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1、刘毅MILLIPORE CHINABIOPROCESS DIVISIONWho is Millipore ?密理博简介创建于创建于1954年年,总部位于美国麻省波总部位于美国麻省波士顿，世界最早的膜生产商之一。士顿，世界最早的膜生产商之一。雇员超过雇员超过6000人人专注于生物专注于生物/制药及生命科学领域制药及生命科学领域分离纯化设备的领先者分离纯化设备的领先者拥有超过拥有超过6500种产品种产品2006年销售额达到年销售额达到15亿美元亿美元讲座主要内容Millipore公司简介超滤技术原理与简单优化膜的结构和功能为分离工艺选择合适的膜超滤系统介绍切向流超滤的操作超滤技术在生物工程领域的应
2、用Who is Millipore ?密理博简介创建于创建于1954年年,总部位于美国麻省总部位于美国麻省 波波士顿，世界最早的膜生产商之一。士顿，世界最早的膜生产商之一。雇员超过雇员超过5800人人专注于生物专注于生物/制药及生命科学领域制药及生命科学领域分离纯化设备的领先者分离纯化设备的领先者拥有超过拥有超过6500种产品种产品2006年销售额达到年销售额达到15亿美元亿美元Millipore全球有7个符合ISO9000标准的制造工厂密理博产品范围:从实验室研发到生物制药的分离纯化,细胞培养及环境监测Bioprocess57%Life Science23%Lab Water20%小针剂型产
3、品大输液产品滴眼剂生物制药澄清和预过滤系统最优化的预过滤配置，从实验室到放大生产 MILLISTAK+传统的“大饼”型式MILLISTAK+先进的Pod形式 Lab Plant Lab Plant切向流超滤系统超滤系统、盒式膜包、膜从小试到生产 Lab Plant Lab PlantPellicon 2 超滤膜实现了完全线性放大。层析系统控制系统、层析柱、层析介质从小试到生产Vantage L实验室级层析柱Prosep亲和层析填料 Quickscale层析柱Lab PlantLab Plant除菌过滤产品及除病毒过滤产品过滤芯，Disposable囊式过滤器、膜片从小试到生产实验室用各种除菌，
4、除病毒过滤器Facility用呼吸器，空气过滤器料液用囊式过滤器炮筒式滤芯第四代完整性测试仪Lab PlantLab Plant全面的微生物监控解决方案Equinox无菌无菌检验系系统 M Air T空气微生物空气微生物检测仪 M Air T Compressed压缩空气取空气取样系系统 Milliflex-Plus液体液体过滤系系统新的整合，新的技术- Celliance新的整合，新的技术-NovAsepticNovaSeptum取样装置取样装置新的整合，新的技术-Mobius无菌工艺:已经有超过800亿支无菌产品使用我公司的Durapore产品（2005）Millipore Product
5、s in MAb Processes Millipore的产品在重组单抗生产中的应用Millipore TFF systems are used in 9 of the top 10 selling monoclonals.在目前上市销售的单抗前10位产品中有9个应用了Millipore TFF系统。Millipore的产品在血制品生产中的应用产物albumin, hemoglobin (64kD)factor VIII & factor IXimmunoglobins (antibodies)fibrinogen, plasminogen客户Bayer: Kogenate (rFVIII)B
6、axter: Recombinate (fFVIII)Wyeth: Benefix (rFIX)Biopure: (hemoglobin)Abbott: Abbokinase (urokinase)迅速发展的疫苗行业3 vaccines in 125 years1800192519902002Number of Vaccines1020304016 vaccines in 65 years13 Vaccines in 13 yearsSmallpoxRabiesTyphoidTuberculosisDiptheria,Pertussis, InfluenzaTetanus, Yellow Fe
7、ver, Rubella,Measles, etc.Hib, Hepatitis A,B, MeningococcusPneumococcal,Mening C,aPertussis, . HillermanSalkPasteurEhrlich我们的部分客我们的部分客户户Aventis-Pasteur, Pfizer, Bayer, Solvay,Wyeth, Merck, GSK等等密理博中国1987年在中国开始设立办事处2000年在上海设立贸易有限公司在香港,上海,北京,广州,成都,沈阳等地都有办事处目前在中国的雇员超过100名（销售，维修，技术支持，工艺开发，系统工程师）密理博公司的服务
8、领域包括： 1. 制药及生物工程领域制药及生物工程领域制药及生物工程领域制药及生物工程领域 2. 生命科学研究领域ChangchunBeijingShanghaiGuangzhouHong KongChengduHarbinDalianJinanXianNanjingHangzhouWuhanFuzhouKunmingMillipore 的技术人员队伍：技术开发支持PDS工艺开发专员（process development specialist)工艺技术解决方案-加速上市！系统设计/制造服务高级系统设计工程师针对特殊工艺要求的设计专业的售后服务售后服务工程师(service engineer)
9、验证支持服务验证实验室（海外）应用开发实验室（上海）验证服务专员工艺验证服务（过滤工艺）质量验证服务（微生物控制）产业规模产业规模从实验室研发到大规模生产的顺利放大实验规模实验规模How to get from How to get from herehere to there?to there?Millipore 您的战略合作伙伴for Bio-Processingfor Bio-Processing生物工程工艺生物工程工艺生物工程工艺生物工程工艺微生物检验微生物检验 细胞培养细胞培养验证服务验证服务澄清过滤澄清过滤除菌过滤除菌过滤病毒去除病毒去除系统，工艺设计系统，工艺设计培训及技术支持培
10、训及技术支持层析层析微滤超滤反渗透/纳滤膜分离过程膜分离过程什么是超滤什么是超滤?超滤的应用范围A 除热原应用：除热原应用：Depyrogenation:缓冲液缓冲液/动物细胞培养基的热原去除动物细胞培养基的热原去除生物样品分离纯化终产物除热原生物样品分离纯化终产物除热原中药除热原中药除热原样品透析样品透析/缓冲液转换缓冲液转换 B 生物样品的分离纯化生物样品的分离纯化/浓缩应用：浓缩应用：Bioproduct Separation/Purification/Concentration :新药研发，小规模制备样品新药研发，小规模制备样品单抗，基因工程表达产物的分离单抗，基因工程表达产物的分离疫
11、苗，活性要求高的生物样品分离除杂质疫苗，活性要求高的生物样品分离除杂质超滤分离，浓缩的应用超滤分离，浓缩的应用处理珍贵的生物大分子样品处理珍贵的生物大分子样品C 生物工艺的终产物的透析缓冲液更换：生物工艺的终产物的透析缓冲液更换：Bioproduct Diafiltration Or Buffer exchange:生物样品（培养生物样品（培养/发酵表达产物，生物提取产物）的透析发酵表达产物，生物提取产物）的透析样品上层析柱前或洗脱后的缓冲液更换，及透析样品上层析柱前或洗脱后的缓冲液更换，及透析微滤实验：（微滤实验：（0.1/0.22/0.45/0.65um)D Micro-filtratio
12、n Application: 发酵菌体的浓缩收集发酵菌体的浓缩收集/更换缓冲液更换缓冲液/洗濯（洗濯（E.coli, Yeast 等）等）菌体破碎后，澄清过滤菌体破碎后，澄清过滤 细胞培养液的澄清细胞培养液的澄清/减菌减菌中药提取液的澄清分离中药提取液的澄清分离微滤之后，便可直接上层析柱！微滤之后，便可直接上层析柱！超滤的应用范围滤膜孔径分布0.1 kD - 2.0 kD反渗透反渗透 纳滤纳滤 超滤超滤 微滤微滤0.1 - 0.65 m1 kD 1 000 kD0.001 - 0.10 um0.001 kD - 0.5 kD0.00005 - 0.001 um过滤方式普通过滤 (NFF)滤芯形
13、式或“死过滤”流向是垂直于过滤介质的所有的液体全部透过过滤介质颗粒被截留在过滤膜内部或表面切向流过滤 (TFF) 交叉流动过滤流向是切向(平行)于过滤膜表面的一小部分液体透过过滤介质截留的颗粒从膜的表面被”扫除”普通过滤普通过滤(死端过滤死端过滤)液体流向液体流向膜表面膜表面切向流过滤切向流过滤(错流过滤错流过滤)切向流速切向流速透过流速透过流速溶液浓度溶液浓度 Cb膜表面膜表面膜表面浓度膜表面浓度膜表面浓度膜表面浓度 CwCw料液浓度料液浓度 Cb膜表面膜表面浓度膜表面浓度膜表面浓度膜表面浓度 CwCw料液切向流透透过过液液切向流过滤切向流过滤(TFF)膜表面膜表面常规过滤常规过滤(NFF)
14、透透过过液液超滤系统模型储罐膜夹具 泵Pp 透过液Q T回流液 P FP R回流阀透析/补料 泵Basic TFF System Layout超滤系统示意图Permeate Flow透出液透出液Retentate Flow回流液回流液Membrane膜膜Inlet Pressure进口压进口压Retentate Pressure回流压回流压Permeate Pressure透过压透过压Mixed Tank混合罐CROSSFLOWBulk Concentration Cb溶液浓度溶液浓度Wall Concentration Cw膜表面浓度膜表面浓度Feed FlowPumpFlushMixed
15、Diafiltration Buffer Exchange透析透析,缓冲溶液置缓冲溶液置换换Retentate Valve回流阀回流阀Heat Exchanger热交换器热交换器% Passage = 透过率 retentate permeatex 100% Retention = 100 - % Passage 截留率基本超滤术语Retentate 回流液回流液Permeate 透过液透过液% Passage 透过率透过率% Retention 截留率截留率 体积体积/升升112234567891011面积面积/平方米平方米时间时间/小时小时Litres / ( Square Metre x
16、 Hour ) or LMH 升升/(平方米平方米X小时小时) Flux : 通量通量基本超滤术语Typical Fluxes Millipore超滤/微滤膜典型通量StartVinitialFinishVfinalVCF = VinitialVfinalVolumetric Concentration Factor 体积浓缩因子基本超滤术语Yield = product recovered at end of process 收率Minus losses 损失最小化loss to permeate/retentate 透过液/回流液中的损失adsorption to membrane 膜吸附
17、unrecoverable product (hold up) 无法回收的产物(死体积)FinishVfinal基本超滤术语Transmembrane Pressure跨膜压Pressure Drop压降- PP2Tmp =PF + PRP = PF - PR = k . QP Feed (PF)P retentate (PR)P Filtrate (PP)Feed Flow QFlux基本超滤操作参数Optimal crossflow is 3 l/min-increasing crossflow beyond this value doesnt improve flux significa
18、ntly.超滤参数优化-切向流速Find Optimal Crossflow at Cinitial 优化的流速优化的流速Flux vs. TMP and Crossflow (Q)010203040506001020304050607080TMP, psiFlux, lmhQ=4 l/mQ=3 l/mQ=2 l/m超滤参数优化-TMPFind Optimal TMP at one Crossflow 优化的优化的TMPFlux vs. TMP (at one Q)polarizedoptimal TMPunpolarized0102030405060708090TMP, psi0102030
19、405060Flux, lmhQ=3 l/m膜的结构和功能膜的结构和功能Regenerated Cellulose Composite 30 kD Membrane at 2014x摘要摘要l膜的结构和材质膜的结构和材质-微孔过滤 (MF)-超滤 (UF)-反渗透/纳滤 (RO/NF)l膜的关键特性膜的关键特性l分离工艺膜的选择分离工艺膜的选择膜的材质膜的材质n微孔过滤膜微孔过滤膜聚醚砜Polyethersulfone再生纤维素Regenerated Cellulose聚偏二氟乙烯PVDF-polyvinylidene fluoride聚碳酸酯Polycarbonate尼龙Nylonn超滤膜超
20、滤膜聚醚砜Polyethersulfone 再生纤维素Regenerated Cellulose聚偏二氟乙烯PVDF -polyvinylidene fluoride膜的材质膜的材质 物理性质物理性质可压性弹性韧性化学性质化学性质pH溶剂 化学兼容性热敏性质热敏性质 温度Membrane Functionality膜的功能膜的功能nCapture mechanismsn捕获机理Size Exclusion大小排除Surface capture / Entrapment表面捕获/内部捕获Adsorption吸附Particles are adsorbed into the membrane st
21、ructure颗粒被吸附在膜上nPorosity开孔率Defined by % of membrane made up by the pores定义墨上开孔的比率The higher the porosity the higher the permeability高开孔率高通透率Membrane Structure:UF Cross-sectional SEMs膜结构膜结构Void Free BiomaxPES membranes无缺陷的聚砜膜无缺陷的聚砜膜BiomaxConventional PES membranes with finger voids手指状的传统聚砜膜手指状的传统聚砜膜P
22、ES Membranes聚砜膜聚砜膜Regenerated Cellulose再生纤维素再生纤维素 Conventional Regenerated Cellulose传统再生纤维素传统再生纤维素Composite Regenerated Cellulose Ultracel复合再生纤维素复合再生纤维素 UltracelMembrane Structure:UF Cross-sectional SEMs膜结构膜结构:降低成本-产物是最重要的因素!Characteristics of UF Membran超滤膜的特性超滤膜的特性PropertyBiomax membranesUltracel m
23、embranes膜材质膜材质聚醚砜改良再生纤维素分子量截留分子量截留5kD to 1000 kD 5kD to 1000 kD;1-3kD 非复合相对流速相对流速快速中等相对截留相对截留推荐使用30-50%分子量截留推荐使用30-50%分子量截留蛋白吸附蛋白吸附低吸附极低pH 范围范围1 - 142 - 13Ultrafiltration Membranes超滤膜参数超滤膜参数Operating Pressure 操作压力操作压力n0 - 100 psi (0-6.9 bar)nTighter pore structure requires higher pressures to overco
24、me the resistance of the membrane n紧密的膜孔结构可在高压下也可获得膜的截留率紧密的膜孔结构可在高压下也可获得膜的截留率Pore Rating 孔径孔径nBased on retention of Globular protein markers for nominal pore size ratingsn相对孔径基于球状蛋白截留率的标定相对孔径基于球状蛋白截留率的标定nSingle solute testing most commonn通常是单一溶液测试通常是单一溶液测试nMixed solute testing is more realistic but
25、newern混合溶液测试更现实混合溶液测试更现实,但是较新但是较新Structure 结构结构nCast Membrane铸造膜铸造膜nThin skin薄皮薄皮nAsymmetric不对称不对称nFinger voids or void-free 手指状或无缺陷手指状或无缺陷nNon-composite or composite非复合或复合非复合或复合 Integrity Testing完整性测试完整性测试nDiffusion (Testing only detects gross defects)气体扩散气体扩散MIXINGTHICKNESSCONTROLMEMBRANECASTINGHY
26、DROPHILISATIONDRYINGENVIRONMENTALYCONTROLLEDCHAMBER孔径定义孔径定义-葡聚糖截留曲线葡聚糖截留曲线膜孔径选择与产物损失膜孔径选择与产物损失截流率导致的产物损失受以下操作参数影响体积浓缩因子透析体积对于在回流液中的产物损失计算% Product Loss to filtrate = 100 * 1 - e(R - 1)*(ln VCF + N)35倍的余量孔径选择与产物损失孔径选择与产物损失产物在回流液产物在回流液Typical Membrane Retention Characteristics典型的膜截留特征典型的膜截留特征 Filter C
27、ode Material NMWL Retention Markers Passage MarkersPTGCPS10,000 Cytochrome C 90%Albumin 98%Vitamin B12 70%PLGCRC10,000 Cytochrome C 95% Vitamin B12 70%PTTKPS30,000 Albumin 98%Gamma Globulin99%Cytochrome C 50%PTHKPS100,000Gamma Globulin99%Albumin 20%PLMKRC300,000T500 Dextran 70%T70 Dextran 60%PKMKPVD
28、F300,000T500 Dextran 60%T70 Dextran 60%GVWPPVDF0.22um B.diminutaBpt.HVLPPVDF0.45um S. marcesensBpt.Selecting a Membrane for a Separation如何为分离工艺选择合适的膜如何为分离工艺选择合适的膜?lObjective of the separation分离的目的分离的目的lCharacteristics of the fluid and the solute 液体和溶质的性质液体和溶质的性质lConcentrations - initial and final浓度浓
29、度-初始和最后初始和最后lStability / solubility 稳定性稳定性/可溶性可溶性lEffective pore size有效孔径有效孔径lProcessing sensitivity 过程的敏感性过程的敏感性lPotential hazards 潜在的风险潜在的风险Defining the Separation Objective 明确分离的目的明确分离的目的lWhat is the product solution/suspension to be filtered?l待过滤的产品溶液/悬浮液是什么?name, composition, properties, stabil
30、ity.名字.组成,性质,稳定性lWhat must be removed from the product during filtration?l过滤中什么必须被除去?solvent, other solutes, insolubles, and their characteristics溶剂.其他溶液,不溶物和他们的性质lWhat are the concentrations of product, solvent, impurities?产品,溶剂,杂质的浓度是多少?lAt what temperature should filtration be conducted?l在多少温度下操作
31、?How much feed volume to be filtered?进料液有多少体积被滤过?What is the desired final product concentration, or product solution volume?最后产品的浓度或产品溶液的体积要求是多少?Will the retentate need to be diafiltered?If so, what is the quantitative objective of Diafiltration?截留物质是否需要透析?如果是,透析的数量目标是什么?How much time is available
32、for processing a single batch?处理一个批次需要多久?Defining the Separation Objective 明确分离的目的明确分离的目的lUnderstand the solvent了解溶剂pHIonic strength 离子强度Viscosity 粘性lProcessing Conditions 过程条件Prefiltration / Pretreatment 预过滤/预处理Temperature 温度Time / Frequency 时间/频率Hardware restrictions 硬件限制Cleaning / Sanitizing chem
33、ical selection清洗/消毒化学物质的选择Personnel Restrictions人员的限制Characteristics of the fluid and the solute 液体和溶质的性质液体和溶质的性质Some Membrane Selection Questions膜材料选择的问题膜材料选择的问题l截留孔径Solute size / characteristics 溶质的大小/性质Membrane performance 膜的表现l溶剂的化学兼容性Solvent type / concentration溶剂的类型/浓度l清洗化学物质相关的问题Compatibility
34、 / Exposure / Validation化学兼容性/暴露/验证l膜的粘联/吸附性质Initial & final protein concentration is important初始&最后蛋白的浓度最重要l产物的回收率/截留率Remember UF membranes are not totally retentive超滤膜不是全部截留Establish acceptable standards first 首先建立可接受的标准Guidelines for Choosing a Polymeric Membrane选择膜材料的指导建议选择膜材料的指导建议lCompare two t
35、ypes of UF membranesl比较两种类型的超滤膜比较两种类型的超滤膜Cellulose (low protein binding, solvent resistant)纤维素纤维素(低蛋白吸附低蛋白吸附,耐有机溶剂耐有机溶剂)Polyethersulfone (broad pH range, oxidant resistant)聚醚砜聚醚砜(广泛的广泛的PH范围范围,抗氧化抗氧化)Recommend Cellulose Membranes for:l纤维素膜推荐用于纤维素膜推荐用于:Solutions containing organic solvents溶液含有有机溶剂溶液含有
36、有机溶剂Dilute protein solutions (initial concentration 20g/l) 浓缩蛋白浓度达浓缩蛋白浓度达20G/LProlonged exposure to NaOH or oxidants like chlorine延长延长NAOH或氧化剂如氯的耐受或氧化剂如氯的耐受膜的选择膜的选择-Pellicon平板膜与中空纤维对比平板膜与中空纤维对比Millipore推荐您在生物推荐您在生物/制药领域超滤应用时使用制药领域超滤应用时使用Pellicon 板膜板膜 !Approximate Protein Adsorption of Different Memb
37、rane Materials不同膜材质对蛋白的吸附不同膜材质对蛋白的吸附Membrane MaterialProtein Adsorption(ug/cm2)Hydrophilized PVDF(Durapore, Viresolve)1 - 10Regenerated Cellulose(PL series)1 - 35Cellulose Acetate40 - 50Modified (low protein binding) Polyethersulfones(Biomax)10 -125Unmodified Polyethersulfones(PT series)150 - 200Nyl
38、on & other Polyamides130 - 200Sources:A.M.Pitt J.Paren.Sci.Tech. May 1987 pp 110-114, C. Samy Pharm.Tech.Intl. Nov. 1992 pp 38-48, Millipore in-house testsMembrane Selection Polymer膜的选择膜的选择-材料材料lPrinciple - the membrane should have minimal interaction with the solutel原则原则-膜和溶质间有最小的相互作用膜和溶质间有最小的相互作用s
39、elect a membrane known to have low interactionl 选择一种有最小相互作用的膜选择一种有最小相互作用的膜lBenefit is low adsorption 低吸附的益处低吸附的益处more consistent flux 更快的流速更快的流速more consistent rejection / passage更高的截留率更高的截留率/通透量通透量greater potential yield 更高的回收率更高的回收率easier cleaning 易于清洗易于清洗lUnderstand 必须了解必须了解basic solute character
40、istics 基本的溶质性质基本的溶质性质manufacturers product information产品生产信息产品生产信息solute concentration溶质浓度溶质浓度concentration factor 浓缩因子浓缩因子Membrane Selection Retention膜的选择膜的选择-截留截留lPrinciple - the membrane should be chosen to either pass or retain the solutel原则原则-膜被选择因为溶质可通过膜或者被截留膜被选择因为溶质可通过膜或者被截留Clarification: the
41、 selected solute passes through the membrane and into the filtrate澄清澄清:该溶质可以透过膜而进入滤出液该溶质可以透过膜而进入滤出液Concentration: the solute remains in the retentate浓缩浓缩:溶质被截留溶质被截留Diafiltration: the low molecular weight solutes pass through the membrane while the solute of interest remains in the retentate透析透析:小分子物
42、质透过膜小分子物质透过膜,而目标而目标 大分子被截留大分子被截留lTools & Information 工具工具&信息信息Solute molecular weight 溶质的分子量大小溶质的分子量大小Solute structure 溶质结构溶质结构Relative Flux for Different UF Devices各超滤设备的流通量各超滤设备的流通量Conclusion总结总结lTips要点Choose the membrane carefully仔细选择膜仔细选择膜Select the membrane based on the separation process 在分离过程
43、的基础上选择膜在分离过程的基础上选择膜If retention is maximized and adsorption minimized you gain the greatest yields. 如果截留率最大如果截留率最大,吸附最低吸附最低,那么你将那么你将获得最大的回收率获得最大的回收率Basic Operation超滤的基本操作Flush 冲洗冲洗Integrity Test 完整性测试完整性测试Buffer Condition缓冲液的条件缓冲液的条件Process - Conc. 工艺工艺-浓缩浓缩/澄清澄清Process Diafiltration工艺工艺-透透析析Recover
44、 Product 获得产品获得产品CIP (SIP)在线清洗在线清洗Water Flux 水通量水通量Storage 保存保存 回流液 (浓缩)储罐P FPp膜透析夹具泵 透出液P RQ T Q DQ T=回流阀Basic Operation超滤的基本操作Flush 冲洗冲洗Integrity Test 完整性测试完整性测试Buffer Condition缓冲液的条件缓冲液的条件Process - Conc. 工艺工艺-浓缩浓缩/澄清澄清Process Diafiltration工艺工艺-透透析析Recover Product 获得产品获得产品CIP (SIP)在线清洗在线清洗Water Fl
45、ux 水通量水通量Storage 保存保存 回流液 (浓缩)储罐P FPp膜透析夹具泵 透出液P RQ T Q DQ T=回流阀Operation: Flushing操作:冲洗Flushing is done to remove storage or cleaning solution 冲洗是为了去除保存液或清洗剂Flushing fluid (water) can be recirculated back to tank or directed to drain冲洗液(水)可循环流回罐中或直接排掉Tips:技巧Use clean water 使用干净的水Flushing directly t
46、o drain is more efficient 直接排放的冲洗更有效率Flushing with warm water can help 温水冲洗效果较好Basic Operation超滤的基本操作Flush 冲洗冲洗Integrity Test 完整性测试完整性测试Buffer Condition缓冲液的条件缓冲液的条件Process - Conc. 工艺工艺-浓缩浓缩/澄清澄清Process Diafiltration工艺工艺-透透析析Recover Product 获得产品获得产品CIP (SIP)在线清洗在线清洗Water Flux 水通量水通量Storage 保存保存 回流液 (
47、浓缩)储罐P FPp膜透析夹具泵 透出液P RQ T Q DQ T=回流阀Operation: Integrity Testing操作:完整性测试Why Integrity Test?为什么进行完整性测试?If filter is not integral, your separation will not be performed properly and product may be lost如果膜不是完整的,分离将不会表现良好而且产品可能会丢失May be required to satisfy regulatory concerns需要满足法规的要求Principle of Integ
48、rity Testing完整性测试的原理Wet the membrane completely with water用水完全润湿膜Measure air flow through the wetted membrane at low pressure (5 - 30 PSI)在低压下(5-30PSI)测量空气通过湿润膜的体积Operation: Integrity Testing操作:完整性测试Procedure步骤Clean if necessary 如果必要的话清洗Flush Membranes to thoroughly wet 冲洗膜达到完全润湿Drain Membranes 排掉多余
49、水Pressurize Feed/Retentate Side with Air 在进口/回流口用空气加压Allow Air Flow to Stabilize 空气流动稳定Measure Air Flow 测量空气的流量Capture Air in Inverted CylinderMass Flow Meter 用倒置的量筒测量空气的体积Basic Operation超滤的基本操作Flush 冲洗冲洗Integrity Test 完整性测试完整性测试Buffer Condition缓冲液的条件缓冲液的条件Process - Conc. 工艺工艺-浓缩浓缩/澄清澄清Process Diafi
50、ltration工艺工艺-透透析析Recover Product 获得产品获得产品CIP (SIP)在线清洗在线清洗Water Flux 水通量水通量Storage 保存保存 回流液 (浓缩)储罐P FPp膜透析夹具泵 透出液P RQ T Q DQ T=回流阀Operation: Buffer Conditioning操作:缓冲溶液的条件What is Buffer Conditioning?什么是缓冲溶液的条件?Wetting the membrane with a buffer that is compatible with the feed solution湿润膜的缓冲溶液和进料的溶剂是
51、兼容的Prevents any solutes from being precipitated or denatured when they contact the membrane当它们接触膜时,防止任何溶剂沉淀或变性How do I Condition the Membranes?我们怎样使膜达到要求的情况?Circulate an appropriate buffer through the membranes under pressure.在一定的压力下,选择一种适当的缓冲溶液来循环洗膜Basic Operation超滤的基本操作Flush 冲洗冲洗Integrity Test 完整性
52、测试完整性测试Buffer Condition缓冲液的条件缓冲液的条件Process - Conc. 工艺工艺-浓缩浓缩/澄清澄清Process Diafiltration工艺工艺-透透析析Recover Product 获得产品获得产品CIP (SIP)在线清洗在线清洗Water Flux 水通量水通量Storage 保存保存 回流液 (浓缩)储罐P FPp膜透析夹具泵 透出液P RQ T Q DQ T=回流阀Operation: Processing操作:工艺Types of Processing处理的类型Concentration 浓缩Diafiltration 透析Procedures
53、 步骤Fill tank with process fluid 用料液将罐注满Start pump and adjust system to recommended flows/pressures 启动泵然后调节系统到建议的流速/压力Concentrate and diafilter per SOPs 在每个SOP下浓缩和透析Add diafiltration fluid where required在要求的地方加入透析液Concentration浓缩Concentration浓缩Concentration浓缩Concentration浓缩Concentration浓缩Concentratio
54、n浓缩Concentration浓缩Concentration浓缩Basic Operation超滤的基本操作Flush 冲洗冲洗Integrity Test 完整性测试完整性测试Buffer Condition缓冲液的条件缓冲液的条件Process - Conc. 工艺工艺-浓缩浓缩/澄清澄清Process Diafiltration工艺工艺-透透析析Recover Product 获得产品获得产品CIP (SIP)在线清洗在线清洗Water Flux 水通量水通量Storage 保存保存 回流液 (浓缩)储罐P FPp膜透析夹具泵 透出液P RQ T Q DQ T=回流阀Operation
55、: Diafiltration操作:透析Diafiltration is the addition of a fluid (buffer) to the feed tank during a UF operation while permeate is being removed from the system透析是当透出液被从系统中去除,在料液罐中加入另外一种液体(缓冲溶液)In clarification applications it is done to improve removal of passing species在澄清的应用中,它是用来提高透出物的透出效率的In concen
56、tration applications it is done to change the buffer 在浓缩的应用中,它是用来置换缓冲溶液的Diafiltration透析Diafiltration透析Diafiltration透析Diafiltration透析Diafiltration透析Diafiltration透析Diafiltration透析Diafiltration透析Basic Operation超滤的基本操作Flush 冲洗冲洗Integrity Test 完整性测试完整性测试Buffer Condition缓冲液的条件缓冲液的条件Process - Conc. 工艺工艺-浓缩
57、浓缩/澄清澄清Process Diafiltration工艺工艺-透透析析Recover Product 回收产物回收产物CIP (SIP)在线清洗在线清洗Water Flux 水通量水通量Storage 保存保存 回流液 (浓缩)储罐P FPp膜透析夹具泵 透出液P RQ T Q DQ T=回流阀Operation: Product Recovery操作:获得产品Product in Permeate 产品在透过液中Diafiltration washes product through membrane 通过膜透析回收产品Product in Retentate 产品在回流液中Gravit
58、y drain 自重排放Pressure “blow-down” with drain 用压力”吹干”排空Plug flow rinse 活塞流冲出Put buffer in tank and push fluid out of system用缓冲溶液将料液顶出系统 Recirculated rinse 循环洗出Drain and then add buffer to tank 排干后将缓冲溶液加入罐中Recirculate buffer and collect 循环缓冲溶液然后收集回收Basic Operation超滤的基本操作Flush 冲洗冲洗Integrity Test 完整性测试完整
59、性测试Buffer Condition缓冲液的条件缓冲液的条件Process - Conc. 工艺工艺-浓缩浓缩/澄清澄清Process Diafiltration工艺工艺-透透析析Recover Product 获得产品获得产品CIP (SIP)在线清洗在线清洗(灭菌灭菌)Water Flux 水通量水通量Storage 保存保存 回流液 (浓缩)储罐P FPp膜透析夹具泵 透出液P RQ T Q DQ T=回流阀Operation: Cleaning (CIP)操作:清洗(CIP)Why Clean?为什么要清洗?To remove product residue from the sys
60、tem 为了去除系统中产品的残余prevents cross-contamination of batches防止批次之间的交叉污染To remove bioburden 去除生物负荷kill bacteria, mold, viruses 杀死细菌.霉菌,病毒To remove endotoxin 去除内毒素To restore membrane permeability 恢复膜的通透性ensure reproducible filtration from run to run保证每次运行后可重复过滤Operation: Cleaning操作:清洗Cleaning Agents清洗剂Must
61、 effectively remove process material left in system必须有效地去除系统中料液的残留Must be compatible with materials of construction - membrane, module, system hardware必须与膜,膜具,系统硬件兼容Should be able to validate removal of cleaning agent from the system从系统中清洗剂去除可以被验证Commonly used agents通常使用的介质NaOH at 0.1 - 1.0 NNaOCl (
62、bleach) at 200 - 500 ppm active chlorinePhosphoric Acid at 0.1 N 0.1N磷酸Operation: Cleaning操作:清洗Cleaning Procedures清洗步骤Add cleaning (CIP) solution to tank将清洗液加入罐中be careful to mix thoroughly注意完全混匀Operate system in recycle mode使系统循环运行retentate and permeate directed back to tank截留液和透出液直接流回罐中Cleaning fl
63、ows and pressures usually similar to processing flows and pressures清洗的流速和压力通常和处理过程中相似Operation: Steaming操作:蒸汽灭菌Why Steam:为什么蒸汽灭菌?To insure sterility of system为了保证系统无菌System should be clean prior to steaming系统在蒸汽灭菌前应先清洗Steam Temperature蒸汽温度Typically 121 - 131CProstak Specifications Prostak参数Maximum T
64、MP of 2 PSI during steaming蒸汽灭菌中最大TMP为2PSIMaximum Temperature 133C最高温度为133Rated for 20 cycles at 126 C126可灭菌达20次Basic Operation超滤的基本操作Flush 冲洗冲洗Integrity Test 完整性测试完整性测试Buffer Condition缓冲液的条件缓冲液的条件Process - Conc. 工艺工艺-浓缩浓缩/澄清澄清Process Diafiltration工艺工艺-透透析析Recover Product 获得产品获得产品CIP (SIP)在线清洗在线清洗Wa
65、ter Flux 水通量水通量Storage 保存保存 回流液 (浓缩)储罐P FPp膜透析夹具泵 透出液P RQ T Q DQ T=回流阀Operation: Water Flux操作:水通量What is Water Flux (NWP)?什么是水通量?A measure of the ability of water to pass through the membrane一种水透过膜的能力的衡量Why is it Useful?为什么很有用?It serves as a benchmark for the cleanliness of the membranes 它可以做为膜是否清洗干
66、净的标准Be aware that it can be affected by the system需明确它可以受到系统影响(所以以新膜水通量为基准)Operation: Water Flux操作:水通量How is Water Flux Measured?水通量如何测量?Filter Pure Water Through the Membranes使纯净水透过膜Measure:测量Filtrate Flow 过滤流速Feed, retentate, and permeate pressures进口压,回流压和透出压Water temperature水温Calculate Water Flux
67、 Normalized for area, pressure, and temperature在一定面积,压力和温度条件下计算水通量NWP = (Flow Rate) x (Temp. Correction Factor) (TMP) x (Area)Basic Operation超滤的基本操作Flush 冲洗冲洗Integrity Test 完整性测试完整性测试Buffer Condition缓冲液的条件缓冲液的条件Process - Conc. 工艺工艺-浓缩浓缩/澄清澄清Process Diafiltration工艺工艺-透透析析Recover Product 获得产品获得产品CIP (
68、SIP)在线清洗在线清洗Water Flux 水通量水通量Storage 保存保存 回流液 (浓缩)储罐P FPp膜透析夹具泵 透出液P RQ T Q DQ T=回流阀Operation: Storage操作:储存Objectives目的Keep the membranes wet 使膜保持湿润Prevent growth of bacteria, mold, fungi, etc. when the system is not in use当系统没有使用时,防止细菌,霉菌,真菌等的生长 Procedure步骤Prepare preservative solution in tank 在罐中准
69、备防腐剂Circulate solution through membranes in total recycle mode 在循环的状态下,使溶液透过膜For long term storage, membranes can be removed from the system对于长时间的保存,膜可以从系统上拿出来保存Summary总结Tangential Flow Filtration 超滤Flow is parallel (tangential) to the membrane surface液体流动是平行于膜的表面Little accumulation on filter surfac
70、e在膜的表面有少量的积聚Used to Clarify Fluids or Concentrate Molecules用于澄清液体或浓缩分子System Operation系统操作Flush 冲洗Integrity Test 完整性测试Buffer Condition 缓冲液条件Process Concentration浓缩Process Diafiltration 透析Recover Product 获得产品CIP (SIP) 在线清洗/灭菌Water Flux 测水通量Storage 保存Liu Yi 刘毅MILLIPORE CHINAOffice:86-21 38529050,38529000Mobile:86-13918026030Fax:021-63907346,53060838上海市浦东新区张江高科技园区碧波路690号2号楼301室Room 301,Tower 2,Zhangjiang High-Tech Park,690 Bibo Road, Pudong New District, Shanghai联系方式： Picture : Millipore Bio Manufacturing Sciences Group Billerica, MAThank you
