WO2016193100A1 - Method and filtration device for producing a concentrated product solution - Google Patents

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WO2016193100A1
WO2016193100A1 PCT/EP2016/061809 EP2016061809W WO2016193100A1 WO 2016193100 A1 WO2016193100 A1 WO 2016193100A1 EP 2016061809 W EP2016061809 W EP 2016061809W WO 2016193100 A1 WO2016193100 A1 WO 2016193100A1
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WO
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permeate
retentate
space
solution
filtration
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/061809
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German (de)
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Inventor
Martin Leuthold
Matthias Grabosch
Ulrich Grummert
Original Assignee
Sartorius Stedim Biotech Gmbh
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Publication date
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    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14Ultrafiltration; Microfiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D65/00Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/08Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K1/00General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
    • C07K1/14Extraction; Separation; Purification
    • C07K1/34Extraction; Separation; Purification by filtration, ultrafiltration or reverse osmosis
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    • B01D2311/2523Recirculation of concentrate to feed side
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    • B01D2315/16Diafiltration

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a concentrated product solution by tangential flow filtration, in which the following steps are carried out:
  • Retentatraum is separated from a Permeatraum by a filter medium, b) overflow of the filter medium on the retentate side with the product solution to be concentrated,
  • the invention further relates to a filtration device for producing a
  • Filter medium is separated, wherein the filtration module feed flow to the
  • Retentate and a retentate effluent from the retentate and wherein the filtration module has a Permeatraumabhne from the permeate space.
  • immunoglobulin in high drug concentrations is used for subcutaneous injection.
  • advantages of subcutaneous administration include the possibility of self-administration, the development of drug depots and the reduction of the risk of infection compared with intravenous administration.
  • the omission of outpatient or inpatient visits by subcutaneous injection generally leads to a better quality of life in patients.
  • feed The medium to be filtered
  • WO 2001 / 085316A1 and WO 2013 / 086498A1 disclose filter modules for
  • Tangential flow filtration cross-flow filtration
  • Flat filter modules consist of a variety of stacked filter media. These filter media are separated from one another by spacers which at the same time function as a feed or retentate or permeate channel. The design of the spacers significantly influences the properties of the flat filter modules with regard to
  • the disadvantage here is the more complex control of the process and the need to know the retentate properties over the time course of the process.
  • WO 2010/1 1 1378 A1 discloses a method and a device for producing highly concentrated product solution by means of tangential flow filtration in combination with evaporation. Along the permeate side of the porous filter medium, a gas stream is passed to obtain a more concentrated solution. The solution to be concentrated is circulated on the retentate side. Evaporation can increase the achievable concentration.
  • the process times should be relatively short and damage to the highly concentrated product solution should be avoided.
  • Final concentrations of the product solutions to be concentrated can be reduced, so that higher final concentrations can be achieved in a shorter time without, for example, increase the filtration area. Damage to the highly concentrated product solution can also be avoided.
  • a solution with increased or high colligativity is understood as meaning a solution having a high particle number of dissolved components which increase the osmotic pressure.
  • the target molecule of the product solution to be concentrated is retained during the tangential flow filtration ("retentate"), the solvent and, for example, smaller constituents of the feed, that is to say the concentrate to be concentrated
  • Retention of the target molecule is the separation limit of the filter medium.
  • the product solution to be concentrated (feed) is fed batchwise or continuously to a retentate tank.
  • the product solution to be filtered ie in the present case the product solution to be concentrated, can be supplied to the retentate tank from a separate storage or feed container. In principle, however, it is also possible to supply the product solution to be filtered directly from the storage or feed container to the retentate space of the filter module and to concentrate the retentate
  • the retentate is recirculated between the retentate space and the retentate tank by means of a pump.
  • the solution of increased colligativity is supplied via an additional (in addition to the inflow via the filter medium) Permeatraumzupound the permeate space and discharged together with the permeate via the Permeatabl.
  • an additional (in addition to the inflow via the filter medium) Permeatraumzupound the permeate space and discharged together with the permeate via the Permeatabl.
  • the permeate side can be designed such that no further supply of ion-containing solution is necessary by a single filling.
  • batch-wise feeding of the solution with increased colligativity is also possible in principle.
  • the inventive method can be independent of the
  • Filtrationsmodulbauweise (such as flat filter or hollow fiber or
  • the solution of increased colligativity is fed continuously to the permeate space via the additional permeate space inflow.
  • the solution of increased colligativity and the permeate are fed to a collection container.
  • the solution of increased colligativity and the permeate can be between the permeate space and the
  • Collection tank to be recirculated via a pump.
  • gravity or containers pressurized with compressed air can be used to ensure an overflow of the filter medium.
  • a highly concentrated protein solution is prepared as the product solution.
  • an ion-containing solution is fed to the permeate space as a solution of increased colligativity.
  • the ion-containing solution may in particular comprise sodium, potassium, ammonium, magnesium, chloride, sulfate, phosphate or carbonate ions.
  • a sodium chloride solution is added as the ion-containing solution.
  • ion-containing solution describes the colligative property (high colligativity) of a solution and can generally be understood as a solution with a defined (high) osmotic pressure or as a solution with a defined (high) mole fraction of dissolved components Salt solutions that have a particularly high osmotic pressure by the dissociation in ions according to the van 't Hoff law see.
  • Tangential Lettulose after completion of the filtration process can be improved by the inventive method.
  • the product remaining in the device can be flushed out with the aid of a liquid after completion of the tangential flow filtration. This minimizes product loss.
  • the protein is flushed out with buffer.
  • the object is achieved with respect to the filtration device in conjunction with the features of the preamble of claim 12, characterized in that in the permeate a solution of increased Kolligativitat is introduced, the osmotic pressure is higher than the osmotic pressure of the product to be introduced into the retentate solution.
  • the filtration module has an additional (in addition to the inflow through the filter medium) Permeatraumzul in the Permeatraum on the solution with increased Kolligavtician in the permeate space can be introduced.
  • each pump is arranged in the feed inflow to the retentate space and in the permeate space inflow to the permeate space.
  • gravitation or containers pressurized with compressed air instead of pumps in order to ensure an overflow of the filter medium.
  • pressure sensors can be arranged, which are like the pumps connected to a control or regulating unit.
  • the filtration module is designed as a flat filter module or a hollow fiber module or a spiral winding module.
  • the filter medium has at least one microporous ultrafiltration membrane with a nominal degree of separation (NMWOC: nominal molecular weight cut-off) of 1 kDa to 1000 kDa and a thickness of between 25 and 300 ⁇ .
  • NMWOC nominal molecular weight cut-off
  • a microporous polymer membrane with pore sizes of 0.01 to 10 ⁇ can be used.
  • Exemplary embodiment 1 "Concentration of bovine serum albumin":
  • Bovine serum albumin fraction V lyophilized, Kraeber
  • the achieved final concentration or process performance was compared with a standard method with different ion concentrations in the feed.
  • Bovine serum albumin was dissolved in phosphate buffer (buffer components
  • Potassium hydrogen phosphate and dipotassium hydrogen phosphate having a molarity of 10 mM and a pH of 7.2.
  • the feed solution (bovine serum albumin in buffer) was added in accordance with sodium chloride (NaCl).
  • the concentration was determined by absorption measurement at 280 nm using a UV-VIS photometer. The calculation of the concentration from the measured extinction was carried out according to the Lambert-Beer law. The extinction coefficient for bovine serum albumin was determined to be 0.63 l / (g * cm).
  • tangential flow flat filter cartridges with a filtration area of 0.02 m 2 were used.
  • Membranes of the type were installed in the flat filter cassettes Hydrosart® (cellulose-based ultrafiltration membrane, Sartorius Stedim Biotech GmbH) with a cut-off of 30 kDa.
  • Hydrosart® cellulose-based ultrafiltration membrane, Sartorius Stedim Biotech GmbH
  • tangential flow filtration the Sartoflow Slice 200 Bench-Top Laboratory System (Tandem 10982 Peristaltic Pump, Sartocon Slice 200 Cassette Holder, Laboratory Scale Talent TE 4100, Sartorius Stedim Biotech GmbH) was used.
  • the permeate circulation was realized via the pump of a second Sartoflow Slice 200 bench-top laboratory system.
  • Inlet pressure of 2.7 bar set.
  • the transmembrane pressure was regulated according to the preliminary tests to 1, 5 bar.
  • the retentate tank was charged with 300 ml of feed solution (100 g / l). During the concentration was feed solution with a
  • Retentate tank was retained. At a permeate flux of ⁇ 2.1 l / (m 2 * h), the concentration was scavenged.
  • Figure 1 shows the final concentrations achieved in the standard tangential flow method when the concentration is stopped.
  • Increasing the salt concentration of the feed solution increased the achievable final concentration in the retentate.
  • the increased salt concentration in the retentate (and thus in the product) can have a negative effect on durability, effect and stability.
  • the conductivity is for
  • Phosphate buffer without addition of sodium chloride was 2.5 mS / cm. Depending on the salt content or product, it would be necessary to desalinate after concentration by means of a further step. Another Diafiltration is for example at a high
  • Protein solution initially also concentrated in the standard tangential flow method A constant inlet pressure of 2.7 bar was set via the control of the feed pump. The transmembrane pressure was regulated to 1, 5 bar according to the optimization experiments.
  • Sub-step of the flux 15 l / (m 2 * h) the permeate circulation was started. It was added according to the volume in the permeate tank, the concentrated salt solution to a specific salt concentration to start the Adjust permeate circulation. For permeate circulation, a constant flow of 60 mL / min was set. At a permeate flux ⁇ 2.1 l / (m 2 * h), the concentration was also scavenged to allow comparison of the power for concentration.
  • Figure 2 shows the final concentrations achieved by the method according to the invention when discontinuing the concentration.
  • Concentration gradient in the embodiment also salt ions from the permeate to the retentate side. However, the amount is elevated compared to the concentration
  • Salt concentration in the feed solution significantly lower.
  • the final retentate conductivity was 4.5 mS / cm for 150 mM NaCl, 14.5 mS / cm for 1 M NaCl, and 19.3 mS / cm for 2.5 M NaCl.
  • Figure 3 shows the increase of the final concentration at the termination criterion
  • Embodiment 2 a flat filter cartridge with other spacers was used to concentrate bovine serum albumin. Concentration was carried out as in Working Example 1 with the following differences: The volume of the retentate tank was 70 ml. The transmembrane pressure was set to 2.4 bar.
  • Figure 1 a side view in section of a trained as a flat filter module
  • Figure 2 a schematic representation of a filtration device with a
  • Figure 3 a schematic representation of a filtration device with a
  • Reservoir for a product solution to be concentrated and with a collection tank for permeate and solution of increased colligativity.
  • a filtration device 1 consists essentially of a filtration module 2 with a feed inlet 3, a retentate outlet 4 and a permeate drainage 5.
  • the filtration module 2 is designed as a flat filter module, in which a retentate space 6 is separated from a permeate space 7 by a filter medium 8.
  • the retentate 6 is connected on the one hand to the feed flow 3 and on the other hand to the retentate 4 flow.
  • the permeate space 7 is filled with a solution 10 with increased colligativity.
  • the solution 10 with the increased colligativity can be introduced into the permeate space 7 via the permeate space inflow 9.
  • the osmotic pressure of the solution 10 with increased colligativity is higher than the osmotic pressure of a to be introduced into the retentate 6 via the feed flow 3
  • Polyethersulfone or regenerated cellulose with deposition rates of 1 - 1000 kDa.
  • the non-filtered portion of the product solution 1 1 (Feed) leaves the filtration module 2 via the retentate 4 as retentate 12.
  • the product solution 1 for example, an ion-containing solution (eg sodium chloride solution), can be continuously supplied via the Permeatraumzuhne.
  • the retentate 12 of the filter medium 8 via the retentate 6 as well as the permeate 13 with the solution 10 via the filtration medium 8 in the permeate 7 is both leaving the filtration unit 2 once over currents as well as recirculated.
  • the permeate space 7 can be designed such that no further supply of the solution 10 is necessary by a single filling with the solution 10.
  • the inventive method can be independent of the formation of the filtration module 2 as Flachfilter-, hollow fiber, or winding module perform.
  • Retentattank 14 upstream with the product solution to be concentrated 1 1.
  • Retentattank 14 is connected via a pump 15 to the feed inlet 3 of the filtration module 2. Between the feed inlet 3 and the pump 15, a pressure sensor 16 is arranged.
  • the retentate 4 of the filtration module 2 is a first
  • Recirculation line is a first valve 23 ordered.
  • the filtration module 2 is a collecting container 18 downstream.
  • the permeate space 7 of the filtration module 2 is connected to its permeate space drain 5 via a collecting line 19 with the collecting container 18.
  • the collecting container 18 is connected via a second recirculation line 20 with the Permeatraumzupound 9 of the filter module 2.
  • a pump 21 is arranged in the second Recirculation line 20.
  • a pressure sensor 22 is arranged.
  • Recirculation line 20 a second valve 24 is arranged.
  • the product solution to be concentrated 1 1 (Feed) is located in the retentate tank 14. By the pump 9, the product solution is conveyed into the retentate 6 of the filtration module 2.
  • the retentate 12 is via the first recirculation line 17 in the
  • Retentattank 14 transported.
  • the solution 10 which can be transported by the pump 21 in the permeate 7.
  • the filtration device V is formed as a closed system and without recirculation of the retentate 12 '.
  • the product solution 1 1 'to be concentrated is conveyed from a storage container 25 via the pump 15' and the feed inflow 3 'into the retentate space 6' of the filtration module 2 '.
  • the filter medium 8 ' separates the retentate space 6' from the permeate space 6 '.
  • the retentate 12 leaves the filtration module 2' via the retentate effluent 4 'and the valve 26 as a concentrated product solution without circulation. On the permeate side is from the
  • the sump 18 ' is adapted to receive both the solution 10' and the permeate 13 '.
  • the valve 26 the
  • Pressure sensors 16 ', 22' and the pumps 15 ', 21', the transmembrane pressure TMP can be controlled or regulated.

Abstract

The invention relates to a method for producing a concentrated product solution via a tangential flow filtration, in which the following steps are carried out: a) providing a filtration device with a filtration module, in which a retentate space is separated from a permeate space by a filter medium, b) flowing the product solution to be concentrated across the filter medium on the retentate side, c) removing the retentate from the retentate space via a retentate discharge, d) removing the permeate from the permeate space via a permeate discharge. The method is characterized in that a solution of increased colligative properties is introduced into the permeate space, the osmotic pressure of which solution is higher than the osmotic pressure of the product solution in the retentate space. The invention further relates to a filtration device for producing a concentrated product solution via a tangential flow filtration with a filtration module, in which a retentate space is separated from a permeate space by a filter medium, wherein the filtration module has a feed supply to the retentate space and a retentate discharge from the retentate space, and wherein the filtration module has a permeate space discharge from the permeate space. The device is characterized in that a solution of increased colligative properties is introduced into the permeate space, the osmotic pressure of which solution is higher than the osmotic pressure of the product solution to be introduced into the retentate space.

Description

Verfahren und Filtrationsvorrichtung zur Herstellung einer konzentrierten  Method and filtration device for producing a concentrated
Produktlösung product solution
Beschreibung description
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer konzentrierten Produktlösung durch eine Tangentialflussfiltration, bei dem folgende Schritte durchgeführt werden: The invention relates to a method for producing a concentrated product solution by tangential flow filtration, in which the following steps are carried out:
a) Bereitstellen einer Filtrationsvorrichtung mit einem Filtrationsmodul, bei dem ein a) providing a filtration device with a filtration module, wherein a
Retentatraum von einem Permeatraum durch ein Filtermedium getrennt ist, b) Überströmen des Filtermediums auf der Retentatseite mit der aufzukonzentrierenden Produktlösung,  Retentatraum is separated from a Permeatraum by a filter medium, b) overflow of the filter medium on the retentate side with the product solution to be concentrated,
c) Abführen des Retentats aus dem Retentatraum über einen Retentatabfluss, d) Abführen des Permeats aus dem Permeatraum über einen Permeatabfluss. c) removing the retentate from the retentate space via a retentate effluent, d) discharging the permeate from the permeate space via a permeate effluent.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Filtrationsvorrichtung zur Herstellung einer The invention further relates to a filtration device for producing a
konzentrierten Produktlösung durch eine Tangentialflussfiltration mit einem concentrated product solution by a tangential flow filtration with a
Filtrationsmodul, bei dem ein Retentatraum von einem Permeatraum durch ein Filtration module in which a retentate from a permeate through a
Filtermedium getrennt ist, wobei das Filtrationsmodul einen Feedzufluss zu dem Filter medium is separated, wherein the filtration module feed flow to the
Retentatraum und einen Retentatabfluss aus dem Retentatraum aufweist, und wobei das Filtrationsmodul einen Permeatraumabfluss aus dem Permeatraum aufweist. Retentate and a retentate effluent from the retentate, and wherein the filtration module has a Permeatraumabfluss from the permeate space.
Stand der Technik State of the art
Für Anwendungen in der pharmazeutischen Therapie ist es oftmals notwendig For applications in pharmaceutical therapy, it is often necessary
wirkstoffhaltige Lösungen in einer hohen Konzentration bereitzustellen. Beispielsweise sind hochkonzentrierte Proteinformulierungen in der Krebstherapie oder bei der Behandlung von Immundefizienz nötig. So wird zum Beispiel Immunglobulin in hohen Wirkstoffkonzentrationen zur subkutanen Injektion verwendet. Die Vorteile einer subkutanen Verabreichung liegen dabei unter anderem in der möglichen Selbstverabreichung, dem Aufbau von Wirkstoffdepots sowie der Reduzierung der Infektionsgefahr im Vergleich zu einer intravenösen Verabreichung. Der Wegfall von ambulanten oder stationären Aufenthalten durch subkutane Injektion führt allgemeinhin zu einer besseren Lebensqualität bei Patienten. To provide active ingredient-containing solutions in a high concentration. For example, highly concentrated protein formulations are needed in cancer therapy or in the treatment of immunodeficiency. For example, immunoglobulin in high drug concentrations is used for subcutaneous injection. Among other things, the advantages of subcutaneous administration include the possibility of self-administration, the development of drug depots and the reduction of the risk of infection compared with intravenous administration. The omission of outpatient or inpatient visits by subcutaneous injection generally leads to a better quality of life in patients.
Eine weit verbreitete Methode um im industriellen Maßstab konzentrierte Proteinlösungen herzustellen ist die Tangentialflussfiltration. Dabei wird das zu filtrierende Medium („Feed") tangential über das Filtermedium gefördert um die Ausbildung einer Deckschicht zu unterbinden. Die Deckschicht würde permanent zu einer Erhöhung des One widely used method of producing concentrated protein solutions on an industrial scale is tangential flow filtration. The medium to be filtered ("feed") is conveyed tangentially over the filter medium in order to prevent the formation of a cover layer
Filtrationswiderstandes führen und die Filtration verlangsamen beziehungsweise ganz zum Erliegen bringen. Zur Konzentrierung wird dabei das Zielmolekül während der Filtration resistance lead and slow down the filtration or bring to a standstill. Concentration is the target molecule during the
Tangentialflussfiltration zurückgehalten („Retentat"), wobei das Lösungsmittel und zum Beispiel kleinere Bestandteile des Feeds das Filtermedium passieren („Permeat"). Tangential flow filtration retained ("retentate"), wherein the solvent and, for example, smaller components of the feed pass through the filter medium ("permeate").
Ausschlaggebend für die Rückhaltung des Zielmoleküls ist dabei die Trenngrenze des Filtermediums. Die Filtrationsgeschwindigkeit (Permeatstrom pro Fläche und Zeit durch die Membran =„Flux") hängt neben den Filtermedium und Eigenschaften der Proteinlösung noch primär von der Überströmgeschwindigkeit und des Druckgradienten zwischen Decisive for the retention of the target molecule is the separation limit of the filter medium. The filtration rate (permeate flow per area and time through the membrane = "flux") depends not only on the filter medium and properties of the protein solution but primarily on the overflow velocity and the pressure gradient between
Permeat- und Retentatseite ab. Permeate and Retentatseite from.
Trotz Unterbindung der Deckschichtbildung sind allgemein bekannte Limitierungen bei der Hochkonzentrierung (> 200 g/L) von Proteinen mittels Tangentialflussfiltration eine Despite suppression of the surface layer formation, well-known limitations in the high concentration (> 200 g / L) of proteins by means of tangential flow filtration are one
Konzentrationspolarisierung beziehungsweise Gelschichtbildung auf dem Filtermedium, aber auch der hohe Fließwiderstand der Proteinlösung innerhalb des Filtrationsmoduls durch die hohen Viskositäten. Diese führen zu einer Herabsetzung der Filtrationsleistung und bringen letzten Endes das Konzentrierungsverfahren zum Erliegen. Concentration polarization or gel layer formation on the filter medium, but also the high flow resistance of the protein solution within the filtration module due to the high viscosities. These lead to a reduction in the filtration performance and ultimately bring the concentration process to a standstill.
Eine Verringerung der negativen Effekte durch die Beeinflussung des Feeds, zum Beispiel die Reduzierung der Viskosität durch Additive wie Salze oder Erhöhung der Temperatur, sind nur begrenzt möglich. So können Additive in Form von Salzen in hohen Reducing the negative effects of influencing the feed, for example, reducing the viscosity of additives such as salts or increasing the temperature are limited. Thus, additives in the form of salts in high
Konzentrationen zu Unverträglichkeiten, Verringerung der Lagerfähigkeit oder Herabsetzen des Wirkpotentials des Produktes führen. Ebenso führen Temperaturerhöhungen zur Erniedrigung der Viskosität nachhaltig zur Schädigung des Produktes, insbesondere bei Proteinen. Concentrations lead to incompatibilities, reduced shelf life or lowering the potency of the product. Likewise, temperature increases lead to Decreasing the viscosity sustained to damage the product, especially in proteins.
Aus der WO 2001/085316A1 und WO 2013/086498A1 sind Filtermodule zur WO 2001 / 085316A1 and WO 2013 / 086498A1 disclose filter modules for
Tangentialflussfiltration (Cross-flow-Filtration) bekannt. Flachfiltermodule bestehen dabei aus einer Vielzahl von stapeiförmig angeordneten Filtermedien. Diese Filtermedien werden durch Abstandshalter voneinander getrennt welche zeitgleich als Feed- beziehungsweise Retentat- oder Permeatkanal fungieren. Die Auslegung der Abstandshalter beeinflusst dabei maßgeblich die Eigenschaften der Flachfiltermodule hinsichtlich Tangential flow filtration (cross-flow filtration) known. Flat filter modules consist of a variety of stacked filter media. These filter media are separated from one another by spacers which at the same time function as a feed or retentate or permeate channel. The design of the spacers significantly influences the properties of the flat filter modules with regard to
Strömungseigenschaften und Deckschichtbildung am Filtermedium Flow properties and cover layer formation on the filter medium
(Konzentrationspolarisierung bzw. Gelschichtbildung). (Concentration polarization or gel layer formation).
Aus der US 8 580 933 B2 ist es bekannt, die Betriebsparameter während der From US Pat. No. 8,580,933 B2 it is known to set the operating parameters during the
Aufkonzentrierung anzupassen. Dabei werden in Abhängigkeit der Retentateigenschaften (Art des Moleküls, Konzentration, Viskosität) Druckdifferenz und Überströmrate variiert. To adjust concentration. Depending on the retentate properties (type of molecule, concentration, viscosity) pressure difference and overflow rate are varied.
Nachteilig hierbei sind die komplexere Regelung des Prozesses und die Notwendigkeit die Retentateigenschaften über den zeitlichen Verlauf des Prozesses zu kennen. The disadvantage here is the more complex control of the process and the need to know the retentate properties over the time course of the process.
Aus der WO 2010/1 1 1378 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung hochkonzentrierter Produktlösung mittels Tangentialflussfiltration in Kombination mit einer Evaporation bekannt. Entlang der Permeatseite des porösen Filtermediums wird ein Gasstrom geführt um eine höher konzentrierte Lösung zu erhalten. Die zu konzentrierende Lösung wird dabei auf der Retentatseite zirkuliert. Durch Evaporation kann die erreichbare Konzentration erhöht werden. WO 2010/1 1 1378 A1 discloses a method and a device for producing highly concentrated product solution by means of tangential flow filtration in combination with evaporation. Along the permeate side of the porous filter medium, a gas stream is passed to obtain a more concentrated solution. The solution to be concentrated is circulated on the retentate side. Evaporation can increase the achievable concentration.
Nachteilig dabei ist, dass die Evaporationsprozesse sehr langsam sind. Um noch akzeptable Prozesszeiten zu erreichen, muss die Filtrationsfläche vergrößert werden. Dies führt allerdings zu höheren Kosten sowie einer schlechteren Ausbeute. The disadvantage here is that the evaporation processes are very slow. In order to achieve acceptable process times, the filtration area must be increased. However, this leads to higher costs and a poorer yield.
Aufgabenstellung task
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Filtrationsvorrichtung bereitzustellen, welches eine höhere Filtrationsleistung auch bei hohen Konzentrationen ermöglicht und somit die Herstellung hochkonzentrierter Produktlösungen, beispielsweise hochkonzentrierte Proteinlösungen ermöglicht. Dabei sollen die Prozesszeiten relativ kurz sein und eine Schädigung der hochkonzentrierten Produktlösung soll vermieden werden. It is the object of the present invention to provide a method and a filtration device which has a higher filtration performance even at high concentrations enables and thus enables the production of highly concentrated product solutions, for example highly concentrated protein solutions. The process times should be relatively short and damage to the highly concentrated product solution should be avoided.
Darlegung der Erfindung Presentation of the invention
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass in den Permeatraum eine Lösung erhöhter Kolligativitat eingebracht wird, deren osmotischer Druck höher ist als der osmotische Druck der Produktlösung im Retentatraum. This object is achieved with respect to the method in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that in the Permeatraum a solution of increased Kolligativitat is introduced, whose osmotic pressure is higher than the osmotic pressure of the product solution in the retentate.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch eine zusätzliche Lösung mit erhöhter Kolligativitat in dem Permeatraum Limitierungen hinsichtlich der erreichbareren Surprisingly, it has been shown that by an additional solution with increased colligativity in the permeate space limitations with respect to the achievable
Endkonzentrationen der zu konzentrierenden Produktlösungen verringert werden können, sodass höhere Endkonzentrationen in verkürzter Zeit erreicht werden können, ohne zum Beispiel die Filtrationsfläche zu vergrößern. Beschädigungen der hochkonzentrierten Produktlösung können dabei zudem vermieden werden. Final concentrations of the product solutions to be concentrated can be reduced, so that higher final concentrations can be achieved in a shorter time without, for example, increase the filtration area. Damage to the highly concentrated product solution can also be avoided.
Unter einer Lösung mit erhöhter bzw. hoher Kolligativität wird eine Lösung mit einer hohen Teilchenzahl an gelösten Komponenten verstanden, die den osmotischen Druck erhöhen. A solution with increased or high colligativity is understood as meaning a solution having a high particle number of dissolved components which increase the osmotic pressure.
Zur Konzentrierung wird dabei das Zielmolekül der zu konzentrierenden Produktlösung während der Tangentialflussfiltration zurückgehalten („Retentat"), wobei das Lösungsmittel und zum Beispiel kleinere Bestandteile des Feeds, d.h. der zu konzentrierenden For concentration, the target molecule of the product solution to be concentrated is retained during the tangential flow filtration ("retentate"), the solvent and, for example, smaller constituents of the feed, that is to say the concentrate to be concentrated
Produktlösung, das Filtermedium als Permeat passieren. Ausschlaggebend für die Product solution that pass filter medium as permeate. Decisive for the
Rückhaltung des Zielmoleküls ist dabei die Trenngrenze des Filtermediums. Die Retention of the target molecule is the separation limit of the filter medium. The
Filtrationsgeschwindigkeit (Permeatstrom pro Fläche und Zeit durch die Membran =„Flux") hängt neben dem Filtermedium und den Eigenschaften der Produktlösung noch primär von der Überströmgeschwindigkeit und dem Druckgradienten zwischen Permeat- und Filtration rate (permeate flow per area and time through the membrane = "flux") depends not only on the filter medium and the properties of the product solution but primarily on the overflow velocity and the pressure gradient between permeate and
Retentatseite ab. Retentate side off.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die aufzukonzentrierende Produktlösung (Feed) einem Retentattank batchweise oder kontinuierlich zugeführt. Die zu filtrierende, d.h. vorliegend die zu konzentrierende Produktlösung kann aus einem eigenen Vorrats- oder Feedbehalter dem Retentattank zugeführt werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die zu filtrierende Produktlösung direkt aus dem Vorrats- oder Feedbehalter dem Retentatraum des Filtermoduls zuzuführen und das Retentat als konzentrierte Preferred embodiments are subject of the dependent claims. According to a preferred embodiment of the invention, the product solution to be concentrated (feed) is fed batchwise or continuously to a retentate tank. The product solution to be filtered, ie in the present case the product solution to be concentrated, can be supplied to the retentate tank from a separate storage or feed container. In principle, however, it is also possible to supply the product solution to be filtered directly from the storage or feed container to the retentate space of the filter module and to concentrate the retentate
Produktlösung in einem Retentattank zu sammeln. Collect product solution in a retentate tank.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Retentat zwischen dem Retentatraum und dem Retentattank mittels einer Pumpe rezirkuliert. According to another preferred embodiment of the invention, the retentate is recirculated between the retentate space and the retentate tank by means of a pump.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Lösung erhöhter Kolligativität über einen zusätzlichen (zusätzlich zu dem Zufluss über das Filtermedium) Permeatraumzufluss dem Permeatraum zugeführt und zusammen mit dem Permeat über den Permeatabfluss abgeführt. Dabei ist grundsätzlich eine einmalige Zuführung der Lösung mit erhöhter Kolligativität möglich. Die Permeatseite kann derart ausgelegt werden, dass durch einmalige Befüllung keine weitere Zuführung von ionenhaltiger Lösung notwendig ist. Neben der einmaligen Zuführung ist grundsätzlich auch eine batchweise Zuführung der Lösung mit erhöhter Kolligativität möglich. According to a preferred embodiment of the invention, the solution of increased colligativity is supplied via an additional (in addition to the inflow via the filter medium) Permeatraumzufluss the permeate space and discharged together with the permeate via the Permeatabfluss. In principle, a one-time delivery of the solution with increased colligativity is possible. The permeate side can be designed such that no further supply of ion-containing solution is necessary by a single filling. In addition to the one-time feed, batch-wise feeding of the solution with increased colligativity is also possible in principle.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich dabei unabhängig von der The inventive method can be independent of the
Filtrationsmodulbauweise (wie beispielsweise Flachfilter- oder Hohlfaser- oder Filtrationsmodulbauweise (such as flat filter or hollow fiber or
Wickelmodule) umsetzen. Wrap modules).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Lösung erhöhter Kolligativität dem Permeatraum über den zusätzlichen Permeatraumzufluss kontinuierlich zugeführt. According to a further preferred embodiment of the invention, the solution of increased colligativity is fed continuously to the permeate space via the additional permeate space inflow.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Lösung erhöhter Kolligativität und das Permeat einem Sammelbehälter zugeführt Die Lösung erhöhter Kolligativität und das Permeat können dabei zwischen dem Permeatraum und dem According to a preferred embodiment of the invention, the solution of increased colligativity and the permeate are fed to a collection container. The solution of increased colligativity and the permeate can be between the permeate space and the
Sammeltank über eine Pumpe rezirkuliert werden. In einer weiteren Ausführung können statt Pumpen Gravitation oder mit Druckluft beaufschlagte Behältnisse verwendet werden um eine Überströmung des Filtermediums zu gewährleisten. Collection tank to be recirculated via a pump. In a further embodiment, instead of pumps, gravity or containers pressurized with compressed air can be used to ensure an overflow of the filter medium.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden retentat- und permeatseitig eine Druckmessung und eine Drucksteuerung oder alternativ eine According to a further preferred embodiment of the invention retentate and permeatseitig a pressure measurement and pressure control or alternatively a
Druckmessung und eine Druckregelung durchgeführt. Pressure measurement and a pressure control performed.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Produktlösung eine hochkonzentrierte Proteinlösung hergestellt. According to a preferred embodiment of the invention, a highly concentrated protein solution is prepared as the product solution.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Lösung erhöhter Kolligativitat eine ionenhaltige Lösung dem Permeatraum zugeführt. According to a preferred embodiment of the invention, an ion-containing solution is fed to the permeate space as a solution of increased colligativity.
Die ionenhaltige Lösung kann insbesondere Natrium-, Kalium-, Ammonium-, Magnesium-, Chlorid-, Sulfat-, Phosphat- oder Carbonat-Ionen aufweisen. Bevorzugt wird dabei als ionenhaltige Lösung eine Natriumchlorid-Lösung zugeführt. The ion-containing solution may in particular comprise sodium, potassium, ammonium, magnesium, chloride, sulfate, phosphate or carbonate ions. Preferably, a sodium chloride solution is added as the ion-containing solution.
Der Begriff„ionenhaltige Lösung" beschreibt die kolligative Eigenschaft (hohe Kolligativität) einer Lösung und lässt sich ganz allgemein als Lösung mit einem definierten (hohen) osmotischen Druck oder als Lösung mit einem definierten (hohen) Stoffmengenanteil an gelösten Komponenten verstehen. Solche Lösungen können beispielsweise Salzlösungen sein, die durch die Dissoziation in Ionen nach dem van-'t-Hoff sehen Gesetz einen besonders hohen osmotischen Druck aufweisen. The term "ion-containing solution" describes the colligative property (high colligativity) of a solution and can generally be understood as a solution with a defined (high) osmotic pressure or as a solution with a defined (high) mole fraction of dissolved components Salt solutions that have a particularly high osmotic pressure by the dissociation in ions according to the van 't Hoff law see.
Des Weiteren hat sich gezeigt, dass sich die Rückgewinnung von Protein aus der Furthermore, it has been shown that the recovery of protein from the
Tangentialflussfiltrationsvorrichtung nach Beendigung des Filtrationsvorganges durch das erfindungsgemäße Verfahren verbessern lässt. In bekannter Weise kann das in der Vorrichtung verbliebene Produkt nach Beendigung der Tangentialflussfiltration mit Hilfe einer Flüssigkeit herausgespült werden. Dadurch wird ein Produktverlust minimiert. Um eine Verdünnung des vorab konzentrierten Produktes zu minimieren, ist es von Vorteil mit möglichst wenig Flüssigkeit die Filtrationsvorrichtung auszuspülen. Dabei ist es möglich, nach der Konzentrierung die Permeatseite mit Puffer zu füllen und über einen längeren Zeitraum eine Lösung des konzentrierten Produktes (Deckschicht) zu erwirken. Tangentialflussfiltrationsvorrichtung after completion of the filtration process can be improved by the inventive method. In a known manner, the product remaining in the device can be flushed out with the aid of a liquid after completion of the tangential flow filtration. This minimizes product loss. To minimize dilution of the pre-concentrated product, it is advantageous to rinse the filtration device with as little liquid as possible. It is possible to fill the permeate side with buffer after concentration and over a longer Period to obtain a solution of the concentrated product (cover layer).
Anschließend wird das Protein mittels Puffer ausgespült. Subsequently, the protein is flushed out with buffer.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens hat gezeigt, dass durch die Befüllung der Permeatseite mit einer ionenhaltigen Lösung mit hohem The application of the device and the method according to the invention has shown that by filling the permeate side with an ion-containing solution with high
osmotischen Druck ein osmotisches Druckgefälle von der Permeatseite zur Retentatseite erzeugt wird, wodurch die Deckschicht beziehungsweise die Gelschicht effektiver aufgelöst wird. Hierdurch wurde die Rückgewinnung der Proteine aus der Deckschicht im Vergleich mit der Ausspülung nach dem Stand der Technik deutlich verbessert. osmotic pressure an osmotic pressure gradient is generated from the permeate side to the retentate side, whereby the cover layer or the gel layer is dissolved more effectively. As a result, the recovery of the proteins from the top layer was significantly improved in comparison with the prior art rinse.
Die Aufgabe wird bezüglich der Filtrationsvorrichtung in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 12 dadurch gelöst, dass in den Permeatraum eine Lösung erhöhter Kolligativitat eingebracht ist, deren osmotischer Druck höher ist als der osmotische Druck der in den Retentatraum einzubringenden Produktlösung. The object is achieved with respect to the filtration device in conjunction with the features of the preamble of claim 12, characterized in that in the permeate a solution of increased Kolligativitat is introduced, the osmotic pressure is higher than the osmotic pressure of the product to be introduced into the retentate solution.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch eine Filtrationsvorrichtung, deren Permeatraum eine zusätzliche Lösung mit erhöhter Kolligativität aufweist, Limitierungen hinsichtlich der erreichbareren Endkonzentrationen der zu konzentrierenden Produktlösung verringert werden können, sodass höhere Endkonzentrationen in verkürzter Zeit erzielt werden können, ohne zum Beispiel die Filtrationsfläche zu vergrößern. Beschädigungen der hochkonzentrierten Produktlösung können mit einer solchen Vorrichtung zudem vermieden werden. Surprisingly, it has been shown that a filtration device whose permeate space has an additional solution with increased colligativity can reduce limitations with regard to the more achievable final concentrations of the product solution to be concentrated, so that higher final concentrations can be achieved in a shorter time without, for example, increasing the filtration area , Damage to the highly concentrated product solution can also be avoided with such a device.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Filtrationsmodul einen zusätzlichen (zusätzlich zu dem Zufluss über das Filtermedium) Permeatraumzufluss in den Permeatraum auf über den die Lösung mit erhöhter Kolligavität in den Permeatraum einbringbar ist. According to a preferred embodiment of the invention, the filtration module has an additional (in addition to the inflow through the filter medium) Permeatraumzufluss in the Permeatraum on the solution with increased Kolligavität in the permeate space can be introduced.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformdass der Erfindung ist im Feedzufluss zum Retentatraum und im Permeatraumzufluss zu dem Permeatraum jeweils eine Pumpe angeordnet. Grundsätzlich können statt Pumpen auch Gravitation oder mit Druckluft beaufschlagbare Behältnisse verwendet werden um eine Überströmung des Filtermediums zu gewährleisten. Im Feedzufluss und im Permeatraumzufluss oder im Permeatraumabfluss können Drucksensoren angeordnet sein, die wie die Pumpen mit einer Steuer- oder Regeleinheit verbunden sind. According to a preferred embodiment of the invention, in each case one pump is arranged in the feed inflow to the retentate space and in the permeate space inflow to the permeate space. In principle, it is also possible to use gravitation or containers pressurized with compressed air instead of pumps in order to ensure an overflow of the filter medium. In the feed inflow and in the permeate inflow or in the Permeatraumabfluss pressure sensors can be arranged, which are like the pumps connected to a control or regulating unit.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Filtrationsmodul als ein Flachfiltermodul oder ein Hohlfasermodul oder ein Spiralwickelmodul ausgebildet. According to a further preferred embodiment of the invention, the filtration module is designed as a flat filter module or a hollow fiber module or a spiral winding module.
Das Filtermedium weist mindestens eine mikroporöse Ultrafiltrationsmembran mit einem nominellen Abscheidegrad (NMWOC: Nominal Molecular Weight Cut-Off) von 1 kDa bis 1000 kDa und einer Dicke zwischen 25 bis 300 μηη auf. Dabei kann beispielsweise eine mikroporöse Polymermembran mit Porengrößen von 0,01 bis 10 μηη verwendet werden. The filter medium has at least one microporous ultrafiltration membrane with a nominal degree of separation (NMWOC: nominal molecular weight cut-off) of 1 kDa to 1000 kDa and a thickness of between 25 and 300 μηη. In this case, for example, a microporous polymer membrane with pore sizes of 0.01 to 10 μηη can be used.
Es wurden die nachfolgenden Versuche durchgeführt: The following experiments were carried out:
Ausführungsbeispiel 1„Konzentrierung von Rinderserumalbumin": Exemplary embodiment 1 "Concentration of bovine serum albumin":
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde Rinderserumalbumin (Fraktion V lyophilisiert, Kraeber) konzentriert. Die erreichte Endkonzentration beziehungsweise Prozessleistung wurde dabei mit einem Standardverfahren mit unterschiedlichen lonenkonzentrationen im Feed verglichen. Bovine serum albumin (fraction V lyophilized, Kraeber) was concentrated by the method according to the invention. The achieved final concentration or process performance was compared with a standard method with different ion concentrations in the feed.
Rinderserumalbumin wurde in Phosphatpuffer (Pufferbestandteile Bovine serum albumin was dissolved in phosphate buffer (buffer components
Kaliumhydrogenphosphat und Dikaliumhydrogenphosphat) mit einer Molarität von 10 mM und einem pH-Wert von 7,2 gelöst. Potassium hydrogen phosphate and dipotassium hydrogen phosphate) having a molarity of 10 mM and a pH of 7.2.
Für die Versuche mit erhöhten lonengehalt beziehungsweise Salzgehalt wurde der Feed- Lösung (Rinderserumalbumin in Puffer) entsprechend Natriumchlorid (NaCI) zugesetzt. For the experiments with increased ion content or salt content, the feed solution (bovine serum albumin in buffer) was added in accordance with sodium chloride (NaCl).
Die Konzentrationsbestimmung erfolgte durch eine Absorptionsmessung bei 280 nm mit einem UV-VIS Photometer. Die Berechnung der Konzentration aus der gemessenen Extinktion erfolgte nach dem Lambert-Beerschen Gesetz. Der Extinktionskoeffizient für Rinderserumalbumin wurde mit 0,63 l/(g*cm) bestimmt. The concentration was determined by absorption measurement at 280 nm using a UV-VIS photometer. The calculation of the concentration from the measured extinction was carried out according to the Lambert-Beer law. The extinction coefficient for bovine serum albumin was determined to be 0.63 l / (g * cm).
Für alle Versuche wurden Tangentialflussflachfilterkassetten mit einer Filtrationsfläche von 0,02m2 verwendet. In die Flachfilterkassetten verbaut wurden Membranen vom Typ Hydrosart® (zellulosebasierte Ultrafiltrationsmembran, Sartorius Stedim Biotech GmbH) mit einer Trenngrenze von 30 kDa. Für die Tangentialflussfiltration wurde das Sartoflow Slice 200 Bench-Top Laborsystem (Tandem 10982 Peristaltik Pumpe, Sartocon Slice 200 Kassettenhalter, Laborwaage Talent TE 4100, Sartorius Stedim Biotech GmbH) verwendet. Die Permeatzirkulation wurde über die Pumpe eines zweiten Sartoflow Slice 200 Bench-Top Laborsystems realisiert. For all experiments, tangential flow flat filter cartridges with a filtration area of 0.02 m 2 were used. Membranes of the type were installed in the flat filter cassettes Hydrosart® (cellulose-based ultrafiltration membrane, Sartorius Stedim Biotech GmbH) with a cut-off of 30 kDa. For tangential flow filtration, the Sartoflow Slice 200 Bench-Top Laboratory System (Tandem 10982 Peristaltic Pump, Sartocon Slice 200 Cassette Holder, Laboratory Scale Talent TE 4100, Sartorius Stedim Biotech GmbH) was used. The permeate circulation was realized via the pump of a second Sartoflow Slice 200 bench-top laboratory system.
Vor Durchführung der Konzentrierungsversuche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden Versuche zur Ermittlung eines über den Konzentrationsbereich geeigneten Transmembrandrucks bei unterschiedlichen Proteinkonzentrationen (100 g/l, 175 g/l. 250 g/l) und Druckdifferenzen (PF-PR) durchgeführt. Before carrying out the concentration experiments according to the method of the invention, experiments were carried out to determine a transmembrane pressure suitable for the concentration range at different protein concentrations (100 g / l, 175 g / l, 250 g / l) and pressure differences (P F -P R ).
Es wurde festgestellt, dass ein Transmembrandruck von 1 ,5 bar für den It was found that a transmembrane pressure of 1, 5 bar for the
Konzentrationsbereich bis 250 g/l am besten geeignet ist. Für höhere Concentration range up to 250 g / l is best. For higher
Transmembrandrücke wurde keine signifikant höhere Filtrationsleistung erzielt. Transmembrandrücke no significantly higher filtration performance was achieved.
Für einen Vergleich der Konzentrierung nach erfindungsgemäßen Verfahren wurden zunächst Proteinlösungen im Standard- Tangentialfluss-Verfahren konzentriert. For a comparison of the concentration according to the invention, protein solutions were first concentrated in the standard tangential flow method.
Standardverfahren bezeichnen hier Konzentrierung ohne zusätzliche ionenhaltige Lösung auf der Permeatseite. Es wurden Konzentrierungen bei unterschiedlichem lonengehalt im Feed durchgeführt. Über die Steuerung der Feed-Pumpe wurde ein konstanter Standard methods here denote concentration without additional ionic solution on the permeate side. Concentrations were carried out at different ion content in the feed. Over the control of the feed pump became a constant
Eingangsdruck von 2,7 bar eingestellt. Der Transmembrandruck wurde entsprechend den Vorversuchen auf 1 ,5 bar geregelt. Im Retentattank wurden 300 ml Feed-Lösung vorgelegt (100 g/l). Während der Konzentrierung wurde Feed-Lösung mit einer Inlet pressure of 2.7 bar set. The transmembrane pressure was regulated according to the preliminary tests to 1, 5 bar. The retentate tank was charged with 300 ml of feed solution (100 g / l). During the concentration was feed solution with a
Konzentration von 100 g/l kontinuierlich zugeführt. Der Füllstand von 300 ml im Concentration of 100 g / l fed continuously. The level of 300 ml in
Retentattank wurde damit beibehalten. Bei einem Permeatfluss < 2,1 l/(m2*h) wurde die Konzentrierung abgerochen. Retentate tank was retained. At a permeate flux of <2.1 l / (m 2 * h), the concentration was scavenged.
Abbildung 1 zeigt die erreichten Endkonzentrationen im Standard- Tangentialfluss- Verfahren bei Abbruch der Konzentrierung. Durch eine Erhöhung der Salzkonzentration der Feed-Lösung erhöhte sich die erreichbare Endkonzentration im Retentat. Wie eingangs erwähnt ist dabei jedoch vom Nachteil, dass die erhöhte Salzkonzentration im Retentat (und damit im Produkt) sich negativ auf Haltbarkeit, Wirkung und Stabilität auswirken können. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Leitfähigkeit für Figure 1 shows the final concentrations achieved in the standard tangential flow method when the concentration is stopped. Increasing the salt concentration of the feed solution increased the achievable final concentration in the retentate. However, as mentioned above, it has the disadvantage that the increased salt concentration in the retentate (and thus in the product) can have a negative effect on durability, effect and stability. In the exemplary embodiment, the conductivity is for
Rinderserumalbumin in Phosphatpuffer und 150 mM NaCI 14,4 mS/cm, für 1 M NaCI 69,9 mS/cm. Zum Vergleich: Die Leitfähigkeit von Rinderserumalbumin in 10 mM Bovine serum albumin in phosphate buffer and 150 mM NaCl 14.4 mS / cm, for 1 M NaCl 69.9 mS / cm. For comparison: the conductivity of bovine serum albumin in 10 mM
Phosphatpuffer ohne Zugabe von Natriumchlorid betrug 2,5 mS/cm. Je nach Salzgehalt beziehungsweise Produkt müsste nach der Konzentrierung durch einen weiteren Schritt entsalzt werden. Eine weitere Diafiltration ist zum Beispiel bei einer hohen Phosphate buffer without addition of sodium chloride was 2.5 mS / cm. Depending on the salt content or product, it would be necessary to desalinate after concentration by means of a further step. Another Diafiltration is for example at a high
Proteinkonzentration jedoch nicht möglich. Protein concentration is not possible.
Für die Konzentrierungsversuche nach erfindungsgemäßen Verfahren wurde die For the concentration experiments by the method according to the invention was
Proteinlösung zunächst ebenfalls im Standard- Tangentialfluss-Verfahren konzentriert. Über die Steuerung der Feed-Pumpe wurde ein konstanter Eingangsdruck von 2,7 bar eingestellt. Der Transmembrandruck wurde entsprechend den Optimierungsversuchen auf 1 ,5 bar geregelt. Unterschritt der Flux 15 l/(m2*h), wurde die Permeatzirkulation gestartet. Es wurde entsprechend des Volumens im Permeattank die konzentrierte Salzlösung zudosiert um eine spezifische Salzkonzentration zum Start der Permeatzirkulation einzustellen. Für die Permeatzirkulation wurde ein konstanter Fluss von 60 mL/min eingestellt. Bei einem Permeatfluss < 2,1 l/(m2*h) wurde die Konzentrierung ebenfalls abgerochen, um einen Vergleich der Leistung hinsichtlich Konzentrierung zu ermöglichen. Protein solution initially also concentrated in the standard tangential flow method. A constant inlet pressure of 2.7 bar was set via the control of the feed pump. The transmembrane pressure was regulated to 1, 5 bar according to the optimization experiments. Sub-step of the flux 15 l / (m 2 * h), the permeate circulation was started. It was added according to the volume in the permeate tank, the concentrated salt solution to a specific salt concentration to start the Adjust permeate circulation. For permeate circulation, a constant flow of 60 mL / min was set. At a permeate flux <2.1 l / (m 2 * h), the concentration was also scavenged to allow comparison of the power for concentration.
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0001
10 mM KPi 10 mM KPi 150 mM 10 mM KPi 1 M NaCI 10 mM KPi 2,5 M  10mM KPi 10mM KPi 150mM 10mM KPi 1M NaCl 10mM KPi 2.5M
NaCI NaCI  NaCl NaCl
Puffer Permeat  Buffer permeate
Abbildung 2 Figure 2
Abbildung 2 zeigt die erreichten Endkonzentrationen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei Abbruch der Konzentrierung. Durch die Zirkulation der ionenhaltigen Lösung auf der Permeatseite konnte die finale Konzentration im Ausführungsbeispiel um bis zu 27 % gesteigert werden. Während der Konzentrierung gelangen durch den Figure 2 shows the final concentrations achieved by the method according to the invention when discontinuing the concentration. By the circulation of the ion-containing solution on the permeate side, the final concentration in the exemplary embodiment could be increased by up to 27%. During the concentration pass through the
Konzentrationsgradienten im Ausführungsbeispiel auch Salzionen von der Permeat auf die Retentatseite. Die Menge ist jedoch im Vergleich zur Konzentrierung bei erhöhter Concentration gradient in the embodiment also salt ions from the permeate to the retentate side. However, the amount is elevated compared to the concentration
Salzkonzentration in der Feedlösung deutlich geringer. Je nach gewählter Konzentration betrug die finale Leitfähigkeit des Retentats 4,5 mS/cm für 150 mM NaCI, 14,5 mS/cm für 1 M NaCI und 19,3 mS/cm für 2,5 M NaCI. Salt concentration in the feed solution significantly lower. Depending on the concentration selected, the final retentate conductivity was 4.5 mS / cm for 150 mM NaCl, 14.5 mS / cm for 1 M NaCl, and 19.3 mS / cm for 2.5 M NaCl.
Für die Konzentrierung von Protein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden verschiedene Salzlösungen auf der Permeatseite bei einer Startkonzentration von 500 mM zirkuliert. Prozessparameter und -Verlauf wurden wie zuvor gewählt.
Figure imgf000014_0001
For the concentration of protein according to the method of the invention, various salt solutions were circulated on the permeate side at a starting concentration of 500 mM. Process parameters and sequence were selected as before.
Figure imgf000014_0001
10 mM KPi 10 mM KPi 500 mM 10 mM KPi 500 mM 10 mM KPi 500 mM  10mM KPi 10mM KPi 500mM 10mM KPi 500mM 10mM KPi 500mM
MgCI2 NaCitrat (NH4)2S04  MgCl 2 Na citrate (NH 4) 2 SO 4
Puffer Permeat  Buffer permeate
Abbildung 3 Figure 3
Abbildung 3 zeigt die Erhöhung der finalen Konzentration beim Abbruchkriterium Figure 3 shows the increase of the final concentration at the termination criterion
(Permeatfluss < 2,1 l/(m2*h)) bei Verwendung anderer Salzlösungen für die (Permeatfluss <2.1 l / (m 2 * h)) when using other salt solutions for
Permeatzirkulation. Permeatzirkulation.
Ausführunqsbeispiel 2„Konzentrierunq von Rinderserumalbumin nach dem EMBODIMENT 2 "Concentration of Bovine Serum Albumin After
erfindungsgemäßen Verfahren bei erhöhten Transmembrandruck und unterschiedlichen Flachfilterkassette" Process according to the invention with increased transmembrane pressure and different flat filter cartridge "
In dem Ausführungsbeispiel 2 wurde eine Flachfilterkassette mit anderen Abstandshaltern zur Konzentrierung von Rinderserumalbumin genutzt. Die Konzentrierung erfolgte wie im Ausführungsbeispiel 1 mit folgenden Unterschieden: Das Volumen des Retentattanks betrug 70 ml. Der Transmembrandruck wurde auf 2,4 bar eingestellt. In Embodiment 2, a flat filter cartridge with other spacers was used to concentrate bovine serum albumin. Concentration was carried out as in Working Example 1 with the following differences: The volume of the retentate tank was 70 ml. The transmembrane pressure was set to 2.4 bar.
Während der Konzentrierung ohne Salzzirkulation wurde eine Endkonzentration von 324 g/l erreicht. Bei einer Konzentrierung mit Salzzirkulation (1 M Natriumchlorid) wurde Endkonzentration von 518 g/l erreicht. Die finale Leitfähigkeit der Rententatlosung betrug 15,7 mS/cm bei der Permeatzirkulation. During concentration without salt circulation, a final concentration of 324 g / l was achieved. Concentration with salt circulation (1 M sodium chloride) reached a final concentration of 518 g / L. The final conductivity of the pension yield was 15.7 mS / cm in permeate circulation.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen. Kurzbeschreibunq der Zeichnungen Further features and advantages of the invention will become apparent from the following specific description and the drawings. Brief description of the drawings
Es zeigen Show it
Figur 1 : eine Seitenansicht im Schnitt eines als ein Flachfiltermodul ausgebildeten Figure 1: a side view in section of a trained as a flat filter module
Filtermoduls,  Filter module,
Figur 2: eine schematische Darstellung einer Filtrationsvorrichtung mit einer Figure 2: a schematic representation of a filtration device with a
Rezirkulation zwischen einem Retentattank und einem Retentatraum eines Filtrationsmodules und mit einer Rezirkulation zwischen einem Recirculation between a retentate tank and a retentate space of a filtration module and with a recirculation between one
Sammeltank und einem Permeatraum des Filtrationsmodules und Collection tank and a permeate space of the filtration module and
Figur 3: eine schematische Darstellung einer Filtrationsvorrichtung mit einem Figure 3: a schematic representation of a filtration device with a
Vorratsbehälter für eine zu konzentrierende Produktlösung und mit einem Sammeltank für Permeat und Lösung erhöhter Kolligativitat.  Reservoir for a product solution to be concentrated and with a collection tank for permeate and solution of increased colligativity.
Beschreibung bevorzugter Ausführunqsformen DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Eine Filtrationsvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Filtrationsmodul 2 mit einem Feedzufluss 3, einem Retentatabfluss 4 und einem Permeatraumabfluss 5. A filtration device 1 consists essentially of a filtration module 2 with a feed inlet 3, a retentate outlet 4 and a permeate drainage 5.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist das Filtrationsmodul 2 als ein Flachfiltermodul ausgebildet, bei dem ein Retentatraum 6 von einem Permeatraum 7 durch ein Filtermedium 8 getrennt ist. Der Retentatraum 6 ist einerseits mit dem Feedzufluss 3 und andererseits mit dem Retentatabfluss 4 verbunden. Der Permeatraum 7 ist mit einer Lösung 10 mit erhöhter Kolligativitat befüllt. Die Lösung 10 mit der erhöhter Kolligativitat kann dabei über den Permeatraumzufluss 9 in den Permeatraum 7 eingebracht werden. Der osmotische Druck der Lösung 10 mit erhöhter Kolligativitat ist höher als der osmotische Druck einer in den Retentatraum 6 über den Feedzufluss 3 einzubringenden According to the embodiment of FIG. 1, the filtration module 2 is designed as a flat filter module, in which a retentate space 6 is separated from a permeate space 7 by a filter medium 8. The retentate 6 is connected on the one hand to the feed flow 3 and on the other hand to the retentate 4 flow. The permeate space 7 is filled with a solution 10 with increased colligativity. The solution 10 with the increased colligativity can be introduced into the permeate space 7 via the permeate space inflow 9. The osmotic pressure of the solution 10 with increased colligativity is higher than the osmotic pressure of a to be introduced into the retentate 6 via the feed flow 3
Produktlösung 1 1 , die hochkonzentriert werden soll. Über den Retentatabfluss 4 wird konzentriertes Retentat 12 der Produktlösung 1 1 abgeführt. Durch das Filtermedium 8 hindurchtretendes Permeat 13 wird über den Permeatraumabfluss 5 zusammen mit der Lösung 10 abgeführt. Entsprechend Figur 1 wird somit über den Feedzufluss 3 durch den Retentatraum 6, der einen Retentatkanal bildet, das Filtermedium 8 bedingt durch eine Druckdifferenz P zwischen dem Druck PF des Feedzuflusses 3 und dem Druck PR des Retetentatabflusses 4 (P = PF - PR) überströmt. Als Filtermedium 8 zur Konzentrierung von Proteinen eignen sich je nach Molekülgröße besonders bevorzugt Ultrafiltrationsmembranen (z.B. aus Product solution 1 1, which should be highly concentrated. Concentrated retentate 12 of the product solution 11 is removed via the retentate effluent 4. Permeate 13 passing through the filter medium 8 is discharged via the permeate space drain 5 together with the solution 10. According to FIG. 1, the filter medium 8 is thus supplied via the feed flow 3 through the retentate space 6, which forms a retentate channel, due to a pressure difference P between the pressure P F of the feed flow 3 and the pressure P R of the retentate effluent 4 (P = P F -PR ) overflowed. Depending on the size of the molecule, ultrafiltration membranes (eg, from) are particularly suitable as the filter medium 8 for the concentration of proteins
Polyethersulfon oder regenerierter Cellulose) mit Abscheideraten von 1 - 1000 kDa. Polyethersulfone or regenerated cellulose) with deposition rates of 1 - 1000 kDa.
Bedingt durch eine Druckdifferenz, dem Transmembrandruck TMP, auf beiden Seiten des Filtermediums 8, nämlich den mittleren Druck im Retentatraum 6 (PF - PR)/2 und dem Druck PP im Permeatraum 7 ergibt sich aus ein Transmembrandruck TMP = (P + PR )/2 - PP, wodurch ein Teil der Produktlösung 1 1 als Permeat 13 durch das Filtermedium 8 abfiltriert wird. Der nichtfiltrierte Anteil der Produktlösung 1 1 (Feed) verlässt das Filtrationsmodul 2 über den Retentatabfluss 4 als Retentat 12. Die Produktlösung 1 1 , beispielsweise eine ionenhaltige Lösung (z.B. Natriumchlorid-Lösung), kann über den Permeatraumzufluss 9 kontinuierlich zugeführt werden. Gemeinsam mit dem Permeat 13 verlässt die Lösung 10 dann das Filtrationsmodul 2 über den Permeatraumabfluss 5. Je nach erfindungsgemäßer Ausführung ist das Retentat 12 der Filtermedium 8 über den Retentatraum 6 als auch das Permeat 13 mit der Lösung 10 über das Filtrationsmedium 8 im Permeatraum 7 sowohl einmalig über Strömen als auch rezirkuliert werden. Des Weiteren kann der Permeatraum 7 derart ausgelegt sein, dass durch einmalige Befüllung mit der Lösung 10 keine weitere Zuführung der Lösung 10 notwendig ist. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich dabei unabhängig von der Ausbildung des Filtrationsmoduls 2 als Flachfilter-, Hohlfaser-, oder Wickelmodul, durchführen. Due to a pressure difference, the transmembrane pressure TMP, on both sides of the filter medium 8, namely the mean pressure in the retentate 6 (P F - PR) / 2 and the pressure P P in the permeate 7 results from a transmembrane pressure TMP = (P + P R ) / 2 - P P , whereby a portion of the product solution 1 1 is filtered as permeate 13 through the filter medium 8. The non-filtered portion of the product solution 1 1 (Feed) leaves the filtration module 2 via the retentate 4 as retentate 12. The product solution 1 1, for example, an ion-containing solution (eg sodium chloride solution), can be continuously supplied via the Permeatraumzufluss 9. Depending on the inventive design, the retentate 12 of the filter medium 8 via the retentate 6 as well as the permeate 13 with the solution 10 via the filtration medium 8 in the permeate 7 is both leaving the filtration unit 2 once over currents as well as recirculated. Furthermore, the permeate space 7 can be designed such that no further supply of the solution 10 is necessary by a single filling with the solution 10. The inventive method can be independent of the formation of the filtration module 2 as Flachfilter-, hollow fiber, or winding module perform.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist dem Filtrationsmodul 2 ein According to the embodiment of Figure 2 is the filtration module 2 a
Retentattank 14 mit der zu konzentrierenden Produktlösung 1 1 vorgelagert. Der Retentattank 14 upstream with the product solution to be concentrated 1 1. Of the
Retentattank 14 ist über eine Pumpe 15 mit dem Feedzufluss 3 des Filtrationsmoduls 2 verbunden. Zwischen dem Feedzufluss 3 und der Pumpe 15 ist ein Drucksensor 16 angeordnet. Der Retentatabfluss 4 des Filtrationsmoduls 2 ist über ein erste Retentattank 14 is connected via a pump 15 to the feed inlet 3 of the filtration module 2. Between the feed inlet 3 and the pump 15, a pressure sensor 16 is arranged. The retentate 4 of the filtration module 2 is a first
Rezirkulationsleitung 17 mit dem Retentattank 14 verbunden. In der ersten Rezirkulationsleitung 17 connected to the retentate tank 14. In the first
Rezirkulationsleitung ist ein erstes Ventil 23 geordnet. Dem Filtrationsmodul 2 ist ein Sammelbehälter 18 nachgeordnet. Der Permeatraum 7 des Filtrationsmoduls 2 ist seinem Permeatraumabfluss 5 über eine Sammelleitung 19 mit dem Sammelbehälter 18 verbunden. Der Sammelbehälter 18 ist über eine zweite Rezirkulationsleitung 20 mit dem Permeatraumzufluss 9 des Filtermoduls 2 verbunden. In der zweiten Rezirkulationsleitung 20 ist eine Pumpe 21 angeordnet. Zwischen der Pumpe 21 und dem Permeatraumzufluss 9 ist ein Drucksensor 22 angeordnet. In der zweiten Recirculation line is a first valve 23 ordered. The filtration module 2 is a collecting container 18 downstream. The permeate space 7 of the filtration module 2 is connected to its permeate space drain 5 via a collecting line 19 with the collecting container 18. The collecting container 18 is connected via a second recirculation line 20 with the Permeatraumzufluss 9 of the filter module 2. In the second Recirculation line 20, a pump 21 is arranged. Between the pump 21 and the Permeatraumzufluss 9, a pressure sensor 22 is arranged. In the second
Rezirkulationsleitung 20 ist ein zweites Ventil 24 angeordnet. Recirculation line 20, a second valve 24 is arranged.
Die zu konzentrierende Produktlösung 1 1 (Feed) befindet sich im Retentattank 14. Durch die Pumpe 9 wird die Produktlösung in den Retentatraum 6 des Filtrationsmoduls 2 befördert. Das Retentat 12 wird über die erste Rezirkulationsleitung 17 in den The product solution to be concentrated 1 1 (Feed) is located in the retentate tank 14. By the pump 9, the product solution is conveyed into the retentate 6 of the filtration module 2. The retentate 12 is via the first recirculation line 17 in the
Retentattank 14 befördert. In dem Sammelbehälter 18 befindet sich die Lösung 10, die mit der Pumpe 21 in den Permeatraum 7 befördert werden kann. Entsprechend dem Retentattank 14 transported. In the collecting container 18 is the solution 10, which can be transported by the pump 21 in the permeate 7. According to that
Ausführungsbeispiel von Figur 2 werden sowohl das Retentat 12 als auch das Permeat 13 einschließlich Lösung 10 zirkuliert. Über die Pumpenleistung der Pumpen 15, 21 , über die Steuerung der Ventile 23, 24 und über die Drucksensoren 16, 22 können die Embodiment of Figure 2, both the retentate 12 and the permeate 13 including solution 10 are circulated. About the pump power of the pumps 15, 21, via the control of the valves 23, 24 and the pressure sensors 16, 22, the
entsprechenden Druckverhältnisse für die Tangentialflussfiltration durch eine nicht dargestellte Steuer- oder Regeleinheit gesteuert werden. corresponding pressure conditions for the Tangentialflussfiltration be controlled by a control or regulating unit, not shown.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist die Filtrationsvorrichtung V als geschlossenes System und ohne Rezirkulation des Retentats 12' ausgebildet. Die zu konzentrierende Produktlösung 1 1 ' wird von einem Vorratsbehälter 25 über die Pumpe 15' und den Feedzufluss 3' in den Retentatraum 6' des Filtrationsmoduls 2' gefördert. Das Filtermedium 8' trennt den Retentatraum 6' von dem Permeatraum 6'. Das Retentat 12' verlässt das Filtrationsmodul 2' über den Retentatabfluss 4' und das Ventil 26 als konzentrierte Produktlösung ohne Zirkulation. Auf der Permeatseite wird aus dem According to the embodiment of Figure 3, the filtration device V is formed as a closed system and without recirculation of the retentate 12 '. The product solution 1 1 'to be concentrated is conveyed from a storage container 25 via the pump 15' and the feed inflow 3 'into the retentate space 6' of the filtration module 2 '. The filter medium 8 'separates the retentate space 6' from the permeate space 6 '. The retentate 12 'leaves the filtration module 2' via the retentate effluent 4 'and the valve 26 as a concentrated product solution without circulation. On the permeate side is from the
Sammelbehälter 18' die Lösung 10' mit erhöhter Kolligativität und das Permeat 13' mittels der Pumpe 21 ' über die Zirkulationsleitung 20' und den Permeatraumzufluss 9' in den Permeatraum 7' geleitet und zusammen mit dem Permeat 13' über die Sammelleitung 19' in den Sammelbehälter 18' gefördert. Der Sammelbehälter 18' ist dafür ausgelegt, sowohl die Lösung 10' als auch das Permeat 13' aufzunehmen. Über das Ventil 26, die Sump 18 'the solution 10' with increased colligativity and the permeate 13 'by means of the pump 21' via the circulation line 20 'and the Permeatraumzufluss 9' in the permeate 7 'and together with the permeate 13' via the manifold 19 'in the Collecting container 18 'promoted. The sump 18 'is adapted to receive both the solution 10' and the permeate 13 '. About the valve 26, the
Drucksensoren 16', 22' und die Pumpen 15', 21 ' kann der Transmembrandruck TMP gesteuert oder geregelt werden. Pressure sensors 16 ', 22' and the pumps 15 ', 21', the transmembrane pressure TMP can be controlled or regulated.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Bezugszeichenliste Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures represent only illustrative embodiments of the present invention. A broad range of possible variations will be apparent to those skilled in the art in light of the disclosure herein. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 , V Filtrationsvorrichtung1, V filtration device
2, 2' Filtrationsmodul 2, 2 'filtration module
3, 3' Feedzufluss  3, 3 'feed flow
4, 4' Retentatabfluss  4, 4 'Retentate
5,5' Permeatabfluss  5.5 'permeate effluent
6, 6' Retentatraum  6, 6 'Retentate space
7, 7' Permeatraum  7, 7 'permeate space
8, 8' Filtermedium  8, 8 'filter medium
9, 9' Permeatraumzufluss 9, 9 'Permeatraumzufluss
10, 10' Lösung mit erhöhter Koll10, 10 'solution with increased coll
1 1 , 1 1 ' Produktlösung 1 1, 1 1 'product solution
12, 12' Retentat von 1 1  12, 12 'retentate of 1 1
13, 13' Permeat  13, 13 'permeate
14 Retentattank  14 Retentate tank
15, 15' Pumpe  15, 15 'pump
16, 16' Drucksensor  16, 16 'pressure sensor
17 erste Rezirkulationsleitung 17 first recirculation line
18, 18' Sammelbehälter 18, 18 'sump
19, 19' Sammelleitung  19, 19 'manifold
20, 20' zweite Rezirkulationsleitung 20, 20 'second recirculation line
21 , 21 ' Pumpe 21, 21 'pump
22, 22' Drucksensor  22, 22 'pressure sensor
23 erstes Ventil von 17 23 first valve of 17
24 zweites Ventil von 2024 second valve of 20
25 Vorratsbehälter 25 storage containers
26 Ventil  26 valve

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung einer konzentrierten Produktlösung (1 1 , 1 1 ') durch eine Tangentialflussfiltration, bei dem folgende Schritte durchgeführt werden: 1. A process for producing a concentrated product solution (1 1, 1 1 ') by a Tangentialflussfiltration, wherein the following steps are carried out:
a) Bereitstellen einer Filtrationsvorrichtung (1 , 1 ') mit einem  a) providing a filtration device (1, 1 ') with a
Filtrationsmodul (2, 2'), bei dem ein Retentatraum (6, 6') von einem Permeatraum (7, 7') durch ein Filtermedium (8, 8') getrennt ist,  Filtration module (2, 2 '), in which a retentate space (6, 6') is separated from a permeate space (7, 7 ') by a filter medium (8, 8'),
b) Überströmen des Filtermediums (8, 8') auf der Retentatseite mit der  b) overflowing the filter medium (8, 8 ') on the retentate side with the
aufzukonzentrierenden Produktlösung (1 1 , 1 1 '),  to be concentrated product solution (1 1, 1 1 '),
c) Abführen des Retentats (12, 12') aus dem Retentatraum (6, 6') über einen Retentatabfluss (4, 4'),  c) removing the retentate (12, 12 ') from the retentate space (6, 6') via a retentate effluent (4, 4 '),
d) Abführen des Permeats aus dem Permeatraum (7, 7') über einen  d) discharging the permeate from the permeate space (7, 7 ') via a
Permeatabfluss (5, 5'),  Permeate discharge (5, 5 '),
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass in den Permeatraum (7, 7') eine Lösung erhöhter Kolligativität (10, 10') eingebracht wird, deren osmotischer Druck höher ist als der osmotische Druck der Produktlösung (1 1 , 1 1 ') im Retentatraum (6, 6').  in that a solution of increased colligativity (10, 10 ') is introduced into the permeate space (7, 7') whose osmotic pressure is higher than the osmotic pressure of the product solution (11, 11 ') in the retentate space (6, 6') ,
2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Produktlösung (1 1 ) einem Retentattank (14) einmalig oder batchweise oder kontinuierlich zugeführt wird.  the product solution (11) is fed to a retentate tank (14) once or batchwise or continuously.
3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Retentat (12) zwischen dem Retentatraum (6) und dem Retentattank (14) mittels einer Pumpe (15) rezirkuliert wird.  the retentate (12) is recirculated between the retentate space (6) and the retentate tank (14) by means of a pump (15).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Lösung erhöhter Kolligativität (10, 10') über einen Permeatraumzufluss (9, 9') dem Permeatraum (7, 7') zugeführt und zusammen mit dem Permeat (13, 13') über den Permeatraumabfluss (5, 5') abgeführt wird. in that the solution of increased colligativity (10, 10 ') is fed via a permeate space inlet (9, 9') to the permeate space (7, 7 ') and removed together with the permeate (13, 13') via the permeate space outlet (5, 5 ') becomes.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Lösung erhöhter Kolligativitat (10, 10') und das Permeat (13, 13') einem Sammelbehälter (18, 18') zugeführt werden.  in that the solution of increased colligativity (10, 10 ') and the permeate (13, 13') are fed to a collecting container (18, 18 ').
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, 6. The method according to claim 4 or 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Lösung erhöhter Kolligativitat (10, 10') dem Permeatraum (7, 7') kontinuierlich zugeführt wird.  the solution of increased colligativity (10, 10 ') is fed continuously to the permeate space (7, 7').
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, 7. The method according to claim 4 or 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Lösung erhöhter Kolligativitat (10, 10') und das Permeat (13, 13') zwischen dem Permeatraum (7, 7') und dem Sammelbehälter (18, 18') über eine Pumpe (21 , 21 ') rezirkuliert werden.  in that the solution of increased colligativity (10, 10 ') and the permeate (13, 13') between the permeate space (7, 7 ') and the collecting container (18, 18') are recirculated via a pump (21, 21 ').
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. The method according to any one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass retentat- und permeatseitig eine Druckmessung und eine Drucksteuerung oder alternativ eine Druckmessung und eine Druckregelung durchgeführt werden.  that retentate and permeatseitig a pressure measurement and pressure control or alternatively a pressure measurement and pressure control are performed.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. The method according to any one of claims 1 to 8,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass als Produktlösung (1 1 , 1 1 ') eine hochkonzentrierte Proteinlösung hergestellt wird.  that as product solution (1 1, 1 1 ') a highly concentrated protein solution is produced.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 10. The method according to any one of claims 1 to 9,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass als Lösung erhöhter Kolligativitat (10, 10') eine ionenhaltige Lösung dem Permeatraum (7, 7') zugeführt wird.  in that an ion-containing solution is fed to the permeate space (7, 7 ') as a solution of increased colligativity (10, 10').
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, 1 1. A method according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass als ionenhaltige Lösung eine Natriumchlorid-Lösung zugeführt wird. that a sodium chloride solution is supplied as the ion-containing solution.
12. Filtrationsvorrichtung (1 , 1 ') zur Herstellung einer konzentrierten 12. filtration device (1, 1 ') for producing a concentrated
Produktlösung (1 1 , 1 1 ') durch eine Tangentialflussfiltration mit einem  Product solution (1 1, 1 1 ') by a Tangentialflussfiltration with a
Filtrationsmodul (2, 2'), bei dem ein Retentatraum (6, 6') von einem  Filtration module (2, 2 '), in which a Retentatraum (6, 6') of a
Permeatraum (7, 7') durch ein Filtermedium (8, 8') getrennt ist, wobei das  Permeate space (7, 7 ') is separated by a filter medium (8, 8'), wherein the
Filtrationsmodul (2, 2') einen Feedzufluss (3, 3') zu dem Retentatraum (6, 6') und einen Retentatabfluss (4, 4') aus dem Retentatraum (6, 6') aufweist, und wobei das Filtrationsmodul (2, 2') einen Permeatabfluss (5, 5') aus dem Permeatraum (7, 7') aufweist,  Filtration module (2, 2 ') has a feed flow (3, 3') to the retentate (6, 6 ') and a Retentatabfluss (4, 4') from the retentate (6, 6 '), and wherein the filtration module (2 , 2 ') has a permeate discharge (5, 5') from the permeate space (7, 7 '),
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass in den Permeatraum (7, 7') eine Lösung erhöhter Kolligativitat (10, 10') eingebracht ist, deren osmotischer Druck höher ist als der osmotische Druck der in den Retentatraum (6, 6') einzubringenden Produktlösung (1 1 , 1 1 ').  in that a solution of increased colligativity (10, 10 ') is introduced into the permeate space (7, 7') whose osmotic pressure is higher than the osmotic pressure of the product solution (11, 11) to be introduced into the retentate space (6, 6 ') ').
13. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 12, 13. Filtration device according to claim 12,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Filtrationsmodul (2, 2') einen zusätzlichen Permeatraumzufluss (9, 9') in den Permeatraum (7, 7') aufweist, über den die Lösung mit erhöhter Kolligativitat (10, 10') in den Permeatraum (7, 7') einbringbar ist.  in that the filtration module (2, 2 ') has an additional permeate space inflow (9, 9') into the permeate space (7, 7 ') through which the solution with increased colligativity (10, 10') into the permeate space (7, 7 ') ) can be introduced.
14. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 13, 14. Filtration device according to claim 13,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass im Feedzufluss (3, 3') zum Retentatraum (6, 6') und im Permeatraumzufluss (9, 9') zu dem Permeatraum (7, 7') hin jeweils eine Pumpe (21 , 21 ') angeordnet ist.  in that a respective pump (21, 21 ') is arranged in the feed inflow (3, 3') to the retentate space (6, 6 ') and in the permeate space inflow (9, 9') to the permeate space (7, 7 ').
15. Filtrationsvorrichtung nach einem der Anspruch 12 bis 14, 15. Filtration device according to one of claims 12 to 14,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Filtrationsmodul (2, 2') ein Flachfiltermodul oder ein Hohlfasermodul oder ein Spiralwickelmodul ist.  the filtration module (2, 2 ') is a flat filter module or a hollow fiber module or a spiral winding module.
16. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, 16. Filtration device according to one of claims 12 to 14,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Filtermedium (8) mindestens eine mikroporöse Ultrafiltrationsmembran mit einem nominellen Abscheidegrad von 1 kDa bis 1000 kDa und einer Dicke  in that the filter medium (8) has at least one microporous ultrafiltration membrane with a nominal separation efficiency of 1 kDa to 1000 kDa and a thickness
zwischen 25 bis 300 μηη aufweist.  between 25 to 300 μηη has.
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