Mikrofiltrasi Kaldu Sel Pemulihan Tinggi-dengan Kaset PES 0,22µm: Studi Kasus dari Laboratorium

1. Informasi Produk

Kaset membran PES 0,22μm, 0,1 m² (N2PE2308GA04)

 

2. Hasil Eksperimen

600 mL kaldu fermentasi sel diproses menggunakan kaset membran 0,22μm, 0,1 m², dipekatkan hingga 100 mL, diikuti dengan diafiltrasi dengan 5 diavolume air murni (yaitu, 100 mL air murni per langkah diafiltrasi, diulang 5 kali). Setelah diafiltrasi ke-5, batch dipekatkan hingga volume akhir. Total percobaan memakan waktu 34 menit, menghasilkan 48 mL retentat dan 1054,5 mL total permeat, dengan fluks rata-rata 18,6 LMH. Sepanjang proses, katup retentate terbuka penuh, dan TMP berkisar antara 0,2 hingga 0,85 bar. Kekeruhan umpan sebesar 131 NTU, kekeruhan permeat sebesar 3,13 NTU.

Setelah digunakan, kaset dibersihkan dan dibuat ulang. Perubahan fluks air ditunjukkan pada Tabel 1.

 

Tabel 1: Tingkat Pemulihan Fluks Air

	Laju aliran umpan (mL/menit)	Tekanan umpan (bar)	Tekanan retentasi (bar)	TMP(batang)	Laju aliran meresap (mL/menit)	LMH	Pemulihan fluks (%)	Perkataan
Sebelum digunakan	370	0.4	0	0.2	140	420	79	Katup retentate terbuka penuh
Setelah dibersihkan	370	0.6	0	0.3	166	332		Katup retentate terbuka penuh

Catatan: Pemulihan fluks dihitung sebagai 332/420 ≈ 79%.

Uji integritas sebelum dan sesudah percobaan

Tes penahan tekanan lulus

Kondisi proses selama percobaan dirangkum dalam Tabel 2. Total waktu proses: 34 menit.

 

Tabel 2: Kondisi proses dari waktu ke waktu

Waktu (menit)	Aliran umpan (mL/mnt)	Tekanan umpan (bar)	Membasahi. tekanan (bar)	TMP(batang)	Aliran meresap (mL/mnt)	Perkataan
0	200	1.5	0	0.75	32	Awal; katup retentate terbuka penuh; 500 mL umpan
5	200	1.2-1.4	0	0.6-0.7	33
10	200	1.0	0	0.5
10	200	1.6	0	0.8	25	+100mLfeed ditambahkan
15	200	1.6	0	0.8	15
20	200	1.6-1.7	0	0.8-0.85	11
22	200	1.6-1.7	0	0.8-0.85	25	tersisa 100 mL; mulai diafiltrasi pertama dengan 100 mL air murni
25	200	1.3-1.4	0	0.65-0.7
26	200	1.0-1.1	0	0.5-0.55	43	tersisa 100 mL; Diafiltrasi ke-2 (+100 mL air murni)
27	200	0.6	0	0.3
28	200	0.5	0	0.25	53	tersisa 100 mL; Diafiltrasi ke-3 (+100 mL air murni)
30	200	0.4	0	0.2	61	tersisa 100 mL; Diafiltrasi ke-4 (+100 mL air murni)
32	200	0.4	0	0.2	68	tersisa 100 mL; Diafiltrasi ke-5 (+100 mL air murni)
34						Akhir: 48 mL retentat (kekeruhan 345 NTU); total meresap 1054,5 mL (3,13 NTU); Konsentrasi meresap 493,5 mL (2,58 NTU); 3 diafiltrasi pertama menembus 305 mL (3,03 NTU); 2 diafiltrasi terakhir menembus 256 mL (3,01 NTU)

 

 

Fase konsentrasi: Tekanan umpan menurun seiring waktu; menambahkan 100 mL umpan menyebabkan tekanan naik kemudian stabil. Aliran permeat turun dari 33 mL/menit menjadi 11 mL/menit (~33% dari awal).

Fase diafiltrasi: Dengan air murni, tekanan umpan turun secara signifikan dan fluks meningkat secara signifikan.

Total volume yang diproses: 1054,5 mL pada 0,11 m² (nominal 0,1 m² + koreksi); total waktu 34 menit; aliran permeat rata-rata 31 mL/menit → fluks rata-rata 18,6 LMH.

 

 

Gambar 2: Perbandingan kekeruhan umpan vs. permeat (gambar asli)

Kekeruhan umpan 131 NTU, kekeruhan meresap 3,13 NTU.

 

 

Gambar 3: Elektroforesis gel SDS-PAGE

The SDS-PAGE result indicates target protein recovery >85% dengan kaset mikrofiltrasi 0,22μm.

3. Metode Eksperimental

3.1 Instalasi

Instal sistem seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2

 

 

3.2 Pengukuran fluks air

Gunakan air murni sebagai pakan. Tempatkan tabung umpan ke dalam umpan, retentasi dan rendam tabung ke dalam wadah limbah. Nyalakan pompa peristaltik, sesuaikan katup diafragma untuk mencapai TMP yang sesuai hingga retentasi dan permeasi netral (pH). Hentikan pompa. Tempatkan tabung umpan, retentasi dan rendam ke dalam air murni, nyalakan pompa, basahi membran selama 15 menit. Hentikan pompa, buka katup diafragma. Ukur fluks air: masukkan dan masukkan kembali tabung ke dalam air murni, sesuaikan dengan TMP1, kumpulkan permeat selama 1 menit, hitung fluks.

 

3.3 Uji integritas (uji tahan tekanan/gelembung)

Keluarkan tabung pengisi dari air, tempatkan retentat dan rendam ke dalam limbah. Jalankan pompa untuk mengosongkan cairan dari saluran, hentikan pompa. Tutup sepenuhnya katup penahan. Jalankan pompa untuk memasukkan udara hingga tekanan umpan mencapai 0,65 bar, hentikan pompa. Amati penurunan tekanan selama 10 menit dan periksa lubang permeat apakah ada gelembung di dalam air. Jika tidak ada penurunan tekanan dan tidak ada gelembung → integritas OK. Jika tekanan turun dan muncul gelembung, ukur laju difusi udara dengan pengukur aliran atau silinder berisi air terbalik;- bandingkan dengan nilai referensi untuk menilai integritas. Terakhir, buka sepenuhnya katup penahan dan keluarkan udara.

 

3.4 Filtrasi aliran tangensial (TFF)

Proses 600 mL kaldu fermentasi sel dengan kaset 0,22μm, 0,1 m², pekatkan hingga 100 mL, kemudian lakukan diafiltrasi dengan 5× volume air murni (100 mL setiap langkah). Setelah diafiltrasi ke-5, konsentrasikan lebih lanjut hingga volume akhir. Setelah percobaan, buka katup retentat sepenuhnya, tiriskan cairan untuk memulihkan retentat.

 

3.5 Pembersihan

3.5.1 Bilas dengan air

Gunakan 10–20 L/m² air murni sebagai pakan. Tabung umpan di dalam air, retentasi dan rendam hingga menjadi limbah. Nyalakan pompa, sesuaikan TMP, jalankan hingga saluran umpan terkuras. Hentikan pompa, buka katup diafragma.

3.5.2 Pembersihan kaustik

Gunakan NaOH 0,5 M sebagai umpan. Tempatkan tabung umpan, retentasi dan rendam ke dalam larutan NaOH. Nyalakan pompa, sesuaikan TMP, sirkulasikan selama 30–60 menit. Hentikan pompa, buka katup diafragma.

 

3.6 Pasca-pengukuran fluks air pembersih

Sama seperti 3.2, menggunakan TMP yang sama (TMP2=TMP1). Ukur volume permeat selama 1 menit dan hitung fluksnya.

 

3.7 Pasca-uji integritas pembersihan

Sama seperti 3.3.

 

3.8 Penyimpanan

Siapkan larutan NaOH 0,1 M sebagai media penyimpanan. Tempatkan tabung umpan, retentasi, dan tembus ke dalam larutan. Nyalakan pompa, sesuaikan TMP, sirkulasikan selama 5 menit. Hentikan pompa, buka katup diafragma. Keluarkan kaset dari sistem dan simpan dalam NaOH 0,1 M pada suhu kamar.

 

Studi kasus ini menunjukkan mikrofiltrasi yang efisien dari kaldu kultur sel dengan kekeruhan tinggi menggunakan kaset membran PES 0,22µm. Manfaat utama:

High product recovery (>85% menurut SDS-HALAMAN)

Pemrosesan cepat – 34 menit untuk 600 mL dengan diafiltrasi

Pengurangan kekeruhan yang luar biasa – dari 131 NTU menjadi 3,13 NTU permeat

Kebersihan yang baik – pemulihan fluks air sebesar 79% setelah pembersihan kaustik sederhana

Jaminan integritas – lulus uji tahan tekanan sebelum dan sesudah digunakan

 

Kaset mempertahankan kinerja yang konsisten, dengan diafiltrasi menyebabkan penurunan tajam pada TMP dan peningkatan fluks yang sesuai, menunjukkan kecenderungan pengotoran yang rendah dan kemudahan pembilasan. Ideal untuk memekatkan dan menghilangkan garam kaldu fermentasi, supernatan kultur sel, dan aliran bioproses lainnya.