Kada biramo sustav filtracije tangencijalnog protoka (TFF), trebamo li koristiti uložak sa šupljim vlaknima ili ravnu kazetnu membranu?
Tangential Flow Filtration (TFF) naširoko se koristi u biofarmaceutskoj i kemijskoj farmaceutskoj obradi kao ključna tehnologija za izmjenu pufera i pročišćavanje. Među svim procesnim komponentama, odabir membranske kazete ili modula sa šupljim vlaknima je posebno kritičan
Prvo, kratki uvod u module sa šupljim vlaknima i membranske kazete:
Modul šupljih vlakana:
Otopina za punjenje teče aksijalno kroz lumen šupljih vlakana, dok permeat prolazi radijalno kroz stijenku membrane.
Membranska kaseta:
Više ravnih{0}}pločastih membrana složeno je zajedno, obično odvojenih rešetkama ili odstojnicima protoka koji stvaraju tangencijalne kanale protoka radi poboljšanja prijenosa mase.
1. Usporedba ključnih parametara izvedbe
A. Učinkovitost protoka/prijenosa mase (brzina obrade)
Membranske kasete općenito postižu veći protok i kraće vrijeme obrade.
Struktura odstojnika/zaslona stvara turbulenciju na površini membrane, smanjujući stvaranje sloja gela i poboljšavajući učinkovitost prijenosa mase i ukupne performanse protoka.
Moduli sa šupljim vlaknima obično daju nešto manji, ali stabilniji protok.
Njihovi otvoreni kanali protoka smanjuju hidraulički otpor, čineći ih manje sklonima iznenadnom onečišćenju pri obradi visoko-krutih ili visoko-viskoznih struja.
Primjer slučaja:
U UF/DF obradi LNP-mRNA, studije su pokazale da su pod identičnim TMP uvjetima (Manji od ili jednak 5 psi) i parametrima napajanja, membranske kazete pokazale znatno veći protok, dok su moduli sa šupljim vlaknima nudili niži smik, ali blago smanjenu propusnost.
B. Smična sila (utjecaj na čestice, viruse i biomolekule)
Moduli sa šupljim vlaknima općenito se smatraju nježnijima.
Njihov-otvoreni dizajn kanala znači da smicanje uglavnom slijedi standardno ponašanje cjevastog protoka i može se kvantitativno kontrolirati preko brzine protoka i unutarnjeg promjera vlakana, što ih čini prikladnima za-materijale osjetljive na smicanje.
Membranske kazete uvode dodatno smicanje zbog strukture razmaka.
Iako ovo poboljšava prijenos mase, također može povećati lokalizirani smični napon.
C. Otpornost na obraštanje / Rukovanje visokim sadržajem krutine i visokim viskozitetom
Moduli sa šupljim vlaknima pokazuju jasnije prednosti pri obradi-krutine-ili viskoznih materijala.
Otvoreni put protoka smanjuje otpor tekućine i pomaže u održavanju stabilnog protoka pod zahtjevnim uvjetima punjenja.
Membranske kazete općenito su prikladnije za aplikacije s niskim{0}}do-srednjim udjelom krutine gdje su prioritet visoka propusnost i brža obrada.
Njihov poboljšani dizajn prijenosa mase može pružiti snažnu izvedbu, iako vrlo viskozni ili visoko{0}}kruti sustavi mogu doživjeti brži pad protoka ovisno o materijalu membrane, MWCO/veličini pora i uvjetima procesa.
D. Pad tlaka i radni prozor (TMP i tlak napajanja)
U sustavima sa šupljim vlaknima, pad tlaka i smicanje mogu se kontrolirati pomoću promjera vlakana, duljine vlakana i brzine poprečnog protoka.
Manji promjeri vlakana povećavaju smicanje, dok dulji putovi protoka povećavaju pad tlaka.
U praksi se TFF sustavi sa šupljim vlaknima obično dizajniraju i povećavaju korištenjem proračuna temeljenih na TMP-.
E. Faktor koncentracije, stopa oporavka i-zadržni volumen
Membranske kazete često su povoljnije za aplikacije visoke-koncentracije i faktore visoke koncentracije.
Iskustvo iz industrije sugerira da membranske kazete nude kompaktniju strukturu, bolju otpornost na pritisak, veću sposobnost koncentracije i često veći oporavak proizvoda u usporedbi sa sustavima sa šupljim vlaknima.
Moduli sa šupljim vlaknima mogu imati veći volumen zadržavanja-ovisno o dizajnu modula i konfiguraciji sustava, što može biti kritičnije pri obradi malih serija materijala visoke-vrijednosti.
F. Pouzdanost i vijek trajanja: lom vlakana u odnosu na održavanje
Jedan potencijalni rizik sustava sa šupljim vlaknima je lom vlakana i strukturna krhkost.
Praktično iskustvo pokazalo je da šuplja vlakna povremeno mogu puknuti, a određene strukture pora (kao što su strukture poput prstiju) mogu biti osjetljivije na oštećenja.
Membranske kasete također zahtijevaju odgovarajuće održavanje, ali njihov radni vijek može biti prilično dug uz odgovarajuće postupke čišćenja i skladištenja.
Važno je izbjegavati isušivanje membrane i regenerirati membranu odmah nakon onečišćenja.
G. Jednokratna-uporaba, sterilnost i-proširivanje
Moduli sa šupljim vlaknima-za jednokratnu upotrebu sve su popularniji jer se obično isporučuju prethodno-namočeni, gama sterilizirani i spremni za upotrebu, čime se značajno smanjuju zahtjevi provjere valjanosti čišćenja.
Također se mogu učinkovito skalirati od laboratorijskog razvoja do proizvodnje u punom-razmjeru.
Logika-povećanja:
I moduli sa šupljim vlaknima i membranske kazete mogu se povećati povećanjem površine membrane ili radom više jedinica paralelno. Dokumentacija proizvoda od šupljih vlakana također naglašava da je dostupno više veličina, što omogućuje izravnu skalu-od laboratorijske do proizvodne.
2. Tablica usporedbe odabira
Kazete sa šupljim vlaknima Dimension
