过滤器元件、切向流过滤系统、产生进料筛网的方法技术方案

过滤器元件、切向流过滤系统、产生进料筛网的方法。本发明专利技术提供具有盒样性能的紧凑螺旋缠绕过滤器元件。本发明专利技术进一步提供采用具有盒样性能的紧凑螺旋缠绕过滤器元件的过滤系统(例如，TFF系统)和工艺(例如，SPTFF工艺)。

Filter element, tangential flow filter system, method of generating feed screen

【技术实现步骤摘要】
过滤器元件、切向流过滤系统、产生进料筛网的方法本申请是原案申请号为201580000461.1的专利技术专利申请(国际申请号：PCT/US2015/037780，申请日：2015年6月25日，专利技术名称：过滤器元件、切向流过滤系统、液体过滤工艺)的分案申请。
本专利技术涉及过滤器元件、切向流过滤系统、产生进料筛网的方法、进料隔离物。
技术介绍
生物制药过滤系统通常利用盒式过滤器进行高分子、例如单克隆抗体的超滤和透析过滤。盒式过滤器(例如3盒(EMD密理博公司(EMDMilliporeCorp.)，比尔里卡，马萨诸塞州))由于其紧凑性、高质量转移率、低交叉流要求和可接受的低压力降而用作所需系统性能的标准。然而，盒式过滤器必须在压缩夹持器组合件中运行，所述组合件通常由厚不锈钢夹持器板和对齐杆组成。通过拧紧螺母或向液压活塞赋能来向过滤器施加压缩。对于一次性应用，通常将这些盒与昂贵的壳体组合件分离，以防止这些壳体组合件与工艺流体接触。所述分离是通过使用封装这些盒的衬层板或塑料夹套来实现。这些壳体组合件和衬层板/塑料夹套二者都使用不便并且增加了过滤系统的成本和复杂性。因为螺旋缠绕膜模块不需要使用压缩夹持器组合件，所以其是一种有吸引力的盒式过滤器的替代品。然而，常规螺旋缠绕膜元件的通量远低于盒式过滤器，并且要以相同交叉流率获得与盒式过滤器类似的通量会需要不实用的大泵或长过滤流径，导致一个系统既不紧凑也不易使用。因此，需要有效、紧凑、可缩放并且改良的螺旋缠绕过滤器元件和提供盒式过滤器的性能优点的元件。r>
技术实现思路
本专利技术部分地是基于提供盒式过滤器的性能属性的改良的螺旋缠绕过滤器元件。因此，在一个实施例中，本专利技术涉及一种螺旋缠绕过滤器元件，其所具有的渗透物通量为一个在相同交叉流通量下操作的参照盒式过滤器的质量转移限制的渗透物通量的至少约70％，并且进料通道压力降不超过在相同交叉流通量下操作的该参照盒式过滤器的进料通道压力降的约1.2倍。在其他实施例中，渗透物通量为该参照盒式过滤器的质量转移限制的渗透物通量的至少约80％或90％。在其他实施例中，一个螺旋缠绕过滤器元件的进料通道长度为约6英寸(15.24cm)到约18英寸(45.72cm)。在一个特定实施例中，一个螺旋缠绕过滤器元件的进料通道长度为约12.5英寸(31.75cm)或更小。在另一个实施例中，本专利技术涉及一种TFF系统，其包括至少一个本专利技术的螺旋缠绕过滤器元件。在一个特定实施例中，该TFF系统可以一种单程模式操作。在一些实施例中，该TFF系统中可包括两个或更多个串联或并联流体连接的螺旋缠绕过滤器元件。该TFF系统一般可包括一个阀或流量计，其定位于一个渗余物出口或将渗余物从该系统运送到一个渗余物容器的管道上，以控制再循环的渗余物的量。该TFF系统还可包括一个用于透析过滤溶液的储器和一个用于将透析过滤溶液输送到进料储器的管道。在另一个实施例中，本专利技术涉及一种用于过滤一种液体进料的工艺，其包括使一种液体进料通过至少一个本专利技术所述的螺旋缠绕过滤器元件，在该过滤器元件中将该液体进料分离为渗透物和渗余物，并且从该过滤器元件回收该渗透物和至少一部分的该渗余物。该工艺可为一种切向流过滤(TFF)工艺(例如，一种单程TFF(SPTFF)工艺)。在某些实施例中，可在该TFF系统中将该液体进料通过至少两个流体连接的本专利技术的螺旋缠绕过滤器元件。该渗余物的一部分(包括该渗余物的约10％或更少)可再循环通过这些过滤器元件中的至少一者。该工艺可进一步包括一个透析过滤步骤，其包括浓缩和稀释步骤。在另一个实施例中，本专利技术涉及一种产生一种高湍流促进性进料筛网的方法，其包括通过沿该编织纤维进料筛网的一个外表面使切向点变平或移除这些切向点将该进料筛网热辊压延到最终高度为约350μm。本专利技术提供具有若干个优点的改良的螺旋缠绕过滤器元件。例如，本专利技术的这些螺旋缠绕过滤器元件可实现接近或约为盒式过滤器在相同交叉流下操作时提供的渗透物通量的渗透物通量。另外，本专利技术的这些螺旋缠绕过滤器元件能在没有进料通道压力降显著增加的损失的情况下实现所述渗透物通量，这种损失在常规螺旋缠绕过滤器中出现。本专利技术的这些螺旋缠绕过滤器元件还提供呈一种紧凑设计以确保易于纳入过滤系统中的盒的性能属性。另外，与盒不同，本专利技术的这些螺旋缠绕过滤器元件不需要压缩壳体或衬层，并且尤其对于一次性系统，可置于与盒相比增加易用性的可弃式套管或衬层中。因此，本专利技术的这些螺旋缠绕过滤器元件提供用于过滤系统和工艺(包括TFF系统和工艺)中的适宜的盒式过滤器替代品。图1将市售过滤装置(包括一个P3B030A01盒式过滤器(EMD密理博，比尔里卡，马萨诸塞州)和多种可得螺旋缠绕过滤器元件)的相对于本专利技术的螺旋缠绕过滤器元件的比较性质制表。附图说明如在附图中所说明，根据下文对本专利技术实例性实施例的更具体描述，以上内容将变得明显，其中在所有不同图中，相似参考符号是指相同部分。这些图不一定是按比例绘制，而是着重展示本专利技术的实施例。图1是列示市售过滤装置(包括一个盒式过滤器和多种可得的螺旋缠绕过滤器元件)相对于本专利技术的螺旋缠绕过滤器元件的比较性质的表格图2是一种参照盒式过滤器和一种比较螺旋缠绕过滤器元件的渗透物通量对交叉流的图。图3是图2中图的外推图。图4是串联螺旋缠绕过滤器元件的示意图。图5是一种参照盒式过滤器(P3B030A01)和一种比较螺旋缠绕过滤器元件(Prep/Scale，CDUF006，12”长度过滤器)的压力降对交叉流的图。图6是一个螺旋缠绕过滤器元件的横截面图。图7是围绕一个常规螺旋缠绕膜元件的旁通流(环形)空间的横截面图。图8是描绘一种气胀机制的示意图。图9是描绘具有一个厚渗透物筛网(隔离片)的气胀的示意图。图10是描绘具有一个薄渗透物筛网的气胀的示意图。图11是描绘比较在用厚(左)和薄(右)渗透物筛网进行气胀后的旁通的示意图。图12是描绘将一个进料筛网压印到一个膜中和气胀减轻的示意图。图13是描绘一个膨胀进料筛网和气胀减轻的示意图。图14是描绘进料流如何渗透穿过最外层进料通道中的一个膜并渗透穿过一个内部进料通道中的两个膜的示意图。图15是一个螺旋缠绕过滤器元件的透视图。图16是一个螺旋缠绕过滤器元件的膜包封的示意图。图17是一个切向流过滤(TFF)系统的图式。图18是显示不同构造因素对螺旋缠绕过滤器效率的影响的图。图19是在一个螺旋缠绕过滤器中获得36lmh所需的交叉流比率对跨膜压力(TMP)的图。图20是一个常规盒式过滤器、一个常规prep/scale螺旋缠绕过滤器和根据本专利技术多个实施例的螺旋缠绕过滤器元件的渗透物通量对交叉流的图。图21是一个未改变、未压延的a型筛网(a-screen)进料筛网的图像。图22是一个经改变a型筛网进料筛网的图像，其已经过压延以移除切点并减小筛网高度。图23是本专利技术的多个实施例的渗透物通量和压力降的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋过滤器元件，其中：/na)所述过滤器元件具有渗透物通量，该渗透物通量是在相同交叉流通量下操作的参照盒式过滤器的质量转移限制的渗透物通量的至少约70％；并且/nb)所述过滤器元件在所述参照盒式过滤器的进料通道压力降的约1.2倍或更小的进料通道压力降下操作。/n

【技术特征摘要】
20140625 US 62/017,0841.一种螺旋过滤器元件，其中：
a)所述过滤器元件具有渗透物通量，该渗透物通量是在相同交叉流通量下操作的参照盒式过滤器的质量转移限制的渗透物通量的至少约70％；并且
b)所述过滤器元件在所述参照盒式过滤器的进料通道压力降的约1.2倍或更小的进料通道压力降下操作。


2.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，该渗透物通量为该参照盒式过滤器的质量转移限制的渗透物通量的至少约80％。


3.根据权利要求1或2所述的过滤器元件，其中，该交叉流通量介于约2L/min·m2与约12L/min·m2之间或介于约0.1L/min·m2与约2L/min·m2之间。


4.根据权利要求1、2或3所述的过滤器元件，其中，该进料通道压力降为约5psid到约30psid。


5.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件，其包含长度为约18英寸(45.72cm)或更小的进料通道。


6.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件，其包含两个或更多个螺旋过滤器子元件。


7.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件，其包含高度小于约600μm的进料通道。


8.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件，其包含高度介于约450μm到约600μm的进料通道。


9.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件，其包含高度小于约800μm的渗透物通道。


10.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件，其包含高度介于约200μm到约800μm的渗透物通道。


11.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件，其包含进料通道，该进料通道的长度小于该进料通道的高度的约800倍。


12.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件，其包含高湍流促进性进料筛网。


13.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件，其包含未压缩高度为约600μm或更小的进料筛网。


14.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件，其包含在操作温度下在约50psi压缩下，压缩到小于约130μm的渗透物筛网。


15.根据权利要求1所述的过滤器元件，其包含封闭的最外层进料通道层。


16.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件，其包含被压到膜中、被预压缩或其组合的进料筛网。


17.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器元件，其包含能在操作期间膨胀并维持与膜表面的接触的进料筛网。


18.根据前述权利要求中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·思迪恩，
申请(专利权)人：EMD密理博公司，
类型：发明
国别省市：美国;US