָולד, קען רעדוצירן סעפּאַראַציע סעלעקטיוויטי און פֿאַרבעסערן פאַולינג. דער דינאַמישער פלוס אין TFF פֿאַרמינדערט דעם ווירקונג, העלפּינג וישאַלט הויך פּראָטעין ריטענשאַן און סעפּאַראַציע עפעקטיווקייַט.
- פלוס סטאַביליטעט:TFF ערמעגליכט לענגערע אפעראציאנעלע פעריאדן מיט א קאנסיסטענטן פלוס, פארבעסערנדיק עפעקטיווקייט אין פראצעסן מיט הויך-פראטעין אדער פארטיקל-רייכע פידס. טויט-ענד פילטראציע, אין קאנטראסט, ווערט שנעל געשטערט דורך פארשומוצונג, וואס פארמינערט דעם דורכפלוס און פארלאנגט אפטע רייניקונג אינטערווענציעס.
פארגעשריטענע TFF וואריאנטן, ווי למשל אלטערנירנדיקע טאנגענציעלע פלוס (ATF), שטערן ווייטער די פארפוילן און קוכן פארמאציע דורך פעריאדיש איבערקערן אדער וועריירן טאנגענציעלע שנעלקייטן, פארלענגערנדיג די פילטער לעבנס-צייט און פארבעסערנדיג פראטעין דורכפלוס [זעה די פארשונג צוזאמענפאסונג]. אין ביידע קלאסישע און פארגעשריטענע TFF סעטאַפּס, מוזן אפעראציאנעלע סעטינגס - ווי למשל TMP, קראָספלאָו גיכקייט, און רייניקונג אָפטקייט - זיין צוגעפאסט צו די ספעציפישע פראטעין סיסטעם, מעמבראַן טיפּ, און ציל קאנצענטראציע צו אפטימיזירן פאָרשטעלונג און מינימיזירן פארפוילן.
טראַנסמעמבראַנע דרוק (TMP) אין אולטראַפילטראַציע
3.1. וואָס איז טראַנסמעמבראַנע דרוק?
טראַנסמעמבראַנע דרוק (TMP) איז דער דרוק אונטערשייד איבער אַ פילטראַציע מעמבראַנע, וואָס טרייבט סאָלווענט פֿון דער צופֿיר זייט צו דער פּערמעאַט זייט. TMP איז די הויפּט קראַפט הינטער דעם צעשיידונג פּראָצעס אין אולטראַפילטראַציע, וואָס לאָזט סאָלווענט דורכגיין די מעמבראַנע בשעת עס האַלט פּראָטעאינען און אַנדערע מאַקראָמאָלעקולן.
TMP פאָרמולע:
- פּשוטער אונטערשייד: TMP = P_feed − P_permeate
- אינזשעניריע מעטאָד: TMP = [(P_feed + P_retentate)/2] − P_permeate
דא, P_feed איז דער אריינגאנג דרוק, P_retentate איז דער ארויסגאנג דרוק אויף דער רעטענטאט זייט, און P_permeate איז דער דורכפיר זייט דרוק. אריינרעכענען דעם רעטענטאט (אדער קאנצענטראטן) דרוק גיט א מער גענויע ווערט אויף דער מעמבראן אייבערפלאך, רעכענענדיג מיט דרוק גראדיענטן געפֿארזאַכט דורך פֿלוס קעגנשטאנד און פארשומוצונג. - פיטער דרוק און פלוס ראטע
- ריטענטאַט דרוק (ווען אָנווענדלעך)
- דורכדרינגענדיקער דרוק (אָפט אַטמאָספערישער)
- מעמבראַן קעגנשטעל
TMP ווערייִרט לויט מעמבראַן טיפּ, סיסטעם פּלאַן און פּראָצעס באדינגונגען.
קאָנטראָלירנדיקע וועריאַבאַלן:
3.2. TMP און דער אולטראפילטראַציע פּראָצעס
TMP שפּילט אַ צענטראַלע ראָלע אין אולטראַפילטראַציע פּראָטעין קאָנצענטראַציע, טרייבנדיק פּראָטעין לייזונגען דורך די מעמבראַנע. דער דרוק מוז זיין הויך גענוג צו איבערקומען קעגנשטעל פון דער מעמבראַנע און יעדן אָנגעזאַמלטן מאַטעריאַל אָבער נישט אַזוי הויך אַז עס פאַרגיכערט פאַרפּעסטיקונג.
השפּעה פון לייזונג וויסקאָסיטי און פּראָטעין קאַנסאַנטריישאַן
- וויסקאָסיטי פון פּראָטעין לייזונגען:העכערע וויסקאָסיטי פאַרגרעסערט די שטראָם קעגנשטעל, וואָס פארלאנגט אַ העכערע TMP צו האַלטן די זעלבע פּערמעאַט שטראָם. למשל, צולייגן גליסערין צו די פיטער אָדער אַרבעטן מיט קאַנסאַנטרייטאַד פּראָטעינס פאַרגרעסערט די וויסקאָסיטי און אַזוי די אָפּעראַציאָנעלע TMP וואָס איז פארלאנגט.
- פּראָטעין קאָנצענטראַציע:ווי קאנצענטראציע וואַקסט בעת דער אולטראפילטראציע קאנצענטראציע פאזע, וואַקסט די וויסקאָסיטעט פון דער לייזונג, די TMP וואַקסט, און דער ריזיקאָ פון מעמבראַן פארפּעסטיקונג אדער קאנצענטראציע פּאָלאַריזאַציע וואַקסט.
- דאַרסי'ס געזעץ:TMP, פּערמעיט פלוקס (J), און וויסקאָסיטי (μ) זענען פֿאַרבונדן דורך TMP = J × μ × R_m (מעמבראַן קעגנשטעל). פֿאַר הויך-וויסקאָסיטי פּראָטעין לייזונגען, איז אַ פֿאָרזיכטיקע TMP אַדזשאַסטמענט וויכטיק פֿאַר עפֿעקטיווער אולטראַפֿילטראַציע.
ביישפילן:
- אולטראַפילטראַציע פון געדיכטע אַנטיבאָדי סאַלושאַנז ריקווייערז אָפּגעהיט TMP פאַרוואַלטונג צו קעגנשטעלן רייזינג וויסקאָסיטי.
- פּעגילאַציע אָדער אַנדערע פּראָטעין מאָדיפיקאַציעס ענדערן די אינטעראַקציע מיט דער מעמבראַנע, וואָס אַפעקטירט די TMP וואָס איז נויטיק פֿאַרן געוואונטשענעם פלוס.
3.3. מאָניטאָרינג און אָפּטימיזינג TMP
אויפהאלטן די TMP אינערהאלב דינאָרמאַל טראַנסמעמבראַנע דרוק קייטאיז קריטיש פֿאַר סטאַבילע אולטראַפילטראַציע מעמבראַנע פאָרשטעלונג און פּראָדוקט קוואַליטעט. מיט דער צייט, ווי אולטראַפילטראַציע פּראָגרעסירט, קען קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע און פאַרפּעסטיקונג פאַרשאַפן TMP צו העכערונג, מאל שנעל.
מאָניטאָרינג פּראַקטיקעס:
- רעאַל-צייט מאָניטאָרינג:TMP ווערט נאכגעפאלגט דורך אריינגאנג, רעטענאט, און דורכדרינגדרוק טראַנסמיטערס.
- ראַמאַן ספּעקטראָסקאָפּיע:געניצט פֿאַר ניט-ינווייזיוו מאָניטאָרינג פון פּראָטעין און עקססיפּיאַנט קאַנסאַנטריישאַנז, וואָס פאַסילאַטייץ אַדאַפּטיוו TMP קאָנטראָל בעשאַס אולטראַפילטריישאַן און דיאַפילטריישאַן.
- אַוואַנסירטע קאָנטראָל:פארברייטערטע קאַלמאַן פילטערס (EKF) קענען פּראָצעסירן סענסאָר דאַטן, אויטאָמאַטיש אַדזשאַסטינג TMP צו ויסמיידן יבעריק פאַרפּעסטיקונג.
- שטעלט איין די ערשטע TMP אינעם נארמאלן קייט:נישט צו נידעריק צו רעדוצירן דעם פלוס, נישט צו הויך צו פארמיידן שנעלע פארפוילן.
- אַדזשאַסטירן TMP ווען וויסקאָסיטי פאַרגרעסערט זיך:בעת דער אולטראפילטראַציע קאָנצענטראַציע פאַזע, זאָל מען ביסלעכווייַז העכערן די TMP נאָר ווי נויטיק.
- קאָנטראָל פיטער פלוס און pH:פאַרגרעסערן פיטער פלאַקס אָדער נידעריגער TMP מיטאַגייץ קאַנסאַנטריישאַן פּאָלאַריזאַציע און פאַולינג.
- מעמבראַן רייניקונג און פאַרבייַט:העכערע TMPs זענען פֿאַרבונדן מיט אָפֿטער רייניקונג און אַ פֿאַרקירצטן מעמבראַן לעבן-שפּאַן.
אָפּטימיזירן סטראַטעגיעס:
ביישפילן:
- קאראזיע פארפוילן אין פּראָטעין פראצעסירונג ליניעס פירט צו פארגרעסערטע TMP און פארמינדערטע פלוקס, וואס פארלאנגט מעמבראן רייניקונג אדער אויסטויש צו צוריקשטעלן נארמאלע אפעראציע.
- ענזימאַטישע פאָרבאַהאַנדלונג (למשל, פּעקטינאַזע צוגאב) קען נידעריגער מאַכן TMP און פֿאַרלענגערן די לעבן פון מעמבראַן בעת הויך-וויסקאָסיטי ראַפּס פּראָטעין אולטראַפילטראַציע.
3.4. TMP אין TFF סיסטעמען
טאַנגענציעלע (טרענסווערסאַלע) פלוס פֿילטראַציע (TFF) אַרבעט דורך קאַנאַליזירן די פיטער לייזונג אַריבער די מעמבראַנע אַנשטאָט גלייך דורך אים, וואָס באַדייטנד השפּעה האָט אויף TMP דינאַמיק.
רעגולאציע און באַלאַנס פון TMP
- TFF טראַנסמעמבראַנע דרוק (TFF TMP):ווערט געראטן דורך קאנטראלירן ביידע די פיטער שטראָם ראטע און פאמפ דרוק צו פארמיידן איבערגעטריבענע TMP בשעת מאקסימיזירן פּערמעאַט שטראָם.
- אָפּטימיזירן פּאַראַמעטערס:פארגרעסערן פיטער שטראָם פארמינדערט לאקאלע דעפאזיציע פון פראטעאינען, סטאביליזירט TMP, און רעדוצירט מעמבראן פארפוילן.
- קאמפיוטער מאָדעלינג:CFD מאָדעלן פאָרויסזאָגן און אָפּטימיזירן TFF TMP פֿאַר מאַקסימאַל פּראָדוקט אָפּזוך, ריינקייט און טראָגן - ספּעציעל וויכטיק פֿאַר פּראַסעסאַז ווי mRNA אָדער עקסטראַסעלולאַר וועסיקל איזאָלאַציע.
ביישפילן:
- אין ביאָפּראַסעסינג, גיט אָפּטימאַל TFF TMP >70% mRNA אָפּזוך אָן דעגראַדאַציע, וואָס אַוטפּערפאָרמז די אולטראַצענטריפוגאַציע מעטאָדן.
- אַדאַפּטיווע TMP קאָנטראָל, אינפאָרמירט דורך מאַטעמאַטישע מאָדעלן און סענסאָר פֿידבעק, ראַדוסירט מעמבראַן פאַרבייַט אָפטקייט און פֿאַרבעסערט מעמבראַן לעבן דורך פֿולינג מיטיגאַציע.
שליסל פונקטן:
- TMP טראַנסמעמבראַנע דרוק מוז אַקטיוו געראטן ווערן אין TFF צו האַלטן פּראָצעס עפעקטיווקייט, פלאַקס און מעמבראַנע געזונט.
- סיסטעמאַטישע TMP אָפּטימיזאַציע נידעריגער אָפּעראַציאָנעלע קאָסטן, שטיצט הויך-ריינקייט פּראָדוקט אָפּזוך, און פאַרלענגערט מעמבראַן לעבן אין פּראָטעין ולטראַפילטריישאַן און פֿאַרבונדענע פּראַסעסאַז.
פאַרפּעסטיקונג מעקאַניזמען און זייער שייכות צו וויסקאָסיטי
הויפּט פאַרפּעסטיקונג פּאַטווייז אין פּראָטעין ולטראַפילטריישאַן
פּראָטעין אולטראַפילטראַציע ווערט אַפעקטירט דורך עטלעכע באַזונדערע פאַרפּעסטיקונג פּאַטווייז:
קעראָוזשאַן פאָולינג:פּאַסירט ווען קעראָוזשאַן פּראָדוקטן - טיפּיש אייַזן אָקסיידן - זאַמלען זיך אויף מעמבראַן ייבערפלאַכן. די רעדוצירן פלוס און זענען שווער צו באַזייַטיקן מיט נאָרמאַל כעמישע רייניקונג אגענטן. קעראָוזשאַן פאַרפּעסטיקונג פירט צו אַ שטענדיקן אָנווער פון מעמבראַן פאָרשטעלונג און פאַרגרעסערט מעמבראַן פאַרבייַט אָפטקייט איבער צייט. איר השפּעה איז ספּעציעל שטרענג מיט PVDF און PES מעמבראַנעס געניצט אין וואַסער באַהאַנדלונג און פּראָטעין אַפּלאַקיישאַנז.
אָרגאַנישע פאַרפּעסטיקונג:איבערהויפט אינדוצירט דורך פּראָטעאינען ווי רינדער סערום אַלבומין (BSA), און קען ווערן אינטענסיווירט אין דער אנוועזנהייט פון אַנדערע אָרגאַנישע מאַטעריאַלן ווי פּאָליסאַקאַרידן (למשל, סאָדיום אַלדזשינאַט). מעханіזמען אַרייַננעמען אַדסאָרפּציע אויף מעמבראַן פּאָרעס, פּאָרע פּלאַגינג, און די פאָרמירונג פון אַ קוכן שיכט. סינערגיסטישע עפֿעקטן פּאַסירן ווען קייפל אָרגאַנישע קאָמפּאָנענטן זענען אנוועזנד, מיט געמישט-פאָולאַנט סיסטעמען וואָס דערפאַרן מער ערנסטע פּאָולינג ווי איין-פּראָטעין פידז.
קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע:ווי די אולטראפילטראציע גייט פאראויס, זאַמלען זיך איינגעהאלטן פראטעאינען לעבן דער מעמבראן-איבערפלאך, וואס פארגרעסערט די לאקאלע קאנצענטראציע און וויסקאזיטעט. דאס שאפט א פאלאריזאציע-שיכט וואס פארשטארקט די פארפעסטיקונג און פארמינערט דעם פלוס. דער פראצעס פארשנעלערט זיך ווי די אולטראפילטראציע קאנצענטראציע-פאזע גייט פאראויס, גלייך באאיינפלוסט דורך טראנסמעמבראן דרוק און פלוס-דינאמיק.
קאָלאָידאַל און געמישט-פאָולאַנט פאַולינג:קאָלאָידאַלע מאַטעריע (למשל, סיליקאַ, נישט-אָרגאַנישע מינעראַלן) קען אינטעראַקטירן מיט פּראָטעאינען, שאַפֿנדיק קאָמפּלעקסע אַגגרעגאַט שיכטן וואָס פֿאַרערגערן מעמבראַן פֿאַרפּעסטיקונג. די בייַזייַן פֿון קאָלאָידאַלע סיליקאַ, למשל, פֿאַרנידעריקט באַדייטנד די פֿלוס ראַטעס, ספּעציעל ווען קאָמבינירט מיט אָרגאַנישע מאַטעריע אָדער אונטער נישט-אָפּטימאַלע pH באַדינגונגען.
השפּעה פון לייזונג וויסקאָסיטי אויף פאַולינג אַנטוויקלונג
די וויסקאָסיטי פון פּראָטעין לייזונגען האָט אַ שטאַרקן השפּעה אויף די פאַרפּעסטיקונג קינעטיק און מעמבראַן קאָמפּאַקציע:
אַקסעלערירט פאַולינג:העכערע וויסקאָסיטעט פון פּראָטעין לייזונגען פאַרגרעסערט די קעגנשטעל קעגן צוריק-טראַנספּאָרט פון איינגעהאַלטן סאָלוטע שטאָפֿן, וואָס ערמעגליכט אַ שנעלערע קוכן שיכט פאָרמאַציע. דאָס פאַרגרעסערט טראַנסמעמבראַנע דרוק (TMP), וואָס פאַרגיכערט מעמבראַנע קאָמפּאַקציע און פאַרפּעסטיקונג.
לייזונג קאָמפּאָזיציע עפֿעקטן:פּראָטעין טיפ ענדערט וויסקאָסיטי; גלאָבולאַרע פּראָטעאינען (למשל, BSA) און אויסגעברייטערטע פּראָטעאינען פירן זיך אַנדערש וועגן פלוס און פּאָלאַריזאַציע. צולייגן קאַמפּאַונדז ווי פּאָליסאַקאַרידן אָדער גליסעראָל הייבט באַדייטנד וויסקאָסיטי, וואָס פּראָמאָווירט פאַרפּעסטיקונג. אַדיטיוון און פּראָטעין אַגרעגאַציע אין הויך קאַנסאַנטריישאַנז פאַרשטאַרקן ווייטער די קורס מיט וואָס מעמבראַנעס פאַרשטאָפּן, וואָס דירעקט רעדוצירט ביידע פלוס און מעמבראַנע לעבן.
אפעראציאנעלע קאנסעקווענצן:העכערע וויסקאָסיטי פארלאנגט געוואקסענע TMP צו אויפהאלטן פילטראַציע ראַטעס אין טראַנסווערס פלאָו פילטראַציע פּראָצעסן. פּראַלאָנגד ויסשטעלן צו הויך TMP בווסט ירעווערסאַבאַל פאָולינג, אָפט נייטיק מער אָפט מעמבראַן רייניקונג אָדער פריער מעמבראַן פאַרבייַט.
די ראָלע פֿון פֿיטער קעראַקטעריסטיקס
פיטער אייגנשאפטן—נעמליך פּראָטעין אייגנשאפטן און וואַסער כעמיע—באַשטימען די שטרענגקייט פון פאַרפּעסטיקונג:
פּראָטעין גרייס און פאַרשפּרייטונג:גרעסערע אדער אַגרעגירטע פּראָטעאינען האָבן אַ גרעסערע טענדענץ צו פאַראורזאַכן פּאָרע בלאָקינג און קוכן בילדאַפּ, וואָס הייבט די וויסקאָסיטי און קאָמפּאַקשאַן טענדענץ בעת אולטראַפילטריישאַן פּראָטעין קאַנסאַנטריישאַן.
pH:העכערע pH פארגרעסערט עלעקטראָסטאַטישע אָפּשטויסונג, פאַרהיטנדיק פּראָטעאינען פון זיך צוזאַמענקלעפּן לעבן דער מעמבראַן, און אַזוי רעדוצירט פאַרפּעסטיקונג. אין קאַנטראַסט, זויערע באַדינגונגען פאַרמינערן אָפּשטויסונג, ספּעציעל פֿאַר קאָלאָידאַל סיליקאַ, וואָס פאַרשטאַרקט מעמבראַן פאַרפּעסטיקונג און פאַרמינערט פלוס ראַטעס.
טעמפּעראַטור:נידעריקערע פּראָצעס טעמפּעראַטורן רעדוצירן בכלל קינעטישע ענערגיע, וואָס קען פאַרלאַנגזאַמען די פאַרפּעסטיקונג ראַטעס אָבער אויך פאַרגרעסערן די וויסקאָסיטי פון די לייזונג. הויכע טעמפּעראַטורן פאַרגיכערן די פאַרפּעסטיקונג אָבער קענען אויך פֿאַרבעסערן די עפעקטיווקייט פון רייניקונג.
קאָלאָידאַל/ינאָרגאַניש מאַטעריע:די אנוועזנהייט פון קאָלאָידאַל סיליקאַ אָדער מעטאַלן פֿאַרשטאַרקט די פֿאַרפּעסטיקונג, ספּעציעל אונטער זויערע באַדינגונגען. סיליקאַ פּאַרטיקלען פֿאַרגרעסערן די וויסקאָסיטעט פֿון דער גאַנצער לייזונג און פֿאַרשטאָפּן די פּאָרן, וואָס מאַכט די קאָנצענטראַציע פֿון דער אולטראַפֿילטראַציע ווייניקער עפֿעקטיוו און פֿאַרמינערט די לעבנסדויער און פאָרשטעלונג פֿון דער מעמבראַן.
יאָנישע קאָמפּאָזיציע:צולייגן געוויסע יאנישע מינים (Na⁺, Zn²⁺, K⁺) קען רעדוצירן פארפעסטיקונג דורך מאדיפיצירן עלעקטראסטאטישע און הידראַטאַציע כוחות צווישן פּראָטעאינען און מעמבראַנען. אָבער, יאָנען ווי Ca²⁺ העלפן אָפט צו אַגרעגירן און פאַרגרעסערן די פּאָטענציעל פארפעסטיקונג.
ביישפילן:
- בעת טראַנסווערס פלאָו פֿילטראַציע, וועט אַ פֿוטער רייך אין הויך-מאָלעקולאַר-וואָג פּראָטעאינען און עלעוואַטעד וויסקאָסיטי דערפֿאַרן אַ שנעלן פלוס אַראָפּגאַנג, וואָס פֿאַרשטאַרקט רייניקונג און פאַרבייַט רוטינען.
- ווען פיטער-וואסער אנטהאלט קאלואידאל סיליקא און ווערט פארזויערט, ווערן סיליקא אגרעגאציע און דעפאזיציע אינטענסיווירט, וואס פארגרעסערט שטארק די פארפעסטיקונג ראטעס און פארמינדערט די מעמבראן פאָרשטעלונג.
אין קורצן, פֿאַרשטיין די צוזאַמענאַרבעט צווישן לייזונג וויסקאָסיטי, פאַולינג טייפּס, און פיטער קעראַקטעריסטיקס איז יקערדיק פֿאַר אָפּטימיזינג ולטראַפילטריישאַן קאַנסאַנטריישאַן, רעדוצירן מעמבראַן פאַולינג, און מאַקסאַמייזינג מעמבראַן לעבן.
קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע און איר פאַרוואַלטונג
וואָס איז קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע?
קאנצענטראציע פאלאריזאציע איז די לאקאליזירטע אקומולאציע פון איינגעהאלטןע געלייזטע מאטעריאלן – ווי פראטעאינען – ביים מעמבראן/לייזונג אינטערפייס בעת אולטראפילטראציע. אין דעם קאנטעקסט פון פראטעין לייזונגען, ווען פליסיקייט פליסט קעגן דער האלב-דורכדרינגלעכער מעמבראן, טענדירן פראטעאינען אפגעווארפן דורך דער מעמבראן צו זיך אנזאמלען אין א דינער גרענעץ שיכט נעבן דער ייבערפלאך. די אקומולאציע רעזולטירט אין א שטיילן קאנצענטראציע גראדיענט: הויכע פראטעין קאנצענטראציע גלייך ביים מעמבראן, פיל נידעריגער אין דער גרויסער לייזונג. די דערשיינונג איז אומקערלעך און ווערט רעגירט דורך הידראדינאמישע כוחות. דאס שטייט אין קאנטראסט צו מעמבראן פארפעסטיקונג, וואס באטרעפט מער שטענדיגע אפזעצונג אדער אדסארפציע אינעווייניג אדער אויף דער מעמבראן.
ווי קאנצענטראציע פאלאריזאציע פארערגערט וויסקאָסיטי און פאַולינג
אויף דער מעמבראַן ייבערפלאַך, די קעסיידערדיקע אַקומולאַציע פון פּראָטעאינען פאָרמירט אַ גרענעץ שיכט וואָס פאַרגרעסערט די לאָקאַלע קאָנצענטראַציע פון סאָלוטעס. דאָס האט צוויי באַדייטנדיקע ווירקונגען:
לאָקאַליזירטע פאַרגרעסערונג אין וויסקאָסיטי:ווי די קאנצענטראציע פון פראטעין שטייגט לעבן דער מעמבראן, שטייגט אויך די וויסקאזיטעט פון דער פראטעין לייזונג אין דעם מיקרא-געגנט. העכערע וויסקאזיטעט שטערט דעם צוריק-טראנספארט פון די אויפגעלייזטע מאטעריאל אוועק פון דער מעמבראן, וואס מאכט נאך מער שטייף דעם קאנצענטראציע גראדיענט און שאפט א צוריק-בילד שלייף פון פארגרעסערנדיקן קעגנשטאנד צו שטראם. דאס רעזולטירט אין א פארקלענערטן דורכדרינגענדיקן שטראם און א העכערן ענערגיע פארלאנג פאר ווייטערדיגע פילטראציע.
פֿאַרלייכטערונג פֿון מעמבראַן פֿאָולינג:הויכע פּראָטעין קאָנצענטראַציע לעבן דער מעמבראַן פֿאַרשטאַרקט די וואַרשיינלעכקייט פֿון פּראָטעין אַגרעגאַציע און, אין עטלעכע סיסטעמען, די פֿאָרמאַציע פֿון אַ געל שיכט. די שיכט פֿאַרשטאָפּט מעמבראַן פּאָרן און פֿאַרשטאַרקט ווייטער דעם קעגנשטאַנד צו פֿלוס. אַזעלכע באַדינגונגען זענען רייף פֿאַר דעם אָנהייב פֿון אומקערלעכער פֿאַרפּעסטיקונג, וואו פּראָטעין אַגרעגאַטן און פֿאַרפּעסטיקונגען פֿיזיש אָדער כעמיש בינדן זיך צו דער מעמבראַן מאַטריץ.
עקספּערימענטאַלע בילדגעבונג (למשל, עלעקטראָן מיקראָסקאָפּיע) באַשטעטיקט די שנעלע אַגלאָמעראַציע פון נאַנאָסייזד פּראָטעין קלאַסטערס ביי דער מעמבראַנע, וואָס קענען וואַקסן אין באַטייטיקע דעפּאַזאַץ אויב די אָפּעראַציאָנעלע סעטטינגס ווערן נישט ריכטיק געראטן.
סטראַטעגיעס צו מינימיזירן קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע
פאַרוואַלטונג פון קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע אין ולטראַפילטראַציע פּראָטעין קאָנצענטראַציע אָדער טראַנסווערס פלאָו פֿילטראַציע ריקווייערז אַ צווייפאַך צוגאַנג: אַדזשאַסטינג הידראָדינאַמיק און טונינג אָפּעראַציאָנעל פּאַראַמעטערס.
קראָס-פלאָו גיכקייט אָפּטימיזאַציע:
העכערן די קראָס-פלאָו גיכקייט פאַרגרעסערט דעם טאַנגענציעלן פלוס אַריבער דער מעמבראַנע, פּראָמאָוויִרנדיק שעאַר און דיןערנדיק די קאָנצענטראַציע גרענעץ שיכט. מער קראַפטיקע שעאַר אַוועקנעמט אַקומולירטע פּראָטעאינען פֿון דער מעמבראַנע ייבערפלאַך, רעדוצירנדיק ביידע פּאָלאַריזאַציע און דעם ריזיקאָ פֿון פֿאַרפּעסטיקונג. למשל, ניצן סטאַטישע מיקסערס אָדער אײַנפֿירן גאַז שפּרינגען צעשטערט די סאָלוט שיכט, באַזונדערס פֿאַרבעסערנדיק פּערמעאַט פלוס און עפֿיקאַסי אין דעם טראַנסווערס פלאָו פֿילטראַציע פּראָצעס.
מאָדיפיצירן אָפּעראַציאָנעלע פּאַראַמעטערס:
טראַנסמעמבראַנע דרוק (TMP):TMP איז דער דרוק אונטערשייד איבער דער מעמבראַנע און די טרייבקראַפט פֿאַר אולטראַפילטראַציע. אָבער, שטופּן TMP העכער צו פאַרגיכערן די פילטראַציע קען זיך אומקערן דורך פֿאַרשטאַרקן די קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע. זיך האַלטן צו דער נאָרמאַלער טראַנסמעמבראַנע דרוק קייט - נישט איבערשרייטן די לימיטן וואָס זענען באַשטימט פֿאַר פּראָטעין אולטראַפילטראַציע - העלפֿט צו פאַרמייַדן איבערגעטריבענע סאָלוטע בילדאַפּ און די פֿאַרבונדענע פאַרגרעסערונג אין לאָקאַלער וויסקאָסיטי.
שער ראַטע:שער-ראטע, א פונקציע פון קראָס-פלוס גיכקייט און קאַנאַל פּלאַן, שפּילט אַ צענטראַלע ראָלע אין די דינאַמיק פון סאָלוט טראַנספּאָרט. הויכע שער-ראטע האַלט די פּאָלאַריזאַציע שיכט דין און מאָביל, וואָס ערמעגליכט אָפטע באַנייַונג פון דער סאָלוט-דיפּליטיד געגנט לעבן דער מעמבראַנע. פאַרגרעסערן די שער-ראטע ראַדוסירט די צייט וואָס פּראָטעאינען דאַרפן זיך אָנצוזאַמלען און מינאַמייזירט די וויסקאָסיטי העכערונג ביי דער גרענעץ.
פיטער אייגנשאפטן:אַדזשאַסטירן די אייגנשאַפטן פון דער אריינקומענדיקער פּראָטעין לייזונג - אַזאַ ווי נידעריקערן די וויסקאָסיטי פון פּראָטעין לייזונג, רעדוצירן אַגגרעגאַט אינהאַלט, אָדער קאָנטראָלירן pH און יאָניש שטאַרקייט - קען העלפֿן רעדוצירן די מאָס און פּראַל פון קאַנסאַנטריישאַן פּאָלאַריזאַציע. פיטער פאָרבאַהאַנדלונג און פאָרמולאַציע ענדערונגען קענען פֿאַרבעסערן ולטראַפילטריישאַן מעמבראַנע פאָרשטעלונג און פאַרלענגערן מעמבראַנע לעבן דורך רעדוצירן די אָפטקייט פון מעמבראַנע רייניקונג.
אַפּליקאַציע בייַשפּיל:
א פאַבריק וואָס ניצט טאַנגענציעלע פלוס פֿילטראַציע (TFF) צו קאָנצענטרירן מאָנאָקלאָנאַל אַנטיקערפּערס אַפּליקירט קערפֿול אָפּטימיזירטע קראָס-פלוס גיכקייטן און האַלט TMP אין אַ שטרענגן פֿענצטער. דורך טאָן דאָס, מינאַמיזירן אָפּעראַטאָרן קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע און מעמבראַן פֿאָולינג, רעדוצירן ביידע מעמבראַן פאַרבייַט אָפֿטקייט און רייניקונג ציקלען - דירעקט לאָוערינג אָפּעראַציאָנעל קאָס און ימפּרוווינג פּראָדוקט ייעלד.
צוגעפאסטע אַדזשאַסטמענט און מאָניטאָרינג פון די וועריאַבאַלן - אַרייַנגערעכנט רעאַל-צייט פּראָטעין לייזונג וויסקאָסיטי מעסטונג - זענען יסודותדיק צו אָפּטימיזירן ולטראַפילטריישאַן קאַנסאַנטריישאַן פאָרשטעלונג און פֿאַרמינערן אַדווערס יפעקץ פֿאַרבונדן מיט קאַנסאַנטריישאַן פּאָלאַריזאַציע אין פּראָטעין פּראַסעסינג.
אָפּטימיזירן אולטראַפילטראַציע פֿאַר הויך-וויקאָסיטי פּראָטעין סאַלושאַנז
6.1. אפעראציאנעלע בעסטע פראקטיקעס
אויפהאלטן אן אפטימאלע אולטראפילטראציע פאָרשטעלונג מיט הויך-וויסקאָסיטי פּראָטעין לייזונגען פארלאנגט א דעליקאַטע וואָג צווישן טראַנסמעמבראַנע דרוק (TMP), פּראָטעין קאָנצענטראַציע, און לייזונג וויסקאָסיטי. TMP—דער חילוק אין דרוק איבער די מעמבראַנע—האט א דירעקטן איינפלוס אויף די אולטראפילטראציע פּראָטעין קאָנצענטראַציע קורס און גראַד פון מעמבראַנע פאַרפּעסטיקונג. ווען מען פּראַסעסירט וויסקאָזע לייזונגען ווי מאָנאָקלאָנאַל אַנטיבאָדיעס אָדער הויך-קאָנצענטראַציע סערום פּראָטעאינען, קען יעדע איבערגעטריבענע פאַרגרעסערונג אין TMP אנפאנגס פארגרעסערן דעם פלאַקס, אָבער עס פאַרגיכערט אויך שנעל פאַרפּעסטיקונג און פּראָטעין אַקיומיאַליישאַן אויף דער מעמבראַנע'ס ייבערפלאַך. דאָס פירט צו א קאָמפּראָמיטירטן און נישט-סטאַבילן פילטראַציע פּראָצעס, באַשטעטיקט דורך בילדגעבונג שטודיעס וואָס ווייַזן געדיכטע פּראָטעין לייַערס וואָס פאָרמען זיך ביי עלעוואַטעד TMP און פּראָטעין קאָנצענטראַציעס העכער 200 מג/מל.
דער אָפּטימאַלער צוגאַנג באַשטייט פון לויפן דאָס סיסטעם נאָענט צו, אָבער נישט איבערשטייגן, דעם קריטישן TMP. אין דעם פונקט איז די פּראָדוקטיוויטעט מאַקסאַמייזד, אָבער דער ריזיקאָ פון אומקערלעכער פאַרפּעסטיקונג בלייבט מינימאַל. פֿאַר זייער הויכע וויסקאָסיטעטן, פֿאָרשלאָגן לעצטע רעזולטאַטן צו רעדוצירן TMP און סיימאַלטייניאַסלי פאַרגרעסערן די פיטער פלוס (טראַנסווערס פלוס פֿילטראַציע) צו העלפֿן פֿאַרמינערן קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע און פּראָטעין דעפּאַזישאַן. למשל, שטודיעס אין Fc-פיוזשאַן פּראָטעין קאָנצענטראַציע ווייַזן נידעריקערע TMP סעטטינגס העלפֿן האַלטן אַ סטאַבילן פלוס בשעת רעדוצירן פּראָדוקט אָנווער.
א גראַדועלע און מעטאָדישע פאַרגרעסערונג אין פּראָטעין קאָנצענטראַציע בעת אולטראַפילטראַציע איז קריטיש. פּלוצעמדיקע קאָנצענטראַציע טריט קענען צווינגען די לייזונג צו שנעל אין אַ הויך-וויסקאָזיטעט רעזשים, וואָס פאַרגרעסערט ביידע אַגרעגאַציע ריסקס און די שטרענגקייט פון פאַרפּעסטיקונג. אַנשטאָט, אַ ביסל העכערן פּראָטעין לעוועלס אַלאַוז פֿאַר פּראָצעס פּאַראַמעטערס אַזאַ ווי TMP, קראָס-פלאָו גיכקייט, און pH צו זיין אַדזשאַסטיד אין פּאַראַלעל, וואָס העלפּס צו האַלטן סיסטעם פעסטקייט. ענזיים אולטראַפילטראַציע פאַל שטודיעס באַשטעטיקן אַז מיינטיינינג נידעריקער אַפּערייטינג דרוק בעשאַס די פאַסעס ינשורז אַ קאַנטראָולד פאַרגרעסערונג אין קאָנצענטראַציע, מינאַמייזינג פלאַקס אַראָפּגאַנג בשעת פּראַטעקטינג פּראָדוקט אָרנטלעכקייט.
6.2. מעמבראַן פאַרבייַט אָפטקייט און וישאַלט
די אָפטקייט פון מעמבראַן פאַרבייַט אין אולטראַפילטריישאַן איז ענג פארבונדן מיט אינדיקאַטאָרן פון פאַרפּעסטיקונג און אַראָפּגייענדיקן פלאַקס. אַנשטאָט זיך צו פאַרלאָזן בלויז אויף רעלאַטיוון פלאַקס אַראָפּגאַנג ווי אַן ענדע-פון-לעבן אינדיקאַטאָר, מאָניטאָרינג די ספּעציפֿישע פאַרפּעסטיקונג קעגנשטעל - אַ קוואַנטיטאַטיווע מאָס וואָס רעפּרעזענטירט די קעגנשטעל ימפּאָוזד דורך אַקיומיאַלייטיד מאַטעריאַל - האט זיך ארויסגעוויזן מער פאַרלאָזלעך, ספּעציעל אין געמישט-פּראָטעין אָדער פּראָטעין-פּאָליסאַקאַריד פידז, וווּ פאַרפּעסטיקונג קען פּאַסירן מער שנעל און שטרענג.
מאָניטאָרינג פֿאַר נאָך פֿאָולינג אינדיקאַטאָרן איז אויך קריטיש. קענטיקע וואונדער פֿון ייבערפֿלאַך דעפּאָזיציע, אומגלייכער פּערמעאַט פֿלוס, אָדער אנהאַלטנדיקע פאַרגרעסערונגען אין TMP (טראָץ רייניקונג) זענען אַלע ווארענונג סיגנאַלן פֿון אַוואַנסירטע פֿאָולינג וואָס גייט פֿאָר מעמבראַן דורכפֿאַל. טעקניקס ווי טראַקינג די מאָדיפֿיצירטע פֿאָולינג אינדעקס (MFI-UF) און קאָרעלירן עס מיט מעמבראַן פאָרשטעלונג ערמעגלעכן פּרעדיקטיוו סקעדזשולינג פֿון פאַרבייַט אַנשטאָט רעאַקטיווע ענדערונגען, אַזוי מינאַמייזינג דאַונטיים און קאַנטראָולינג וישאַלט קאָס.
מעמבראַן אינטעגריטעט ווערט קאָמפּראָמיטירט ניט נאָר דורך אָרגאַנישע פאַרפּעסטיקונג אויפבוי, נאָר אויך דורך קעראָוזשאַן, ספּעציעל אין פּראָצעסן וואָס לויפן ביי עקסטרעמע pH אָדער מיט הויכע זאַלץ קאָנצענטראַציעס. רעגולערע דורכקוקן און כעמישע רייניקונג רוטינען זאָלן איינגעפירט ווערן צו פאַרוואַלטן ביידע קעראָוזשאַן און פאַרפּעסטיקונג דעפּאַזישאַן. ווען קעראָוזשאַן-פֿאַרבונדענע פאַרפּעסטיקונג ווערט באמערקט, מוזן מעמבראַן רייניקונג אָפטקייט און פאַרבייַט אינטערוואַלן אַדזשאַסטיד ווערן צו ענשור אַ סאַסטיינד מעמבראַן לעבן און קאָנסיסטענט ולטראַפילטריישאַן מעמבראַן פאָרשטעלונג. גרינטלעכע, פּלאַנירטע וישאַלט איז יקערדיק צו פֿאַרמינערן די פּראַל פון די פּראָבלעמען און פאַרלענגערן עפעקטיוו אָפּעראַציע.
6.3. פּראָצעס קאָנטראָל און אינליין וויסקאָסיטי מעסטונג
גענויע, רעאַל-צייט מעסטונג פון דער וויסקאָסיטי פון פּראָטעין לייזונג איז עסענציעל פֿאַר פּראָצעס קאָנטראָל אין אולטראַפילטריישאַן, ספּעציעל ווען קאַנסאַנטריישאַנז און וויסקאָסיטיעס פאַרגרעסערן. ינליין וויסקאָסיטי מעסטונג סיסטעמען צושטעלן קעסיידערדיק מאָניטאָרינג, אַלאַוינג באַלדיק באַמערקונגען און ענייבלינג דינאַמיש אַדזשאַסטמאַנץ צו סיסטעם פּאַראַמעטערס.
אויפקומענדיקע טעכנאָלאָגיעס האָבן טראַנספאָרמירט די לאַנדשאַפט פון פּראָטעין לייזונג וויסקאָסיטי מעסטונג:
ראַמאַן ספּעקטראָסקאָפּיע מיט קאַלמאַן פֿילטערינגרעאַל-צייט ראַמאַן אַנאַליז, געשטיצט דורך פארברייטערטע קאַלמאַן פילטערס, ערמעגליכט שטאַרקע טראַקינג פון פּראָטעין קאָנצענטראַציע און באַפער זאַץ. דער צוגאַנג פאַרגרעסערט סענסיטיוויטי און אַקיעראַסי, שטיצן פּראָצעס אָטאָמאַטיזאַציע פֿאַר אולטראַפילטראַציע קאָנצענטראַציע און דיאַפילטראַציע.
אויטאמאטישע קינעמאטישע קאפילארישע וויסקאמאטריעניצנדיק קאָמפּיוטער זעאונג, מעסט די טעכנאָלאָגיע אויטאָמאַטיש לייזונג וויסקאָסיטי, באַזײַטיקן מאַנועלע ערראָרס און אָפֿערן ריפּיטאַבאַל, מולטיפּלעקסעד מאָניטאָרינג אַריבער קייפל פּראָצעס סטרימז. עס איז וואַלידירט פֿאַר ביידע נאָרמאַל און קאָמפּלעקס פּראָטעין פאָרמולאַציעס און ראַדוסאַז ינטערווענטיאָן בעשאַס די ולטראַפילטריישאַן קאַנסאַנטריישאַן פאַסע.
מיקראָפלוידיק רעאָלאָגיע דעוויסעסמיקראָפלוידיק סיסטעמען צושטעלן דעטאַלירטע, קאָנטינויִערלעכע רעאָלאָגישע פּראָפֿילן, אפילו פֿאַר ניט-ניוטאָנישע, הויך-וויסקאָסיטי פּראָטעין סאַלושאַנז. די זענען ספּעציעל ווערטפול אין פֿאַרמאַסוטיקאַל מאַנופאַקטורינג, שטיצן פּראָצעס אַנאַליטישע טעכנאָלאָגיע (PAT) סטראַטעגיעס און ינטאַגריישאַן מיט פֿידבעק לופּס.
פּראָצעס קאָנטראָל מיט די מכשירים ערמעגליכט די אימפּלעמענטאַציע פון פֿידבעק לופּס פֿאַר רעאַל-צייט אַדזשאַסטמאַנט פון TMP, פֿיד ראַטע, אָדער קראָספֿלאָו גיכקייט אין ענטפער צו וויסקאָסיטי ענדערונגען. למשל, אויב אין-ליין סענסינג דעטעקטירט אַ פּלוצעמדיקע העכערונג אין וויסקאָסיטי (רעכט צו קאָנצענטראַציע פאַרגרעסערונג אָדער אַגרעגאַציע), קען TMP אויטאָמאַטיש פאַרקלענערט ווערן אָדער קראָספֿלאָו גיכקייט געהויבן ווערן צו באַגרענעצן דעם אָנהייב פון קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע אין אולטראַפֿילטראַציע. דער צוגאַנג ניט בלויז פֿאַרלענגערט די מעמבראַן לעבן, נאָר אויך שטיצט קאָנסיסטענט פּראָדוקט קוואַליטעט דורך דינאַמיש פאַרוואַלטן די פֿאַקטאָרן וואָס ווירקן אויף די וויסקאָסיטי פון פּראָטעין סאַלושאַנז.
די אויסוואל פון די מערסט פאסיגע וויסקאָסיטי מאָניטאָרינג טעכנאָלאָגיע דעפּענדס אויף די ספּעציפֿישע באדערפענישן פון די ולטראַפילטריישאַן אַפּלאַקיישאַן, אַרייַנגערעכנט די דערוואַרטעטע וויסקאָסיטי קייט, פּראָטעין פאָרמולירונג קאָמפּלעקסיטי, ינטאַגריישאַן באדערפענישן, און קאָסטן. די אַדוואַנסאַז אין פאַקטיש-צייט מאָניטאָרינג און דינאַמיש פּראָצעס קאָנטראָל האָבן באַדייטנד פֿאַרבעסערט די פיייקייט צו אָפּטימיזירן ולטראַפילטריישאַן פֿאַר הויך-וויסקאָסיטי פּראָטעין סאַלושאַנז, ינשורינג ביידע אָפּעראַציאָנעל פעסטקייַט און הויך פּראָדוקט ייעלד.
טראָובלעשווטינג און געוויינטלעכע פּראָבלעמען אין פּראָטעין ולטראַפילטריישאַן
7.1. סימפּטאָמען, סיבות און רפואות
געוואקסן טראַנסמעמבראַנע דרוק
א העכערונג אין טראַנסמעמבראַן דרוק (TMP) בעת אולטראַפילטראַציע ווייזט אויף וואַקסנדיקע קעגנשטעל איבער דער מעמבראַן. די ווירקונגען פון טראַנסמעמבראַן דרוק אויף אולטראַפילטראַציע זענען דירעקט: דער נאָרמאַלער טראַנסמעמבראַן דרוק קייט איז טיפּיש פּראָצעס-אָפּהענגיק, אָבער אָנהאַלטנדיקע העכערונגען פאַרדינען אויספאָרשונג. צוויי געוויינטלעכע סיבות שטייען ארויס:
- העכערע וויסקאָסיטי פון פּראָטעין לייזונג:ווי די וויסקאָסיטי פון פּראָטעין לייזונגען וואַקסט—געוויינטלעך ביי הויך אולטראַפילטריישאַן פּראָטעין קאָנצענטראַציע—וואַקסט דער דרוק וואָס איז נויטיק פֿאַר פלוס. דאָס איז אויסגעשפּראָכן אין די לעצטע קאָנצענטראַציע און דיאַפילטריישאַן טריט, וואו לייזונגען זענען מערסט וויסקאָז.
- מעמבראַן פאַרפּעסטיקונג:פאַרפּעסטיקונגען ווי פּראָטעין אַגרעגאַטן אָדער פּאָליסאַכאַריד-פּראָטעין מישונגען קענען זיך אַדכירן צו אָדער פאַרשפּאַרן מעמבראַן פּאָרעס, וואָס רעזולטירט אין אַ שנעלן TMP שפּיץ.
רפואות:
- נידעריקער TMP און פאַרגרעסערן פיטער פלוסרעדוצירן TMP בשעת פארגרעסערן די פיטער גיכקייט פארקלענערט קאנצענטראציע פאלאריזאציע און געל שיכט פארמאציע, פראמאָוויִרנדיג סטאבילן פלוקס.
- רעגולערע מעמבראַן רייניקונגפעסטשטעלן אַן אָפּטימאַלע מעמבראַן רייניקונג אָפטקייט צו באַזייַטיקן אָנגעזאַמלטע שמוץ. מאָניטאָרירן די עפעקטיווקייט דורך פּראָטעין לייזונג וויסקאָסיטי מעסטונג נאָך רייניקונג.
- פאַרבייַטן אַלטע מעמבראַנעס: פארגרעסערטע מעמבראַן אויסטויש אָפטקייט קען זיין נייטיק אויב רייניקונג איז נישט גענוג אָדער מעמבראַן לעבן איז דערגרייכט.
אַראָפּגייענדיקער פֿלוס ראַטע: דיאַגנאָסטישן בוים
א קאנסיסטענטע פארקלענערונג אין פלוס בעת דער אולטראפילטראציע קאנצענטראציע פאזע ווייזט אויף פראדוקטיוויטעט זארגן. פאלגט דעם דיאגנאסטישן צוגאנג:
- מאָניטאָרירן TMP און וויסקאָסיטי:אויב ביידע האָבן זיך פֿאַרגרעסערט, קאָנטראָלירט צי עס איז פֿאַראַן אַ פֿאַרפּעסטיקונג אָדער אַ געל שיכט.
- קאָנטראָלירט די צוזאַמענשטעלונג פון די פיטער און די pH:ענדערונגען דאָ קענען ענדערן די וויסקאָסיטי פון פּראָטעין סאַלושאַנז און העכערן פאַרפּעסטיקונג.
- אָפּשאַצן מעמבראַן פאָרשטעלונג:רעדוקציע אין פּערמעאַט פלוס טראָץ רייניקונג סיגנאַלז מעגלעך מעמבראַן שעדיקן אָדער ירעווערסאַבאַל פאָולינג.
לייזונגען:
- אָפּטימיזירן טעמפּעראַטור, pH, און יאָנישע שטאַרקייט אין פיטער צו פֿאַרמינדערן פֿאָולינג און קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע אין אולטראַפֿילטראַציע.
- ניצט ייבערפלאַך-מאָדיפיצירטע אָדער ראָטירנדיקע מעמבראַן מאָדולן צו צעשטערן געל לייַערס און ומקערן פלאַקס.
- דורכפירן רוטין פּראָטעין לייזונג וויסקאָסיטי מעסטונג צו אַנטיסיפּירן ענדערונגען וואָס ווירקן אויף דעם פלוס.
שנעלע פארפוילן אדער געל שיכט פארמאציע
שנעלע געל שיכט פארמאציע רעזולטאטן פון איבערגעטריבענע קאנצענטראציע פאלאריזאציע אויף דער מעמבראן ייבערפלאך. טראנסווערס פלוס פילטראציע (TFF) טראנסמעמבראן דרוק איז באזונדערס סאַסעפּטאַבאַל אונטער הויך-וויסקאָזיטי אָדער הויך-פּראָטעין פיטער באדינגונגען.
מיטיגאַציע סטראַטעגיעס:
- צולייגן הידראָפילישע, נעגאַטיוו געלאָדענע מעמבראַן ייבערפלאַכן (למשל, פּאָליווינילידען פלאָריד [PVDF] מעמבראַנעס) צו מינימיזירן פּראָטעין בינדונג און אַטאַטשמענט.
- פאַר-באַהאַנדלען פיטער מיט קאָאַגולאַציע אָדער עלעקטראָקאָאַגולאַציע צו באַזייַטיקן שטאַרק-פאָולינג סאַבסטאַנסעס איידער אולטראַפילטראַציע.
- אינטעגרירן מעכאנישע דעוויסעס ווי ראָוטייטינג מאָדולן אין די טראַנסווערס פלאָו פֿילטריישאַן פּראָצעס צו רעדוצירן קוכן שיכטע גרעב און פאַרהאַלטן געל שיכטע פאָרמירונג.
7.2. זיך צופּאַסן צו פֿיטער וועריאַביליטי
פּראָטעין אולטראַפילטראַציע סיסטעמען מוזן זיך צופּאַסן צו וועריאַביליטי אין פיטער פּראָטעין אייגנשאַפטן אָדער זאַץ. פאַקטאָרן וואָס ווירקן אויף די וויסקאָסיטי פון פּראָטעין סאַלושאַנז - אַזאַ ווי באַפער זאַץ, פּראָטעין קאַנסאַנטריישאַן, און אַגרעגאַציע פּראָפּענסיטי - קענען ענדערן סיסטעם נאַטור.
רעאַקציע סטראַטעגיעס
- רעאַל-צייט וויסקאָסיטי און קאַמפּאַזישאַן מאָניטאָרינג:ניצן אין-ליין אנאליטישע סענסארן (ראַמאַן ספּעקטראָסקאָפּיע + קאַלמאַן פֿילטערינג) פֿאַר שנעלער דעטעקציע פֿון פֿיטער ענדערונגען, און איבערטרעפֿן אַלטע UV אָדער IR מעטאָדן.
- אַדאַפּטיוו פּראָצעס קאָנטראָל:צופּאַסן פּאַראַמעטער סעטטינגס (שטראָם ראַטע, TMP, מעמבראַן סעלעקציע) אין ענטפער צו דעטעקטירטע ענדערונגען. למשל, געוואקסענע פּראָטעין לייזונג וויסקאָסיטי קען דאַרפן נידעריקער TMP און הויך שער ראַטעס.
- מעמבראַן סעלעקציע:ניצט מעמבראַנעס מיט פּאָרע גרייס און ייבערפלאַך כעמיע אָפּטימיזירט פֿאַר קראַנט פיטער פּראָפּערטיעס, באַלאַנסינג פּראָטעין ריטענשאַן און פלאַקס.
- פיטער פאַר-באַהאַנדלונג:אויב פּלוצעמדיקע ענדערונגען אין דער נאַטור פון פיטער פירן צו פאַרפּעסטיקונג, זאָל מען אײַנפֿירן קאָאַגולאַציע אָדער פֿילטראַציע טריט ווײַטער פֿון אולטראַפֿילטראַציע.
ביישפילן:
- אין ביאָפּראָסעססינג, זאָלן באַפער סוויטשיז אָדער ענדערונגען אין אַנטיבאָדי אַגרעגאַטן טריגערן TMP און פלוס אַדזשאַסטמאַנץ דורך די קאָנטראָל סיסטעם.
- פֿאַר כראָמאַטאָגראַפֿיע-פֿאַרבונדענע אולטראַפֿילטראַציע, קענען אַדאַפּטיווע מיקסינג-גאַנץ צאָל אָפּטימיזאַציע אַלגערידאַמז מינאַמיזירן וועריאַביליטי און רעדוצירן אָפּעראַציאָנעלע קאָסטן בשעת זיי האַלטן די אולטראַפֿילטראַציע מעמבראַן פאָרשטעלונג.
רוטינע טראַקינג פון פּראָטעין לייזונג וויסקאָסיטי מעסטונג און באַלדיקע אַדזשאַסטמאַנט צו פּראָצעס באדינגונגען העלפֿן אָפּטימיזירן ולטראַפילטריישאַן קאַנסאַנטריישאַן, טייַנען דורכפלוס, און מינאַמייז מעמבראַן פאַולינג און קאַנסאַנטריישאַן פּאָלאַריזאַציע.
אָפט געשטעלטע פֿראַגעס
8.1. וואָס איז דער נאָרמאַלער ראַנג פֿאַר טראַנסמעמבראַנע דרוק אין אולטראַפילטראַציע פון פּראָטעין לייזונגען?
דער נאָרמאַלער טראַנסמעמבראַנע דרוק (TMP) קייט אין אולטראַפילטראַציע פּראָטעין קאָנצענטראַציע סיסטעמען דעפּענדס אויף מעמבראַנע טיפּ, מאָדול פּלאַן, און פיטער קעראַקטעריסטיקס. פֿאַר רובֿ פּראָטעין אולטראַפילטראַציע פּראָצעסן, TMP איז טיפּיש מיינטיינד צווישן 1 צו 3 באַר (15-45 psi). TMP ווערטן העכער 0.2 MPa (וועגן 29 psi) קענען ריזיקירן מעמבראַנע שעדיקן, שנעל פאַרפּעסטיקונג, און אַ פאַרקירצטע מעמבראַנע לעבן. אין ביאָמעדיקאַל און ביאָפּראַסעסינג אַפּלאַקיישאַנז, די רעקאַמענדיד TMP זאָל בכלל נישט יקסיד 0.8 באַר (~12 psi) צו ויסמיידן מעמבראַנע ריס. פֿאַר פּראָצעסן ווי טראַנסווערס פלאָו פֿילטראַציע, בלייבן אין דעם TMP קייט פּראַטעקץ ביידע ייעלד און פּראָטעין אָרנטלעכקייט.
8.2. ווי אזוי ווירקט די וויסקאָסיטי פון פּראָטעין לייזונגען אויף די אולטראַפילטראַציע פאָרשטעלונג?
די וויסקאָסיטי פון פּראָטעין לייזונג האָט אַ דירעקטן השפּעה אויף די פאָרשטעלונג פון אולטראַפילטראַציע קאָנצענטראַציע. הויכע וויסקאָסיטי פאַרגרעסערט פלוס קעגנשטעל און הייבט TMP, וואָס רעזולטאַט אין אַ פאַרקלענערט פּערמעאַט פלוס און שנעל מעמבראַן פאַרפּעסטיקונג. דער ווירקונג איז אויסגעשפּראָכן מיט מאָנאָקלאָנאַל אַנטיבאָדיעס אָדער Fc-פיוזשאַן פּראָטעאינען ביי הויכער קאָנצענטראַציע, וווּ וויסקאָסיטי פאַרגרעסערט זיך רעכט צו פּראָטעין-פּראָטעין ינטעראַקשאַנז און אָפּצאָל יפעקס. פירן און אָפּטימיזירן וויסקאָסיטי מיט עקססיפּיענץ אָדער ענזימאַטישע טריטמאַנץ פֿאַרבעסערט פלוס, פאַרקלענערט פאַרפּעסטיקונג, און אַלאַוז העכער דערגרייכבאַרע קאָנצענטראַציעס בעשאַס די אולטראַפילטראַציע קאָנצענטראַציע פאַסע. מאָניטאָרינג פּראָטעין לייזונג וויסקאָסיטי מעסטונג איז קריטיש פֿאַר מיינטיינינג עפעקטיוו פּראַסעסינג.
8.3. וואָס איז קאָנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע און פאַרוואָס איז עס וויכטיק אין TFF?
קאנצענטראציע פּאָלאַריזאַציע אין אולטראַפילטראַציע איז די אַקומולאַציע פון פּראָטעאינען אויף דער מעמבראַן ייבערפלאַך, וואָס פאַראורזאַכט אַ גראַדיענט צווישן דער גרויסער לייזונג און דעם מעמבראַן צובינד. אין טראַנסווערס פלאָו פֿילטראַציע, דאָס פירט צו געוואקסענע לאָקאַלע וויסקאָסיטי און פּאָטענציעל ריווערסאַבאַל פלאָו אַראָפּגאַנג. אויב לינקס אַנמאַנאַדזשד, עס קען העכערן מעמבראַן פאַולינג און רעדוצירן סיסטעם עפעקטיווקייַט. אַדרעסינג קאַנצענטראַציע פּאָלאַריזאַציע אין אולטראַפילטראַציע ינוואַלווז אָפּטימיזינג קראָס-פלאָו ראַטעס, TMP, און מעמבראַן סעלעקציע צו טייַנען אַ דין פּאָלאַריזאַציע שיכטע. פּינטלעך קאָנטראָל האלט דורכפיר הויך און פאַולינג ריזיקירן נידעריק.
8.4. ווי אזוי באַשליס איך ווען צו פאַרבייטן מיין אולטראַפילטראַציע מעמבראַנע?
טוישט אויס די אולטראפילטראציע מעמבראן ווען איר באמערקט א באדייטנדע פארקלענערונג אין דורכפלוס (פלוקס), אנהאלטנדע פארגרעסערונגען אין TMP וואס סטאנדארט רייניקונג קען נישט פאררעכטן, אדער קענטיקע פארשומוצונג וואס בלייבט נאך רייניקונג. צוגעלייגטע אינדיקאטארן שליסן איין פארלוסט פון סעלעקטיוויטעט (דורכפאל צו אפווארפן ציל פראטעאינען ווי ערווארטעט) און אוממעגלעכקייט צו דערגרייכן פערפארמאנס ספעציפיקאציעס. מאניטארינג מעמבראן אויסטויש אָפטקייט מיט רעגולערע פלוקס און סעלעקטיוויטעט טעסטינג איז די יסוד פאר מאקסימיזירן מעמבראן לעבנס-צייט אין פראטעין לייזונג אולטראפילטראציע קאנצענטראציע פראצעסן.
8.5. וואָסערע אָפּעראַציאָנעלע פּאַראַמעטערס קען איך אַדזשאַסטירן צו מינימיזירן פּראָטעין פאַרפּעסטיקונג אין TFF?
שליסל אָפּעראַציאָנעלע פּאַראַמעטערס צו מינאַמייז פּראָטעין פאַרפּעסטיקונג אין טראַנסווערסאַל פלאָו פֿילטריישאַן אַרייַננעמען:
- האַלטן גענוג קראָס-פלאָו גיכקייט צו רעדוצירן לאָקאַלע פּראָטעין אויפבוי און פירן קאַנסאַנטריישאַן פּאָלאַריזאַציע.
- ארבעט אינעם רעקאמענדירטן TMP קייט, טיפיש 3–5 psi (0.2–0.35 באַר), צו פארמיידן איבעריגע פראדוקט ליקאַדזש און מעמבראַן שעדיקן.
- צולייגן רעגולערע מעמבראַן רייניקונג פּראָטאָקאָלן צו באַגרענעצן ירעווערסאַבאַל פאַרפּעסטיקונג.
- מאָניטאָרירן און, אויב נייטיק, פאָרבאַהאַנדלען די פיטער לייזונג צו קאָנטראָלירן וויסקאָסיטי (למשל, ניצן ענזימאַטישע באַהאַנדלונגען ווי פּעקטינאַזע).
- אויסקלייבן מעמבראַן מאַטעריאַלן און פּאָרע סיזעס (MWCO) פּאַסיק פֿאַר ציל פּראָטעין גרייס און פּראָצעס צילן.
אינטעגרירן הידראָסיקלאָן פאַר-פילטראַציע אָדער ענזימאַטישע פאַר-באַהאַנדלונג קען פֿאַרבעסערן סיסטעם פאָרשטעלונג, ספּעציעל פֿאַר הויך-וויסקאָזיטי פידס. נאָענט טראַקן די פיד זאַץ און סטרויערן סעטטינגס דינאַמיש צו מינאַמייז מעמבראַן פאַרפּעסטיקונג און אָפּטימיזירן די ולטראַפילטראַציע קאַנסאַנטריישאַן פאַסע.
פּאָסט צייט: נאָוועמבער-03-2025
