Når vi vælger et Tangential Flow Filtration (TFF) system, skal vi så bruge en hulfiberpatron eller en flad kassettemembran?

Tangential Flow Filtration (TFF) er meget udbredt i både biofarmaceutisk og kemisk farmaceutisk behandling som en nøgleteknologi til bufferudveksling og oprensning. Blandt alle proceskomponenter er valget af membrankassetten eller hulfibermodulet særligt kritisk

 

Først en kort introduktion til hulfibermoduler og membrankassetter:

Hulfibermodul:
Fødeopløsningen strømmer aksialt gennem hulfibrenes lumen, mens permeatet passerer radialt gennem membranvæggen.

Membrankassette:
Flere flade-arkmembraner stables sammen, typisk adskilt af skærme eller flowafstandsstykker, der skaber tangentielle strømningskanaler for at forbedre masseoverførsel.

 

1. Sammenligning af nøglepræstationsparametre

A. Flux/masseoverførselseffektivitet (behandlingshastighed)

Membrankassetter opnår generelt højere flux og kortere behandlingstider.
Afstandsstykket/skærmstrukturen skaber turbulens ved membranoverfladen, hvilket reducerer dannelsen af ​​gellag og forbedrer masseoverførselseffektiviteten og den samlede fluxydelse.

Hulfibermoduler giver normalt lidt lavere, men mere stabil flux.
Deres åbne strømningskanaler reducerer den hydrauliske modstand, hvilket gør dem mindre tilbøjelige til pludselig tilsmudsning, når de behandler foderstrømme med høj-fast eller høj-viskositet.

Eksempel på sag:
I UF/DF-behandling af LNP-mRNA har undersøgelser vist, at under identiske TMP-betingelser (mindre end eller lig med 5 psi) og tilførselsparametre viste membrankassetter signifikant højere flux, mens hulfibermoduler tilbød lavere forskydning, men lidt reduceret gennemløb.

B. Forskydningskraft (påvirkning af partikler, vira og biomolekyler)

Hulfibermoduler anses generelt for at være mere skånsomme.
Deres åbne-kanaldesign betyder, at forskydning hovedsageligt følger standard rørformet strømningsadfærd og kan kontrolleres kvantitativt gennem strømningshastigheden og fiberens indre diameter, hvilket gør dem velegnede til forskydningsfølsomme-materialer.

Membrankassetter indfører yderligere forskydning på grund af afstandsstykkets struktur.
Selvom dette forbedrer masseoverførsel, kan det også øge lokaliseret forskydningsspænding.

C. Begroningsmodstand / Håndtering af høje faste stoffer og høj viskositet

Hulfibermoduler viser tydeligere fordele ved behandling af højt-fast-indhold eller viskøse materialer.

Den åbne strømningsvej sænker væskemodstanden og hjælper med at opretholde stabil flux under krævende fodringsforhold.

Membrankassetter er generelt mere velegnede til applikationer med lavt-til-medium tørstof, hvor høj gennemløb og hurtigere behandling er prioriterede.
Deres forbedrede masseoverførselsdesign kan levere stærk ydeevne, selvom meget tyktflydende eller høj-faste systemer kan opleve hurtigere fluxfald afhængigt af membranmateriale, MWCO/porestørrelse og procesforhold.

D. Trykfald og driftsvindue (TMP & Feed Pressure)

I hulfibersystemer kan trykfald og forskydning styres gennem fiberdiameter, fiberlængde og krydsstrømningshastighed.
Mindre fiberdiametre øger forskydningen, mens længere strømningsveje øger trykfaldet.

I praksis designes og opskaleres hulfiber-TFF-systemer ved hjælp af TMP-baserede beregninger.

E. Koncentrationsfaktor, gendannelseshastighed og hold-volumen op

Membrankassetter er ofte mere fordelagtige til applikationer med høj-koncentration og høje koncentrationsfaktorer.

Erfaring fra industrien tyder på, at membrankassetter tilbyder en mere kompakt struktur, bedre trykmodstand, højere koncentrationsevne og ofte højere produktgenvinding sammenlignet med hulfibersystemer.

Hulfibermoduler kan have større -holdevolumener afhængigt af moduldesign og systemkonfiguration, hvilket kan være mere kritisk, når du behandler små partier af-materialer af høj værdi.

F. Pålidelighed og levetid: Fiberbrud vs. vedligeholdelse

En potentiel risiko ved hulfibersystemer er fiberbrud og strukturel skrøbelighed.
Praktisk erfaring har vist, at hule fibre lejlighedsvis kan knække, og visse porestrukturer (såsom finger-lignende strukturer) kan være mere modtagelige for beskadigelse.

Membrankassetter kræver også korrekt vedligeholdelse, men deres levetid kan være ret lang med passende rengørings- og opbevaringsprocedurer.
Det er vigtigt at undgå udtørring af membranen og at regenerere membranen straks efter tilsmudsning.

G. Enkelt-brug, sterilitet og skalering-op

Engangs-hulfibermoduler bliver mere og mere populære, fordi de typisk leveres for-befugtet, gammasteriliseret og klar til brug, hvilket væsentligt reducerer kravene til rengøringsvalidering.
De kan også skaleres effektivt fra laboratorieudvikling til fuld-produktion.

Opskaleringslogik-:
Både hulfibermoduler og membrankassetter kan skaleres op ved at øge membranoverfladearealet eller betjene flere enheder parallelt. Hulfiberproduktdokumentation understreger også, at flere størrelser er tilgængelige, hvilket muliggør ligetil skalering-op fra laboratorie- til produktionsskala.

 

2. Udvælgelsessammenligningstabel

 

Dimension Hulfiberkassetter