ES2660060T3 - Mejora de los rendimientos de filtración en la filtración de flujo tangencial - Google Patents

Abstract

Un método automatizado de filtración de flujo tangencial para la concentración de suspensiones celulares, para uso en las industrias farmacéutica o biotecnológica, comprendiendo el método: proporcionar en un depósito (21) un suministro (22) de una suspensión de células en un líquido portador; proporcionar una unidad de filtración de membrana (24) que tiene una entrada (28), una salida de permeado (29) y una salida de material retenido (31); hacer pasar el líquido que se va a filtrar mediante el funcionamiento de una unidad de bomba (25) a través de la entrada de la unidad de filtración y separar al menos parte de material del mismo como un permeado de la salida de permeado; hacer pasar un material retenido del líquido portador y el material residual desde la salida del material retenido; dirigir el líquido desde la salida del material retenido y reciclarlo al depósito (21); proporcionar un primer sensor (S1) para detectar la presión del líquido que pasa a través de la entrada para supervisar una presión de entrada (P1); proporcionar un segundo sensor de presión (S2) en la salida del material retenido para supervisar la presión del material retenido (P2) y un tercer sensor de presión (S3) en la salida de permeado para supervisar la presión de permeado (P3); proporcionar un procesador (41) con lógica de control para ajustar la velocidad de bomba transmitida al líquido por la unidad de bomba; en donde: el método incluye además: proporcionar una válvula (36, 30) para modificar la presión en la salida de permeado (29), en la salida del material retenido (31) o en cada una de las salidas de permeado y salida del material retenido, siendo la lógica de control del procesador también para ajustar la válvula o válvulas, el ajuste de la velocidad de la bomba y la válvula para modificar la presión en la salida o las salidas; hacer pasar el líquido a través de un caudalímetro (35) en una ubicación corriente arriba de la unidad de filtración; determinar una velocidad de alimentación óptima y una presión transmembrana óptima a través de la unidad de filtración de membrana para la unidad de filtración particular y para la solución de proceso particular del líquido para uso farmacéutico o biotecnológico durante la filtración; mantener una presión transmembrana constante que coincida con la presión transmembrana óptima a través de la unidad de filtración de membrana mientras se mantiene una velocidad de alimentación constante que coincida con la velocidad de alimentación óptima; incluyendo dicho mantenimiento el control de la velocidad de movimiento del líquido a través de la unidad de filtración, que incluye recibir datos de los sensores de presión, calcular a partir de la presión de entrada y la presión de salida la presión transmembrana a través de la unidad de filtración, comparar la presión transmembrana calculada de este modo con la presión transmembrana óptima y, si se produce una desviación entre la presión transmembrana calculada y la óptima, variar la presión en al menos uno de los sensores de presión para que la presión transmembrana calculada coincida con la presión transmembrana óptima a través de la unidad de filtración de membrana; incluyendo además dicho mantenimiento la recepción de datos del caudalímetro y dirigir la unidad de bomba para modificar la velocidad de flujo detectada por el caudalímetro para mantener una velocidad de alimentación constante en la unidad de filtración de membrana que coincida con la velocidad de alimentación óptima; y dicha determinación de la presión transmembrana óptima incluye detectar la cantidad de filtrado que pasa a través de la salida de permeado como datos de cantidad de filtrado recibidos por la lógica de control, de modo que el valor de presión transmembrana y el valor de velocidad de alimentación varían y la cantidad de recogida de filtrado está supervisada para detectar un valor de presión transmembrana óptimo y una velocidad de alimentación óptima que alcance una velocidad de recogida máxima, y establecer la velocidad de alimentación óptima y la presión transmembrana óptima como se determina de este modo para dicha etapa de mantenimiento; consiguiendo de este modo una velocidad de recogida máxima en la concentración de la suspensión celular mediante filtración de flujo tangencial sin afectar la viabilidad de las células.

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DESCRIPCION

Mejora de los rendimientos de filtración en la filtración de flujo tangencial Antecedentes y descripción de la invención

La invención se refiere generalmente a la filtración de líquidos, más particularmente a una separación de alta precisión adecuada para su uso en la industria farmacéutica y biotecnológica. La invención es, especialmente, aplicable a la filtración a través de una lámina de membrana porosa o una columna de fibra hueca porosa. Con la invención, se manipulan varias técnicas de separación de una manera que mejore el rendimiento y se puedan automatizar, incluyendo hacer avanzar la separación hasta que se alcanza un nivel deseado de concentración u otra característica o parámetro. La invención mejora los procesos de separación tales como microfiltración, recubrimiento y lavado de micropartículas, ultrafiltración, diafiltración y ciertas aplicaciones de cromatografía preparativa. También mejora el rendimiento en la infección viral automatizada de células de mamíferos, como en la investigación y el desarrollo de la terapia génica, así como la separación rápida de células, la clarificación de proteínas y la concentración de proteínas.

En las industrias farmacéutica y biotecnológica, el uso de microfiltración, ultrafiltración, filtración tangencial o de flujo cruzado, así como la diafiltración de volumen constante son métodos bien establecidos para la separación de moléculas disueltas y/o partículas en suspensión. Habitualmente, el líquido que se va a filtrar se fuerza a pasar a través de una lámina de membrana porosa o una columna de fibra hueca porosa. Dichas láminas o membranas están disponibles comercialmente en diferentes tamaños de poro. Dependiendo del tamaño de poro seleccionado, las moléculas o partículas más pequeñas que el tamaño medio de poro de la membrana o columna pasarán, junto con el solvente, por ejemplo, a través de la membrana o las paredes de fibra hueca. Estas moléculas o partículas se recogen como filtrado, mientras que el material retenido se deja atrás. En muchos enfoques de filtración, tales como los que incorporan ultrafiltración u otros dispositivos de filtración de flujo tangencial, el material retenido se recircula repetidamente con el objetivo de mejorar la eficacia de filtración y mejorar el rendimiento del filtrado o permeado.

Sin embargo, los dispositivos de filtración tienden a obstruirse cuando se utilizan durante un período de tiempo prolongado y deben reemplazarse oportunamente. La obstrucción de un dispositivo de filtración ocurre cuando los poros de la membrana se obstruyen, habitualmente con células atrapadas, material particulado, desechos celulares o similares. Esta obstrucción de los poros da como resultado un flujo de líquido disminuido a través de la lámina de membrana porosa o la pared de la columna de fibra hueca. El resultado es un cambio en la presión transmembrana que, si no se aborda adecuadamente, corre el riesgo de un grave perjuicio para la operación que incorpora el procedimiento de filtración.

Los intentos de abordar estas preocupaciones y dificultades han incluido el desarrollo y el uso de sistemas de filtración semiautomatizados. Estos tipos de sistemas utilizan bombas de recirculación controladas manualmente o bombas que están controladas por un dispositivo de temporización que detendrá la acción de la bomba después de que haya transcurrido un tiempo de filtración preestablecido. Es habitual también supervisar la presión de la línea mediante el uso de un manómetro analógico o digital, situado normalmente entre la bomba y el dispositivo de filtro. Cuando el indicador marca un cierto nivel de presión, habitualmente uno especificado por el fabricante del dispositivo de filtro, la filtración debe detenerse y el filtro viejo debe reemplazarse por uno nuevo. A veces, no es posible predecir con precisión la hora a la que se debe detener la acción de bombeo para evitar sobrecargar el dispositivo de filtro. Por consiguiente, los sistemas de la técnica anterior que se basan exclusivamente en el tiempo no son del todo satisfactorios.

La tecnología de filtración de la técnica anterior tal como la referida anteriormente también es desventajosa debido a que habitualmente requiere una mano de obra intensiva. Esta tecnología anterior también tiene defectos adicionales serios para una operación segura y eficiente. Un defecto consiste en que el rendimiento del filtrado no es frecuentemente cuantitativo debido a las cargas de partículas en solución impredecibles. Por lo tanto, para un volumen de recirculación y una velocidad de bomba determinados, el rendimiento del filtrado puede diferir de un caso a otro, dependiendo de la cantidad de partículas del tamaño de poro suspendidas en la solución de recirculación. Otro defecto consiste en un resultado directo de la acumulación de contrapresión debido a la obstrucción y la formación de la capa de gel. La acumulación rápida de contrapresión a veces causa el estallido de la membrana del filtro y/o la carcasa del filtro, lo que resulta en derrames costosos y/o contaminación del filtrado. La presión de entrada de filtro excesiva también conduce con frecuencia a la expulsión de las conexiones de tubos, tal como a la entrada del filtro, lo que da como resultado un derrame costoso, por ejemplo, del material retenido. Debido a este tipo de defectos, los sistemas de filtración manuales y semiautomatizados deben ser supervisados constantemente, lo que contribuye en gran medida a la alta intensidad de mano de obra de dichos enfoques.

Las disposiciones de filtración que se describen en la patente estadounidense de Schick N.° 5,947,689, incorporadas en el presente documento como referencia, proporcionan una capacidad cuantitativa con supervisión de la presión de TMP. Tal enfoque de filtración permite una filtración rápida y segura sin preocuparse de perder productos, particularmente productos farmacéuticos o productos biotecnológicos que pueden ser extremadamente caros, difíciles de reemplazar y que pueden representar la inversión de muchas horas de procesamiento anterior. Esta

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patente describe la obtención de la vida útil máxima de un dispositivo de filtración sin correr el riesgo de generar condiciones operativas que pueden conducir a una acumulación excesiva de contrapresión cerca del final de la vida útil del dispositivo de filtración.

Se ha descubierto que, procediendo según la presente invención, es posible alcanzar una filtración cuantitativa de líquidos de una manera automatizada, segura, no intensiva en mano de obra, todo mientras se mejora el rendimiento de la operación mientras se determinan y mantienen los valores de los parámetros del sistema de filtración como la presión transmembrana, la salida de la bomba y las condiciones de filtración beneficiosas.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un método automático de filtración de flujo tangencial para concentrar suspensiones celulares, para uso en la industria farmacéutica o biotecnológica, comprendiendo el método:

proporcionar en un depósito (21) un suministro (22) de una suspensión de células dentro de un líquido portador; proporcionar una unidad de filtración de membrana (24) que tiene una entrada (28), una salida de permeado (29) y una salida de material retenido (31);

hacer pasar el líquido que se va a filtrar mediante la operación de una unidad de bomba (25) a través de la entrada de la unidad de filtración y separar al menos parte de material de la misma como un permeado de la salida de permeado;

hacer pasar un material retenido del líquido portador y el material residual desde la salida del material retenido; dirigir el líquido desde la salida del material retenido y reciclarlo al depósito (21);

proporcionar un primer sensor (S1) para detectar la presión del líquido que pasa a través de la entrada para supervisar una presión de entrada (P1);

proporcionar un segundo sensor de presión (S2) en la salida del material retenido para supervisar la presión del material retenido (P2) y un tercer sensor de presión (S3) en la salida de permeado para supervisar la presión de permeado (P3);

proporcionar un procesador (41) con lógica de control para ajustar la velocidad de bomba transmitida al líquido por la unidad de bomba; en el que:

el método incluye además:

proporcionar una válvula (36, 30) para modificar la presión en la salida de permeado (29), en la salida de material retenido (31) o en cada una de las salidas de permeado y salida de material retenido, siendo la lógica de control del procesador también para ajustar la válvula o válvulas, el ajuste de la velocidad de la bomba y la válvula para modificar la presión en la salida o las salidas;

hacer pasar el líquido a través de un caudalímetro (35) en una ubicación corriente arriba de la unidad de filtración;

determinar una velocidad de alimentación óptima y una presión transmembrana óptima a través de la unidad de filtración de membrana para la unidad de filtración particular y para la solución de proceso particular del líquido para uso farmacéutico o biotecnológico durante la filtración;

mantener una presión transmembrana sustancialmente constante que coincida sustancialmente con la presión transmembrana óptima a través de la unidad de filtración de membrana mientras se mantiene una velocidad de alimentación sustancialmente constante que coincida sustancialmente con la velocidad de alimentación óptima;

incluyendo dicho mantenimiento el control de la velocidad de movimiento del líquido a través de la unidad de filtración, que incluye recibir datos de los sensores de presión, que calcula desde la presión de entrada y la presión de salida la presión transmembrana a través de la unidad de filtración, que compara la presión transmembrana calculada de este modo con la presión transmembrana óptima, y si ocurre una desviación entre la presión transmembrana calculada y óptima, variando la presión en al menos uno de los sensores de presión para que la presión transmembrana calculada coincida sustancialmente con la presión transmembrana óptima a través de la unidad de filtración de membrana;

incluyendo además dicho mantenimiento la recepción de datos del caudalímetro y dirigir la unidad de bomba para modificar la velocidad de flujo detectada por el caudalímetro para mantener una velocidad de alimentación sustancialmente constante en la unidad de filtración de membrana que coincide sustancialmente con la velocidad de alimentación óptima; y

dicha determinación de la presión transmembrana óptima incluye detectar la cantidad de filtrado que pasa a través de la salida de permeado como datos de cantidad de filtrado recibidos por la lógica de control, de modo que el valor de presión transmembrana y el valor de velocidad de alimentación son variados y la cantidad de recogida de filtrado está supervisada para detectar un valor de presión transmembrana óptimo y una velocidad de alimentación óptima que alcance una velocidad de recogida máxima, y establecer la velocidad de alimentación óptima y la presión transmembrana óptima como se determina de este modo para dicha etapa de mantenimiento;

consiguiendo de este modo una velocidad de recogida máxima en la concentración de la suspensión celular mediante filtración de flujo tangencial sin afectar la viabilidad de las células.

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Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un aparato y método mejorados para la filtración exacta de líquidos a través de un modo de presión constante que mejora el rendimiento de los componentes recogidos.

Otro objetivo de esta invención consiste en proporcionar un aparato y método mejorados para la filtración de líquidos que varían la presión de entrada del filtro según un nivel variable de resistencia al flujo (aumento de la viscosidad del fluido) que se desarrolla dentro del sistema, particularmente la unidad de filtración.

Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un sistema y un método de filtración de líquidos mejorados que sean automatizados y no necesiten ser supervisados constantemente por un operario, por lo que se caracterizan por tener una intensidad de trabajo muy baja.

Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar una filtración mejorada que incluye el uso del flujo de datos lógicos que ajusta la salida de la bomba en respuesta a la variación de la viscosidad del líquido durante la filtración.

Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un sistema o método de concentración mejorado para ajustar el flujo de salida del material retenido del filtro con el fin de mantener un flujo de producto óptimo en respuesta a las características variables del producto, por ejemplo, el aumento en la viscosidad del fluido debido a la eliminación del solvente.

Estos y otros objetivos, características y ventajas de la presente invención se entenderán claramente a través de una consideración de la siguiente descripción detallada.

Breve descripción de los dibujos

En el curso de esta descripción, se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una ilustración algo esquemática de un aparato del tipo tratado en el presente documento que es especialmente adecuado para tipos de aplicaciones de ultrafiltración;

la figura 2 es un diagrama de flujo de datos esquemático asociado con un sistema para mantener la filtración en condiciones de presión transmembrana constantes modificando la velocidad de bomba y/o las restricciones de válvula; y

la figura 3 proporciona esquemáticamente una visión de conjunto del menú del software adecuado para su uso en la unidad de bomba controlada por procesador.

Descripción de las realizaciones particulares

En la figura 1 se ilustra un sistema diseñado particularmente para ultrafiltración, microfiltración y similares. Un depósito 21 que contiene un líquido que se va a filtrar 22 se muestra en comunicación de paso de líquido con un sistema de conducto, indicado generalmente con 23. Además se posiciona una unidad de filtración 24 a lo largo del sistema de conducto, dado que es una unidad de bomba 25 controlada por procesador.

En esta disposición ilustrada, el sistema de conducto 23 incluye diversas longitudes de conducto o tubería, tal como una longitud de conducto 26 por la cual el líquido 22 sale del depósito 21 mediante la acción de la unidad de bomba 25 en el conducto. En una aplicación habitual, el sistema de conducto está compuesto principalmente por tubos científicos o médicos que actúan sobre componentes generadores de movimiento de la unidad de bomba 25. Esta longitud de conducto 26 se abre en una longitud de conducto 27 para completar el paso del líquido 22 desde el depósito a la unidad de filtración 24. La tubería incluye tubos de bomba de silicona PharMed y Masterflex®.

Con referencia más particular a la unidad de filtración 24, ésta incluye una entrada 28, una salida de filtrado 29 y una salida de material retenido 31. Se proporciona, preferentemente, un recogedor 32 para recoger el filtrado (o permeado) 33 que, mediante la operación de la unidad de filtración, se separa del líquido 22 y fluye fuera de la salida de filtrado 25. El material retenido que fluye fuera de la salida del material retenido 31 vuelve al depósito por un componente de reciclado 34 del sistema de conducto 23.

La unidad de filtración 24 tomará, a menudo, la forma de un dispositivo de filtración tangencial o de flujo cruzado. Se pueden utilizar otras unidades de filtración, incluidas aquellas caracterizadas por tener una columna de ultrafiltración. Las unidades de filtro pueden ser del tipo en el que el líquido que se va a filtrar encuentra una membrana porosa. La unidad de filtro preferente es del tipo que incorpora fibras huecas porosas, y el flujo de líquido es de tipo, generalmente, tangencial o de tipo de flujo cruzado. Estas unidades de filtración son de tipos generalmente conocidos. Las mismas tienen varios tamaños de poro que se seleccionan para conseguir la acción de separación deseada. Las unidades de filtración disponibles comercialmente incluyen aquellas que son placas apiladas y dispositivos en espiral que utilizan membranas de lámina plana. Otras incluyen dispositivos tubulares, así como dispositivos de cubierta y tubos que utilizan membranas de fibra hueca. Las unidades de filtro de diafiltración o ultrafiltración tangencial o de flujo cruzado funcionan según el principio de proporcionar una alta velocidad de flujo de

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fluido paralela a la superficie de membrana. La ultrafiltración tangencial funciona generalmente mejor a velocidades de flujo relativamente altas.

El funcionamiento adecuado de estas unidades de filtración se ve gravemente obstaculizado a medida que la viscosidad y la concentración del material retenido en circulación aumentan a medida que aumenta su concentración. Si no se aborda adecuadamente, esto puede dar como resultado ineficiencias, incluido el desarrollo de una capa de gel excesiva de sólidos y/o micromoléculas. Esta acumulación se intensifica al reducir la velocidad de flujo en un intento de abordar el aumento de la viscosidad, que disminuye gradual y persistentemente la eficiencia y la capacidad de filtración de la unidad de filtro. Si no se toman las medidas adecuadas para abordar eficazmente la fluctuación y la supervisión inadecuada de la presión transmembrana, tales como aquellas que están de acuerdo con la invención, el rendimiento y el tiempo de procesamiento se verán afectadas negativamente.

Además, si no se controla, el aumento de la presión de línea o la TMP finalmente causará fallos y/o fugas en el sistema cerrado. Habitualmente, el fallo inducido por presión será evidente en la unidad de filtro y/o en el sistema de conducto. Por ejemplo, la unidad de filtro y la tubería del sistema de conductos pueden fallar debido a una presión aplicada internamente excesiva. Alternativa o adicionalmente, los sellos entre el sistema de conducto y otros componentes del aparato pueden fallar y/o la tubería puede ser expulsada de un asiento o punto de conexión. Tales eventos conducirán a la pérdida de componentes valiosos y a la contaminación potencial del sistema hasta ahora cerrado.

El sistema ilustrado en la figura 1 incluye además al menos un caudalímetro 35 dentro del sistema de conducto. A este respecto, es adecuado un transmisor de flujo electrónico, tal como un Modelo Burkert SE35/8035 que tiene una salida de 4-20 mA. Los sensores de presión (S1, S2 y S3) se muestran también instalados a lo largo del sistema de conductos. El sensor S1 marca la presión (P1) en la entrada 28. El sensor S2 marca la presión (P2) en la salida del material retenido 31 y el sensor S3 marca la presión (P3) en la salida de filtrado 29. En la filtración de flujo tangencial, la fuerza impulsora (presión transmembrana, o TMP) es la diferencia entre el promedio de la presión de alimentación de la membrana (P1) y la presión del material retenido (P2) menos la presión del permeado (P3).

(1) TMP = (P1 + P2) / 2 -P3.

En aplicaciones de flujo tangencial donde la presión de alimentación de la bomba (P1), la presión del material retenido (P2) y la presión del permeado (P3) pueden cambiar, la ecuación (1) define la presión de la transmembrana (TMP). Se pueden realizar mediciones apropiadas de presión diferencial.

Preferentemente, cada sensor de presión es un sensor de presión electrónico que detecta la presión dentro del sistema de conducto en su ubicación particular. También se proporcionan medios para transmitir datos de presión desde cada sensor de presión a la unidad de bomba 25 controlada por procesador. De esta manera, la unidad de bomba 25 controlada por procesador tiene acceso virtualmente instantáneo a estos datos de presión. Los sensores de presión de líquido en línea, electrónicos adecuados son generalmente conocidos y están disponibles. Un ejemplo es el sensor de presión Flow-Through, disponible en Scilog, Inc. A menudo, tal sensor de presión está conectado electrónicamente a un preamplificador, que a su vez está montado en un puerto de entrada en la unidad de bomba 25 controlada por procesador.

Se proporciona al menos una unidad de válvula para ajustar las presiones dentro del sistema. En la realización ilustrada, se asocia una válvula 30 con el sensor S2 para proporcionar la capacidad de ajustar la presión (P2) y se asocia una válvula 36 con el sensor S3 para ajustar la presión (P3). Una válvula también se puede asociar con el sensor S1. Preferentemente, la velocidad de flujo en la unidad de filtración 24 se supervisa mediante el caudalímetro 35 corriente arriba de la entrada 28. Cada uno de ellos está en comunicación de transmisión de señal con el componente de procesador, como se muestra, generalmente en la figura 1.

Para una solución de proceso y una membrana determinada, se puede determinar empíricamente una presión transmembrana óptima. La unidad según la invención permite que esta TMP óptima se mantenga durante el proceso incluso durante el aumento de la concentración del componente de interés en el sistema de recirculación, que aumenta la viscosidad del líquido de recirculación que contiene el componente de interés. Debido a que el sistema continúa funcionando a la mejor TMP para el filtro y el líquido de alimentación, el rendimiento mejora mientras la unidad funciona de manera segura para evitar la pérdida de componentes valiosos. Esto se hace mientras se mantiene una velocidad de flujo que evita un aumento indeseable en la formación de la capa de gel.

Cuando se desee, los datos de peso se pueden ingresar a la unidad de bomba controlada por procesador. La figura 1 ilustra una balanza 37 electrónica de carga superior posicionada y ajustada para medir el peso del líquido 22 dentro del depósito 21. Estos datos de peso se transfieren electrónicamente a la unidad de bomba 25 controlada por procesador. Cuando se desea medir o pesar el filtrado o permeado que se recoge dentro del recogedor 32, los medios se proporcionan de este modo. Con la disposición que utiliza la balanza 37 como se ilustra en la figura 1, esto puede lograrse razonablemente bien midiendo la disminución en el peso del líquido dentro del depósito 21. Alternativa o adicionalmente, se puede posicionar una balanza (no mostrada) para medir directamente el peso del filtrado o permeado 33. En términos generales, el uso de la balanza adicional permite una medición cuantitativa

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mejorada del filtrado o permeado. Al supervisar la disminución se apreciará que la medición algo indirecta en el líquido 22 en el depósito 21 debe tener en cuenta el líquido restante dentro del sistema de conducto y la unidad de filtración, cuyas cantidades no son necesariamente totalmente consistentes durante todo el procedimiento de procesamiento. Se pueden utilizar diversas balanzas electrónicas. Estas incluyen las siguientes balanzas electrónicas de carga superior y básculas fabricadas por fabricantes tales como: Mettler®, Toledo, Sartorius®, Ohaus® y Scilog, Inc.

Haciendo referencia más particularmente a la unidad de bomba 25 controlada por procesador 25, el dispositivo ilustrado incluye un cabezal de bomba 39. El cabezal de bomba puede ser una bomba peristáltica, una bomba de lóbulo u otro cabezal de bomba de precisión. El cabezal de bomba puede ser de una variedad de dos canales, tal como un cabezal de bomba peristáltica Tandem (Trademark) disponible en Scilog, Inc., Madison, Wisconsin. A este respecto se describen los cabezales de bomba peristáltica de dos canales en la patente estadounidense N.° 5,340,290, incorporada en el presente documento como referencia. Independientemente del tipo de unidad de bomba utilizada, es importante que sea excepcionalmente precisa para transmitir una velocidad de flujo precisa al líquido según las instrucciones recibidas del componente de procesador de la unidad de bomba 25 controlada por procesador. Por ejemplo, la bomba de Tandem puede moverse con precisión de entre aproximadamente 2 ml/min a aproximadamente 2200 ml/min por canal.

La unidad de bomba 25 controlada por procesador incluye un componente de procesador 41. Un panel de control y una pantalla 42 proporciona la interfaz entre el usuario y el procesador 41. Se incluye una pantalla y una serie de controles activados por el operario. Estos controles permiten al operario ingresar parámetros e instrucciones según las necesidades particulares del líquido sometido a las capacidades de separación del sistema de filtración. La interfaz de usuario del panel frontal ilustrada incluye una pantalla de cristal líquido (LCD) alfanumérica y un teclado de membrana para seleccionar modos operativos y ajustes de alarma.

Se pueden proporcionar disposiciones de teclado adecuados. Los mismos pueden incluir una tecla "suave" para desplazarse hacia arriba o hacia abajo a través de los menús. Los mismos pueden incluir teclas "duras" cuya función no cambia. Estas teclas se utilizan para control y programación básicos. Una tecla de control EJECUTAR ejecuta el modo operativo seleccionado e inicia la bomba 39. Una tecla de control STOP interrumpe el modo operativo actual y detiene la bomba. Una tecla de control VELOCIDAD establece la velocidad de la bomba en ml/mim, litros/min o kg/min. La tecla de control TIEMPO muestra pulsos de motor por segundo. Una tecla de control de doble punta de flecha ordena la dirección de la bomba en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario a las agujas del reloj. Habitualmente, se proporciona una tecla de control de CONMUTAR y una tecla de control de SALIDA. Se puede utilizar una tecla de control ESTRELLA (*) en la recalibración de la velocidad de la bomba y también para cambiar el parámetro visualizado por la bomba de control del procesador.

La figura 3 muestra un menú principal preferente para la lógica del procesador, que puede controlar el conjunto de circuitos del canal de datos, que consiste en cinco modos operativos. Las teclas "Arriba" y "Abajo" se utilizan para desplazarse por el menú principal. Al presionar la tecla "Seleccionar" se ingresa al modo operativo elegido y se ingresa al primer nivel de submenú que proporciona acceso a las funciones "EJECUTAR" y "Editar". En el submodo "Editar", los parámetros de bomba se seleccionan para la aplicación de filtro. Al presionar "Salir" regresa al menú principal.

El modo de operación ilustrado implementa presión transmembrana (TMP) constante. Se puede seleccionar una TMP definida por el usuario. En el submodo "Editar" se selecciona la tubería de la bomba y se seleccionan las tablas de calibración instaladas de fábrica que relacionan la salida de la bomba en l/min con la velocidad del motor de la bomba. En el modo de velocidad de bomba constante, se seleccionan las velocidades de bomba en términos de l/min. Se pueden seleccionar parámetros de alarma programables por el usuario, tales como: Volumen Acumulativo (de Material Retenido); Tiempo de Ejecución (Bombeo); Baja Presión (Baja Presión de Retorno del Filtro); Alta Presión (Alta Presión de Retorno del Filtro); Alarma de Peso Filtrado (o Permeado).

El modo de operación CONFIGURACIÓN le permite al usuario seleccionar diversas preferencias de usuario y opciones de interfaz. Una Configuración: el submodo Báscula proporciona opciones de balanza electrónica. Una Configuración: el submodo de Prueba del Sistema permite la verificación de salidas. Una Configuración: Impresora se utiliza para configurar los parámetros de comunicación de la impresora, mientras que la Configuración: Bomba permite al usuario establecer diversas preferencias de usuario de la bomba. Una Configuración: Serie se puede proporcionar para definir los parámetros de comunicación del modo SERIE. MANUAL permite el control manual de la velocidad de la bomba, y SERIE permite el control remoto de la bomba.

Ahora se describirá una operación habitual del sistema de filtración como se ilustra en la figura 1, haciendo referencia al esquema de flujo de datos de la figura 2. Esta disposición ilustra el modo en que la presión transmembrana puede permanecer constante mientras la viscosidad de la solución de alimentación aumenta durante su ultrafiltración.

Como se describe con más detalle en la patente estadounidense N.° 5,947,689, las presiones de línea de filtro y/o la TMP así como el peso del filtrado se pueden supervisar continuamente. Por ejemplo, cuando el límite de presión de

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línea es excedido por un valor de alarma establecido, la unidad de bomba controlada por el procesador detendrá el bombeo y/o proporcionará una señal de alarma. Se proporcionan, preferentemente, un codificador óptico y un conjunto de circuitos asociado para contar y controlar las rotaciones del motor de la bomba necesarias para implementar una velocidad de bomba seleccionada. El componente de procesador ilustrado 41 incorpora un controlador a base de microprocesador, y una EPROM respaldada por batería almacena el software de control de filtración. El software incluye una tabla de calibración que relaciona el valor de la velocidad (RPM) del motor de la bomba con la salida de la bomba en términos de l/min o ml/min. Habitualmente, una tabla de calibración incluye datos para asegurar un volumen preciso por número de vueltas del motor de la bomba para un tamaño de tubo particular. De este modo, el operario selecciona la tubería de la bomba por número (por ejemplo, según los valores de tubería de bomba estándar de la tabla). El componente 41 del procesador contiene una tabla de calibración permanente instalada de fábrica para cada tamaño de tubo de bomba. La tabla de calibración relaciona las RPM del motor de la bomba con la salida de la bomba en términos de l/min o ml/min. Las capacidades de recalibración pueden ajustarse para las diferencias en la formulación/fabricación del tubo de la bomba, así como el desgaste del tubo de la bomba a lo largo del tiempo, lo que puede ocasionar que cambie la salida de la bomba.

En la realización ilustrada, al menos cinco parámetros de alarma diferentes son programables por el operario mediante el funcionamiento de la lógica de control y/o su lógica de datos de ajustes de límites. Estos parámetros de alarma seleccionados por el usuario incluyen un límite de alarma de alta presión para supervisar las condiciones de enchufe del dispositivo de filtración, habitualmente asociado con el sensor de presión 35. También se puede programar un límite de alarma de baja presión para supervisar la disminución repentina de presión dentro del sistema, como cuando las conexiones de los tubos han fallado y la solución de proceso posiblemente se está perdiendo. Esta función puede responder a los datos recibidos de uno o más sensores de presión.

También se puede establecer un límite de alarma de peso del filtrado para supervisar cuantitativamente la cantidad de solución recogida en el recogedor 32. Cuando se mide directamente el peso del filtrado, tendrá lugar una función de parada y/o alarma cuando se alcance esa cantidad límite. Cuando el peso del filtrado debe supervisarse indirectamente en virtud de los datos de peso obtenidos de la balanza 37 electrónica de carga superior, el rendimiento del filtrado se calcula mediante el software basado en el diferencial de peso del líquido del depósito 21 en el momento = 0 (inicio de la filtración) y en algún momento posterior. El operario también puede establecer una alarma de tiempo de ejecución para detener o señalizar cuando haya transcurrido un tiempo de filtración definido por el usuario. También se puede establecer un límite de alarma de volumen de material retenido para supervisar el volumen de solución que es bombeado por el cabezal de la bomba 39.

Para cualquiera de estos parámetros de alarma, el operario puede seleccionar una de tres opciones: Alarma desactivada, Señal solo o Parada de Bomba. Esta última se puede combinar también con la emisión de una señal. La señal puede ser audible, vibratoria y/o visible. Todas las opciones excepto Alarma desactivada se implementan cuando se exceden los límites de alarma definidos por el operario. Por ejemplo, cuando el límite de alta presión se establece en 10 psi, la unidad de bomba 25 controlada por procesador se detendrá y/o proporcionará una señal de alarma cuando la contrapresión del filtro, habitualmente medida en el sensor de presión 35, exceda 10.0 psi. Los detalles de edición se muestran en la figura 3. Al presionar las teclas "Arriba" y "Abajo" se realiza una selección, y se presiona "Seleccionar" para implementar esa selección de valores de alarma o ajustes iniciales para la unidad. Se proporciona un software y un hardware apropiados de manera convencional para permitir una impresión por medio de una impresora (no mostrada) de los parámetros deseados. Los parámetros habituales informados o fácilmente calculados son tiempo de filtración transcurrido en minutos, velocidad de alimentación, peso de filtrado recogido en gramos, volumen retenido en mililitros, presión transmembrana, presiones en cada sensor de presión, ajustes de la válvula de control, así como cambios de estado de la bomba y alarmas a medida que ocurren.

Haciendo referencia adicional a la capacidad del sistema de filtración de la invención para conseguir una filtración transmembrana constante a pesar del aumento de la viscosidad, los datos de presión, así como otros datos observados, se realimentan continuamente al componente de procesador 41. El componente de procesador introduce continuamente los datos, en efecto, en la ecuación (1). La unidad transmite después una señal o señales para modificar la presión apropiada para mantener el valor constante de la TMP. La señal puede ser para modificar la velocidad de la bomba y/o modificar el tamaño del paso de válvula, como en una o ambas válvulas 30, 36. Básicamente, a medida que aumenta la viscosidad del líquido de recirculación, la TMP aumentará sin disminuir la velocidad de la bomba y/o manipular la(s) válvula(s).

Las válvulas utilizadas en esta conexión son preferentemente válvulas accionadas por motor y válvulas multigiro. Una señal analógica de 4-20 mA (o 0-5 voltios CC) mueve la válvula en la dirección abierta o en la dirección cerrada. Por ejemplo, con una válvula en la que una señal de 4 mA cerrará completamente la válvula y una señal de 20 mA abrirá completamente la válvula, una señal de 12 mA dejará la válvula medio abierta. Por lo tanto, sin modificar la velocidad de la bomba en la unidad de filtración, las válvulas se pueden utilizar para modificar la caída de presión a través de la unidad de filtración en uno o en ambos pasos de salida. Un ejemplo de una combinación adecuada para conseguir esto consiste en un controlador inteligente SciPro disponible en Scilog, Inc., Middleton, Wisconsin, junto con equipos tales como las válvulas accionadas por motor y las válvulas multigiro que son válvulas de diafragma o válvulas de aguja. Un caudalímetro adecuado es del tipo en línea que se supervisa electrónicamente.

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Al determinar la presión transmembrana, la presión de entrada en el sensor S1 está determinada en gran medida por las dimensiones y porosidades del dispositivo de filtración de flujo tangencial (cuando se utiliza ese tipo de dispositivo), estando la viscosidad del líquido bombeada, y la velocidad de la bomba. Por ejemplo, la presión en el sensor S1 aumenta al aumentar la velocidad de la bomba indicada por el caudalímetro 35. El sensor S2 supervisa la presión P2, que puede ajustarse enviando una señal a la válvula 30 para modificar la presión de salida del material retenido. El sensor S3 supervisa la presión P3 en la salida de filtración 29, que puede modificarse mediante el funcionamiento de la válvula 36.

Cuando los líquidos o soluciones se mueven a través del cabezal de la bomba 39, la salida de la bomba variará con los cambios en la viscosidad de la solución y con los cambios en la contrapresión en la entrada 28 de la unidad de filtración. Cuando se desea mantener una salida de bomba constante, el flujo fuera del cabezal de la bomba y dentro de la entrada 28 será supervisado por el caudalímetro 35. Cuando el flujo se reduce por alguna razón, el flujo puede aumentar acelerando el cabezal de la bomba, por ejemplo, hasta que el caudalímetro indique que el nivel de flujo deseado está ocurriendo. Si no se realizan ajustes con respecto a la presión transmembrana, mantener una salida constante de la bomba puede afectar la presión transmembrana. Si se desea evitar tal cambio en la TMP, la TMP se puede mantener como se indicó anteriormente.

La presión de entrada P1 es una variable que depende principalmente de la velocidad de la bomba, la viscosidad del líquido que se bombea y las dimensiones físicas del dispositivo de flujo tangencial. La velocidad de alimentación en el dispositivo de flujo tangencial controla la formación de la capa de gel filtrante. Tal capa de gel retarda el flujo de filtrado a través de la membrana. Un filtro habitual está acompañado de las pautas del fabricante para la velocidad de alimentación de filtración. La medición de la velocidad de recogida de permeado a diversas velocidades de alimentación permite determinar experimentalmente la velocidad tangencial mínima o la velocidad mínima de alimentación para el sistema particular. La velocidad de alimentación justo antes de lo que resulta en una caída considerable de la velocidad de recogida de permeado es la velocidad de alimentación mínima para el sistema de filtración.

La velocidad de recogida de permeado se puede supervisar utilizando sensores de flujo o básculas. Por ejemplo, la velocidad de recogida de permeado puede establecerse supervisando el peso del depósito de material retenido o supervisando electrónicamente la velocidad del flujo de permeado. Cualquier disminución en el peso del depósito se debe a la eliminación del permeado. Alternativamente, la velocidad de recogida puede determinarse supervisando el peso del depósito de recogida de permeado a lo largo del tiempo. Independientemente de lo que se determine, la velocidad de la recogida de permeado se supervisa y se visualiza continuamente, junto con las presiones, la TMP y la velocidad de alimentación. Esto se consigue mediante el componente de procesador 41.

Al usar el equipo y el método, se pueden determinar las condiciones óptimas de TMP para una solución de proceso y un dispositivo de filtración determinados. Esta información puede obtenerse fácilmente mediante la supervisión de la solución que se está procesando por el equipo y el método. La velocidad de recogida de permeado se supervisa al modificar una variable a la vez, particularmente las variables de velocidad de alimentación, P1, P2 y P3. En este caso, el conjunto de variables es óptimo (lo que significa que proporcionan la condición de presión transmembrana óptima) cuando la velocidad de recogida de permeado se ha maximizado al mantenerse dentro de las limitaciones de seguridad del dispositivo de filtración.

Es importante evitar las presiones transmembrana excesivas. Esto evita exceder los límites de presión del sistema de filtración, dando lugar a un problema de seguridad, mientras que también amenaza la integridad física de las células vivas, por ejemplo en el caso de suspensiones celulares o similares. La relación entre la viscosidad de la solución, la presión transmembrana y el flujo del permeado a través de una membrana de microporos puede describirse mediante la Ley Hagen-Poiseuille:

J = ER (TMP) / 8VX,

donde J es la velocidad del permeado (flujo), E es la porosidad de la membrana, R es el radio medio del poro, V es la viscosidad del fluido y X es el espesor de la membrana. Se observará que, para una velocidad de permeado constante, cualquier aumento en la viscosidad de la solución dará lugar a un aumento proporcional en la presión transmembrana.

El presente enfoque de filtración es particularmente ventajoso en la concentración de suspensiones celulares. El solvente se elimina continuamente a medida que el filtrado, aumenta de este modo la concentración y la viscosidad del material retenido restante. El aumento de la viscosidad del material retenido modifica la TMP. La reducción de la velocidad de la bomba en el dispositivo de filtración aumentaría considerablemente la formación de la capa de gel y, por lo tanto, reduciría el rendimiento del filtrado. Mediante la supervisión de presiones y TMP y el ajuste de las válvulas y/o la velocidad de la bomba, se mantiene la TMP óptima que se ha determinado para el sistema particular, proporcionando de este modo condiciones de filtración óptimas que se mantienen automáticamente y de forma segura mientras se proporcionan altos rendimientos de filtrado. Esto se consigue porque el sistema mantiene la mejor presión transmembrana sustancialmente durante todo el proceso para eliminar la mayor parte del material que se recoge en las condiciones más favorables y en el tiempo mínimo para recoger el volumen.

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El sistema y el método proporcionan la capacidad de medir con precisión P1, P2 y P3 en una amplia gama de condiciones. Es importante que las presiones se determinen con suficiente exactitud y precisión para permitir el cálculo simultáneo y la visualización de la presión de transmembrana real. Cuando el sistema incorpora bombas de filtración pulsante tales como bombas peristálticas y bombas de lóbulos, las salidas pulsantes dan como resultado lecturas de presión oscilante que pueden variar hasta +/- 10 psi. Esta oscilación no deseable puede abordarse con éxito mediante la lógica proporcionada preferentemente por el sistema. Cada pulso generado por la bomba se asocia con un valor de presión máxima, un valor de presión más baja y valores intermedios. Resulta una falta de precisión y exactitud a menos que los resultados se tomen para abordar esta oscilación. Se utiliza un algoritmo de "captura y retención" comercialmente disponible para seleccionar solo el valor de presión máxima para cada señal analógica. Estas presiones máximas se seleccionan, visualizan y utilizan, por tanto, para calcular la presión transmembrana. El sistema actualiza automáticamente estas presiones máximas con cada pulso generado por la bomba. Para una salida de bomba determinada, los valores de presión máxima son extremadamente reproducibles (una variación de menos del 1 %), lo que permite un cálculo de la TMP exacto y preciso.

Haciendo referencia especialmente a la lógica de flujo de datos ilustrada en la figura 2 para la realización preferente, los ajustes deseados se realizan con respecto a la dirección de la bomba, a cualquier límite de alarma deseado, y similares, tal como utilizando un menú de selección ilustrado en la figura 3. Esto incluye establecer la velocidad de la bomba y la TMP determinada previamente como óptima para el sistema de filtración y la solución de proceso en particular. El flujo de salida del filtro completo se proporciona inicialmente, por ejemplo, teniendo una válvula parcialmente abierta en el sensor de salida S2. Con la solución de proceso dentro del depósito, se inicia el bombeo.

Si la unidad se va a utilizar de manera que se mantenga una salida constante de la bomba, la velocidad de la bomba se supervisa, por ejemplo, mediante el caudalímetro 35. Si la velocidad de la bomba varía, la velocidad del motor del cabezal de la bomba se ajusta para mantener la velocidad constante.

Durante el funcionamiento de la unidad, las presiones P1, P2 y P3 se supervisan y se utilizan constantemente para calcular la TMP actual. Si la TMP comienza a fluctuar desde su establecimiento, el valor óptimo, los ajustes de la válvula se realizan automáticamente. Un ajuste habitual está en el sensor S2, y esto se ilustra en la figura 2. Hay reacciones sobre el efecto de este ajuste en cada una de las presiones, sobre la comprobación del valor de la TMP y, si es constante, el procesamiento continúa. Si se ha establecido un límite de alarma, esto puede activarse para proporcionar una señal audible y/o visual o para apagar la unidad de bomba.

En un ejemplo general del sistema y método, se bombea una solución de proceso, que contiene componentes que se van a separar por filtración, a la unidad de filtración 24, un filtro de flujo tangencial. Esta unidad de filtro incluye una o más láminas de membrana porosa dispuestas de tal manera que la solución de proceso fluye paralelamente a la superficie de la membrana y sale a la salida del material retenido. Los solventes, las moléculas y las partículas más pequeños que los poros de la membrana pasan a través de la membrana y se recogen como permeado a través de la salida de filtrado 29. Para cada paso a través de la unidad de filtración, solo una pequeña porción de la solución total del proceso se recoge como permeado, mientras que el resto se devuelve al depósito de solución de proceso 22 y se recircula por la unidad de bomba controlada por procesador 25. A este respecto, siguen más ejemplos específicos.

Ejemplo 1

Este ejemplo ilustra el modo en que se utilizó el sistema para separar la proteína extracelular (IgG) de una suspensión de células. En este ejemplo, una suspensión de 500 litros de células de ovario de hámster chino (CHO) fue la solución de proceso colocada dentro del depósito 21. El sistema de filtración incluía una unidad de bomba controlada por procesador SciPro que tenía un cabezal de bomba peristáltica de Cole-Parmar y un cabezal de bomba de alta precisión I/P. La unidad de filtración era un sistema de filtración de flujo cruzado Sartocon II disponible en Sartorius que utiliza un casete Hydrosat de 0,45 micrómetros. La unidad procesadora se estableció con las siguientes condiciones operativas: la concentración de células dentro del lote de 500 litros era de 3 X 10 hasta la 6a células/ml. El área de la superficie de membrana era de 0,6 m2, con una velocidad de recirculación de flujo cruzado de 12 litros/min que utiliza un tubo de bomba Masterflex™ número 88. La presión de entrada (P1) era inicialmente de 10 psi; la presión del material retenido (P2) era inicialmente de 5 psi; y la presión del permeado (P3) era inicialmente de 2,5 psi, conseguida ajustando la válvula 36. La presión constante de la transmembrana era de 5 psi. El medio exento de células se recogió como permeado, mientras que el material retenido contenía la suspensión de células, que se concentró cada vez más a medida que progresaba la filtración.

La suspensión de células se concentró 250 veces, hasta 2 litros durante un período de procesamiento de 3,5 horas. La presión de entrada permaneció constante durante las primeras 2,5 horas y aumentó lentamente a 15 psi durante la última hora de procesamiento. Este aumento en la presión de entrada se debió a la densidad celular aumentada y al aumento de la viscosidad asociada del material de retenido. En respuesta a esta presión de entrada aumentada, la válvula 30 se abrió progresivamente en el sensor S2, dando como resultado una disminución simultánea en la presión del material de retenido a través de la salida 31, que se requirió para mantener la TMP constante a 5 psi. El flujo de presión del permeado por el sensor S3 permanece constante en 2,5 a lo largo del ciclo de filtración. El flujo promedio del sistema en las 3,5 horas fue de 237 litros/h-m2 en la TMP de 5 psi.

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La concentración de la suspensión celular se consiguió sin afectar la viabilidad de las células, lo que se confirmó mediante la utilización exitosa de las células en un procedimiento posterior.

Ejemplo 2

Los 498 litros de medio recogidos en el Ejemplo 1 se sometieron a una etapa posterior de una estrategia de separación de múltiples etapas. Los medios recogidos que contienen la proteína extracelular (IgG) se concentraron por ultrafiltración dentro del mismo tipo de sistema. El sistema particular también incluía una unidad de bomba controlada por procesador SciPro de Scilog, Inc., que tenía un cabezal de bomba de lóbulo Fristam Modelo 55S. Este sistema se utilizó para concentrar la solución de proteína diluida de 498 litros a 2 litros, una concentración de aproximadamente 250 veces. El sistema de filtración fue un sistema de filtración de flujo cruzado Sartocon II que utilizaba un casete "Ultrasart" de 20 000 MWCO. El área superficial de la membrana era de 0,7 m2, siendo la velocidad de recirculación de 17 litros/min. La presión de entrada (P1) era de 30 psi, la presión del material retenido (P2) era de 10 psi, y la presión del permeado (P3) era de 0 psi. La presión transmembrana fue constante a 20 psi durante el tiempo de procesamiento de 4,5 horas.

Con este dispositivo de filtración de flujo tangencial, la proteína permaneció en el material retenido de recirculación, y la solución de proteína se volvió cada vez más concentrada. El medio exento de proteínas se recogió como permeado.

La presión de entrada de 30 psi permaneció constante durante las primeras 4 horas, después de lo cual la presión de entrada aumentó lentamente a 35 psi. Este aumento en la presión de entrada se debió al aumento de la viscosidad de la solución de proteína (material retenido) que se concentró cada vez más a medida que avanzaba la ultrafiltración. En respuesta a la presión de entrada aumentada, la válvula 30 en el sensor S2 se abrió progresivamente, dando como resultado una disminución simultánea en la presión del material retenido de 25 psi. Esta disminución fue requerida para mantener la TMP constante de 20 psi. La presión del permeado permaneció constante durante todo el ciclo de filtración. El flujo promedio del sistema durante las 4,5 horas fue de 158 litros/m2-h en la TMP de 20 psi.

Se utilizó un transmisor de flujo electrónico (modelo SE35/8035 de Burkert) con una salida de 4-20 mA para controlar la salida de la bomba de la bomba de lóbulo. La bomba de lóbulo, como es habitual de las bombas de lóbulos, tiene la salida afectada tanto por la viscosidad de la solución como por la contrapresión. El sistema fue capaz de mantener una velocidad de bomba constante de 17 litros/minuto haciendo que la señal del transmisor del caudalímetro controle la velocidad del motor de la bomba hasta este nivel deseado. Por lo tanto, el aumento de la viscosidad y la presión de la solución tienden a cambiar la salida de la bomba, que se compensa automáticamente mediante la función de control de ciclo cerrado para que la velocidad del motor de la bomba se restablezca al ajuste original de salida de la bomba.

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   REIVINDICACIONES

   1. Un método automatizado de filtración de flujo tangencial para la concentración de suspensiones celulares, para uso en las industrias farmacéutica o biotecnológica, comprendiendo el método:

   proporcionar en un depósito (21) un suministro (22) de una suspensión de células en un líquido portador; proporcionar una unidad de filtración de membrana (24) que tiene una entrada (28), una salida de permeado (29) y una salida de material retenido (31);

   hacer pasar el líquido que se va a filtrar mediante el funcionamiento de una unidad de bomba (25) a través de la entrada de la unidad de filtración y separar al menos parte de material del mismo como un permeado de la salida de permeado;

   hacer pasar un material retenido del líquido portador y el material residual desde la salida del material retenido; dirigir el líquido desde la salida del material retenido y reciclarlo al depósito (21);

   proporcionar un primer sensor (S1) para detectar la presión del líquido que pasa a través de la entrada para supervisar una presión de entrada (P1);

   proporcionar un segundo sensor de presión (S2) en la salida del material retenido para supervisar la presión del material retenido (P2) y un tercer sensor de presión (S3) en la salida de permeado para supervisar la presión de permeado (P3);

   proporcionar un procesador (41) con lógica de control para ajustar la velocidad de bomba transmitida al líquido por la unidad de bomba; en donde:

   el método incluye además:

   proporcionar una válvula (36, 30) para modificar la presión en la salida de permeado (29), en la salida del material retenido (31) o en cada una de las salidas de permeado y salida del material retenido, siendo la lógica de control del procesador también para ajustar la válvula o válvulas, el ajuste de la velocidad de la bomba y la válvula para modificar la presión en la salida o las salidas;

   hacer pasar el líquido a través de un caudalímetro (35) en una ubicación corriente arriba de la unidad de filtración;

   determinar una velocidad de alimentación óptima y una presión transmembrana óptima a través de la unidad de filtración de membrana para la unidad de filtración particular y para la solución de proceso particular del líquido para uso farmacéutico o biotecnológico durante la filtración;

   mantener una presión transmembrana constante que coincida con la presión transmembrana óptima a través de la unidad de filtración de membrana mientras se mantiene una velocidad de alimentación constante que coincida con la velocidad de alimentación óptima;

   incluyendo dicho mantenimiento el control de la velocidad de movimiento del líquido a través de la unidad de filtración, que incluye recibir datos de los sensores de presión, calcular a partir de la presión de entrada y la presión de salida la presión transmembrana a través de la unidad de filtración, comparar la presión transmembrana calculada de este modo con la presión transmembrana óptima y, si se produce una desviación entre la presión transmembrana calculada y la óptima, variar la presión en al menos uno de los sensores de presión para que la presión transmembrana calculada coincida con la presión transmembrana óptima a través de la unidad de filtración de membrana;

   incluyendo además dicho mantenimiento la recepción de datos del caudalímetro y dirigir la unidad de bomba para modificar la velocidad de flujo detectada por el caudalímetro para mantener una velocidad de alimentación constante en la unidad de filtración de membrana que coincida con la velocidad de alimentación óptima; y

   dicha determinación de la presión transmembrana óptima incluye detectar la cantidad de filtrado que pasa a través de la salida de permeado como datos de cantidad de filtrado recibidos por la lógica de control, de modo que el valor de presión transmembrana y el valor de velocidad de alimentación varían y la cantidad de recogida de filtrado está supervisada para detectar un valor de presión transmembrana óptimo y una velocidad de alimentación óptima que alcance una velocidad de recogida máxima, y establecer la velocidad de alimentación óptima y la presión transmembrana óptima como se determina de este modo para dicha etapa de mantenimiento;

   consiguiendo de este modo una velocidad de recogida máxima en la concentración de la suspensión celular mediante filtración de flujo tangencial sin afectar la viabilidad de las células.
2. 2. El método según la reivindicación 1, en el que dicho paso hace pasar el líquido a través del caudalímetro (35) en una ubicación entre la unidad de bomba (25) y la entrada (28) de la unidad de filtración, y dicho caudalímetro supervisa el valor de flujo en el mismo.
3. 3. El método según las reivindicaciones 1 o 2, que incluye además seleccionar, con un componente de captura y retención de la lógica de control, un valor de presión máxima en el segundo sensor de presión (S2), en el tercer sensor de presión (S3) o en el primer sensor de presión (S1), y utilizar dicho valor de presión máxima para determinar la presión transmembrana calculada.
4. 4. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que incluye además seleccionar el tamaño del tubo a través del cual pasa la solución de proceso durante el método e introducir el tamaño seleccionado a la lógica de control que incluye un componente de ajuste de límite correspondiente al tamaño y que incluye una tabla de consulta que se refiere a la salida de una unidad de bomba en términos de volumen por unidad de tiempo.

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5. 5. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que incluye además detectar, en el caudalímetro (35), cambios en la salida de la unidad de bomba (25), debidos a cambios en la viscosidad del suministro de solución de proceso, y la lógica de control modifica la salida de la unidad de bomba a la vista de la misma.