Теорије смањивања/скалирања{0}}филтера тангенцијалног протока

Пропустљивост и пермеабилност су два кључна параметра у мембранској филтрацији. Пермеацијски флукс је запремина течности која може да прође у јединици времена и по јединици површине мембране. Пропустљивост је однос концентрације циљног производа у пермеату и његове концентрације у повратном раствору. Када се пореде филтери тангенцијалног протока различитих величина, неопходно је контролисати варијабле да би се сметње минимизирале: изаберите мембране са конзистентним материјалом, величином пора и произвођачем; користити растворе за храну са идентичним саставом и концентрацијом; и спровести експерименте у условима једнолике собне температуре. Када су ови почетни услови испуњени, такође је неопходно контролисати експерименталне услове према три принципа (иста запремина раствора за напајање по јединици површине мембране, иста сила смицања и исти почетни ток воде) како би се осигурало да су флукс пропусности и пермеабилност филтера различитих величина приближно конзистентни у сваком тренутку.

 

Принцип 1: Иста запремина филтрације доводне течности одговара јединичној површини мембране.

Пропустљивост, пермеабилност и својства мембране су уско повезани. Поред обезбеђивања истог материјала мембране и величине пора, да би се постигао исти проток и пермеабилност, услови површине мембране (филтерски колач и поларизација концентрације) великих и малих филтера треба да буду слични у било ком тренутку. Да би филтер колач и поларизација концентрације били слични на површини мембране, запремина исте напојне течности (супстанца, концентрација) филтрирана по јединици површине треба да буде иста и за велике и за мале филтере. Према томе, однос запремине напојне течности између великих и малих филтера треба да буде једнак односу њихових површина мембране, односно запремини напојне течности која одговара истој јединичној површини мембране.

 

Принцип 2: Смичне силе на површини мембране су исте.

У биофармацеутској индустрији раствори за храну које треба филтрирати су углавном биолошки активни. Сила смицања на површини мембране не утиче само на формирање филтерског колача и концентрацијску поларизацију, већ и на биоактивност биолошких производа. Због тога је неопходно осигурати да сила смицања на површини мембране и код великих и код малих филтера тангенцијалног протока буде иста током експерименталних операција.

 

Принцип3 : Исти почетни флукс

Под истим условима напојне течности, својствима површине мембране и условима рада, ако је почетни флукс исти и промене површине мембране сличне, накнадни флукс ће обично бити сличан. Због тога је неопходно осигурати да почетни флукс буде исти тако да флукс који одговара сваком времену великог и малог филтера буде сличан.

Иако су материјал мембране, величина пора и произвођач великих и малих филтера исти, њихова укупна отпорност на филтрацију се разликује због разлика у структурама паковања мембране. Када се отпори филтрације великих и малих филтера разликују, потребне су различите вредности трансмембранског притиска (ТМП) да би се постигао исти флукс пермеата. Типично, трансмембрански притисак (ТМП) је разлика између просечног улазног и излазног притиска и притиска пермеата. Пошто је пермеат и у великим и у малим филтерима повезан са атмосферским притиском, притисак пермеата у оба је 0 Па. (Манометарски притисак). Према томе, трансмембрански притисак у експерименту је просек улазног и излазног притиска.

Када су сва три горе наведена принципа задовољена, и са истим почетним условима, теоретски, флукс пермеације у истом тренутку након почетка филтрације и за велике и за мале филтере биће исти. Када је флукс пермеације у свим моментима потпуно исти, може се закључити да је укупно време филтрације за оба типа филтера једнако. Погледајте слику испод.

 

 

Шематски дијаграм унутрашњих интеракција релевантних физичко-хемијских и оперативних параметара

Референце: Гуо Схуиин. Дизајн и верификација филтера малог тангенцијалног протока и теорија скалирања филтера тангенцијалног протока према доле/горе [Д]. Универзитет науке и технологије Источне Кине, 2016.