TFF

Hollow Fiber TFF voor efficiënte en schaalbare procesfiltratie

Hollow Fiber Tangential Flow Filtration (TFF) is een filtratietechniek voor de scheiding, concentratie en zuivering van vloeistoffen binnen biotechnologische en farmaceutische processen. Hollow fiber filters kunnen onder andere worden toegepast voor ultrafiltratie (UF), microfiltratie (MF), diafiltratie (DF), cell harvesting, clarification en buffer exchange.

Bij tangential flow filtration stroomt de procesvloeistof parallel aan het membraanoppervlak. Een deel van de vloeistof passeert het membraan als permeaat, terwijl grotere componenten in het retentaat achterblijven. Door deze tangentiële stroming wordt ophoping op het membraanoppervlak beperkt en kan het filtratieproces efficiënt worden uitgevoerd.

Van Borselen Filters ondersteunt bedrijven bij het selecteren van een passende Hollow Fiber TFF-oplossing. Hierbij kijken we onder andere naar de toepassing, procesvloeistof, gewenste scheiding, capaciteit, membraaneigenschappen, poriegrootte of MWCO en de gewenste schaal.

Hoe werkt Hollow Fiber TFF?

Een hollow fiber filter bestaat uit een groot aantal dunne, holle membraanvezels die samen in een module zijn geplaatst. De procesvloeistof stroomt door de vezels, waarbij het membraan bepaalt welke componenten worden doorgelaten en welke in de productstroom achterblijven.

In tegenstelling tot dead-end filtratie stroomt de vloeistof bij TFF langs het membraan in plaats van uitsluitend loodrecht door het membraan. Dit principe helpt om ophoping van materiaal aan het membraanoppervlak te beperken.

Hollow fiber membranen hebben daarnaast een open en lineair stromingspad. Dit maakt de technologie interessant voor processen met cellen, biomassa of shear-sensitive producten waarbij een gecontroleerde productbehandeling belangrijk is.

Microfiltratie en ultrafiltratie met Hollow Fiber TFF

Afhankelijk van het gekozen membraan kan Hollow Fiber TFF worden gebruikt voor zowel microfiltratie als ultrafiltratie.

Bij microfiltratie worden membranen met relatief grotere poriën toegepast. Hiermee kunnen bijvoorbeeld cellen en grotere deeltjes worden gescheiden van een vloeistof. Microfiltratie wordt daarom onder andere gebruikt voor cell harvesting en clarification.

Bij ultrafiltratie wordt gewerkt met membranen met een kleinere poriegrootte of een specifieke Molecular Weight Cut-Off (MWCO). Hiermee kunnen grotere moleculen worden vastgehouden, terwijl kleinere componenten en vloeistof het membraan kunnen passeren.

De keuze voor het juiste membraan is afhankelijk van het product, de gewenste scheiding en de specifieke procescondities.

Ultrafiltratie en diafiltratie (UF/DF)

Een belangrijke toepassing van Hollow Fiber TFF is ultrafiltratie en diafiltratie, vaak aangeduid als UF/DF.

Bij ultrafiltratie kan een productstroom worden geconcentreerd doordat vloeistof en kleinere componenten door het membraan worden verwijderd, terwijl het gewenste product wordt vastgehouden.

Diafiltratie kan vervolgens worden gebruikt om kleine opgeloste componenten uit de productstroom te verwijderen of de samenstelling van de vloeistof te veranderen. Hierdoor kan TFF bijvoorbeeld worden toegepast voor buffer exchange.

UF/DF wordt veel gebruikt binnen biotechnologische en farmaceutische productieprocessen waarin concentratie, zuivering en bufferwisseling belangrijke processtappen zijn.

Cell harvesting en clarification

Hollow Fiber TFF kan ook worden ingezet voor cell harvesting en clarification. Hierbij worden cellen, celmateriaal of andere grotere componenten gescheiden van de vloeibare fase.

De open kanalen van hollow fiber modules maken het mogelijk om processtromen met biomassa te verwerken. Dit maakt de technologie geschikt voor verschillende biotechnologische processen waarbij een efficiënte scheiding tussen cellen en vloeistof gewenst is.

Welke hollow fiber configuratie geschikt is, hangt onder andere af van de eigenschappen van de processtroom, hoeveelheid biomassa, viscositeit, gewenste filtratiesnelheid en benodigde scheiding.

Geschikt voor shear-sensitive producten

Binnen biotechnology en pharmaceutical manufacturing wordt regelmatig gewerkt met producten die gevoelig zijn voor mechanische belasting.

Het open en lineaire stromingspad van hollow fiber membranen kan bijdragen aan een gecontroleerde behandeling van shear-sensitive producten. Hierdoor is Hollow Fiber TFF interessant voor processen met onder andere cellen en gevoelige biologische componenten.

Een goede dimensionering van het TFF-proces blijft hierbij belangrijk. Flow, druk, membraanoppervlak, membraaneigenschappen en modulelengte hebben allemaal invloed op de uiteindelijke procesprestaties.

Single-use en herbruikbare Hollow Fiber TFF

Afhankelijk van het proces kan worden gekozen voor single-use of herbruikbare Hollow Fiber TFF-modules.

Single-use hollow fiber filters zijn interessant wanneer flexibiliteit, snelle productwisselingen en het beperken van reinigingsstappen belangrijk zijn. Ze passen daardoor goed binnen bioprocessingomgevingen waarin met single-use technologie wordt gewerkt.

Daarnaast zijn er reinigbare en herbruikbare hollow fiber oplossingen beschikbaar. Welke uitvoering het meest geschikt is, hangt af van het proces, de productieschaal en de gewenste procesopzet.

Van laboratoriumschaal naar productie
Hollow Fiber TFF kan op verschillende schaalniveaus worden toegepast. Tijdens procesontwikkeling kan op kleine schaal worden bepaald welk membraan, welke MWCO of poriegrootte en welke procescondities geschikt zijn.

Vervolgens kan het proces verder worden opgeschaald naar pilot- of productieschaal. Voor een betrouwbare scale-up moeten verschillende procesparameters worden meegenomen, zoals membraanoppervlak, crossflow, transmembrane pressure (TMP), drukval, productconcentratie en procesvolume.

Van Borselen Filters kan ondersteunen bij het selecteren en dimensioneren van een Hollow Fiber TFF-oplossing die aansluit bij de gewenste toepassing en schaal.

De juiste Hollow Fiber TFF-oplossing selecteren

Er bestaat niet één hollow fiber filter dat geschikt is voor iedere toepassing. De selectie begint daarom altijd bij het proces.

Belangrijke factoren zijn onder andere de gewenste toepassing, poriegrootte of MWCO, eigenschappen van de procesvloeistof, aanwezigheid van cellen of biomassa, benodigde capaciteit, membraanoppervlak, procesdruk, flow en de keuze tussen een single-use of herbruikbare oplossing.

Door deze factoren samen te beoordelen kan een TFF-oplossing worden geselecteerd die aansluit op het volledige proces in plaats van alleen op één afzonderlijke filterspecificatie.

Hollow Fiber TFF voor biotechnology en pharma

Binnen biotechnologische en farmaceutische processen kan Hollow Fiber TFF voor verschillende processtappen worden gebruikt. Denk hierbij aan cell harvesting en clarification voor het scheiden van cellen en vloeistof, ultrafiltratie voor het concentreren van een product en diafiltratie voor het verwijderen of uitwisselen van kleinere opgeloste componenten.

Hierdoor kan dezelfde filtratietechnologie worden ingezet voor verschillende toepassingen binnen procesontwikkeling en productie.

Van Borselen Filters ondersteunt klanten bij filtratie- en separatievraagstukken en helpt bij het selecteren van een passende oplossing voor het specifieke proces.