THE ART TO CLEAR SOLUTIONS PHARMA UND BIOTECH 3
FERMENTATION ein Kernprozess der biotechnologischen Industrie Vor dem Fermentationsreaktor werden Membranen vielfach zur Vorbehandlung von Ausgangskomponenten eingesetzt. In der Produktaufbereitung dienen sie der Reinigung, Fraktionierung und Konzentrierung. Darüber hinaus sind sie wesentlicher Bestandteil von Prozessen zur Herstellung von reinem Wasser und zur Schließung von Wasserkreisläufen. MICRODYN-NADIR ist aus den Membranaktivitäten der ehemaligen Hoechst AG und der AKZO AG hervorgegangen und blickt somit auf langjährige Erfahrung bei der Entwicklung, Herstellung und Anwendung von Membranen und Modulen zurück. Mit diesem Know-How leisten wir seit vielen Jahren einen wichtigen Beitrag zum stetigen Fortschritt der Membrantechnik u. a. auch in der biotechnologischen und pharmazeutischen Industrie. Fermentation ist die Erzeugung von Stoffen mit Hilfe von Bakterien, Pilz- oder Zellkulturen. Dieses Herstellungsverfahren wird nicht nur in der Lebensmittelindustrie und zur Produktion pharmazeutischer Wirkstoffe angewendet, sondern findet auch vermehrt Einsatz in der weißen Biotechnologie zur Herstellung technischer Enzyme, Basischemikalien und nicht zuletzt auch von Biokraftstoffen. Die Isolation eines möglichst reinen Produkts aus der Fermentationsbrühe stellt eine Herausforderung an die Trenntechnik dar. Hier hat sich die Membrantechnik als Schlüsseltechnologie etabliert, da sie im Vergleich zu thermischen oder chemischphysikalischen Trenntechniken einzigartige Vorteile bietet. Heute verfügt MICRODYN-NADIR über ein breites Produktportfolio. So liefern wir neben Flachmembranen und Formaten, auch Spiralwickel-, Hohlfaser- und Rohrmodule. Wir bieten Module an, deren Membranen auf Basis verschiedener Polymere wie PP, PE, PES, PS, PVDF und regenerierter Cellulose entwickelt wurden. Diese Membranen zeichnen sich gerade dadurch aus, dass sie sich aufgrund ihrer hohen chemischen und mechanischen Stabilität gut reinigen lassen und eine stabile Filtrationsleistung liefern. In Fermentationsprozessen fallen häufig Flüssigkeiten an, die hochviskos sind oder einen hohen Feststoffanteil haben. MICRODYN-NADIR Membranen, Module und Systeme sind heutzutage auch bei führenden, weltweit tätigen, biopharmazeutischen Unternehmen im Einsatz, um Produkte wie monoklonale Antikörper, humane und veterinäre Vaccine, Antibiotika, transgene Proteine, Enzyme und weitere pharmazeutische Produkte herzustellen. VORTEILE» hohe Selektivität der Technologie (gute Trennschärfe)» produktschonende Prozessführung» geringen Energieverbrauch im Vergleich zu thermischen Trennmethoden» einfache Auslegung der Anlagen» breite Auswahl an Membranen und Modultypen 4
Nährmittelzufuhr Fermentation Ultrafiltration Mikrofiltration (Diafiltration) (Feststoffabtrennung) Standardisierung Ultrafiltration (Konzentrierung) Sprühtrockner PRODUKTION VON ENZYMEN Verfahrensschema Der Kernprozess der biotechnologischen Industrie ist die Fermentation mit der anschließenden Aufbereitung durch Membranfiltration. Typische Fermentationsprodukte sind Enzyme, die unter anderem als Zusatzstoffe in Lebensmitteln oder Waschmitteln eingesetzt werden. Um im Fermentationsreaktor hohe Ausbeuten zu erzielen, werden die Fermentationslösungen mit hohen Zelldichten geführt, wobei das Produkt vorzugsweise außerhalb der Zellen bzw. der Bakterien vorliegt. Nach dem Fermenter kann die Biomasse (Bakterien, Zellreste) durch einen Dekanter von der Enzymlösung abgetrennt werden. Diese wird nun über eine Mikrofiltration vorfiltriert. Im Anschluß wird sie über eine Diafiltration (UF) gereinigt. Bei der Diafiltration werden niedermolekulare Verunreinigungen durch die Zugabe von Wasser ausgespült. Das Produkt wird durch die Ultrafiltrationsmembran zurückgehalten. Da für diesen Prozess größere Membranflächen benötigt werden, werden die bewährten SPIRA-CEL Wickelmodule bevorzugt eingesetzt. In den Wickelmodulen werden NADIR Membranen auf Basis von Polyethersulfon verwendet, die sich durch einen guten Flux und durch scharfe molekulare Trenngrenzen besonders eignen. Nach der Diafiltration kann das Produkt bis zum 25-Fachen aufkonzentriert werden. Durch den Anstieg des Feststoffgehaltes nimmt die Viskosität der Lösung zu.
INNOVATIVE MODULE für die Crossflow-Filtration Das Crossflow Prinzip Bei der CrossfIow-Filtration wird der Flüssigkeitsstrom tangential über die Membran geführt. Das Konzept unterstützt eine turbulente Vermischung der Flüssigkeit während der Filtration und verhindert das Absetzen von Partikeln und die Bildung einer Deckschicht auf der Membran. Der Effekt der Crossflow-Filtration einer bestimmten Flüssigkeit wird maßgeblich beeinflusst durch die Wahl der Membran, der Modulgeometrie (bzw. der Ausführung des Moduls) sowie der Hauptprozessparameter Druck und Überströmungsgeschwindigkeit an der Membran. Von allen geometrischen Produktanordnungen ist das SPIRA-CEL Wickelmodul die mit Abstand wirtschaftlichste Ausführung, um ein Maximum an Fläche pro Volumeneinheit zu erreichen. Das Medium fließt bei dieser Modulform entlang eines Netzes, welches Turbulenzen erzeugt. Um eine optimale Strömung zu erzielen, kann dieses Netz den Bedürfnissen im Prozess angepasst werden. Feed Flow Permeat MICRODYN und SEPRODYN Kapillar- und Rohrmodule sind für den Anwender die technisch am einfachsten zu betreibenden Module, da sie offene Strömungskanäle haben. Je nach Feststoffgehalt kann der Innendurchmesser der Rohre/Kapillaren den Anforderungen entsprechend gewählt werden. Zusätzlich kann ein Reinigungsvorgang durch pulsartige, kurzfristige Rückspülungen unterstützt werden. 3 2 1 1 Membran 2 Deckschicht 3 Feststoffe und Bakterien MICRODYN-NADIR verfügt über langjährige Erfahrungen in der Bewertung dieser Einflussfaktoren zur Optimierung von Membrantrennprozessen.
UNSERE LÖSUNGEN Mögliche Anwendungen unserer Produkte NADIR Membranen und Formate SPIRA-CEL Wickelmodule SEPRODYN Module für die Feinstfiltration MICRODYN Tubular- und Kapillarmodule für die Mikrofiltration ULTRADYN Hohlfasermodule für die Ultrafiltration Anwendungen Entkeimung des Feed vor der Fermentation Abtrennung von Zellen oder zellulären Resten aus Fermentationsbrühen Mikrofiltration beim Upstream-Prozess vor der weiteren Reinigung Konzentrierung von Proteinen und anderen Produkten mittels Ultra- oder Nanofiltration Membranfiltration für den Downstreamprozess Diafiltration zur Produktaufbereitung Vorteile Sichere Abtrennung von Bakterien durch Mikrofiltration Kontinuierliche und schonende Abtrennung der Biomasse vom Produkt Sichere Standardisierung der Einsatzprodukte Konzentrierung des Produktes mit wenig Verlust Einfache Auslegung der Anlagen mit hohem Automatisierungsgrad Schonende Reinigung des Produktes Herstellung von Reinstwasser Sichere Endpyrogenisierung des Wassers 1
MICRODYN-NADIR GmbH Kasteler Straße 45 65203 Wiesbaden / Germany Tel. + 49 611 962 6001 info@microdyn-nadir.de MICRODYN NADIR US, Inc. 2700 Sumner Blvd. Ste. 136 Raleigh, NC. 27616, USA Tel. + 1 919 341 5936 info@microdyn-nadir.com MICRODYN-NADIR (Xiamen) Co. Ltd No. 66 Jinting North Road Xinglin Xiamen, China 361022 Tel. + 86 592 677 5500 infochina@microdyn-nadir.cn TRENNEN UNSERE PASSION Seit mehr als 50 Jahren entwickelt MICRODYN-NADIR innovative Membranen und Membranmodule für die Mikro-, Ultra- und Nanofiltration. Wir unterstützen Sie mit unseren hochwertigen Produkten und bieten Ihnen Lösungen für Ihre tägliche Arbeit an. Damit helfen wir Ihnen Ihre Kapazität und Effizienz zu steigern, Membranprozesse zu optimieren und somit vorgegebene Richtlinien einzuhalten. Wir liefern Produkte, Informationen und Service, um die Erwartungen unserer Kunden voll zu erfüllen, bzw. zu übertreffen. Unser Team arbeitet fortwährend an einer Optimierung der Prozessabläufe, um die größtmögliche Zufriedenheit unserer Kunden zu gewährleisten und um so auch in Zukunft als Technologie- und Qualitätsführer angesehen zu werden. Unser Qualitätsmanagement ist darauf ausgerichtet, diese hohen Ziele zu unterstützen. Erst wenn wir unsere Produkte erfolgreich in Ihre Anlagen integriert haben, sind wir zufrieden. 00790025/122016 MICRODYN-NADIR Singapore Pte. Ltd. 2 Tuas Avenue 10 639126 Singapore Tel. +65 6457 7533 info@microdyn-nadir.com MANN+HUMMEL Fluid Brasil Rua Antonio Ovídio Rodrigues, 845 Parque Industrial Jundiaí III (FAZGRAN) 13213-180 Jundiaí - SP Tel. +55 11 3378 7500 comercialmwbr@mann-hummel.com Standorte Vertriebsbüros und Kooperationspartner WIR SIND FÜR SIE DA WELTWEIT!» Globale Verfügbarkeit» Intensive technische Beratung» Ideale Auswahl von Membranen und Modulen» Unterstützung bei Auslegung und Design» Labor- und Pilotversuche» After Sales Service WWW.MICRODYN-NADIR.COM 1