发酵工艺过滤 —— 保护菌种与产品质量
发酵是生产多种重要药品的核心工艺,包括抗生素、胰岛素与他汀类药物,相关市场规模超 1200 亿美元。该工艺需要维持适宜条件,促进生产菌种增殖。但杂菌与颗粒污染物会造成收率下降、产品质量受损以及合规风险。掌握污染物侵入并干扰发酵工艺的各类途径,是制定有效工艺过滤方案的基础。
在阿特拉斯 · 科普柯,我们支持制药商保持无污染的发酵过程,帮助实现阿特拉斯・科普柯助力制药企业实现无污染发酵工艺,在保障安全优质产品交付终端用户的同时,提高化生产效率与收率。本文介绍制药行业发酵工艺中常见的污染物,以及对应的工艺过滤管控方案。
污染源
制药发酵工艺存在多维度污染风险。纯化水质不达标,会将微生物与颗粒污染物带入系统;发酵所用原料(葡萄糖、氨基酸等)若管控不足,同样会携带微生物与颗粒。曝气是发酵反应不可或缺的环节,但压缩空气会带入颗粒,进而引发批次报废。蒸汽系统以及通气口的气体交换,也是微生物侵入的其他途径。下文详细阐述微生物与颗粒污染对发酵工艺造成的影响。
微生物污染
发酵反应需要高营养基质与严格管控的工艺条件(温度、pH、溶氧等),保障目标生产菌种增殖。但这类环境同样适宜细菌、真菌等杂菌快速在发酵罐内繁殖,与生产菌种争夺营养。杂菌增殖会改变 pH 等关键工艺参数,提升代谢副产物含量,削弱生产菌种合成目标产物的能力。微生物可通过多种渠道进入发酵系统:受污染的工艺水、直接投加至发酵罐的原料、曝气与排气系统等气体交换界面。
颗粒污染
颗粒污染物种类繁多,来源广泛。和微生物一样,颗粒可经由工艺水、原料进入发酵体系;同时设备腐蚀、现场人员、压缩气体杂质、通风口进入的环境粉尘均会引入颗粒。颗粒可作为微生物污染物的载体,提供微生物附着与繁殖的界面,还会造成反应组分团聚。
制药生产发酵工艺的工艺过滤
工艺过滤是保障发酵稳定运行、达成预期收率的关键。发酵工艺物料输入环节多、潜在污染源复杂,因此需要一套完善的过滤方案。下文概述发酵工艺中的核心过滤工序。
● 颗粒过滤:作为前置预处理工序,用于去除原料、工艺水、压缩空气中的颗粒,保护下游精密过滤单元。阿特拉斯・科普柯为本阶段提供PFG-G 玻璃纤维 (GF) 或 PFP+ A 聚丙烯 (PP) 过滤器。
● 灭菌过滤:此过程对于去除对发酵过程构成重大威胁的微生物污染物至关重要。阿特拉斯 · 科普柯提供用于对水和成分进行灭菌的 SME+ 聚醚磺酮 (PES) 过滤器,以及用于对压缩空气和排气系统进行灭菌的 SMT-G 聚四氟乙烯 (PTFE) 过滤器。
制药发酵污染物来源、风险及工艺过滤方案汇总
污染物 |
来源 |
主要风险 |
工艺过滤解决方案 |
微生物污染物(细菌、真菌) |
工艺水、葡萄糖 / 氨基酸等原料、曝气压缩空气、排气气体交换 |
产品收率下降、批次报废、合规风险 |
SME+ PES 过滤器:工艺水与原料除菌 SMT-G PTFE 过滤器:压缩空气与排气系统除菌 |
颗粒污染物 |
工艺水、原料、压缩空气、仪表 / 发酵罐部件腐蚀、操作人员、环境粉尘 |
作为微生物载体、提供微生物附着生长位点、反应组分团聚、收率受损 |
PFG-G GF / PFP+ A PP 过滤器,用于液相与气路,保护下游除菌过滤器 |
依托高效工艺过滤,强化发酵工艺管控
发酵是众多重要药物生产的核心工序,极易遭受污染,微生物可通过多种途径侵入工艺系统。一套设计完善的工艺过滤方案能够降低污染风险,保障高收率、稳定工艺性能并满足法规要求。欢迎联系阿特拉斯・科普柯专家,了解适配您发酵产线的工艺过滤方案。