明日のクロマトグラフィーを実行する前に、500 リットルの清澄発酵ブロスのバッチを 5 倍に濃縮し、新しいバッファーに切り替える必要があります。デッドエンドフィルターカートリッジは、この種の固形物が負荷されると数分以内に盲目になってしまい、ブロスを加熱すると、回収しようとしているタンパク質そのものを損傷する危険があります。これは、ほとんどのプロセス エンジニアがタンジェンシャル フロー フィルトレーション システム (TFF) を求めるポイントであり、通常は正しい判断です。

熱に敏感で価値の高い液体の濃縮と緩衝液交換を繰り返す場合、TFF はフラックスを何時間も安定に保ち、バッチごとに一貫した製品品質を維持し、意味のある規模であればリットルあたりのコストで行き止まりのろ過を打ち破ります。しかし、膜自体がプロジェクトの成功を決定することはほとんどありません。ポンプの選択、圧力制御、構造材料、そしてスキッドを周囲の遠心分離機、蒸発器、乾燥機にどのように接続するかも同様に重要です。ここでは、テクノロジーがどのように機能するか、完全なシステムに何が含まれているか、購入を決定する前に何を確認する必要があるかを説明します。

タンジェンシャルフロー濾過の仕組み

TFF システムでは、供給ストリームは膜表面に真っ直ぐではなく、膜表面に平行に流れます。ポンプは液体を膜全体に送り出します。圧力により、その一部が透過水として細孔を通って押し出されますが、残留水と呼ばれる残りは供給タンクに再循環されます。流れは表面を接線方向に通過するため、保持された粒子と溶質は高密度のケーキに詰め込まれるのではなく、継続的に運び去られます。この 1 つの油圧の違いにより、デッドエンド フィルターでは数分で詰まる接線流濾過が安定した出力で何時間も動作する理由が説明されます。

パフォーマンスを決定する 3 つの動作変数:

• 膜間圧力 (TMP): 供給側と透過側の間の平均圧力差。圧力が高くなると、ある程度まではより多くの磁束が発生します。最適値を超えると、出力がプラトーになるか低下するまで汚れ層が圧縮されます。
• クロスフロー速度: フィードが表面をスイープする速度。掃き掃除が速くなると汚れが遅くなりますが、ポンプのせん断力とエネルギーコストが増加します。
• 流束: 膜面積の単位あたりの透過流量、LMH (リットル/平方メートル/時間) で見積もられます。これは、生産スケジュールを構築するための数値です。

メンブレンには 2 つのワーキングクラスがあります。精密濾過膜は孔径約 0.1 ～ 10 ミクロンで、細胞、細胞破片、微粒子を阻止し、溶解タンパク質を通過させます。限外濾過膜は、分子量カットオフ (MWCO) (通常 1 ～ 1,000 kDa) によって評価され、タンパク質、ウイルス、多糖類、および同様の高分子を保持します。選択の一般的な開始ルール: 製品回収率を約 95 パーセント以上に保つために、ターゲット分子の分子量より少なくとも 3 ～ 5 倍小さい MWCO を選択します。

完全な TFF システムの内部にあるもの

膜モジュールのフォーマット

メンブレン自体は 3 つの主要な形式で出荷され、その選択によって下流のすべてが決まります。中空ファイバーモジュールは、カートリッジ内で数百本の細いファイバーを束ねます。開いたチャネルと穏やかな水圧により、せん断に敏感な原料や微粒子を含む液体のデフォルトとなります。フラットシートカセットは、膜層をコンパクトなホルダーに積み重ねて、保持容量 1 リットルあたりの高い膜面積を実現し、カセットを追加するだけで直線的にスケールアップします。セラミックおよび管状モジュールは初期費用が高くなりますが、強力な化学物質、高温、強力な洗浄を回避できるため、長い耐用年数で元が取れます。

ポンプ、タンク、制御装置

膜の周りでは、作動システムには製品に適合した供給ポンプが必要です。ペリスタルティックポンプは、穏やかでチューブが使い捨てであるため、ベンチスケールで主流です。ロータリーローブポンプと遠心ポンプが生産量を引き継ぎます。また、レベルまたは重量センサーを備えたフィードリザーバー、フィードライン、保持液および透過液ラインの圧力トランスデューサー、TMP を設定するための保持液バルブ、および冷たく保つ必要があるフィードの温度制御も必要です。 GMP 作業の場合、電解研磨仕上げと完全な材料文書を備えた SUS316L の接触部品が期待され、最新の発酵および抽出装置全体に適用されるのと同じ衛生基準が適用されます。

TFF システムが毎日実行する 2 つのジョブ

ハードウェアを取り外すと、TFF システムが 2 つの仕事を実行します。濃縮はより単純です。保持液が再循環している間、透過液はループから出ます。そのため、体積は減少し、保持された生成物は入熱なしで増粘します。ダイアフィルトレーションとして知られる緩衝液交換もほぼ同様に簡単です。新鮮な緩衝液が同じ速度でタンクに入り、葉を透過し、塩、残留溶媒、小さな不純物が洗い流される間、体積を一定に保ちます。

生産をスケジュールする前に、この計算を知っておく価値があります。各ダイアボリュームは、完全に透過性の汚染物質の約 63 パーセントを洗い流します。 3 つのダイアボリュームでは 95 パーセントを超え、5 つのダイアボリュームでは 99 パーセントを超えます。したがって、書類上では控えめに聞こえるバッファー交換は、特定のタンク回転数に変換され、それぞれの対価はバッファー量と処理時間として支払われます。

植物および天然物を扱う場合の調達上の注意事項: すべての限外濾過膜が高濃度のエタノールに耐えられるわけではありません。抽出ストリームに溶媒が含まれる場合は、選択の最初に化学的適合性の制限を確認してください。この段階では電話 1 回分の費用がかかり、次の段階ではメンブレン全体のフォーマットに費用がかかります。

TFF が遠心分離機や蒸発器と並んで適合する場所

濾過スキッドは単独では機能しません。典型的なバイオプロセス手順では、ディスクスタック遠心分離機またはデプスフィルターが一次清澄を処理し、次に TFF が清澄化された液体を濃縮してバッファーを交換し、クロマトグラフィーまたは結晶化によって生成物を磨きます。植物抽出も同様の順序に従います。最初に抽出、次に固形物の除去、精密な清澄と穏やかな濃縮、溶媒の回収、そして最後に乾燥します。

ハーブエキス固液分離用垂直ディスクスタック遠心分離機 積み重ねられたディスク全体に固形物を沈殿させることにより、ハーブ抽出物と発酵ブロスを清澄化する高速垂直ディスク分離機。バイオプロセスおよび植物抽出ラインにおける膜濃縮に先立つ一次清澄ステップに適しています。 製品を見る→

膜濃縮と熱蒸発は相補的なツールであり、競合するツールではありません。蒸発により、キログラム当たりの低コストで大量の水や溶媒が除去されるため、液体トンを削減する必要がある場合には流下膜式蒸発器や外部循環式蒸発器が主流となります。しかし、蒸発には熱がかかり、壊れやすいタンパク質、酵素、および一部の多糖類は、溶媒がなくなるずっと前に活性を失います。 TFF は周囲温度または冷却温度で相変化を起こさずに濃縮し、低フラックスと膜消耗品を犠牲にして優しさを実現します。多くの工場は両方を稼働させており、それぞれの場所で利益を得ています。

真空濃縮用三効果流下膜式蒸発装置 低温で省エネのバルク溶媒除去のために二次蒸気を再利用する 3 効果の流下膜蒸発器。穏やかな膜濃縮を補完し、ハーブおよび植物抽出物の大量削減を処理します。 製品を見る→

ほとんどの場合、精密ろ過の上流に位置する清澄ステップについては、次のガイドを参照してください。 ディスクスタック遠心分離機の原理、用途、選択 サイジング基準を詳細に分類します。

購入前に TFF システムを指定する方法

パンフレットではなく、独自のプロセス目標に基づいて膜領域のサイズを決定します。必要な面積は、除去する必要がある透過量を流束と利用可能な時間で割ったものです。具体的には、500 リットルを控えめな 30 LMH で 4 時間以内に 100 リットルまで濃縮するには、約 3.3 平方メートルの膜が必要になります。バッチが進むにつれて流束は常に減衰するため、マージンを追加する必要があります。

サイジング以外にも、システムがプラントで機能するかどうかを決定する 5 つの質問があります。

1. 膜の化学的性質は実際の飼料と一致していますか?仮定ではなく、実際の材料に対して pH 範囲、溶媒耐性、および温度制限を確認します。
2. フォーマットは拡張可能ですか?ラボスケールのカセットから生産スキッドまで同じ膜化学が実行される必要があるため、開発時に測定された流束と阻止データはスケールアップ後も存続します。
3. 使い捨てですか、それとも再利用可能ですか?使い捨て流路により、洗浄の検証と所要時間が短縮されます。ステンレス システムは初期費用が高くなりますが、量を増やすと消耗品の価格よりも安くなります。
4. どのようなドキュメントが付属していますか?ラインが GMP 検査に合格する必要がある場合は、材料証明書、表面仕上げデータ、および IQ/OQ サポートによる工場受け入れテストが前提条件となります。
5. パイロットトライアルでは何が分かるでしょうか?本格的な製造に着手する前に、独自のフィードでフラックスの減衰、製品の回収、洗浄サイクルの寿命を測定します。

セラミックろ過による植物抽出膜分離装置 循環タンク、フィードポンプ、セラミック膜を使用し、植物エキスを低温で清澄・濃縮する膜濾過スキッドです。 GMPワークショップでのパイロットテストにより、クライアントは本格的な製造前にフラックスと洗浄を検証できます。 製品を見る→

最後のポイントは、サプライヤーが迅速に分離する場合です。浙江省にある当社の施設では、GMP準拠のパイロットワークショップと研究開発プラットフォームを運営しているため、クライアントはステンレス鋼を切断する前に、フラックス、回収、洗浄プロトコルを独自の材料で検証することができます。これは、当社が抽出、蒸発、発酵ラインに適用するのと同じリスク回避ステップです。

タンジェンシャルフローろ過システムは、膜を購入するのではなく、プロセスの決定として扱ってください。収穫または抽出、清澄、濃縮、溶媒除去、乾燥の完全なシーケンスをマッピングし、そのシーケンスを実行するための濾過ステップを指定します。統合とは、まさに私たちが次のようなプロジェクトにアプローチする方法です。 中国東北部のCBDオイルおよびCBDアイソレート抽出生産ライン ここでは、清澄化、溶媒回収、濃縮、結晶化が、独立したスキッドの列ではなく、1 つの連続した流れとして設計されています。順序を正しく設定すれば、TFF ステップは本来あるべきものになります。最終配合に向かう途中で製品を保護する、静かで信頼できる段階です。