一种高效快速的除菌过滤器选型工具——KBuf过滤器选型方法

除菌过滤工艺广泛应用于生物制药中来降低生物负荷，通常用于过滤活性药物成分、细胞培养基、缓冲液、添加剂和过程中间体等等。对于某一种料液的除菌过滤器选型，我们通常需要在小试规模对不同材质的除菌过滤器进行载量和通量的测试，以此来选择合适的除菌过滤器来满足工艺时间内完成工艺体积的除菌过滤操作。

对于符合逐渐堵塞模型的料液，我们的Vmax技术已经广泛应用此类料液的除菌过滤器选型试验。通过恒压过滤试验，我们可以了解料液在膜上的过滤行为，将过滤数据拟合计算出Vmax （滤器能处理的最大过滤载量）和Ji（滤器的初始过滤通量），从而计算出工艺时间内处理工艺体积料液所需的除菌过滤器最小面积（最小面积计算见公式1），再结合实际工艺设定安全系数，得到最终的除菌过滤器配置。

在工业生产中所用到的很多缓冲液的流体性质和水一样，在室温下这些缓冲液的粘度和水一样接近于1cp，而且不会堵塞滤膜。对于这些类似于水的非堵塞型料液，在相同工艺体积，相同工艺时间和相同跨膜压下，在同种除菌过滤器上通过Vmax试验计算得到的配置相似，工业生产中与水类似的缓冲液如下。

对于水类似的缓冲液除菌过滤器选型，除了通过Vmax试验进行过滤器选型，这里会介绍另外一种KBuf除菌过滤器选型方法。通过公式2和Table 1中的KBuf Final系数，结合跨膜压，工艺时间和工艺批量就可以计算出所需10英寸滤芯的数量，这种除菌过滤器选型的方法称之为KBuf选型法。

我们选取了三种与水类似的缓冲液，分别采用了Vmax试验选型法和KBuf选型法来进行除菌过滤器的选型。从Table 2的数据来看，通过Vmax试验计算得出，5000L NaHS溶液，过滤压力为10psi，在1小时内完成除菌过滤所需的CVGL最小面积为1.93m²，综合考虑到安全系数，放大系数以及滤筒的压力损失后，计算得到的面积为3.12m²，所以需要5支10英寸CVGL滤芯，配置面积为3.45m²，总体的安全系数为1.8。另一方面，通过KBuf计算得到的配置为4支10英寸CVGL滤芯，配置面积为2.76m²，相对于Vmax试验得到的最小面积1.93m²，总体的安全系数为1.4，与Vmax试验计算出的配置面积相差20%，但是达到1.4的安全系数对于除菌过滤是可行的。SHF和SHC通过Vmax试验选型法和KBuf选型法得到的除菌过滤器配置面积相同。从Table 2的数据来看，KBuf选型法来计算除菌过滤器的配置面积，相对于Vmax试验得到的最小面积，总体的安全系数在1.4-2.0，对于除菌过滤是可行的配置要求。

对于与水类似的缓冲液除菌过滤选型，KBuf选型法是一种快速且简便的选型工具，可以有效的提高工作效率。在使用KBuf选型法前，需要对料液进行评估，判断料液是否为非堵塞型料液而且室温下料液粘度接近于水，然后在选择对应的除菌过滤器进行KBuf选型。本文中介绍了三种除菌过滤器Durapore 0.22um（简称CVGL，PVDF材质），Millipore Express SHF 0.2um（简称SHF，PES材质）和Millipore Express SHC 0.5um/0.2um（简称SHC，PES材质），并且对这三种除菌过滤测定了KBuf数值用于KBuf选型。对于未测定KBuf数值的除菌过滤器无法进行KBuf选型。

参考文献：

Yanglin Mok, Bala Raghunath. Sterilizing-Grade Filter Sizing Based on Permeability. J. BioProcess International. 10(6) June 2012

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