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Tiefenfiltration Passgenaue Tiefenfiltration für die Plasmafraktionierung

| Autor / Redakteur: Uta Hilgers, Jörg Thiemann* / M.A. Manja Wühr

Die Aufreinigung ist elementarer Bestandteil vieler feinchemischer als auch biopharmazeutischer Prozesse. Technik der Wahl ist oft die Tiefenfiltration. Am Beispiel der Plasmafraktionierung zeigt sich, wie flexibel und skalierbar sich Tiefenfiltrationssysteme gestalten lassen.

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Das Tiefenfiltrationssystem Beco Integra Plate ist in fünf Größen von 200 bis 1000 mm verfügbar. So kann zunächst auf einem kleinen System getestet und anschließend auf den benötigten Produktionsmaßstab übertragen werden.
Das Tiefenfiltrationssystem Beco Integra Plate ist in fünf Größen von 200 bis 1000 mm verfügbar. So kann zunächst auf einem kleinen System getestet und anschließend auf den benötigten Produktionsmaßstab übertragen werden.
(Bild: Eaton)

Die Aufbereitung mithilfe der Tiefenfiltration in der biopharmazeutischen und feinchemischen Produktion stellt hohe Anforderungen an das Tiefenfiltermedium – sei es als Flachschicht oder in der Bauform des Tiefenfiltermoduls. Am Beispiel der Plasmafraktionierung lassen sich die hohen Anforderungen an das Tiefenfiltermedium verdeutlichen, da biopharmazeutische Produkte sehr strengen und genau definierten Qualitätsanforderungen sowie verschiedenen regulatorischen Vorschriften unterliegen. Zur Wirkstoffgewinnung aus Humanplasma werden die unterschiedlichen im Blutplasma enthaltenen Proteinfraktionen voneinander getrennt. Dabei werden durch definierte Einstellung von Ethanolkonzentration, Ionenstärke, Temperatur und pH-Wert die unterschiedlichen Proteinfraktionen gezielt ausgefällt. Mithilfe der Filtration werden feste und flüssige Fraktionen getrennt und weiteren Prozessschritten zugeführt. Somit gilt es beim Tiefenfiltermedium, die Reinheit der Endprodukte zu sichern, die biologische Wirksamkeit der darin enthaltenen aktiven Proteine zu erhalten und gleichzeitig die Ausbeute zu steigern.

Um diesen komplexen Anforderungen der Plasmafraktionierung auch im Hinblick auf das Filtrationssystem gerecht zu werden und zugleich die Flexibilität des Anwenders an die spezifische Trennaufgabe und das Filtrationsvolumen zu erhöhen, hat Eaton das geschlossene Tiefenfiltrationssystem Beco Integra Plate in der EP-Variante entwickelt. Hierbei handelt es sich um einen geschlossenen Schichtenfilter in fünf Größen mit vertikaler Anordnung der Filterplatten. Entsprechend der jeweiligen Filtrationsaufgabe können Tiefenfilterschichten unterschiedlichster Rückhaltecharakteristik eingesetzt werden.

Das Tiefenfiltrationssystem besteht aus einem Filterchassis mit hydraulischer Anpressung und einem Filterpaket. Das Filterpaket selbst setzt sich aus einzelnen Elementen aus Polypropylen zusammen. Die Tiefenfilterschichtentypen aus der Beco-PR-Reihe, Becopad-P-Reihe und die Beco-PR-Endura-S-Stützschicht lassen sich ganz unterschiedlich einsetzen sowohl für die Schichten- als auch die Kuchenfiltration bzw. Pasten­ernte. In den verschiedenen Plasmafraktionierungsschritten spielt neben der Gewinnung der Zielproteine aus dem Filtrat z.B. auch die Präzipitaternte eine bedeutende Rolle. Je nach Filtrationsaufgabe wird dann das Filterpaket aus Trub-, Klar- oder Rahmenelementen zusammengesetzt. Für den Filtrationsprozess werden Tiefenfilterschichten zwischen den Filter­elementen aufgenommen und verpresst. Die Filterelemente sind so konstruiert, dass ein sicheres Einhängen der Filterschicht einfach möglich ist. Daher sind Auflagestangen unterhalb des Filterpakets nicht erforderlich. Die Tiefenfilterschichten können leicht nach unten aus dem Filter entsorgt werden. Die Abdichtung der Produktkanäle der Filterelemente erfolgt über die Filterschicht und es sind keine zusätzlichen Dichtungen nötig.

Skalierbar und flexibel

Das Beco-Integra-Plate-Tiefenfiltrationssystem ist neben den Größen von 400 mm, 600 mm und 800 mm auch in den Größen 200 mm und 1000 mm verfügbar. Die Erweiterung der Größen ermöglicht in feinchemischen und biopharmazeutischen Prozessen die Skalierbarkeit der Filtergrößen entsprechend ihrer jeweiligen Anwendung. Mit den fünf Größen haben Anwender die Möglichkeit, im kleinen Maßstab den Filtrationsprozess unter standardisierten Bedingungen mit dem zu filtrierenden Produkt zu testen und zu simulieren. Die ermittelten Daten werden zur Auslegung der benötigten Filterfläche im Produktionsmaßstab sowie zur Auswahl der geeigneten Tiefenfilterschicht herangezogen. Mit der Möglichkeit in unterschiedlichen Maßstäben zu filtrieren, verbessert sich grundlegend auch die Flexibilität des Anwenders.

Ein Vorteil ist die exakte und reproduzierbare CIP-Fähigkeit, die eine Kreuzkontamination zuverlässig verhindert. Weiterhin unterstützt das Design der obenliegenden Produktkanäle eine gute Entlüftung. Aufgrund der Auslegung und Gestaltung der Zulaufkanäle leistet das Tiefenfiltrationssystem eine ideale Strömungsverteilung und Produktzuführung und unterstützt die optimale Verteilung des Unfiltrats durch einen gleichmäßigen Kuchenaufbau. Die Konstruktion der Filterelemente sorgt zusätzlich für eine optimierte Entleerung und Befüllung des Filters. Dementsprechend entsteht kein Produktverlust und es wird eine hohe Produktausbeute erzielt.

* U. Hilgers, Marketing Manager Filtration, EMEA und J. Thiemann, Product Manager Depth Filter Media, Eaton Technologies GmbH, 55450 Langenlonsheim.

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