Scale-Up der Technologie zur Direktflussfiltration

Die Direktflussfiltration (DFF) ist eine effiziente Trennungsmethode und wird weit verbreitet in allen Industriesektoren zur Abscheidung von Verunreinigungen aus Flüssigkeiten und Gasen verwendet. Sie spielt eine wichtige Rolle in Bezug auf Qualität und Sicherheit sämtlicher Lösungen, die von der biopharmazeutischen Industrie verwendet und produziert werden. Mit der Direktflussfiltration können Feststoff- oder Gelverunreinigungen aus vielen verschiedenen Flüssigkeiten entfernt werden. In der biopharmazeutischen Industrie ist dies die gebräuchlichste Technologie für die Sterilisation von hitzeempfindlichen biologischen Produkten sowie Zwischen- und Endprodukten, insbesondere im Rahmen eines aseptischen Prozesses. Die heute verfügbaren modernen Membrantechnologien werden auch für die Entfernung von Viren und Prionen aus biologischen Prozessen verwendet und haben zur allgemeinen Virussicherheit der Produkte beigetragen.

Welche Typen von Direktflussfiltern stehen zur Verfügung?

Direktflussfilter werden in verschiedene Kategorien unterteilt:

Tiefenfilter

Tiefenfilter stehen je nach Filtrationsmedien in den folgenden Formaten für Anwendungen im Großmaßstab zur Verfügung:
  • Platten-und-Rahmen
  • Linsenförmige Module
  • Filterelemente
 




Membranfilter

Die Membran für den Einsatz im Großmaßstab ist innerhalb eines Filterelements gefaltet, um die verfügbare Fläche maximal zu vergrößern. Pall® filters with patented Ultipleat® construction have a crescent-shaped pleat geometry that offer as much as a 30% increase in effective filtration area (EFA)over traditional pleated filters.

Formate

Die meisten Filterelemente können in Edelstahl-Gehäuse eingebaut werden oder stehen in ready-to-use Filterkapsulenformaten zur Verfügung, bei denen der Aufwand für Reinigung und Reinigungsvalidierung entfällt. Dieses Format ist für die Produktentwicklung besonders vorteilhaft. Denn bei diesem Format kann das Equipment bis zur abschließenden Definition und Validierung des Prozesses sehr flexibel verwendet werden.

Kapsulenfilter können vorsterilisiert geliefert werden oder sind in komplexere Systeme mit Vorfiltrationsstufen integriert, um die Anwenderfreundlichkeit zu verbessern und Zeit- und Arbeitskosten zu sparen.

Strategie für das Scale-Up der Direktflussfiltration

Scale-up Vorgehensweise

Für das Scale-Up von Direktflussfiltrationsprozessen ausgehend von einer bestimmten Oberfläche wird ein Scale-Up-Faktor (Verhältnis der Filterfläche im Prozessmaßstab zum Testmaßstab) verwendet. Dieser Scale-Up-Faktor wird auf die Flussrate und den Durchsatz angewendet. Im Rahmen einer Scale-Up-Beurteilung muss sichergestellt werden, dass ein Filtrationsprozess sorgfältig optimiert wurde. Dazu wird die Größenanpassung des Systems und die Filtratqualität für die Vorfiltration, endgültige Sterilfiltration und jeden Schritt der Virusentfernung sorgsam evaluiert. Bei bestimmten Anwendungen, insbesondere bei der Sterilfiltration und der Virusentfernung, muss der Endverbraucher den definierten Filtrationsprozess evaluieren, um sicherzustellen, dass eine akzeptable Filtratqualität auch unter den ungünstigsten Prozessbedingungen erreicht wird. As part of Pall's Total Fluid Management program, we can provide you with support services which will help you to size direct flow systems and fully comply with regulatory requirements.

Scale-Up-Ansätze

  • Die Fläche kann vergrößert werden, um die Leistung im Prozessmaßstab zu gewährleisten.
  • Mit Zwischentests kann das Scale-Up in Prozessvolumina sichergestellt werden.
  • Bestehen aufgrund des Durchsatzes der Flussrate Unterschiede beim Prozessmaßstab, wird das System anhand der „Worst case“-Bedingungen angepasst.
  • Vorfilter werden häufig als wirtschaftliche Methode für den Schutz des Endfilters verwendet.

Filtrierbarkeits- oder Scale-Up-Untersuchungen

Filtrierbarkeits- oder Scale-Up-Untersuchungen werden in der Regel im kleinen Maßstab durchgeführt. Die Größe des Filters ist meist von dem bei der Prüfung verwendeten Volumen abhängig.

Die Untersuchung kann bei einer konstanten Flussrate oder einem konstanten Druck durchgeführt werden.

Während der Untersuchung müssen u. a. die folgenden Parameter überwacht werden: Differenzdruck, Filtratflussrate, Volumen, Temperatur und Filtratqualität. Die Qualität des Filtrats kann anhand der Trübung, der Produktanalyse oder einer anderen geeigneten Methode ermittelt werden.

 
Acrodisc®-Spritzenvorsatzfilter
Typische Filtervolumina
bis zu 100 ml
Filterfläche
2,8 cm2 (0,43 Zoll2)


 
47-mm-Filterscheiben
Typische Filtervolumina
bis zu 500 ml
Filterfläche1
9,6 cm2 (1,4 Quadratzoll)
Die effektive Filtrationsfläche der Filterscheiben
ist abhängig vom verwendeten
Halter.


 
Mini-Kleenpak™ 20- und SUPRAcap™ 60-Filter
Typische Filtervolumina
10 ml bis 1 l
Filterfläche
20 cm2 und 26 cm2
(3,1 Quadratzoll und 4,0 Quadratzoll)


 
Mini-Kleenpak™-Kapsulen
Typische Filtervolumina
50 ml bis 20 l
Filterfläche
200 cm2 (6,2 Quadratzoll)


 
Kleenpak™-, DFA- und Mini-Profile®-Kapsulen
Typische Filtervolumina
0,5 bis 100 l
Filterfläche
> 400 cm2 (0,43 Quadratfuß)
< 5.000 cm2 (5,3 Quadratfuß)


 
Kleenpak® Nova
Typische Filtervolumina
5 bis 2500 l
Filterfläche
> 5.000 cm2 (5,3 Quadratfuß)