膜面积选择
确定透过通量和处理体积后,还需确定滤膜的面积。膜面积计算公式如下:
在工艺放大计算膜面积时,通常会设置一个安全系数,这是为了尽量减小批次间的差异对切向流过滤工艺产生的影响。一般情况下,安全系数为1.2,也可以结合实际工艺的情况增加或减小这个安全系数。
根据膜面积计算公式得出,膜面积与目标处理时间成反比。膜面积越大,处理时间越短;膜面积越小,处理时间越长。注意在选择合适的膜面积时,还需注意膜载量。小面积膜处理大体量料液,即膜包过载,会严重影响膜包使用寿命,甚至破坏膜包完整性。
系统清洁
切向流超滤系统使用前后,均需进行清洗操作。使用前系统内含有大量保存剂,长时间不使用的系统还会含有大量杂质。使用后系统内会积累各种污染物,导致膜性能下降,缩短膜的寿命。为了恢复过滤膜的性能,保护过滤膜免受污染和堵塞,避免批次间交叉污染,使用前后清洗是日常维护很重要的一个环节。
以下是切向流超滤系统的一般清洗流程:
使用前:
水洗:冲洗保存剂。推荐纯化水使用量20-40L/m²。清洗时推荐的压力如下表。
使用后:
1、水洗:冲洗系统表面及内部残留蛋白及杂质。推荐纯化水使用量20-40L/m²。推荐压力同使用前水洗。
2、清洗:去除内部杂质、颗粒、微生物、杂蛋白等。推荐压力同上。以下是常用的清洗剂及对应的清洗参数。
3、保存:清洗结束后,水洗,水洗结束后,使用保存液循环清洗10min,推荐压力同上。以下是常用的保存液及对应的保存参数。
膜寿命验证
随着超滤膜包的重复使用,重复接触待处理样品及各种缓冲液,会导致超滤膜包的寿命衰减或者终止。超滤膜包寿命的衰减会影响整个工艺过程的成本,且衰减会导致不能持续有效的满足工艺要求。
膜寿命验证需要模拟实际的生产过程,对清洗、使用、保存步骤进行周期验证,并每隔一定周期对膜包进行完整性、水通量、沉淀物、样品收率分析,根据验证结果确定膜包的最大使用次数。
下面将根据一些空白表格展现膜寿命验证的具体操作。
膜包完整性测试是保证产品质量和使用安全的重要手段之一。在生物制药行业中,膜包完整性对于安全性和有效性具有至关重要的影响。膜包完整性一旦不合格,必须更换膜包。
膜包使用寿命可以根据日常维护得到提高,使用后进行彻底有效的清洁(水通量不低于初始水通量的80%)可以有效提高膜包使用寿命。如果在使用50次后,水通量低于初始水通量的50%,建议更换膜包。
在使用次数达到一定值后,如果样品回收率低于规定值,建议更换膜包。
透析优化
如果工艺中涉及到透析步骤,首先需要选择透析的方式。
常见的透析方式有两种:
批次透析,是指将缓冲液以一定体积加入样品罐中,当样品浓缩至某一体积时,再次加入缓冲液,不断重复,直至达到透析要求。
等体积透析,是指在超滤过程中,保持透出液流出和缓冲液加入的流速一致,在等体积透析过程中,回流液体积保持恒定。
此外,确定好透析方式后,还需确定在什么浓度进行透析。在浓缩工艺中,随着样品浓度的增加,通量通常会逐渐减小。在低浓度时进行透析可以获得较高的通量,但是透析体积会比较大。而在过高的浓度下进行透析时,可以节省缓冲液的用量,但通量太低。因此,需要在一个合适的浓度进行透析,从而使膜面积或者工艺时间得到最优化。
在标准压力控制的切向流超滤工艺中,采用膜通量与产品浓度作图。刚开始,膜通量会随着产品浓度的增加而缓慢下降,当出现一个拐点后,膜通量随产品浓度增加迅速下降,该拐点对应的的产品浓度为最佳透析浓度,在该浓度进行透析,工艺时间一定时所需膜面积最小。由于可能会出现相同浓度的溶质在不同缓冲液中的通量值存在较大差异的情况,通常会在两种不同缓冲液条件下分别作图。由于透析是一个缓冲液成分逐步变化的过程,故而实际的优化点往往位于两者(即图中的A-B)之间,为安全起见,常常选择较低浓度的一点作为优化透析点。优化透析点只是获得最小膜面积的理论点,在实际工艺中,需要根据情况进行调整。比如,在优化透析点时,回流液的体积已经小于最小循环体积或者此时产品已失活,就需要降低透析点的浓度。
本篇文章已经从各个方面带大家了解了超滤膜包的工艺表征及注意事项,有关超滤膜包的知识还有很多,例如最佳操作温度、pH等,关注Guidling,后续会带给大家更多知识与资讯。
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