I KEMITEKNIK Forsøgsdesign til dynamisk roterende filtrering optimeret med CFD Eksperimentelle undersøgelser af dynamisk filtrering i produktionsskala viste en stor forskel i filteringskapaciteten mellem laboratorie- og produktionsskala – til produktionsskalaens fordel. Efterfølgende modellering med CFD gav spændende resultater. Af Henrik S. Marke1, Ernst Broberg Hansen2, Martin P. Breil2, Manuel Pinelo1 og Ulrich Krühne1 1 Institut for Kemiteknik, 2 Novo Nordisk A/S Modelleringen med Computational Fluid Dynamics (CFD) afslørede nemlig en lokal ophobning af materiale, med en reduktion af membranens permeabilitet. Med baggrund i CFD-modellen blev laboratorieopstillingen ændret, således at den lokale ophobning af materiale blev undgået. Med det nye design modsvarer laboratorieforsøgene produktionsskalaen bedre. Introduktion Ved produktion af proteiner udtrykt ekstracellulært i mikroorganismer er det værdifulde produkt at finde i fermenteringsvæsken, derfor kan fjernelsen af celler være nødvenlig for den videre oprensningsproces. Forsøgsvist er separationen udført ved hjælp af en filtreringsproces. Udfordringen ved at filtrere mikroorganismer er deres dårlige filtreringsegenskaber; for eksempel kan cellerne komprimeres til en tæt kage på membranoverfladen. Dette besværliggør en kontinuerlig produktion, da filtrene hurtigt tilstoppes og skal rengøres. For at kunne anvende filtrering i produktionsskala er det nødvendigt at benytte teknologier, som minimerer tilstopning (eng: fouling) af membranen. Det kunne eksempelvis være tangentiel flow filtra- Figur 1. Skitse af laboratorieudstyrets geometri. På tegningen er forsiden og bagsiden, samt ind- og udløb indikeret. Membranen og aksen udgør de roterende dele af udstyrDet2.2I1fig- fuigreunr 2er membranen og aksen vist transparent for at vise, hvordan permeatetet forlader udstyret. W/DAK/01/d221-figur2.doc Tryk [bar] Flux [L/h/m2] Permeabilitet [L/h/m2/bar] 0,9 120 0,8 0,7 100 0,6 80 0,5 0,4 60 0,3 40 0,2 0,1 20 0 0 Produktionsskala Laberatorie, Laberatorie, Nyt Gammelt design design Figur 2. Gennemsnitligt tryk, flux samt permeabilitet for de tre undersøgte situationer. A) Data fra test i produktionsskala. B) Data fra laboratorieforsøg foretaget før testen i produktionsskala. C) Data fra laboratorieforsøg foretaget efter ombygning. Linjerne indikerer usikkerheder på værdierne. 24 Dansk Kemi, 100, nr. 1, 2019 -
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her