过滤原理及过滤技术(final-out)

过滤原理和技术PallLifeSciences法规事务经理董巍2提纲ƒ过滤原理ƒ过滤器简介3过滤ƒ利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物滤材孔洁净流体(滤出液，下游)污染流体(流入液，上游)4对过滤/分离的传统理解ƒ过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子，过滤/分离是在一个平面上进行的。5膜材ƒ实际上，过滤器膜材是具有深度的。ƒ“弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了辅助作用。6不同类型的过滤介质ƒ“弯曲通道”存在于：或纤维缠绕浇铸膜　过滤/分离范围不溶有机物不溶有机物滤布和深层过滤器筛网和滤网微滤超滤纳滤反渗透过滤工艺范围红细胞乳胶油乳剂油漆颜料细菌沙粒人发蛋白/酶碳粒病毒辐射原子可溶盐类VOC‘s,PCD,Susp.Oil金属离子膜类型普通污染物的相对尺寸颗粒尺寸10-410-310-210-11.010102103(微米)平均分子量10020020,000500,0008相对大小8.040人发直径裸眼可见最小颗粒花粉红细胞酵母和真菌6.0100um806020105.0沙雷氏菌假单胞菌0.43.02.01.00.80.60.50.34.0um颗粒尺寸小颗粒的相对尺寸大硅胶颗粒(20um)铅笔墨点(40um)红细胞酵母细胞典型细菌10过滤机理ƒ直接拦截ƒ惯性撞击ƒ扩散拦截11直接拦截4当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除4容污能力可以因弯曲结构而提高，筛网无此作用12不规则颗粒自我搭桥13多个颗粒共同搭桥14惯性撞击4颗粒被机械拦截或被吸附拦截4在气体中比在液体中更有效.4对较大的颗粒有效15吸附表面作用16过滤的辅助方式4Zeta正电势:0滤材所带的正电荷捕捉带负电的污染物4絮凝:0添加高分子电解质(例如淀粉)使细颗粒凝聚成较大的颗粒进而形成滤饼4助滤剂:0添加助滤剂(例如：硅藻土)以形成滤饼17Zeta正电势颗粒接触到滤材表面由于吸引力而被阻截带负电的污染物流体带正电的滤材18电荷吸引实例LatexbeadsretainedbychargeattractionofN66Posidyne19容易带负电荷物质类型4细菌4支原体4病毒4酵母4硅颗粒4细菌内毒素(热源)4蛋白分子20扩散拦截4气体过滤器能够去除尺寸远小于其液体精度的污染物4对细小颗粒非常有效4如果一个气体过滤器在湿润环境中运行，它的去除能力即变为液体精度被随机运动的气体分子碰撞的颗粒撞击到过滤介质上并被吸附截留21过滤机制总结惯性撞击扩散拦截(电荷吸引)直接拦截22过滤效率颗粒直径(um)效率直接拦截扩散拦截惯性撞击最低效率区*最易穿透粒子大小，MostPenetratingParticleSize,MPPS23常见的滤膜材质ƒAcrylicCopolymer丙烯酸共聚物ƒGlass玻璃纤维ƒMixedCelluloseEster混合纤维素酯ƒNylon尼龙ƒPaper滤纸ƒPolyethersulfone(PES)聚醚砜ƒPolypropylene聚丙烯ƒPolysulfone(PS)聚砜ƒPolyvinylChloride(PVC)聚氯乙烯ƒPTFE聚四氟乙烯ƒPVDF聚偏二氟乙烯ƒQuartz石英24化学兼容性材质不适用AcrylicCopolymerAcid,HH,Keytones酸，卤代烃，酮GlassHydrofluoricAcid氢氟酸NylonAcids酸PolysulfoneEsters,Ethers,Keytones,Hydrocarbons酯、乙醚、酮、烃PolyethersulfoneKeytones,HH酮，卤代烃PolypropyleneBoilingPerchloroethylene熔融全氯乙烯PVDFBases,Keytones碱，酮PTFEToluene甲苯HH=HalogenatedHydrocarbons25制药级材质－滤膜80C热过滤高pH值N66N66N66PVDFPVDFPVDFPESPESPTFEPTFE低pH值溶剂良差差良优良良良(酮、醛除外)良(带有PP硬件)差差优良(酮、醛除外)优(甲苯除外)差差优优良26制药级材质－硬件高pH值PPPPPPPolyesterPolyesterPolyesterPEPESSSS低pH值溶剂良差差良优良良良(丙酮除外)良良优(盐＋盐酸除外)良(丙酮除外)优80C热过滤良差差良优27滤膜种类ƒ不固定/固定结构ƒ均一/不均一结构28非固定介质问题卸载、迁移、旁通29多层结构ƒ结合深层过滤和膜过滤ƒ深层过滤(预过滤)在膜过滤之前预过滤终过滤30非对称结构的优势非对称结构：表层60%对称结构：表层15%44×通量×通量31公称精度(Nominalrating)ƒ基于大于或等于给定尺寸所有颗粒的某一去除百分数ƒ由过滤器厂商指定的有争议的微米数值。ƒ它几乎没有好的详细说明，也无再现性。ƒ有争议的微米精度ƒ由制造商自己指定ƒ去除重量百分比ƒ可变的、不可再现的下游流体质量32公称精度的缺陷只考虑重量去除率One½”marbleinabarrel.256billion2µmparticles≈12.6mg/l≈33绝对精度(Absoluterating)ƒ在指定试验条件下能够通过过滤器的最大刚性球形颗粒的直径。ƒ它是过滤器元件中最大开孔的标志。34过滤精度挑战试验方法(1µm)微粒挑战ƒ玻璃珠ƒ中等硅土试验粉尘ƒ粗硅土试验粉尘ƒ乳胶球形颗粒ƒ聚苯乙烯球形颗粒35如何测定滤芯的绝对精度TestFilterFlowmeterReservoirSlurryTestElement∆pAutomaticParticleCountersClean-upFilter36精度的判断标准由计数器读数计算“过滤比”或称“Beta比”，符号β上游大于直径x的微粒数βx=下游大于直径x的微粒数371,000,000ParticlesXµm下游微粒数βx=2050,00095%βx=7513,00098.7%βx=2005,00099.5%βx=10001,00099.9%βx=500020099.98%βx=2500,00050%效率β值的意义38过滤精度挑战试验方法(1µm)生物学挑战ƒ细菌ƒ支原体ƒ病毒/噬菌体39生物学挑战(1µm)对亚微米过滤器过滤效率用滴度降表示TR(TitreReduction)滤前流体中生物体数量TR=滤后流体中生物体数量40滴度降(TR)101生物体/单位体积106生物体/单位体积516R101010T==或99.999%去除效率41颗粒挑战测试对比42举例公称精度绝对精度43提纲ƒ过滤原理ƒ过滤器简介44典型滤芯结构复杂结构通常有10-15组件45滤芯结构Membrane&support滤膜/支撑层Adaptor端头Core内衬（筒）Fin尾翼Endcaps端盖Cage网罩O-ringO型圈Cartridge滤芯Seal端封46打褶结构打褶结构形成更大的过滤面积ƒ十英寸（254mm）滤芯的典型膜面积为0.5～2.0m2ƒ大面积－－更高流速、更低∆p和更长寿命47打褶机打褶机打褶机支撑层支撑层滤膜滤膜打褶后按合适打褶后按合适长度切段长度切段48打褶机49星型折叠OuterCageCoreDrainageLayerSupportLayerFilterMediumFlow50新月型折叠51边封热熔边封形成筒状结构–对滤芯完整性至关重要的一步52边封53与内筒、网罩组配54端头熔封焊接滤膜与端头熔封焊接–对滤芯完整性至关重要的一步55端头56多段滤芯组合将两段滤芯组合成一个完整的滤芯需要三步焊接。对滤芯完整性至关重要57滤壳制造58滤壳制造ƒ制药级ƒ316L不锈钢ƒ内表面抛光精度Ra0.4µmƒ内表面抛光精度Ra0.8µmƒ所有表面要求电抛光ƒ轨道焊或自动焊接ƒ无菌设计59滤壳制造车床及磨床使用60滤壳制造车床及磨床使用61滤壳制造焊接62滤壳制造机械及电抛光抛光后表面粗加工后机械抛光后电抛光后ƒ提供氧化表面更耐腐蚀ƒ减少机械抛光后的表面高度和表面应力ƒ表层杂质暴露并得以去除，增强清洗和灭菌的适应性电抛光的好处64滤壳制造标示蚀刻、压力测试、包装常见材质聚丙烯纤维玻璃纤维聚醚砜聚乙烯尼龙66金属粉末烧结不锈钢网烧结过滤精度:0.45－120um直流式过滤预过滤/澄清过滤器66直流式过滤深层平板过滤器„超细纤维„精细硅藻土„珍珠岩„活性碳直流式过滤除菌、除支原体、除病毒、除噬菌体、除热原ƒ截留效率ƒ流速ƒ容污能力ƒ化学兼容性ƒ对活性成分的吸附率ƒ灭菌方式与寿命ƒ完整性测试常见材质聚偏二氟乙烯（PVDF）聚醚砜（PES）尼龙66（N66）醋(硝)酸纤维素（CA)聚四氟乙烯（PTFE)68直流式过滤各种滤壳囊式滤器69ƒ过滤器、管道、连接件及容器整合一体ƒ一次性使用ƒ无需安装、清洗和灭菌ƒ缩短上市准备时间ƒ生产和材料安排简单化直流式过滤一次性过滤系统70生物工艺流程制剂和灌装上游加工细胞收集与产品分离下游加工与纯化液体预滤器介质过滤除菌级液体过滤器充气生物反应器空气预滤器除菌级空气过滤器深层过滤切向流过滤缓冲液过滤器捕获色谱除菌级液体过滤器浓缩洗滤纯化色谱精制色谱除病毒过滤除菌级液体过滤器排气除菌级空气过滤器空气预滤器离心分离机缓冲液过滤器浓缩洗滤浓缩洗滤缓冲液过滤器缓冲液过滤器缓冲液过滤器71血浆冷沉淀第I阶段浆体过滤第II+III阶段浆体过滤第IV阶段浆体过滤第V阶段浆体过滤因子VIII病毒灭活色谱预过滤超滤无菌过滤灌装悬浮超滤洗滤病毒过滤灌装免疫球蛋白预过滤活化过滤无菌过滤超滤洗滤巴氏灭菌悬浮白蛋白VKD(因子II,VII,IX,X)无菌过滤灌装预过滤预过滤色谱超滤病毒灭活色谱超滤无菌过滤灌装病毒过滤悬浮沉淀纤维蛋白原病毒灭活预过滤超滤无菌过滤灌装预过滤无菌过滤离心离心微粒过滤色谱预过滤减菌过滤薄膜吸附器色谱减菌过滤减菌过滤色谱免疫亲和色谱减菌过滤预过滤色谱超滤洗滤减菌过滤亲和色谱.薄膜吸附器预过滤减菌过滤色谱病毒过滤预过滤色谱超滤洗滤色谱超滤洗滤色谱无菌过滤巴氏灭菌病毒过滤超滤洗滤无菌过滤灌装灌装ATIII血浆分离α1抗胰蛋白酶72API加工反应步骤与大部分污染物的清除产品回收步骤溶剂与气体过滤透镜状深度模块板式过滤器充碳单元袋式过滤器化学媒介碳/催化剂超纯溶剂反应器溶剂过滤器离心机干燥器蒸馏塔溶剂回收半成品或成品半成品或成品APIAPI惰性气体捕集过滤器多功能处理器反应器液/液聚结器终滤器终滤器溶剂过滤器溶剂过滤器罐区气体过滤器气体过滤器除水液／液聚结器取代游离碳的添加73制剂和灌装灌装机灌装机配液罐储罐原液呼吸/压缩空气过滤器预过滤器除菌过滤器除菌过滤器74LifeSciencesTel:010-87225229Mobile:[phone]Email:[e-mail]