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Konzept mit Optionen

Erfolgreiche Prozessentwicklung dank modularer Crossflow-Filtrationssysteme
Konzept mit Optionen

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Wechselnde Einsatzbedingungen sind in Biotechlaboren heute an der Tagesordnung. Nicht nur die Zahl der zu analysierenden und zu bearbeitenden Proben steigt, diese unterscheiden sich auch stark in ihren Eigenschaften. Modulare Crossflow-Filtrationssysteme, bei denen Filtermembranen tangential angeströmt werden, haben sich in diesem schwierigen Umfeld besonders bewährt.

Unbekannte Substanzen, neue Wirkstoffe, altbewährte Einsatzstoffe – die Arbeit im Labor wird zunehmend schwieriger. So besitzen die Proben sehr unterschiedliche physikalische Eigenschaften, z. B. im Bezug auf ihre Viskosität oder ihre Dichte. Diese wechselnden Anforderungen spiegeln sich auch in der Filtration wider. Mit einfachen Filtrationsanlagen ist es daher in modernen Biotechlaboren nicht mehr getan. Vor allem bei einem hohen Proteintiter oder Anteil an Schwebstoffen kommen meist keine statischen Filtrationstechniken zum Einsatz, sondern Crossflow-Filtrationssysteme.

Im Labor dürfen diese Systeme vor allem nicht viel Platz einnehmen und müssen sich den Gegebenheiten vor Ort anpassen. Aus diesem Grund hat Sartorius Stedim Biotech ein modulares Benchtop-Crossflow-Filtrationssystem entwickelt. „Das Filtrationssystem Sartoflow Alpha plus ist speziell auf die Laboranforderungen der biopharmazeutischen Industrie zugeschnitten“, erklärt Dr. Marc Jenke, Experte für Crossflow-Filtration. „Es ist als Benchtop-Lösung sehr kompakt konstruiert und bietet dabei ein Höchstmaß an Flexibilität.“ Dank ihrer Modularität und Vielzahl von Optionen kann die Anlage speziell auf individuelle Wünsche des Anwenders konfiguriert werden. „Mit einer Membranfilterfläche von 0,1 bis 0,5 m2 ist die Sartoflow Alpha plus optimal für halbautomatische Mikro-, Ultra- und Diafiltrationsanwendungen in der Prozessentwicklung, bei klinischen Versuchen und für kleinere Produktionsprozesse einsetzbar“, macht Jenke deutlich. Das SIP-Modul zur thermischen Sterilisierung bietet die Möglichkeit, alle Crossflow-Prozesse auch aseptisch ablaufen zu lassen. Hierfür sind hitzebeständige Sartocon-Slice-Filterkassetten ebenso erhältlich wie spezielle Ventile und Sterilanschlüsse. Damit ist die in-situ-Sterilisation des kompletten Systems möglich. Die Anlage ist außerdem cGMP-gerecht konstruiert und selbstentleerend. Damit lässt sich das Filtrationssystem in einer Vielzahl von Anwendungen an der Schnittstelle zwischen Upstream und Down- stream etwa in der Impfstoff- oder Antikörperproduktion einsetzen.
Schnell zu installieren
Der Filterhalter nimmt bis zu fünf Sartocon-Slice-Kassetten auf, jede mit einer Filterfläche von 0,1 m2. Die hydrodynamischen Eigenschaften der Filtrations-Kassetten sind auf die größeren Kassetten der Sartocon-Familie übertragbar. Die semi-automatische Betriebsweise des Systems ermöglicht es, sowohl geringe Prozessvolumina (unter 300 ml, mit einer Sartocon-Slice-Kassette) zu handhaben als auch größere Volumina, die über eine kontinuierliche Füllstandregelung gesteuert werden.
Die Crossflow-Einheit ist mit einer DCU4-Steuereinheit ausgestattet, die mit der Datenerfassungs- und Steuerungssoftware Scada MFCS/Win von Sartorius Stedim Biotech kommunizieren kann. Dadurch ist eine einfache Integration in bestehende Netzwerke möglich. Die Software MFCS lässt sich mit den vorprogrammierten Sequenzen leicht bedienen und erlaubt halbautomatische Abläufe. So benötigt die Sartoflow Alpha plus lediglich einen Strom- und Wasseranschluss und optional einen Dampfgenerator. Andere Komponenten, wie etwa Druckluft, sind für den Betrieb nicht erforderlich. Aufgrund der IP 54-Bewertung für Pumpe und Steuereinheit ist das System auch für den Einsatz in kühlen Räumen und in rauem Produktionsklima bestens gerüstet.
Für die Zukunft gerüstet
Gut gerüstet ist das System auch für zukünftige Technologien. So ist das Thema Kreuzkontamination gerade in biotechnologischen und biopharmazeutischen Anwendungen der Pharmaindustrie von enormer Brisanz. Angesichts stetig steigender Kosten für eine validierte Reinigung und Sterilisation von Edelstahlausrüstungen stehen Einweg-Komponenten daher hoch im Kurs. „Die Industrie integriert Single-Use-Technologien in bereits bestehende Prozesse. Dieser Aspekt wurde bereits bei der Entwicklung der Anlage konsequent berücksichtigt“, macht Jenke deutlich. „Daher lässt sich Sartoflow Alpha plus ebenfalls mit Vorrichtungen für Single-Use-Technologien ausstatten.“ Die Vorteile von Einwegsystemen liegen vor allem in der Zeit- und Kosteneinsparung, da die Anschaffungskosten niedriger sind, die Qualifizierungs- und Validierungsverfahren reduziert werden und der Wartungsaufwand entfällt. Zu den Vorteilen gehören zudem Einsparungen bei Ausrüstungen und Chemikalien für die CIP- und SIP-Reinigung, schnellere Chargenwechsel und ein geringerer Dokumentationsaufwand. Und der Anwender profitiert davon, dass ihm ständig vorkonfektionierte, qualifizierte Komponenten zur Verfügung stehen. Dabei kann er zwischen Rezirkulations-Einwegbeuteln mit 5, 10 oder 20 l Volumen wählen. Sowohl der Beutelhalter als auch der Tank werden direkt an einer Wägezelle montiert. Dies ermöglicht eine einfache Kontrolle und Steuerung des Füllstandes – ganz unabhängig davon, ob sich der Anwender für Single-Use-Komponenten oder für die Edelstahl-Variante entschieden hat.
Gelungenes Scale-up
Um der Nachfrage nach größeren Produktionsvolumina gerecht zu werden, erweiterte Sartorius Stedim Biotech die Serie und entwickelte die kompakte Anlage Sartoflow Beta plus. „Dieses System ist für größere Pilotanlagen und Produktionschargen mit Batchgrößen von bis zu 2000 l geeignet. Sartoflow Beta plus setzt die Modularität und das klare, funktionelle Design der Sartoflow Alpha plus konsequent fort. Das System zeichnet sich durch die gleichen Komponenten wie der kleinere Bruder Sartoflow Alpha plus aus: Dazu gehören etwa die peristaltische Pumpe in Kombination mit totraumfreien Ventilen und Inline-Drucktransmittern oder das umfangreiche Zubehör. Von der in der Fermentation bewährten DCU4-Steuerung bis zu den Bedienelementen profitieren Anwender von der einheitlichen Gestaltung der Anlagen.
Die Sartoflow Beta plus verfügt über eine Filtrationsfläche zwischen 0,7 und 7,0 m2 und die Durchflussraten können bis zu 7 m3/h bei 4 bar betragen. Der Filterhalter nimmt bis zu zehn Sartocon-Filterkassetten auf, jede mit einer Filterfläche von 0,7 m2. Auch hier erlaubt das besonders kompakte Design den Umgang mit minimalen Volumina unter aseptischen Bedingungen. In der Anlage kommen bei den produktberührenden Komponenten nur Werkstoffe aus Edelstahl 316L und EPDM-Dichtungen gemäß den FDA-Anforderungen zum Einsatz. Darüber hinaus sorgen Überdruck- und Trockenlaufschutz für einen sicheren Betrieb und eine lange Lebensdauer.
Alle Steuerungs- und Alarmfunktionen lassen sich auf dem 15“-Bildschirm einstellen und anzeigen. Darauf erkennt der Anwender mit einem Blick alle Signale, Sollwerte und Trendkurven und erhält so die vollständige Kontrolle über seinen Prozess. In einem Logbuch werden Alarme, Grenzwerte und Anwender gespeichert.
Alle Informationen können über die optionale MFCS/Win Scada-Software übertragen und durch ein personalisiertes Passwort geschützt werden. Optional ist auch eine validierte Softwareversion nach 21 CFR Part 11 sowie nach S88-Rezepturen erhältlich.
cav 428

Sartoflow Alpha Plus im Überblick
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