诚达过滤陶瓷膜+超滤膜系统应用于大肠杆菌发酵液的提纯浓缩
一、系统核心技术适配性分析
针对用户大肠杆菌发酵液 10% 菌体浓度、2%-3% 可溶性目标蛋白（分子量 20-30KD）及 3% 不溶物的特性，采用离心+陶瓷膜微滤 + 聚醚砜（PES）超滤膜组合工艺，实现1000L/批发酵液降固+精准分离：
CDM-TC30型陶瓷膜过滤系统：利用 0.1-0.5μm 孔径陶瓷膜，通过错流过滤高效截留大肠杆菌菌体及不溶物，通量可达40-60L/m²・h，相比有机膜抗污染能力提升40%，滤液澄明度高。
CDM-UF80型超滤膜浓缩系统：选用截留分子量10KD的PES 卷式超滤膜，确保20-30KD目标蛋白被截留的同时，有效脱出盐分、小分子肽等杂质，实现原液体积量的3-4倍浓缩。
二、全流程工艺参数优化设计
（一）陶瓷膜过滤系统
项目 | 优化参数 | 设计依据与效果 |
膜材质 | 氧化铝（Al₂O₃） | 耐高温、耐酸碱性强，适合 CIP 深度清洗 |
操作压力 | 0.2-0.4MPa | 维持稳定通量，避免过高压力导致膜孔堵塞 |
错流速度 | 3-4m/s | 动力系统流量大，增强湍流效果，降低浓差极化，减少菌体吸附污染 |
进料温度 | 25-35℃ | 自带换热装置，过程温度可控，兼顾蛋白活性与膜通量，避免高温导致蛋白变 |
清洗方案 | 2%柠檬酸+0.5%NaOH交替清洗 | 有效去除膜表面生物黏附层，通量恢复率≥95% |
（二）超滤膜浓缩系统
项目 | 优化参数 | 设计依据与效果 |
膜组件 | 10KD-PES 卷式膜（27.5m²/支） | 截留目标蛋白同时透过小分子杂质，单支处理量达 300L/h |
跨膜压力 | 0.05-0.1MPa | 平衡通量与浓缩效率，避免膜压损过大 |
浓缩倍数 | 4 倍（保守设计） | 目标蛋白浓度提升至 8%-12%，降低真空浓缩系统负荷75% |
透析过滤 | 3 倍体积纯化水置换 | 同步脱盐、除小分子，提升蛋白纯度 |
清洗方案 | 2% 柠檬酸+ 0.5%NaOH交替清洗 | 分别针对无机垢与有机物污染，延长膜使用寿命 |
三、选型设计
l 陶瓷膜过滤：采用 2 组并联陶瓷膜组件（单组面积4.5m²），处理通量350-450L/h，2.5-3 小时内完成 1000L 发酵液的过滤精制。
l 超滤膜浓缩：配置1支10KD 卷式超滤膜组件（膜面积27.5m²），初始通量 11L/m²・h，通过循环浓缩模式，3小时内完成4倍浓缩目标。
l 衔接优化：陶瓷膜透过液直接泵入超滤系统缓冲罐，减少中间存储环节，总处理时间控制在3.5-4小时内。
四、工艺优势与预期效益
1) 效率提升：相比传统离心+板框过滤，处理时间缩短30%，能耗降低 40%；
2) 质量保障：目标蛋白回收率≥90%，纯度提升至90%以上，满足下游喷雾干燥要求；
3) 成本优化：通过 4 倍浓缩减少75%真空浓缩量，降低设备投资与运营成本。
成都诚达膜过滤技术有限公司结合自身膜分离技术及设备在发酵领域多年的应用经验，通过精准的膜技术匹配、参数调控与流程设计，可有效完成大肠杆菌发酵液目标蛋白的分离纯化及浓缩，为工业化生产提供可靠的技术支撑。
