Culture cellulaire, fermentation, préparation des milieux ou étapes de purification : la filtration peut intervenir à différents niveaux d’un bioprocédé pour clarifier les fluides, réduire la charge particulaire et protéger les opérations situées en aval. Les caractéristiques du produit peuvent fortement évoluer au cours du process. Une suspension issue d’une culture ou d’une fermentation ne présente par exemple pas les mêmes contraintes qu’un fluide déjà clarifié entrant dans une étape plus sensible.
Alisma Filtration vous accompagne dans le choix et le dimensionnement des technologies adaptées à chaque étape de votre bioprocédé.
Pourquoi filtrer dans un bioprocédé ?
Un bioprocédé regroupe différentes opérations utilisant des cellules, microorganismes ou composants biologiques pour produire ou transformer un produit.
La filtration peut y remplir plusieurs fonctions :
clarifier un fluide après culture ou fermentation
retenir des cellules, débris et particules
réduire la charge avant une étape située en aval
protéger un équipement ou une membrane
filtrer certains milieux ou solutions utilisés dans le process
réaliser une préfiltration avant une étape plus exigeante
participer à la maîtrise de l’air et des gaz utilisés dans le procédé
La clarification des cultures constitue notamment une étape importante pour préparer le produit aux opérations downstream de purification. L’objectif est donc de positionner la bonne technologie au bon endroit, sans imposer inutilement le média le plus fin dès les premières étapes.
Quelles solutions pour filtrer les bioprocédés ?
Selon la charge du fluide, l’étape du procédé et le niveau de filtration recherché, différentes technologies peuvent intervenir successivement.
Cartouches à membrane
Lorsque le bioprocédé nécessite un niveau de rétention plus précisément défini, une membrane adaptée peut intervenir dans les étapes plus fines. Son choix doit tenir compte de la nature du produit, de l’objectif de filtration, des conditions de fonctionnement et des exigences propres au procédé.
La filtration en profondeur est particulièrement adaptée aux opérations de clarification et de réduction de charge. Grâce à la structure du média, les contaminants sont retenus dans son épaisseur. Cette technologie peut notamment intervenir après une culture ou une fermentation afin de réduire les particules et débris avant les opérations de purification situées en aval.
Le corps de filtre fait partie intégrante de la solution. Matériaux, joints, état de surface, configuration et dimensionnement doivent être cohérents avec le débit, la pression, la température et les conditions de nettoyage ou de sanitisation.
La filtration peut être utilisée aussi bien en amont qu’après les phases de culture ou de fermentation.
Étape du bioprocédé
Fonction possible de la filtration
Préparation des milieux et solutions
Protection et filtration adaptée au besoin
Culture / fermentation
Filtration de certains fluides, air ou gaz de process
Récolte
Réduction des cellules, débris et particules
Clarification
Réduction de la charge avant purification
Downstream
Protection des opérations situées en aval
Étapes finales
Filtration plus fine selon les exigences du procédé
Toutes ces étapes ne concernent pas nécessairement un même procédé. La chaîne doit être construite en fonction du produit et de l’objectif de chaque opération.
Clarification après culture cellulaire ou fermentation
À l’issue d’une culture ou d’une fermentation, le fluide peut présenter une charge importante en cellules, fragments cellulaires et autres matières en suspension. Cette charge peut rendre difficile l’utilisation directe d’une filtration fine.
La clarification permet ainsi de préparer le produit aux opérations ultérieures sans solliciter inutilement les médias plus fins. Selon la nature et la concentration de la charge, plusieurs niveaux de filtration peuvent être nécessaires.
Pourquoi protéger les étapes downstream ?
Les étapes situées après la culture ou la fermentation peuvent être plus sensibles à la quantité de contaminants présents dans le fluide.
Une clarification insuffisante peut notamment entraîner :
un colmatage plus rapide des filtres suivants
une augmentation de la perte de charge
une diminution du débit
une réduction de la durée des cycles
une charge plus importante reçue par les opérations de purification
Une préfiltration adaptée permet de réduire cette charge avant qu’elle n’atteigne les étapes les plus sensibles.
Alisma Filtration intervient ainsi en amont de ces opérations pour aider à construire une chaîne de filtration cohérente, sans pour autant assimiler la filtration à l’ensemble des procédés downstream de purification.
L’expertise Alisma Filtration
Alisma Filtration analyse votre bioprocédé dans son ensemble : nature du fluide, étape du process, niveau de charge, filtration actuelle, opération située en aval et conditions de fonctionnement. Cette approche permet d’identifier la technologie, le média et le dimensionnement adaptés à la fonction réellement attendue de la filtration.
Un objectif : clarifier efficacement le produit tout en protégeant les étapes sensibles et en maîtrisant la durée des cycles.
Questions fréquentes sur la filtration des bioprocédés
La clarification permet de réduire les cellules, débris et matières en suspension afin de préparer le fluide aux opérations de purification situées en aval.
Sa structure permet de retenir les contaminants dans l’épaisseur du média et offre une capacité de rétention adaptée aux opérations de clarification et de réduction de charge.
La préfiltration permet de réduire la charge reçue par le média situé en aval et peut contribuer à limiter son colmatage et à prolonger la durée du cycle.
Non. Le choix dépend du rôle de la filtration dans le procédé. Une membrane répond à certains besoins de filtration plus exigeants, mais toutes les étapes d’un bioprocédé n’en nécessitent pas.
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