Kun valitsemme tangentiaalivirtaussuodatusjärjestelmän (TFF), pitäisikö meidän käyttää onttokuitupatruunaa vai litteää kasettikalvoa?

Tangentiaalivirtaussuodatusta (TFF) käytetään laajasti sekä biofarmaseuttisessa että kemiallisessa farmaseuttisessa prosessoinnissa avainteknologiana puskurinvaihdossa ja puhdistuksessa. Kaikista prosessikomponenteista kalvokasetin tai onttokuitumoduulin valinta on erityisen kriittinen

 

Ensin lyhyt johdatus onttokuitumoduuleihin ja kalvokasetteihin:

Onttokuitumoduuli:
Syöttöliuos virtaa aksiaalisesti onttojen kuitujen ontelon läpi, kun taas permeaatti kulkee säteittäisesti kalvon seinämän läpi.

Kalvokasetti:
Useita litteitä{0}}levykalvoja pinotaan yhteen, tyypillisesti erotettuina seuloilla tai virtausvälikkeillä, jotka luovat tangentiaalisia virtauskanavia tehostamaan massan siirtoa.

 

1. Keskeisten suorituskykyparametrien vertailu

A. Vuon / massan siirtotehokkuus (käsittelynopeus)

Kalvokasetit saavuttavat yleensä suuremman virtauksen ja lyhyemmät käsittelyajat.
Välike/seularakenne luo turbulenssia kalvon pinnalle vähentäen geelikerroksen muodostumista ja parantaen massansiirtotehokkuutta ja yleistä virtauksen suorituskykyä.

Onttokuitumoduulit tarjoavat yleensä hieman alhaisemman mutta vakaamman vuon.
Niiden avoimet virtauskanavat vähentävät hydraulista vastusta, mikä tekee niistä vähemmän alttiita äkilliselle likaantumiselle käsiteltäessä korkean -kiinteitä tai korkean viskositeetin{1}} syöttövirtoja.

Tapausesimerkki:
LNP{0}}mRNA:n UF/DF-prosessoinnissa tutkimukset ovat osoittaneet, että identtisissä TMP-olosuhteissa (vähemmän tai yhtä suuri kuin 5 psi) ja syöttöparametreissa kalvokasetit osoittivat huomattavasti korkeampaa virtausta, kun taas ontot kuitumoduulit tarjosivat pienemmän leikkausvoiman, mutta pienemmän suorituskyvyn.

B. Leikkausvoima (vaikutus hiukkasiin, viruksiin ja biomolekyyleihin)

Onttokuitumoduuleja pidetään yleensä hellävaraisempana.
Niiden avoin{0}}kanavarakenne tarkoittaa, että leikkaus noudattaa pääasiassa tavallista putkimaista virtauskäyttäytymistä, ja sitä voidaan ohjata kvantitatiivisesti virtausnopeuden ja kuidun sisähalkaisijan avulla, mikä tekee niistä sopivia leikkausherkille-materiaaleille.

Kalvokasetit lisäävät leikkausvoimaa välikerakenteen ansiosta.
Vaikka tämä parantaa massansiirtoa, se voi myös lisätä paikallista leikkausjännitystä.

C. Likaantumiskestävyys / Korkean kiintoaineen käsittely ja korkea viskositeetti

Onttokuitumoduuleilla on selkeämpiä etuja, kun käsitellään korkean -kiinteän-pitoisuuden tai viskoosisia materiaaleja.

Avoin virtausreitti alentaa nesteen vastusta ja auttaa ylläpitämään vakaata virtausta vaativissa syöttöolosuhteissa.

Kalvokasetit sopivat yleensä paremmin matalan{0}}–-keskikokoisiin kiintoaineisiin, joissa korkea suorituskyky ja nopeampi käsittely ovat etusijalla.
Niiden parannettu massansiirtorakenne voi tuottaa vahvan suorituskyvyn, vaikka erittäin viskoosit tai -kiinteät järjestelmät voivat kohdata nopeamman virtauksen heikkenemisen kalvomateriaalista, MWCO:sta/huokosten koosta ja prosessiolosuhteista riippuen.

D. Painehäviö ja käyttöikkuna (TMP ja syöttöpaine)

Onttokuitujärjestelmissä painehäviötä ja leikkausta voidaan ohjata kuidun halkaisijan, kuidun pituuden ja poikkivirtausnopeuden avulla.
Pienemmät kuidun halkaisijat lisäävät leikkausvoimaa, kun taas pidemmät virtausreitit lisäävät painehäviötä.

Käytännössä onttokuituiset TFF-järjestelmät suunnitellaan ja skaalataan yleisesti käyttämällä TMP{0}}-pohjaisia ​​laskelmia.

E. Keskittymiskerroin, palautumisnopeus ja-pidätysvoimakkuus

Kalvokasetit ovat usein edullisempia korkean pitoisuuden{0}}sovelluksissa ja korkeissa pitoisuuksissa.

Alan kokemus viittaa siihen, että kalvokasetit tarjoavat kompaktimman rakenteen, paremman paineenkestävyyden, paremman tiivistymiskyvyn ja usein suuremman tuotteen talteenottokyvyn kuin onttokuitujärjestelmät.

Onttokuitumoduuleilla voi olla suurempi{0}}pidätysmäärä moduulin suunnittelusta ja järjestelmän kokoonpanosta riippuen, mikä voi olla kriittisempaa, kun käsitellään pieniä eriä arvokkaita materiaaleja.

F. Luotettavuus ja käyttöikä: Kuitujen rikkoutuminen vs. huolto

Onttojen kuitujärjestelmien yksi mahdollinen riski on kuitujen rikkoutuminen ja rakenteellinen hauraus.
Käytännön kokemus on osoittanut, että ontot kuidut voivat ajoittain katketa ​​ja tietyt huokosrakenteet (kuten sormen{0}}kaltaiset rakenteet) voivat olla alttiimpia vaurioille.

Kalvokasetit vaativat myös asianmukaista huoltoa, mutta niiden käyttöikä voi olla varsin pitkä asianmukaisin puhdistus- ja säilytysmenetelmin.
On tärkeää välttää kalvon kuivumista ja regeneroida kalvo välittömästi likaantumisen jälkeen.

G. Kertakäyttöinen-käyttö, steriiliys ja laajennus-

Kertakäyttöiset-onttokuitumoduulit ovat yhä suositumpia, koska ne toimitetaan yleensä esi-kostutettuina, gammasteriloituina ja käyttövalmiina, mikä vähentää merkittävästi puhdistuksen validointivaatimuksia.
Ne voidaan myös skaalata tehokkaasti laboratoriokehityksestä täysimittaiseen{0}}valmistukseen.

Skaalauslogiikka-:
Sekä onttoja kuitumoduuleja että kalvokasetteja voidaan skaalata lisäämällä kalvon pinta-alaa tai käyttämällä useita yksiköitä rinnakkain. Ontelokuitutuotteiden dokumentaatiossa korostetaan myös, että saatavilla on useita kokoja, mikä mahdollistaa yksinkertaisen skaalauksen-laboratoriosta tuotantomittakaavaan.

 

2. Valintavertailutaulukko

 

Mitat Onttokuituiset kasetit