BOKU - Universität für Bodenkultur Wien - Forschungsinformationssystem
Gewählte Diplomarbeit / Masterarbeit:
Ignasi Bofarull Manzano
(2021):
Hybrid modeling in cross-flow ultrafiltration:
Predicting the flux and the rejection factor evolution of a binary protein solution.
Diplomarbeit / Masterarbeit - Institut für Bioverfahrenstechnik,
BOKU-Universität für Bodenkultur,
pp 102.
UB BOKU
obvsg
FullText
- Abstract:
- Tangentialflussfiltration wird während der Aufreinigung von biopharmazeutischen Produkten zu verschiedensten Zwecken im Prozess eingesetzt wie z.B. bei der Zellernte, der Virusinaktivierung und Aufkonzentrierung des Produktes. Biotechnologische Prozesse sind immer mit Prozessvariabilität verbunden wie Variationen des Produkttiters und unterschiedliche Verunreinigungsprofile.. Rein mechanistische Modelle sind bislang nicht in der Lage die komplexen Zusammenhänge zwischen Prozessbedingungen und Produktqualität ausreichend zu erfassen. Im Zuge dieser Arbeit wurden drei Hybridmodelle erstellt, welche die Proteine einer Zwei-Komponenten-Lösung zu jedem Zeitpunkt des Filtrationsprozesses quantifizieren können. Die Modelle wurden für zwei Modellproteinen, BSA und Lysozym, erstellt, die das Produkt und die Verunreinigung nachstellen. Die Modelle unterschieden sich in der Art wie die Membrandurchlässigkeit für die Verunreinigung (Lysozym) berechnet und aktualisiert wurde. In einem Hybridmodell wurde ein konstanter Wert für die Membrandurchlässigkeit der Verunreinigung angenommen, während zwei Weitere einen variablen Wert dafür heranzogen. Die Vorhersage des Permeatflusses mit Hilfe der Hybridmodelle wurde mit der Vorhersage mittels der mechanistischen Filmtheorie verglichen. Die Hybridmodelle konnten die Permeatflussabnahme und die Konzentration des Produkts und der Verunreinigung gut vorhersagen. Dies war für verschiedenste Kombinationen von Konzentrationen und mechanischen Prozessparametern möglich. Die Vorhersagen basierten nur auf der anfänglichen Konzentration der Proteine, dem Transmembrandruck und dem Querstrom und benötigten nur wenige Trainingsexperimente. Die entwickelten Hybridmodelle bilden die Basis für Softsensoren zur Echtzeitmodellierung und modellbasierter Prozesskontrolle für industrielle Anwendungen. Solche Modelle ermöglichen das Weiterentwickelnd der biopharmazeutischen Industrie nach den Gesichtspunkten der Quality-by-Design Prozessführung.
- Beurteilende(r): Dürauer Astrid
- 1.Mitwirkender: Dürkop Mark