BRPI0709693A2 - aparelhos de filtração de fluxo tangencial, sistemas, e processos para a separação de compostos - Google Patents

Abstract

<B>APARELHOS DE FILTRAçãO DE FLUXO TANGENCIAL, SISTEMAS, E PROCESSOS PARA A SEPARAçãO DE COMPOSTOS.<D> A invenção se refere a aparelhos, máquinas, sistemas e métodos para a recuperação e purificação de proteínas, peptídeos, ácidos nuclélcos, polímeros biologicamente produzidos e outros compostos a partir de fluidos aquosos. Os fluidos aquosos podem compreender concentrados enzimáticos e/ou um caldo de fermentação com ou sem células ou outra matéria-prima. O caldo de fermentação pode ser produzido por fermentações de células fúngicas, de levedura, bacterianas, de mamíferos, insetos ou plantas.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHOSDE FILTRAÇÃO DE FLUXO TANGENCIAL, SISTEMAS, E PROCESSOSPARA A SEPARAÇÃO DE COMPOSTOS".

Referência cruzada com requerimentos relacionados

Este requerimento reivindica benefício de prioridade para o Re-querimento Provisório dos Estados Unidos N9 60/788.125, arquivado em 31de março de 2006, o qual é por este incorporado por meio de referência emsua totalidade.

Introdução

Os títulos das seções usados aqui, neste requerimento de pa-tente, são somente para fins de organização e não devem ser consideradoscomo Iimitantes do assunto em questão descrito de qualquer modo.A presente invenção refere-se a equipamenots, sistemas e métodos para aseparação, recuperação, e/ou purificação de proteínas, peptídeos, ácidosnucléicos, polímeros biologicamente produzidos e outros compostos a partirde fluidos aquosos. Os fluidos aquosos podem compreender um caldo defermentação com ou sem células ou outra matéria-prima. O caldo de fer-mentação pode ser produzido por fermentações de células fúngicas, de le-vedura, bacterianas, de mamíferos, insetos ou planta.Antecedentes

Microfiltração tem sido usada para separação de compostos emcaldos biológicos ou outros líquidos. A indústria de bebidas tem empregadomicrofiltração para clarificar cerveja e vinho e na indústria de laticínios podeser usada microfiltração para processamento de, por exemplo, soro de quei-jo ou leite. Microfiltração também foi aplicada recentemente à indústria debiotecnologia, se bem que um tanto mais parcamente, para separação epurificação de produto. Um exemplo é proporcionado no Requerimento dePatente dos Estados Unidos Nq US 2004/0167320 A1, Couto et ai, no qualé discutido o processamento de uma solução através de filtração de fluxotangencial que pode reforçar clarificação, concentração, e fracionamento demoléculas desejadas de um fluxo de alimentação.

O Requerimento de Patente dos Estados Unidos Nq US20020020668 Α1, Laustsen et ai, discute um processo de microfiltração deum produto derivado por fermentação compreendendo adicionar carbonoativado a uma solução do produto derivado por fermentação antes de oudurante o processo de microfiltração em uma temperatura de processo de microfiltração de a partir de 25° C a 65° C. Na publicação de patente inter-nacional Nq W02004/029076, Christensen et al., discute processos de mi-crofiltração compreendendo temperaturas elevadas.

Além disso, informação sobre microfiltração pode ser encontra-da na literatura científica. Exemplos incluem, mas não estão restritos a, V.Chen et al., Journal of Membrane Science 125 (1997) 109-122; e L. Palacio,etal., Chemical Engineering (2003) 35-41.

Uma importante desvantagem de várias tecnologias é a neces-sidade de adição repetida de materiais brutos para realizar a filtração ou se-paração. No caso de filtro a vácuo de tambor giratório (RDVF, Rotary Drum Vacuum F/'/fe/) e filtro / membrana à prensa, um auxiliar de filtro tal comoterra diatomácea ou dicalita pode ser usado para facilitar a separação departículas, e centrifugação pode usar densidade de partículas diferenciaiscom auxiliares de floculação (sais ou polímeros carregados para aumentar otamanho de partícula) para criar a separação. Isto pode aumentar o custo deprodução significativamente, e estes materiais podem ter de ser personali-zados para proporcionar um tamanho de partícula máximo específico que épermitido que passe.

Alguns processos podem ser expostos ao ambiente e aumenta-mo o risco de contaminação do produto bem como o risco para os operado-res de exposição a auxiliares de filtro, caldos brutos, e produtos. Podem o-correr reações alergênicas ou adversas diversas em indivíduos expostos.Portanto, controles de engenharia ambiental podem precisar ser designadose instalados. Além disso, frações de proteínas separadas produzidas porestas tecnologias podem ter uma distribuição de tamanho de partículas mui- to maior, e menor pureza do que as produzidas pelo processo de microfiltra-ção descrito aqui, neste requerimento de patente. Descrições dos métodossupracitados podem ser encontrados na literatura científica tal como W. Ae-hle, ed.: Enzymes in industry: Production and Applications. Weinheim,F.R.D., NewYork1 2004, 1-12.

Cromatografia de coluna é uma tecnologia qual pode ser usadapara purificação de caldo biológico. Este processo pode proporcionar umproduto altamente purificado, no entanto, as economias da produção sãotipicamente ordens de magnitude maiores do que para os métodos descritosacima e cromatografia não pode usar matéria de particulado sem maioresajustamentos do processo, tais como colunas de leitos expandidos. Leitoexpandido não foi amplamente adaptado nas indústrias que requerem altaprodutividade e baixo custo.

Conforme previamente observado, microfiltração pode ser ummétodo para clarificação de caldo biológico. Também pode ser usada adi-cionalmente abaixo do processo cascata como um método para removerparticulados. Microfiltração pode ser aplicada em modo de filtração de fluxotangencial (TFF, Tangential Flow Filtration) também conhecido como filtra-ção de Fluxo Cruzado (Crossflow Filtratiori), na qual o caldo é bombeado emuma direção paralela à superfície da membrana e é mantido um fluxo cons-tante. Uma série de variáveis são importantes em processos de fluxo tan-gencial tais como, tipo de membrana, design do equipamento, propriedadesda solução, temperatura, e condições operacionais. Dois parâmetros opera-cionais podem ser pressão transmembrana (TMP) e a velocidade de fluxocruzado (CF). A pressão transmembrana é a força que empurra componen-tes selecionados através dos poros do filtro. A velocidade de fluxo cruzado éa taxa de fluxo do líquido ao longo da superfície da membrana. Proporcionaa força que varre moléculas maiores e matéria de particulado para fora dasuperfície da membrana. Os componentes referidos podem ser orgânicos ouinorgânicos, polímeros dissolvidos ou particulados tais como células ou de-bris celulares. Estes componentes podem obstruir a membrana deste modoreduzindo a eficácia do processo. No processo de TFF um fluxo de alimen-tação de fluido é bombeado do vaso de aimentação ao longo da superfícieda membrana (fluxo cruzado) dentro do filtro e retornado para dentro do va-so como o retentado. Retropressão aplicada ao tubo de retentado por umaválvula ou um grampo cria pressão transmembrana a qual orienta o líquido ecom este componentes menores do que os poros da membrana criando umfiltrado ou permeado. Nos métodos de microfiltração atualmente praticados,o objetivo primário para a implementação com sucesso de um protocolo de. TFF é otimizar a TMP e CF de modo que uma amostra possa ser filtrada demodo eficaz com alta especificidade sem criar uma camada de gel obstruin-do a membrana. A TMP pode ser ajustada do início ao fim da filtração, oupode ser reduzida durante a etapa de concentração para conservar a seleti-vidade em maiores concentrações. Em contraste com ultrafiltração, na qual a formação de uma camada de limite pode ser desejada para proporcionartamanhos de poro uniformes para somente permitir que compostos dentrode um corte de peso molecular específico atravessem, microfiltração é co-mumente operada em baixa TMP para evitar formação significativa de ca-mada de limite ou de gel. A formação de camada de acúmulo de resíduos pode causar redução da passagem dos compostos desejados.

Modalidades das invenções descritas aqui, neste requerimento depatente, podem usar, entre outros, TFF em um sistema de fluxo contínuo ouem lote que pode ser adaptado para obter diferentes níveis selecionáveis, depureza e produções, dependendo das necessidades de uma pessoa.

Sumário

De acordo com várias modalidades, um sistema ou equipamenode filtração de multiestágio é proporcionado para produzir produtos de filtra-ção diferenciáveis em uma maneira fácil e eficiente.

De acordo com várias modalidades, é proporcionada uma filtra- ção tendo uma pluralidade de módulos de filtração fluidamente interconec-tados incluindo um primeiro módulo e múltiplos módulos subseqüentes, emque cada módulo é configurado para enviar por caminho determinado mate-rial de alimentação recebido e diluente adjacente a um filtro para proporcio-nar permeado e retentado. O primeiro módulo recebe alimentação em umlado de entrada a partir do lado de fora do sistema e os módulos subse-qüentes recebem retentado de um módulo precedente dentro do sistemacomo material de alimentação. No mínimo um dos módulos tem uma linhade fluxo de retirada de permeado para retirar permeado do sistema. Umapluralidade dos módulos têm uma linha de fluxo de permeado configuradapara retornar o permeado de volta para um lado de entrada de um mesmoou um módulo precedente dentro do sistema. Este sistema permite aumentodo controle de coleções e purificações de produtos de permeado, produtosde retentado, ou ambos, sendo isolados pelo sistema. Cada filtro pode com-preender uma membrana de uItrafiItração ou outro tipo de componente deultra- ou micro-filtração. O sistema de filtração pode ser um sistema de filtra-ção de fluxo tangencial (TFF).

De acordo com várias modalidades, o sistema de filtração e-xemplificado acima pode incluir primeiro módulo e módulos subseqüentesque têm cada um uma linha de permeado para reciclar permeado para olado de entrada do mesmo módulo. Os módulos subseqüentes ao primeiromódulo podem ter adicionalmente uma linha de permeado para retroalimen-tar permeado para o lado de entrada de um módulo precedente dentro dosistema. Controle de combinação pode ser proporcionando combinando flu-xos de permeado retirados de dois ou mais dos módulos para proporcionarum produto tendo uma pureza global visada.

De acordo com várias modalidades, o sistema de filtração temum sistema controle que pode proporcionar ajuste independente de um en-tre produção do produto, pureza do produto, taxa de permeação líquida, efluxo global ao mesmo tempo que mantendo as três outras variáveis aproxi-madamente constantes. A configuração do sistema exemplificado aqui, nes-te requerimento de patente, permite que seja suscetível a similar controleindependente sobre estes parâmetros operacionais. Máquinas e processosde TFF convencionais tal como identificado aqui, neste requerimento de pa-tente, não têm múltiplos fluxos de permeado (isto é, reciclo, retroalimenta-ção, retirada) nos módulos de filtração conforme proporcionado em váriasmodalidades desta presente invenção, nem a capacidade para controlar osmesmos de modo independente. Estes múltiplos fluxos de permeado e con-trole dos parâmetros operacionais acima que podem proporcionar controlemais preciso e previsível de parâmetros de processo e qualidade de produtoem várias modalidades da presente invenção. Conforme mostrado por e-xemplos descritos aqui, neste requerimento de patente, produtos produzidospelo sistema e processo da presente invenção têm aprimorada pureza e ou-tras características superiores comparados com produtos produzidos por5 sistemas de filtração tradicionais (por exemplo, RVDF) quando usado sobremateriais de alimentação similares.

De acordo com outras várias modalidades, o sistema de filtraçãocompreende um primeiro módulo incluindo uma linha de permeado para re-ciclar permeado para o lado de entrada do primeiro módulo, e os módulossubseqüentes ao primeiro módulo têm cada uma linha de permeado parareciclar permeado para o lado de entrada do mesmo módulo e uma linha depermeado para retroalimentar permeado para o lado de entrada de um mó-dulo diretamente precedente dentro do sistema, e tem um sistema de per-muta de calor para aumentar o controle da temperatura operacional dentro do sistema. O sistema de permuta de calor inclui um primeiro permutador decalor em contato térmico com a linha de retirada de permeado do primeiromódulo, um segundo permutador de calor em contato térmico com no míni-mo uma linha de retroalimentação de permeado dos módulos subseqüentes,e uma linha de suprimento de refrigeração em comunicação de fluido comno mínimo um do primeiro e segundo permutadores de calor. Estas configu-rações de permuta de calor interno (refrigeração) torna este mais fácil paracontrole da temperatura operacional do processo, que, por sua vez, facilita ocontrole sobre produções, capacidade e/ou pureza do produto em uma ma-neira consistente e reproduzível.

De acordo com outras várias modalidades, o sistema de filtraçãotem uma saída lateral de permeado para cada um dos módulos subseqüen-tes depois do primeiro módulo, a qual tem uma linha de retroalimentação depermeado respectiva ingressando no lado de entrada de um módulo direta-mente precedente dentro do sistema, e uma linha de derivação respectiva para desviar fluxo de permeado da linha de retroalimentação para retirarpermeado do sistema. Nesta modalidade, linhas de derivação de permeadosobre um ou mais dos módulos subseqüentes podem ser usadas para tirarou extrair quantidades controladas de permeado em um ou mais dos está-gios a jusante. O um ou mais permeados extraídos podem ser usados emoperações de combinação com outros fluxos de permeado do sistema, talcomo permeado extraído do primeiro módulo e ou de outros estágios subse-qüentes, de tal modo que a pureza total de produtos acabados pode ser a-justada para valores desejados usando o sistema de TFF.

De acordo com várias modalidades, o processo de filtração podeproporcionar uma capacidade para rodar cada estágio de modo independen-te com respeito a uma força propulsora para separação (TMP para o siste-ma de TFF) e para controlar a taxa de filtração e pureza. A menos que indi-cado de modo diverso, os termos "estágio" e "módulo" são usados de modointercambiável aqui, neste requerimento de patente.

Processos e/ou métodos usando o sistema de filtração, e produ-tos dos processos, também são proporcionados. Nos métodos e sistemasdescritos aqui, neste requerimento de patente, deve ser entendido que olado de entrada se refere ao lado de retentado do módulo de filtração e olado saída se refere ao lado do permeado do módulo de filtração.

De acordo com várias modalidades, é proporcionado um pro-cesso em escala industrial e de custo eficaz que pode recuperar proteínas,por exemplo, enzimas. O processo pode utilizar microfiltração para separarproteínas de um caldo de fermentação deste modo reduzindo etapas doprocesso e a adição de matéria-prima do processo. O processo pode adi-cionalmente resultar em uma alta produção de produtos de proteína tendoalta pureza, baixo odor, baixa cor, e/ou aumentada eficácia comparadoscom produtos de proteína recuperados usando processos em escala indus-trial convencionais.

Os sistemas e métodos descritos aqui, neste requerimento depatente, podem ser usados para separar e/ou purificar produtos de interes-se. Em várias modalidades, os produtos podem ser produzidos com produ-ções aprimoradas e têm qualidades aprimoradas. Produções aprimoradas equalidades de produto aprimoradas, no entanto, não são necessariamenteum requisito dos sistemas / equipamentos / processos descritos aqui, nesterequerimento de patente.Breve descrição dos desenhos

O técnico versado entenderá que os desenhos descritos abaixo,são para fins de ilustração somente. Não se pretende que os desenhos Iimi-tem o âmbito dos ensinamentos do requerimnto de qualquer modo.

A figura 1 ilustra o espectro de processos de filtração.

A figura 2 é um desenho simplificado de uma microfiltração tra-dicional ou sistema de TFF.

A figura 3 é um desenho simplificado de uma modalidade dainvenção ilustrando um equipamento ou sistema de microfiltração TFF modi-ficado.

A figura 4 é um diagrama esquemático de uma modalidade dainvenção.

A figura 5 é um diagrama esquemático de outra modalidade dainvenção.

A figura 6 ilustrates dados obtidos de um experimento investi-gando parâmetros de filtração.

A figura 7 ilustra dados obtidos de um experimento investigandoparâmetros de filtração, em que o organismo hospedeiro e enzima no caldode alimentação é alfa-amilase de B. licheniformis.

A figura 8 ilustra dados obtidos de um experimento investigandoparâmetros de filtração, em que o organismo hospedeiro e enzima no caldode alimentação é celulase de T. reesei.

As figuras 9A e 9B são tabelas proporcionando exemplos opera-cionais exemplares com respeito ao sistema das figuras 4 e 5, ilustrandomedidas para ajustar (aumentar) um dos parâmetros operacionais de produ-ção do produto, pureza do produto, taxa de permeação líquida, e fluxo globalao mesmo tempo que mantendo os outros três parâmetros essencialmenteconstantes.

A figura 10 é um diagrama esquemático da modalidade da figura4 incluindo um sistema controle exemplificado e componentes de controledo processo integrados no mesmo.Descrição de várias modalidades

Deve ser entendido que as seguintes descrições são exempla-res e explanatórias somente. Os desenhos anexados são incorporados em econstituem uma parte deste requerimento e ilustram várias modalidades e-xemplares com a descrição. Será feita agora referência a várias modalida-des, cujos exemplos são ilustrados nos desenhos anexados.

Do início ao fim deste requerimento, descrições de várias moda-lidades usam a expressão "compreendendo", no entanto, será entendido poruma pessoa versada na técnica, que em alguns casos específicos, uma modalidade pode ser descrita alternativamente usando a expressão "consis-tindo essencialmente de" ou "consistindo de."

Para fins de melhor entendimento do requerimento e de modoalgum limitando o âmbito ds ensinamentos, será evidente para uma pessoaversada na técnica que o uso do singular inclui o plural a menos que especi-ficamente determinado de modo diverso. Portanto, os termos "um," "uma" e"no mínimo um" são usados de modo intercambiável neste requerimento.

A menos que indicado de modo diverso, todos os números ex-pressando quantidades, percentagens ou proporções, e outros valores nu-méricos usados na especificação e reivindicações, devem ser entendidos como sendo modificados em todos os casos pelo termo "cerca de" Por con-seguinte, a menos que indicado ao contrário, os parâmetros numéricos de-terminados na seguinte especificação e reivindicações anexadas são apro-ximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas quese busca obter. Em alguns casos, "cerca de" pode ser entendido como signi- ficando um dado valor + 5%. Portanto, por exemplo, cerca de 100 ml, podesignificar 95 a 105 ml. Pelo menos, cada parâmetro numérico deve ser con-siderado no mínimo à luz do número de dígitos significativos reportados eaplicando técnicas de arredondamento ordinárias.

De acordo com várias modalidades, são proporcionados méto- dos que se referem a processos ou ações envolvidos na preparação da a-mostra ou outros procedimentos. Será entendido que em várias modalida-des pode ser realizado um método ou processo na ordem de processos con-forme apresentada, no entanto, em modalidades relacionadas a ordem podeser alterada conforme considerado adequado por uma pessoa versada natécnica de modo a realizar um resultado desejado.

Caldo biológico deve ser entendido como significando fluido bio-lógico bruto produzido por cultura ou fermentação de organismos biológicos,tais como bactérias, fungos, células de mamíferos ou de insetos, ou célulasde plantas. O caldo biológico pode conter um produto desejado, meio defermentação e células, ou fragmentos celulares. Caldos biológicos tambémpodem ser obtidos por extração de amostras biológicas tais como matéria deplantas ou tecidos animais ou pode significar o uso de intermediários doprocesso, tais como precipitados, cristais ou extratos.

Separação celular deve ser entendido como significando o pro-cesso pelo qual células, fragmentos celulares, e/ou particulados são removi-dos para permitir separação e recuperação de compostos desejados e paraclarificar um caldo para processamento adicional. Procedimentos de Iise ce-lular podem preceder separação celular.

Clarificação deve ser entendido como significando a remoção dematéria particulada de uma solução.

Pasta celular deve ser entendido como significando material naporção de retentado do módulo de filtração; freqüentemente se refere aoretentado que sai do último módulo.

Concentração deve ser entendido como significando a remoçãode água de um caldo, e pode ser referir ao uso de uma membrana tal comoem processos de microfiltração, uItrafiItração, nanofiltração ou osmose re-versa, cromatografia, precipitação, e cristalização. Concentração tambémpode ser realizada por técnicas de evaporação.

Polarização de Concentração deve ser entendida como signifi-cando a acumulação das moléculas retidas (camada de gel) sobre a super-fície de uma membrana e pode ser causada por uma combinação de fato-res: pressão transmembrana, velocidade de fluxo cruzado, viscosidade daamostra, e concentração de solutos.

Razão da Concentração pode ser entendido como significando ofluxo de concentrado ou retentado fora do módulo dividido pelo fluxo de ali-mentação para dentro do módulo.

Contracorrente deve ser entendido como significando retroali-mentação de fluxo de permeado para o fluxo de retentado em uma Iocaliza- ção (estágio) a montante de onde o permeado específico foi produzido. Co-mo tal, contracorrente pode se referir a retroalimentação multiestágio de flu-xos de permeado. Um processo de ultrafiltração contracorrente é descrit em:F. Lipnizki et. a/., Desalination 144 (2002) 179-184.

Deve ser observado que o termo contracorrente conforme usado aqui, neste requerimento de patente, não deve ser confundido com o termocontracorrente conforme é praticado em hemodiálise, o qual é descrito emS. Eloot et. ai, Int. J. Artif. Organs (2004) 205-13.

Deve ser entendido que fluxo contracorrente é um processo mul-tiestágio node água, tampões, ou soluções salinas podem entrar no neslmo estágio, no último estágio, ou em outro estágio de um processo oposto aofluxo do líquido contendo um composto desejado, mas o fluxo contracorren-te pode ser então sucessivamente suplementado com líquido contendo ocomposto desejado enquanto se move para estágios iniciais.

Velocidade de Fluxo Cruzado deve ser entendido como signifi-cando velocidade do fluido escoando paralelo à superfície da membranasobre o lado do retentado.

Diafiltração deve ser entendido como significando o processo defracionamento pelo qual componentes menores são lavados através damembrana, deixando os maiores componentes desejados no retentado. Po- de ser uma técnica eficiente para remover ou permutar sais, tampões, re-mover detergentes, materiais de baixo peso molecular, ou mudar o pH am-biente ou iônico. O processo pode empregar tipicamente uma membrana demicrofiltração ou ultrafiltração que é empregada para separar um produto deinteresse de uma mistura ao mesmo tempo que mantendo a concentração da maior constante de componente. Diafiltração pode ser realizada com, porexemplo, permeado da filtração, água ou uma solução salina tamponada.

Alimentação ou Fluxo de alimentação deve ser entendido comosignificando o caldo biológico ou material bruto ou solução bruta no início deum processo contendo uma proteína ou outra molécula de interesse e o qualtambém pode conter várias contaminantes incluindo microorganismos, víru-se e fragmentos celulares.

O termo fluidos é usado em um sentido geral, e a menos queindicado de modo diverso em um contexto particular, pode englobar materi-ais líquidos contendo espécies dispersadas e ou solubilizadas, líquidos pu-ros, ou outros materiais escoáveis.

Fluxo ou Fluxo Total é a taxa volumétrica total de permeaçãodividida pela área total de membrana na operação, geralmente expressadaem litros por metro quadrado por hora , por exemplo, litros/m2/hora (Imh).

Acumulação de resíduos deve ser entendido como significandoobstrução de poros em uma membrana por uma camada de gel, por umatorta celular ou pasta celular, ou por ligação interna de moléculas aos porosda membrana.

Fracionamento deve ser entendido como significando a separa-ção preferencial de moléculas com base em uma porção física ou química.

Camada de Gel ou Camada de Limite deve ser entendido comosignificando a camada microscopícamente fina de compostos que podem seformar sobre o topo de uma membrana. Pode afetar retenção de moléculasentupindo, ou obstruindo a superfície da membrana e deste modo reduzindoo fluxo.

Microfiltração deve ser entendido como significando um proces-so que emprega membranas para separar compostos maiores de compos-tos menores, por exemplo, compostos de peso molecular maior de compos-tos de peso molecular menor. Pode ser usado para concentrar misturas esua eficiência é determinada por fatores tais como o corte de peso molecu-lar ou tamanho de poro e tipo do meio de filtro, condições de processamentoe propriedades da mistura sendo separada. Os compostos de menor pesomolecular podem ser maiores do que os compostos de peso molecular me-nor separados por ultrafiltração. Capacidades de separação relativas entrecapacidades de ultrafiltração e microfiltração podem ser encontradas descri-tas na figura 1. Logicamente, será observado que há alguma sobreposiçãoentre os dois processos de filtração. No entanto, o sistema e métodos des-critos aqui, neste requerimento de patente, pode ser aplicável a todas asfiltrações incluindo, por exemplo, sistemas de RVDF, de prensa de filtro esistemas de membrana como sistemas de purificação (por exemplo, mem-brana de UF). Na presente invenção microfiltração pode ser usada para se-parar partículas suspendidas na faixa de cerca de 0,05 a 10 micra, na faixade cerca de 0,1 a 8 micra, e na faixa de cerca de 1 a cerca de 5 micra defluidos biológicos, por exemplo, caldo de fermentação.

Corte de Peso Molecular (MWCO) deve ser entendido comosignificando a designação de de tamanho (quilodáltons) para as membranasde ultrafiltração. O MWCO é definido como o peso molecular da proteínaglobular que é 90% retido pela membrana.

Taxa de Permeação Líquida é a taxa de fluxo de permeado dei- xando o sistema, tipicamente expressada em litros por minuto. A taxa depermeação líquida é uma medida da produtividade ou da capacidade do sis-tema.

Passagem ou transmissão deve ser entendido como significan-do o movimento da proteína / molécula através da membrana. Na prática, apassagem é determinada calculando a razão da concentração de permeadopara concentração de retentado da proteína / molécula e é tipicamente ex-pressada como uma percentagem.

Taxa de Permeação é a taxa de fluxo, ou o volume de permeadopor unidade de tempo, escoando através de uma membrana e é tipicamenteexpressada em litros por minuto.

........ Produção do Produto ou Produção é a quantidade total de pro-duto coletado no fluxo de produto, geralmente expressada como uma per-centagem da quantidade total no fluxo de alimentação. Em várias modalida-des, pode-se obter uma alta produção de um produto de elevada pureza.Em outras modalidades, pode-se obter uma alta produção de um produto,no entanto, o produto pode ter um menor nível de pureza, por exemplo, co-mo na produção de um extrato bruto a partir do lado do retentado do módulode filtração.

Proteínas, polipeptídeos ou polímeros derivados biologicalmentedevem ser entendido como significando moléculas de origem biológica oubioquímica ou processos in vitro. São compostos de blocos de construçãocondensados de aminoácidos e incluem enzimas, proteínas estruturais epolímeros derivados de células tais como celuloses, amido, ácido poliidroxi-butírico, e polilactato.

Pureza do Produto ou Pureza é o grau de isolamento do produtono fluxo do produto. Pode ser entendido como significando a quantidade decomposto desejado isolado comparado com a quantidade da soma dos ou-tros componentes no fluxo e pode ser expressada como uma percentagemem peso. Alternativamente, pode ser entendido como significando a razãoda concentração do produto em relação à de outro componente selecionadono fluxo do produto e pode ser expressada como um número tendo as uni-dades de concentração divididas pela concentração. Em várias modalida-des, a pureza é medida diretamente ou indiretamente instrumentalmente oumanualmente, tal como por determinação da atividade enzimática (por e-xemplo, conforme determinado colorimetricamente); e ou por determinaçãoda cor do produto por medição da absorvência, fórmula CIELAB, ou Mono-grafias da Farmacopéia dos Estados Unidos (Monographs da US Pharma-copeia, USP), e assim por diante para medir a cor do produto; e ou por me-dição do nível de impurezas (por exemplo, medição de impurezas microbia-nas em produto fresco ou como parte de estudos da vida de prateleira); e ouconteúdo de proteína total ou outro componente do produto; e ou organolep-ticamente por odor, sabor, textura, cor visual, e assim por diante (por exem-plo, e, produto fresco ou como parte de estudos da vida de prateleira).

Rejeição deve ser entendida como significando a incapacidadedos compostos para passar através do meio de filtro devido a, por exemplo,a formação de uma camada de gel ou limite sobre uma superfície da mem-brana; interações de cargas eletrostáticas entre o composto e uma superfí-cie da membrana; ou o pequeno tamanho de poro da membrana.

Filtração de Fluxo Tangencial (TFF) deve ser entendido comosignificando um processo no qual a mistura fluida contendo os componentesa serem separados por filtração é escoada em várias velocidades tangenci-ais ao plano da membrana para minimiziar ou limitar a formação de camadade gel ou de acúmulo de resíduos. O material de alimentação é bombeadoem uma direção paralela à superfície de membrana em um fluxo constante.

Em similares filtrações a queda de pressão pode ser criada ao longo da ex-tensão do módulo da membrana. Esta filtração é conduzida conveniente-mente como um processo em lote bem como um processo de fluxo contí-nuo. Por exemplo, o material de alimentação pode ser passado repetida-mente sobre a membrana enquanto o fluido o qual passa através do filtro écontinuamente extraído para dentro de uma unidade separada ou a soluçãoé passada uma vez sobre a membrana e o fluido passando através do filtroé continuamente processado a jusante. A pressão Delta ou Delta P é a que-da de pressão ao longo do caminho de escoamento sobre o lado de entradae pode ser definido como a diferença entre as pressões de alimentação e desaída sobre o lado de entrada, conforme medido em psi ou bar.

Pressão Transmembrana (TMP) deve ser entendido como signi-ficando a força propulsora diferencial de pressão através da membrana parafazer com que fluido e solutos filtráveis escoem através do filtro. Em siste-mas de fluxo tangencial, maiores TMPs estão na entrada (início do canal defluxo) e menores na saída (fim do canal de fluxo). A TMP é calculada comouma pressão média da alimentação do módulo de membrana e saída sobreo lado do retenado, menos a pressão no lado do permeado e pode ser ex-pressada como unidades de pressão tais como psi ou bar. Como o fluxo po-de freqüentemente varia com alterações da TMP, algumas vezes o fluxo éreportado normalizado para TMP, por exemplo, como litros por metro qua-drado por hora por bar (l/m2/h/bar).

Retentado deve ser entendido como significando a porção daamostra que não passa através da membrana, também conhecido como oconcentrar permeadoo. Retentado pode ser recirculado durante a TFF e é amistura a qual fixa sobre o lado de alimentação da membrana.

Ultrafiltração deve ser entendido como significando um processoque emprega membranas para separar compostos de grande peso molecu-lar de compostos de baixo peso molecular. É usado para concentrar soluçãoe sua eficiência é determinada pelo corte de peso molecular da membrana.Capacidades de separação relativa entre capacidades de uItrafiItração e de microfiltração podem ser encontradas descritas na figura 1. Logicamente,saerá observado que há alguma sobreposição entre os dois processos defiltração. UItrafiItração pode ser usada para concentrar sólidos suspendidose solutos de peso molecular maior do que 1.000 dáltons, e um tamanhomaior do que cerca de 0,005 micra e até cerca de 0,1 micra.

De acordo com várias modalidades, todos os métodos, equipa-mentos, e sistemas descritos aqui, neste requerimento de patente, se refe-rem a soluções aquosas de proteínas, polipeptídeos e polímeros biologica-mente produzidos e compostos de molécula pequena, os quais podem estarem uma mistura de vírus ou células (bacterianas, fúngicas, de anfíbios, derépteis, de aves, de mamíferos, insetos, plantas ou quimeras), fragmentoscelulares, componentes de meios residuais, biopolímeros indesejados pro-duzidos pelas células hospedeiras, e contaminantes introduzidos no sistemadurante tratamento do caldo o qual pode ocorrer em preparação para micro-filtração. Os métodos, equipamentos e sistemas também podem ser usadospara o processamento de fluxos de alimentação que são produzidos durantea recuperação de moléculas desejadas, tais como precipitados, solventes deextratos aquosos, e pastas semifluidas de cristais. Em várias modalidades,um sistema de filtração pode compreender um equipamento de filtração, noentanto, em algumas modalidades pode ser usada referência a um sistemade filtração de modo intercambiável com referência a um equipamento defiltração ou máquina de filtração.

De acordo com várias modalidades é proporcionado um sistemade filtração que pode compreender: uma entrada do sistema que pode serconfigurada para receber um fluxo de alimentação; um primeiro módulo defiltração compreendendo um primeiro lado de entrada e um primeiro lado desaída, onde o primeiro lado de entrada pode estar em comunicação de flui-dos com a entrada do sistema; um segundo módulo de filtração compreen-dendo um segundo lado de entrada e um segundo lado de saída, onde osegundo lado de entrada pode estar em comunicação de fluidos com o pri-meiro lado de entrada; e um primeiro desvio interrompível que pode ser con-figurado para definir uma comunicação de fluido interrompível entre a se-gunda saída e a primeira entrada; e uma saída do sistema que pode estarem comunicação de fluidos com cada um entre o primeiro lado de saída e osegundo lado de saída. Em várias modalidades, a saída do sistema podeestar em comunicação de fluido interrompível com cada um entre o primeirolado de saída e o segundo lado de saída. Em várias modalidades, o primeiromódulo de filtração e o segundo módulo de filtração podem compreenderum módulo de filtração de fluxo tangencial.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der um permutador de calor em contato térmico com o primeiro desvio inter-rompível e/ou uma linha de suprimento de refrigeração em comunicação defluido com no mínimo um entre o primeiro lado de entrada e o segundo ladode entrada ou pode estar em comunicação de fluidos com cada um entre oprimeiro lado de entrada e o segundo lado de entrada. Em várias outrasmodalidades o sistema pode compreender uma dispositivo de temperaturacontrolada que pode ser ou calor ou frio.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der: um terceiro módulo de filtração compreendendo um terceiro lado de en-trada e um terceiro lado de saída, onde o terceiro lado de entrada pode es-tar em comunicação de fluido interrompível com o segundo lado de entrada,e onde o terceiro lado de saída pode estar em comunicação de fluidos como sistema lado de saída; e um segundo desvio interrompível pode ser confi-gurado para proporcionar uma comunicação de fluido interrompível entre oterceiro lado de saída e no mínimo um entre o primeiro lado de entrada e osegundo lado de entrada.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der um primeiro permutador de calor que pode estar em contato térmicocom o primeiro desvio interrompível, e um segundo permutador de calor quepode estar em contato térmico com o segujndo desvio interrompível.De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der uma linha de suprimento de refrigeração que pode estar em comunica-ção de fluido com no mínimo um do primeiro e segundo permutadores decalor ou pode estar em comunicação de fluidos com cada um do primeirolado de entrada, o segundo lado de entrada, o primeiro permutador de calore o segundo permutador de calor. A linha de suprimento de refrigeração po-de compreender um segmento de sangria de refrigeração para desviar refri-geração já circulada do sistema.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der um fluxo de alimentação, e a entrada do sistema pode estar em comuni-cação de fluidos com o fluxo de alimentação. O fluxo de alimentação podecompreender um caldo enzimático ou qualquer fluido que pode precisar serfiltrado, purificado ou processado.

De acordo com várias modalidades, é proporcionado um siste-ma de filtração que pode compreender: um entrada do sistema configuradapara receber um fluxo de alimentação; um primeiro módulo de filtração com-preendendo um primeiro lado de entrada e um primeiro lado de saída, ondeo primeiro lado de entrada pode estar em comunicação de fluidos com aentrada do sistema; um segundo módulo de filtração compreendendo umsegundo lado de entrada e um segundo lado de saída, onde o segundo ladode entrada pode estar em comunicação de fluidos com o primeiro lado deentrada; um primeiro desvio interrompível que pode ser configurado paradefinir uma comunicação de fluido interrompível entre o segundo lado desaída e o primeiro lado de entrada; e uma saída do sistema que pode estarem comunicação de fluidos com cada um do primeiro lado de entrada e osegundo lado de entrada. Em várias modalidades, a saída do sistema podeestar em comunicação de fluido interrompível com cada um do primeiro ladode entrada e o segundo lado de entrada. Em várias modalidades, o primeiromódulo de filtração e o segundo módulo de filtração podem compreender um módulo de filtração de fluxo tangencial.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der um permutador de calor em contato térmico com o primeiro desvio inter-rompível.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der uma linha de suprimento de refrigeração em comunicação de fluido comno mínimo um do primeiro lado de entrada e o segundo lado de entrada oupode estar em comunicação de fluidos com cada um do primeiro lado deentrada e o segundo lado de entrada.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der um primeiro permutador de calor que pode estar em contato térmicocom o primeiro desvio interrompível; and um segundo permutador de calorque pode estar em contato térmico com o segundo desvio interrompível. Emvárias modalidades, um permutador de calor pode estar em contato térmicocom um ou mais desvios interrompíveis.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der uma linha de suprimento de refrigeração que pode estar em comunica- ção de fluido com no mínimo um do primeiro e segundo permutadores decalor ou pode estar em comunicação de fluidos com cada um do primeirolado de entrada, o segundo lado de entrada, o primeiro permutador de calore o segundo permutador de calor. Em várias modalidades, o permutador decalor pode estar em contato térmico com um ou mais dos lados de entradaou outras porções do sistema.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der um fluxo de alimentação, e a entrada do sistema pode estar em comuni-cação de fluidos com o fluxo de alimentação. O fluxo de alimentação podecompreender um caldo enzimático ou qualquer fluido que precisar ser filtra-do ou processado.

De acordo com várias modalidades, é proporcionado um sistemade filtração que pode compreender: um reservatório que pode estar em co-municação de fluidos com um caminho de processamento de fluido; no míni-mo um primeiro módulo de filtração de fluxo e um segundo módulo de filtraçãode fluxo, onde o segundo módulo de filtração de fluxo pode compreender umasaída do permeado e o primeiro módulo de filtração de fluxo pode compreen-der uma entrada de retroalimentação de permeado; uma pluralidade de bom-bas e válvulas para bombear e regular uma fluxo de uma amostra de fluidoatravés do caminho de processamento de fluido; e uma pluralidade de condu-tos em comunicação de fluidos com o primeiro e o segundo módulos de filtra-ção de fluxo e o reservatório que pode no mínimo definir parcialmente o cami- nho de processamento de fluido através do qual uma amostra de fluido é es-coada, onde o caminho de processamento de fluido pode ser configurado pa-ra reciclar um permeado através de no mínimo o primeiro e segundo módulosde filtração de fluxo, onde a saída de permeado do segundo módulo de filtra-ção de fluxo pode estar em comunicação com a entrada de retroalimentaçãode permeado do primeiro módulo de filtração, e onde permeado de no mínimoum do primeiro módulo de filtração de fluxo e o segundo módulo de filtraçãode fluxo pode sair do sistema. Em várias modalidades, a comunicação de flui-do entre o primeiro módulo de filtração de fluxo e o segundo módulo de filtra-ção de fluxo pode compreender adicionalmente um desvio para remoção op- cional do permeado do segundo módulo de filtração de fluxo antes de retroa-limentação dentro do primeiro módulo de filtração de fluxo. Em várias modali-dades, o sistema pode compreender no mínimo um módulo de filtração defluxo adicional. O sistema pode compreender adicionalmente um vaso adicio-nal e bombas que um permeado pode passar através antes de reentrar emum módulo de filtração.

De acordo com várias modalidades, cada um dos primeiro mó-dulo de filtração de fluxo e o segundo módulo de filtração de fluxo podecompreender um módulo de filtração de fluxo tangencial.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen- der condutos definindo um caminho para um fluxo de lavagem de fluido, se-parado e distinto do caminho de processamento de fluido, cada um doscondutos estão em comunicação de fluidos com o reservatório e cada umdos primeiro módulo de filtração de fluxo e o segundo módulo de filtração defluxo.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der um sistema de refrigeração, e o sistema de refrigeração pode estar emcontato térmico com o caminho de processamento de fluido. Em várias mo-dalidades, o sistema de refrigeração pode ser definido por condutos definin-do um caminho de fluxo de refrigeração separado e distinto do caminho deprocessamento de fluido, os condutos podem estar em comunicação de flui-dos com cada um dos primeiro módulo de filtração de fluxo e o segundomódulo de filtração de fluxo. O fluxo de refrigeração dentro do caminho defluxo de refrigeração pode compreender um líquido, por exemplo, líquido dediafiltração.

De acordo com várias modalidades, cada um dos primeiro módulode filtração de fluxo e o segundo módulo de filtração de fluxo pode compreen- der uma membrana adaptada para separar uma espécie de interesse de umamistura enquanto um fluxo normalizado é mantido em cerca de 1 (0,1) a cercade 2000 I7m2 h MPa (200 L/m2 h bar), e em que o módulo de filtração de fluxoé mantido sob TMP de 0,01 MPa (0,1 bar) a 6,0 MPa (60 bar). O termo "bar" édefinido como uma unidade de pressão correspondente a 105 Pa. Pressões convencionais podem ser considerads estando dentro da faixa de cerca de0,01 (0,1) a cerca de 0,15 MPa (1,5 bar), no entanto, esta faixa pode variardependendo de, por exemplo, uma proteína sendo filtrada ou um meio de fil-tração sendo usado. Altas pressões podem ser consideradas como iniciandoacima de cerca de 0,15 (1,5) a cerca de 0,20 MPa (2,0 bar). O equipamento e métodos descritos aqui, neste requerimento de patente, podem operar empressões convencionais e/ou elavadas. Em várias modalidades os equipa-mentos e sistemas podem operar a partir de cerca de 0,01 MPa (0,1 bar) acerca de 6 MPa (60 bar), a partir de cerca de 0,01 (0,1) a cerca de 5 MPa (50bar), a partir de cerca de 0,01 MPa (0,1 bar) a cerca de 4 MPa (40 bar), a par-tir de cerca de 0,01 MPa (0,1 bar) a cerca de 3 MPa (30 bar), a partir de cercade 0,01 MPa (0,1 bar) a cerca de 2 MPa (20 bar), a partir de cerca de 0,01MPa (0,1 bar) a cerca de 1 MPa (10 bar), a partir de cerca de 0,01 MPa (0,1bar) a cerca de 5 MPa (5,0 bar), a partir de cerca de 0,05 MPa (0,5 bar) a cer-ca de 6 MPa (60 bar), a partir de cerca de 0,1 KPa (1,0 bar) a cerca de 6 KPa (60 bar), a partir de cerca de 0,15 KPa (1,5 bar) a cerca de 6 KPa (60 bar), apartir de cerca de 0,2 KPa (2,0 bar) a cerca de 6 KPa (60 bar), a partir de cer-ca de 0,25 KPa (2,5 bar) a cerca de 6 KPa (60 bar), a partir de cerca de 0,3KPa (3,0 bar) a cerca de 6 KPa (60 bar), a partir de cerca de 0,35 KPa (3,5bar) a cerca de 6 KPa (60 bar), a partir de cerca de 0,4 KPa (4,0 bar) a cercade 6 KPa (60 bar), a partir de cerca de 0,45 KPa (4,5 bar) a cerca de 6 KPa(60 bar), a partir de cerca de 0,5 (5,0) a cerca de 6 KPa (60 bar), a partir decerca de 0,1 KPa (1,0 bar) a cerca de 1 KPa (10 bar), a partir de cerca de 0,1KPa (1,0 bar) a cerca de 0,5 KPa (5 bar), a partir de cerca de 0,5 KPa (5 bar)a cerca de 1 KPa (10 bar), a partir de cerca de 1 KPa (10 bar) a cerca de 3KPa (30 bar), a partir de cerca de 3 KPa (30 bar) a cerca de 6 KPa (60 bar),ou acima de 6 KPa (60 bar).

De acordo com várias modalidades, o sistema de filtração podecompreender uma pluralidade de sensores para adquirir dados sobre umaamostra de fluidos à medida que escoa através do caminho do processo defluido. Em várias modalidades, o sistema de filtração pode compreenderuma rede de processamento eletrônico de dados capaz de no mínimo rece-ber, transmitir, processar, e registrar dados associados com a operação dasreferidas bombas, válvulas, e sensores e os dados registrados coletadosdurante um processo de filtração de fluxo podem ser suficientemente com-pletos para controlar o processo de filtração de fluxo.

De acordo com várias modalidades é proporcionado um sistemade filtração compreendendo: um reservatório; uma pluralidade de módulosde filtração, cada módulo de filtração compreendendo uma câmara de a-mostras; uma pluralidade de condutos junto com o reservatório e a plurali-dade de módulos de filtração defininndo um fluxo do processo de fluido atra-vés do qual uma amostra de fluido é conduzida, onde o fluxo do processo defluido é separado e distinto de um fluxo de refrigeração e um fluxo de limpe-za; os condutos junto com a pluralidade de módulos de filtração e o reserva-tório definindo o fluxo de processamento de fluido; um fluxo de processa-mento de fluido para reciclar um permeado através de no mínimo dois dapluralidade de módulos de filtração; uma pluralidade de bombas e válvulaspara bombear e regular o fluxo da amostra de fluido através do fluxo do pro-cesso de fluido; uma pluralidade de condutos junto com uma fonte de refri-geração e a pluralidade de módulos de filtração definindo um fluxo de refri-geração através do qual um fluido de refrigeração é conduzido, onde o fluxode refrigeração é separado e distinto do fluxo do processo de fluido e o fluxode limpeza; uma pluralidade de bombas e válvulas para bombear e regular oescoamento do fluxo de refrigeração de uma fonte de refrigeração para den-tro da câmara de no mínimo um da pluralidade de módulos de filtração; umapluralidade de condutos junto com o reservatório e no mínimo um da plurali-dade de módulos de filtração definindo um fluxo de lavagem através do qualum fluido de limpeza é conduzido, onde o fluxo de limpeza é separado e dis-tinto do fluxo de refrigeração e do fluxo de processamento de fluido; e umapluralidade de bombas e válvulas para bombear e regular o escoamento dofluxo de limpeza do reservatório para a câmara de no mínimo um da plurali-dade de módulos de filtração.

De acordo com várias modalidades, o fluxo de refrigeração podecompreender fluido de diafiltração.

De acordo com várias modalidades, o fluxo do processo de flui-do pode compreender uma saída de permeado de um segundo módulo defiltração de fluxo em comunicação de fluidos com uma entrada de retroali-mentação de permeado de um primeiro módulo de filtração, e o sistema éadaptado para coletar permeado do segundo ou tanto do primeiro quanto dosegundo módulos de filtração.

De acordo com várias modalidades, o fluxo do processo de flui-do entre o primeiro e o segundo módulo de filtração pode compreender umdesvio para remoção opcional do permeado do segundo módulo de filtraçãode fluxo antes do ingresso do primeiro módulo de filtração.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der um sistema de filtração de fluxo tangencial e os módulos de filtração po-dem ser módulos de filtração de fluxo tangencial.

De acordo com várias modalidades, no mínimo um entre a plura-lidade de módulos de filtração de fluxo pode compreender uma membranaadaptada para separar uma espécie de interesse de uma mistura enquantoum fluxo normalizado é mantido em cerca de 1 (0,1) a cerca de 2000 L/m2 hMPa (200 L/m2 h bar), e o módulo de filtração de fluxo é mantido sob TMPsa partir de cerca de 0,01 (0,1) a cerca de 6 MPa (60 bar).

Em várias modalidades, um módulo de filtração pode ser contro-lado por um controlador. O controlador pode ter um papel na regulação devários parâmetros do processo de filtração, por exemplo, pureza, produção,TMP, CF1 taxa de permeação líquida, ou fluxo. O sistema também podecompreender válvulas que ajudam na regulação do sistema. Um esquemade controle apropriado pode ser determinado com base nas necessidadespara filtrar ou purificar compostos de interesse.

De acordo com várias modalidades, o sistema de filtração pode compreender uma pluralidade de sensores para adquirir dados sobre a a-mostra de fluidos enquanto escoa através do referido fluxo do processo defluidos. Em várias modalidades, o sistema pode compreender uma rede deprocessamento eletrônico de dados capaz de no mínimo receber, transmitir,processar, e registrar dados associados com a operação das referidas bom- bas, válvulas, e sensores, detectores e os dados registrados coletados du-rante o referido processo de filtração de fluxo tangencial podem ser suficien-temente completos para determinar o controle do processo de filtração defluxo tangencial.

De acordo com várias modalidades, detectores podem compre- ender detectores que medem a taxa de fluxo, pressão, concentração, pH,condutividade, temperatura, turvação, absorvência ultravioleta, fluorescên-cia, índice refrativo, osmolaridade, sólidos secos, luz quase infravermelho,ou luz infravermelho transformada por Fourier. Os detectores referidos po-dem ser usados para monitorar e controlar o progresso e a segunrança deprocedimentos de filtração.

De acordo com várias modalidades, o sistema de filtração podecompreender um segundo fluxo de refrigeração definido por um permutadorde calor em comunicação de fluidos com uma fonte de refrigeração e nomínimo um da pluralidade de módulos de filtração, em que o segundo fluxo de refrigeração pode ser adaptado para prevenir opcionalmente que o fluxode refrigeração esteja em comunicação com no mínimo um da pluralidadede módulos de filtração, mas ainda permitem fluxo do fluxo de refrigeraçãoentre o permutador de calor e fonte de refrigeração.

De acordo com várias modalidades, é proporcionado um siste-ma de filtração que pode compreender: uma entrada do sistema configuradapara receber um fluxo de alimentação; um primeiro módulo de filtração com-preendendo um primeiro lado de entrada e um primeiro lado de saída, ondeo primeiro lado de entrada pode estar em comunicação de fluidos com aentrada do sistema; um segundo módulo de filtração compreendendo umsegundo lado de entrada e um segundo lado de saída, onde o segundo ladode entrada pode estar em comunicação de fluidos com o primeiro lado deentrada; uma linha de suprimento de refrigeração que pode estar em comu-nicação de fluidos com cada um do primeiro lado de entrada e o segundolado de entrada, onde a linha de suprimento de refrigeração não está emcomunicação térmica com um permutador de calor; uma saída do sistemaque pode estar em comunicação de fluidos com cada um do primeiro ladode saída e o segundo lado de saída; e uma saída do sistema adicional quepode estar em comunicação de fluidos com cada um do primeiro lado deentrada e o segundo lado de entrada.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der um módulo de filtração que pode ser um módulo de Filtração de FluxoTangencial (TFF) e o sistema ou equipamento pode ser um TFF microfiltra-ção equipamento ou sistema de filtração de TFF. O equipamento pode serdesignado ou adaptado para permitir a operação de estágios ou etapas indi-viduais sob pontas de acerto de controle particulares para diafiltração demodo a obter um alto nível de controle de purificação de produtos e subprodutos.

Purificação de um produto pode compreender cerca de 10% acerca de 25% pureza, cerca de 25% a cerca de 50% pureza, cerca de 50%a cerca de 75% pureza, cerca de 75% a cerca de 90% pureza, cerca de90% a cerca de 95% pureza, cerca de 95% a cerca de 97% pureza, ou cer-ca de 97% a cerca de 99% pureza, do produto de interesse.

Purificado ou essencialmente purificado pode se referir a proteí-nas, ácidos nucléicos ou outros compostos que são removidas de seu ambi-ente natural, ou isolados ou separados de uma mistura, e são livres de ou--í tros componentes com os quais são naturalmente associados em uma basede percentagem. Por exemplo, uma preparação de enzima 60% pura podecompreender 60% da enzima de interesse e 40% de outros componentes,por exemplo, outras proteínas ou fragmentos celulares.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der um equipamento de microfiltração de TFF designado ou adaptado parapermiteir operar cada um dos estágios ou etapas individuais dos sistemasde TFF sob pontas de acerto de controle particulares para fluxos de recircu-lação de permeado para obter um alto nível de controle de purificação deprodutos e subprodutos.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der um equipamento de microfiltração de TFF que é designado ou adaptadopara permiteir operação de cada um dos estágios ou etapas individuais dossistemas de TFF sob pontas de acerto de controle particulares para razãoda concentração para obter um alto nível de controle sobre a purificação deprodutos e subprodutos.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen-der um equipamento de TFF que pode ser operado a partir de dois a dez estágios, ou mais de dez estágios de retroalimentação de permeado suces-siva.

De acordo com várias modalidades, o equipamento de TFF po-de ser operado com elementos de membrana de um elemento para 25 ele-mentos, e tanto quanto 500 elementos, dentro de um módulo de filtro, arran- jados consecutivamente ou em paralelo dentro do módulo.

De acordo com várias modalidades, o equipamento de TFF po-de ser operado com mas não restrito a material do tipo polimérico, cerâmico,ou de aço inoxidável independente da configuração, por exemplo, espiral,tubular, fibra oca, chapa plana, e etc.

Exemplos de vários materiais de membrana que podem ser u-sados nas membranas do sistema ou processo podem compreender difluo-reto de polivinilideno (PVDF), polissulfona, polietersulfona, poliarilsulfona,celulose regenerada, poliamida, polipropileno, polietileno, politetrafluoroeti-* Ieno (PTFE), acetato celulósico, poliacrilonitrila, copolímero vinílico, poliami-das, policarbonato, ou combinações dos mesmos ou similares.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode compreen- der um equipamento de microfiltração TFF que é designado ou adaptado detal modo que cada um dos estágios ou etapas são suscetíveis a automação,e a automação pode levar a um sistema autocontrolado, no entanto, em ou-tras modalidades a automação pode não levar a um sistema autocontrolado.

De acordo com várias modalidades, o equipamento de TFF po- de ser usado de acordo com métodos descritos aqui, neste requerimento depatente. O equipamento de TFF pode ter a capacidade de separar em ele-vados rendimentos de recuperação moléculas, compostos, e ou partículastanto em pressões operacionais baixas quanto elevadas que podem não serrealizadas com equipamentos tradicionais, por exemplo, filtro a vácuo por tambor giratório (RDVF), prensa de filtro, ou filtro de membrana de extremi-dade fechada. Elevados rendimentos de recuperação se referem a produ-ções de cerca de 80% e acima. Em outras modalidades, os rendimentospodem ser menores do que 80%, a partir de cerca de 60% a cerca de 80%,a partir de cerca de 40% a cerca de 60% ou a partir de cerca de 20% a cer- ca de 40%. Conforme observado acima, em várias modalidades uma prepa-ração pode ter tanto um elevado rendimento e elevada pureza; ou elevadorendimento e baixa pureza.

De acordo com várias modalidades, o equipamento de TFF po-de purificar fluxos de produto de propriedades de produto indesejáveis inclu- indo mas não restritas a odores, cores, ou contaminantes. Outras proprieda-des de interesse também podem ser removidas reduzidas ou aumentadasno produto purificado.

De acordo com várias modalidades, um sistema TFF pode com-preender um aparelho mecânico para produzir produto diferenciável em cus- tos de fabricação iguais ou reduzidos comparados com sistemas convencio-nais. Em outras modalidades, um aparelho de TFF pode reduzir várias eta-pas químicas, processos, e/ou procedimentos em relação a tecnologias con-vencionais e também produzir produto superior (diferenciável). Por exemplo,comparado com um processo ou produto convencional, uma modalidade damáquina / aparelho / sistema da invenção auxiliou na remoção de 3 etapasdo processamento, reduziu a exposição para o equipamento e empregados,e melhorou a eficiência por > 7%. Eficiência pode ser definida por uma com-binação de aprimoramentos da capacidade, produção, custo, e/ou fluxo. Emvárias modalidades, a pureza do produto também é geralmente aprimoradapor > 4%, particularmente £ 10%, e mais particularmente £ 50% (conformedefinido por um aumento da proporção de proteína ativa para proteína total)em relação a um produto de permeado de uma fonte enzimática similar obti-do por filtração a vácuo por tambor giratório, em que a percentagem da me-lhora na atividade dentro destas faixas pode variar dependendo da enzimaem particular. Em várias outras modalidades, os produtos de TFF da presen-te invenção têm atividade / nitrogênio aprimorada por > 3%, particularmente£ 10%, e mais particularmente > 50%, em relação a um produto de permea-do de uma fonte enzimática similar obtido por filtração a vácuo por tamborgiratório. Em várias outras modalidades, os produtos de TFF da presenteinvenção têm atividade / carbono aprimorada por > 5%, particularmente ^10%, e mais particularmente > 50%, em relação a um produto de permeadode uma fonte enzimática similar obtido por filtração a vácuo por tambor gira-tório. Em várias outras modalidades, é proporcionado um produto de per-meado de microfiltração de uma fonte enzimática tendo no mínimo uma re-dução de 40% na cor, em que cor se baseia em valores de absorvência me-didos em 470 e ou 520 nm usando um espectrofotômetro, em relação a umproduto de permeado de uma fonte enzimática similar obtido por filtração avácuo por tambor giratório.

De acordo com várias modalidades, um sistema de TFF podecompreender um equipamento o qual produz qualidade de produto diferen-ciável para no mínimo um do produto de permeado e produto de retentado.Os componentes solúveis ou solutos no permeado podem ter muito baixo ounenhum odor e maior pureza (por exemplo, uma maior extensão de isola-mento de um componente desejado) do que materiais produzidos em outrossistemas ou por outros métodos. Os componentes insolúveis no retentadopodem ter menos odor e cor aprimorada. Em várias modalidades, formula-ções preparadas a partir do permeado recuperado podem ser diferenciadasdos mesmos compostos preparados usando processos de microfiltraçãoconvencionais no que se refere às propriedades acima.

De acordo com várias modalidades, um sistema de TFF podecompreender um equipamento que aumenta a sustentabilidade de um pro-cesso de filtração ou purificação reduzindo, por exemplo, o uso de materiaisbrutos, o consumo de energia, e/ou o fluxo de resíduos recicláveis (em rela-ção a métodos de purificação convencionais).

Vários parâmetros pode afetar e controlar a produção, a pureza,o fluxo e a taxa de permeação líquida dos sistemas e processos descritosaqui, neste requerimento de patente.

Seis parâmetros operacionais de TFF exemplares e relações decontrole são como se segue: 1) A área superficial ou número de módulospode afetar a taxa de permeação líquida; 2) A taxa de fluxo de diafiltraçãopode afetar a pureza, a taxa de permeação líquida, a produção, e o fluxo; 3)A Pressão Transmembrana pode afetar o fluxo, a taxa de permeação líqui-da, a pureza, e a produção; 4) A Velocidade de Fluxo Cruzado pode afetar ofluxo, a taxa de permeação líquida, a pureza e a produção; 5) O tipo de mó-dulo tem características físicas específicas as quais podem satisfazer osrequesitos de fluxo, taxa de permeação líquida, produção e pureza da sepa-ração a ser realizada; e 6) A localização da diafiltração pode afetar o fluxo, ataxa de permeação líquida, a produção e a pureza com base no ponto deinjeção dentro do sistema.

O impacto destes seis parâmetros sobre a performance de umsistema de TFF pode variar dependendo das propriedades específicas de einterações entre o material de alimentação, a solução de diafiltração, ele-mento de membrana, e composto do produto.

Além dos parâmetros operacionais acima, várias modalidadespodem ter trêds fluxos para o permeado de cada módulo (figuras 4 e 5). Aoperação combinada dos três fluxos de permeado pode ajudar a controlar ofluxo, a taxa de permeação líquida, a produção e a pureza. Sistemas de TFFconvencionais não teriam todos os três fluxos de permeado, nem a capaci-dade de controlar os mesmos de modo independente. São estes três fluxosde permeado e controle dos seis parâmetros operacionais acima que podem proporcionar mais controle específico e independente dos resultados doprocesso, incluindo a qualidade do produto.

De acordo com várias modalidades, um sistema de TFF podecompreender um equipamento mecânico que possibillita um ambiente detrabalho mais seguro porque pode ser totalmente fechado e pode reduzir ou eliminar a exposição dos empregados a materiais perigosos (em relação amétodos de purificação convencionais).

Os equipamentos, máquina e sistemas descritos aqui, neste re-querimento de patente, podem ser usados em vários métodos ou processos.Os processos não são limitados a processos de microfiltração, no entanto,processos de microfiltração são freqüentemente referidos nas modalidadesexemplares.

De acordo com várias modalidades um processo de microfiltra-ção pode ser combinado com um processo de uItrafiItração o qual pode in-cluir processos contracorrente de estágio único ou multiestágios ou outrosprocessos de filtração. Em várias modalidades, um método de microfiltraçãopode ser combinado com outros processos de recuperação, por exemplo,cristalização, centrifugação, evaporação, e cromatografia de coluna.

De acordo com várias modalidades, é proporcionado um pro-cesso de filtração que pode compreender: escoar um líquido de alimentaçãoatravés de um conduto de alimentação para dentro de um lado de entradade um primeiro módulo de filtração; escoar uma solução de diafiltração paradentro do lado de entrada do primeiro módulo de filtração através de umprimeiro conduto de diafiltração separado do conduto de alimentação; sepa-rar o líquido de alimentação e a solução de diafiltração para dentro de um primeiro retentado e um primeiro permeado, dentro do primeiro módulo defiltração; escoar o primeiro retentado para dentro de um lado de entrada deum segundo módulo de filtração através de um conduto do retentado; esco-ar uma segunda solução de diafiltração para dentro do lado de entrada dosegundo módulo de filtração através de um segundo conduto de diafiltraçãosem escoar a segunda solução de diafiltração através de qualquer outromódulo de filtração; separar o primeiro retentado e a segunda solução dediafiltração para dentro de um segundo retentado e um segundo permeado,dentro do segundo módulo de filtração; e coletar no mínimo um do primeiropermeado e o segundo permeado. Em várias modalidades, um fluido sendofiltrado ou purificado pode passar através de um vaso separado e bombaantes de reentrar em um módulo de filtração ou no sistema.

De acordo com várias modalidades, o processo pode repetida-mente filtrar um líquido através de múltiplos módulos de filtração adicionaiscompreendendo adicionalmente: escoar um retentado de um ou mais doprimeiro módulo de filtração, o segundo módulo de filtração, ou um dos mó-dulos de filtração adicionais, para dentro de outro módulo de filtração; esco-ar uma solução de diafiltração de um conduto separado do conduto de ali-mentação para dentro de um ou mais dos módulos de filtração adicionais;retroalimentar ou recircular um ou mais permeado ou retentado conformerequerido para obter um nível desejado de pureza de um componente nopermeado ou no retentado; e coletar o permeado ou retentado tendo o com-ponente de interesse. Em várias modalidades, os compostos, ou componen-tes de interesse podem ser uma proteína, um polipeptídeo, um ácido nucléi-co, uma glicoproteína, outro biopolímero, ou uma composto de molécula pe-quena.

Em várias modalidades, o compostos pode compreender proteí-nas terapêuticas tais como anticorpos, proteínas terapêuticas enzimatica-mente ativas (enzimas), e hormônios. Também podem compreender, porexemplo, structural proteins tais como colagen, elastina e moléculas relacio-nadas. Hormônios podem incluir, mas não estão limitados a, um hormôniofolículo estimulante, hormônio luteinizante, fator de liberação de corticotropi-na, somatostatina, hormônio gonadotropina, vasopressina, oxitocina, eritro-poietina, insulina e similares. Proteínas terapêuticas podem incluir, mas nãoestão limitadas a, fator de crescimento, o qual é uma proteína que liga a re-ceptores sobre a superfície celular com o resultado primário de ativar a proli-feração e/ou diferenciação celular, fator de crescimento derivado de plaque-tas, fator de crescimento epidérmico, fator de crescimento nervoso, fator decrescimento de fibroblastos, fator de crescimento similar a insulina, fatores de crescimento transformantes e similares.

De acordo com várias modalidades enzimas podem ser produ-zidas por um processo em escala industrial. Qualquer enzima pode ser usa-da, e uma lista não Iimitante de enzimas inclui fitases, xilanases, β-glucanases, fosfatases, proteases, amilases (alfa ou beta), glucoamilases, celulases, fitases, lipases, cutinases, oxidases, transferases, redutases, he-micelulases, mananases, esterases, isomerases, pectinases, lactases, pero-xidases, lacases, outras enzimas redox e misturas das mesmas.

Em algumas modalidades a enzima recuperada é uma hidrolase,a qual inclui, mas não está limitada a, proteases (bacterianas, fúngias, ácidas,neutras ou alcalinas), amilases (alfa ou beta), lipases, celulases, e misturasdas mesmas, por exemplo, enzimas vendidas sob os nomes comerciais Pura-fect®, Purastar®, Properase®, Puradax®, Clarase®, Multifect®, Maxacal®,Maxapem®, e Maxamyl® pela Genencor International (Patente dos EstadosUnidos Ne 4.760.025 e publicação de patente internacional Ng WO 91/06637); Alcalase®, Savinase®, Primase®, Durazyme®, Duramyl®, Clazinase®, eTermamyl® vendidas pela Novo Industries A/S (Dinamarca).

Celulases são enzimas que hidrolisam as ligações β-D-glucosídicas em celuloses. Enzimas celulolíticas têm sido divididas tradicio-nalmente em três classes maiores: endoglucanases, exoglucanases ou ce-lobiohidrolases e β-glucosidases (J. Knowles et ai, TIBTECH (1987) 5:255-261). Um exemplo de uma celullase é Multifect® BGL, disponível na Genen-cor International. Celulases podem ser preparadas a partir de espécies taiscomo Aspergillus, Trichoderma, Penicillium, Humicola, Bacillus, Cellulomo-nas, Thermomonospore, Clostridium, e Hypocrea. Numerosas celulases têm sido descritas na literatura científica, cujos exemplos incluem: de Trichoder-ma reesei, S. Shoemaker et ai, Bio/Technology (1983) 1:691-696, a qualdescreve CBHI; T. Teeri et ai, Gene (1987) 51:43-52, a qual descreve C-ΒΗΙΙ; Μ. Penttila et al., Gene (1986) 45:253-263, a qual descreve EGI; M.Saloheimo et al., Gene (1988) 63:11-22, a qual descreve EGII; M. Okada etal., Appl Environ Microbiol (1988) 64:555-563, a qual descreve EGIII; M. Sa-Ioheimo et al., Eur J Biochem (1997) 249:584-591, a qual descreve EGIV; eA. Saloheimo et al., Molecular Microbiology (1994) 13:219-228, a qual des-creve EGV. Exo-celobiohidrolases e endoglucanases de espécies diferentesde Trichoderma também têm sido descritas, por exemplo, Ooi et ai, 1990, aqual descreve a seqüência de cDNA codificando para endoglucanase F1-CMC produzida por Aspergillus aculeatus; T. Kawaguchi et al., 1996, a qualdescreve a clonagem e seqüenciamento do cDNA codificando beta-glucosidase 1 de Aspergillus aculeatus; Sakamoto et al., 1995, a qual des-creve a seqüência de cDNA codificando a endoglucanase CMCase-1 fromAspergillus kawachii IFO 4308; e Saarilahti et a!., 1990 a qual descreve umaendoglucanase de Erwinia carotovara.

Proteases, incluem, mas não estão limitadas a serina, metalo,tiol ou protease ácida. Em algumas modalidades, a protease será uma pro-tease serina (por exemplo, subtilisina). Proteases serinas são de conheci-mento geral na técnica e é feita referência a Markland et al., Honne-Seyler'sZ Physiol. Chem (1983) 364:1537 - 1540; J. Drenth et al. Eur J Biochem(1972) 26:177 - 181; Patentes dos Estados Unidos. Nes 4.760.025 (RE34.606), 5.182.204 e 6.312.936 e patente européia N9 EP O 323.299. Meiospara medir a atividade proteolítica são revelados em K.M. Kalisz, "MicrobialProteinases" Advances in Biochemical Engineering and Biotechnology, A.Fiecht Ed. 1988.

Xilanases incluem, mas não estão limitadas a, xilanases de Tri-choderma reesei e uma xilanase variante de T. reesei, amba\s disponíveisna Danisco A/S, Dinamarca e/ou Genencor International, Inc., Palo Alto, Ca-lifórnia bem como outras xilanases de Aspergillus niger, Aspergillus kawachi-i, Aspergillus tubigensis, Bacillus circuíans, Bacillus pumilus, BaciHus subtilis,Neocallimastix patriciarum, Streptomyees lividans, Streptomyees thermovio-laeeus, Thermomonospora fusca, Trichoderma harzianum, Trichoderma ree-sei, Trichoderma viride.Exemplos de fitases são Finase L®, uma fitase de Aspergillussp., disponível na AB Enzymes, Darmstadt, Alemanha; Phyzyme™ XP1 umafitase de E. coli, disponível na Danisco, Copenhagen, Dinamarca, e outrasfitases de, por exemplo, as seguintes espécies: Trichoderma, Penicillium, Fusarium, Buttiauxella, Citrobacter, Enterobacter, Penicillium, Humicola, Ba-cillus, e Peniophora.

Amilases podem ser, por exemplo, de espécies tais como As-pergillus, Trichoderma, Penicillium, Bacillus, por exemplo, B. subtilis, B. stea-rothermophilus, B. Ientus, B. licheniformis, B. coagulans, e B. amyloliquefa- ciens. Amilases fúngicas adequadas são derivadas de Aspergillus, tais comoA. oryzae e A. niger. Proteases podem ser de Bacillus amyloliquefaciens,Bacillus lentus, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, e das espécies As-pergillus e Trichoderma.

As listas de enzimas acima são exemplos somente e não se pre- tende que sejam exclusivas. Por exemplo, outros organismos hospedeirosprodutores de enzimas podem incluir Mucor sp, Kluyveromyces sp, Yarrowiasp, Acremonium sp, Neurospora sp, Myceliophthora sp, e Thielavia sp.Qualquer enzima pode ser usada na presente invenção, incluindo enzimasselvagens, recombinantes e variantes de fontes bacterianas, fúngicas, de plantas e animais, e enzimas ativas em pH ácido, neutro ou alcalino.

De acordo com várias modalidades, este processo também po-de ser usado para a purificação de polímeros biologicamente produzidos,tais como ácido poliláctico, ácido poliidroxibutírico e compostos similares. Noentanto, de modo algum se pretende que o método ou equipamento sejamlimitados a preparação ou processamento dos polímeros acima.

De acordo com várias modalidades, este processo também po-de ser usado para a purificação de compostos de molécula pequena biologi-camente produzidos, tais como vitaminas (por exemplo, ácido ascórbico),etanol, propanodiol, aminoácidos, pigmentos orgânicos (por exemplo, pig- mento índigo), nutracêuticos (por exemplo, betaína e carnitina), aromas (porexemplo, butil butirato), fragrâncias (por exemplo, terpenos), ácidos orgâni-cos (por exemplo, ácidos oxálico, cítrico, e succínico), antibióticos (por e-xemplo, eritromicina), farmacêuticos (por exemplo, estatinas e taxol), antio-xidantes (por exemplo, carotenóides), esteróis, e ácidos graxos. De modoalgum, no entanto, se pretende que o método ou equipamento sejam limita-dos a preparação ou processamento dos compostos de molécula pequena acima.

A pureza desejada do componente ou composto de interesse nopermeado, retentado ou pasta celular pode ser a partir de cerca de 25% acerca de 100%. Em várias modalidade, a pureza do componente de interes-se pode ser a partir de cerca de 5% a cerca de 25% puro, cerca de 25% a cerca de 50% puro, a partir de cerca de 50% a cerca de 75% puro, a partirde cerca de 75% a cerca de 90% puro, a partir de cerca de 90% a cerca de95% puro, a partir de cerca de 95% a cerca de 97% puro ou a partir de cer-ca de 97% a cerca de 99% puro.

De acordo com várias modalidades, o permeado de um dos mó- dulos de filtração pode ser recirculado (retroalimentado) para dentro do re-tentado do módulo de filtração anterior. Em várias modalidades, um líquidode uma fonte de refrigeração pode ser bombeado diretamente para dentrodo retentado em no mínimo dois módulos de filtração, sem recirculação an-terior do líquido de refrigeração entre múltiplos módulos de filtração.

De acordo com várias modalidades, o processo pode compre-ender rodar um fluxo contracorrente multiestágio, e filtrar uma amostra atra-vés de dois a cerca de 20 módulos de filtração.

De acordo com várias modalidades, o processo pode compre-ender escoar um permeado ou retentado através de um ou mais módulos de filtração adicionais. Em várias modalidades, o primeiro módulo de filtraçãopode compreender uma membrana e o processo pode compreender manteruma pressão transmembrana de a partir de cerca de 0,1 bar a cerca de 60bar, a partir de cerca de 0,2 MPa (2 bar) a cerca de 1 MPa (10 bar) ou umapressão transmembrana maior do que cerca de 6 MPa (60 bar). Em váriasmodalidades, a pressão transmembrana pode ser medida dentro do módulode filtração

De acordo com várias modalidades, o processo pode compre-ender escoar um líquido através do primeiro módulo de filtração. O líquidopode compreender no mínimo um entre água, sal, tampão, e solução deter-gente. Em várias modalidades, o processo pode compreender fluxo contra-corrente do líquido através de no mínimo um módulo de filtração.

De acordo com várias modalidades, o líquido contracorrente po-de compreende uma solução detergente, e a solução detergente pode com-preender a partir de cerca de 1% a cerca de 25% de cloreto de sódio, e nomínimo um sulfato de sódio, fosfato de sódio e um tampão.

De acordo com várias modalidades, no mínimo uma das etapasde filtração ou de separação no processo pode ser realizada em uma tem-peratura de a partir de cerca de 1°C a cerca de 100° C, a partir de cerca de1°Ca cerca de 25° C, a partir de 25° C a cerca de 50° C, ou a partir de cer-ca de 50° C a cerca de 75° C, ou a partir de cerca de 75° C a cerca de 100°C. Em várias modalidades, no mínimo uma das etapas de filtração ou deseparação pode ser realizada em um pH de a partir de cerca de pH 1 a cer-ca de pH 14, a partir de cerca de pH 2 a cerca de pH 10, a partir de cerca depH 3 a cerca de pH 9, a partir de cerca de pH 4 a cerca de pH 8, ou pH 5 apH 14.

De acordo com várias modalidades, no método, no mínimo umdo primeiro e segundo módulos de filtração pode compreender no mínimoum de um filtro de cerâmica, um filtro de aço inoxidável, um filtro de fibraoca, um filtro tubular, um filtro espiral, um filtro de chapa plana, ou outra con-figuração de filtro. Em várias modalidades, o filtro pode ter um tamanho deporo de filtro de a partir de cerca de a partir de cerca de 0,02 micron a cercade 0,05 micra, 0.05 micron a cerca de 10 micra, a partir de cerca de 0,05micron a cerca de 0,5 micra, a partir de cerca de 0,5 micra a cerca de 1 mi-cra, a partir de cerca de 1 micron a cerca de 5 micra, a partir de cerca de 5micra a cerca de 10 micra, ou a partir de cerca de 10 micra a cerca de 100micra.

De acordo com várias modalidades, o tamanho de poro entrediferentes estágios do processo pode ser ou o mesmo ou pode diferir deestágio para estágio.Várias configurações de módulo de filtração de fluxo tangencialsão de conhecimento daqueles versados na técnica. Vários tipos são descri-tos na literatura de patente, por exemplo, na Patente dos Estados Unidos Ng6.054.051, na Patente dos Estados Unidos N9 4.761.230, na Patente dosEstados Unidos Nq 5.096, na Patente dos Estados Unidos Nq 5.256.294, ena Patente dos Estados Unidos Nq 5.525.144, todas as quais são incorpora-das aqui, a este requerimento de patente, em sua totalidade por meio dereferência. Adicionalmente, módulos de filtração de fluxo estão disponíveiscomercialmente, por exemplo, cartuchos "Pellicon XL" e "Pellicon 2" TFF(disponíveis na Millipore Corporation of Bedford, Mass. 01730); e cartuchos"Centramate", "Centrasette", "Maximate" e "Maximate-Ext" TFF (disponíveisna Pall Corporation of East Hills, N.Y. 11548).

De acordo com várias modalidades, os métodos podem com-preender otimização de parâmetros do sistema. Os parâmetros do sistemapodem compreender no mínimo um de temperatura, velocidade do fluxo dealimentação, pressão transmembrana, concentração do fluxo de alimenta-ção e volume de diafiltração. A velocidade do fluxo de alimentação pode va-riar a partir de cerca de 1 cm/seg a cerca de 500 cm/seg. A concentração dofluxo de alimentação pode variar conforme considerado apropriado. O volu-me de dialfiltração pode variar a partir de cerca de 1 vez a cerca de 100 ve-zes o volume do retentado.

De acordo com várias modalidades, o líquido de alimentaçãopara o processo pode ser obtido de um organismo de produção ou célulasde produção. O organismo de produção pode ser um vírus, bactéria ou fun-go. Células de produção podem compreender células procarióticas ou euca-rióticas. Em várias modalidades, as células de produção podem compreen-der células bacterianas, células de inseto, células mamíferas, células fúngi-cas, células de plantas, ou uma linhagem celular das células previamentereferidas. Linhagens celulares podem compreender células de mamíferos,aves, anfíbios ou insetos. As células podem ser transformadas ou transfec-tadas com DNA ou outros ácidos nucléicos de interesse, de tal modo que ascélulas expressem um biopolímero de interesse. Métodos de transformaçãoe/ou transfecção celular são de conhecimento geral na técnica e podem serencontrados, por exemplo, na Patente dos Estados Unidos N9 7.005.291, aqual é incorporada aqui, a este requerimento de patente, em sua totalidadepor meio de referência.

Em várias modalidades, o líquido de alimentação pode ser obti-do a partir de células não transformadas ou não transfectadas ou a partir deoutras fontes, por exemplo, tecido animal ou vegetal, de tal modo que o lí-quido de alimentação obtido da fonte pode ser escoado através de um equi-pamento de filtração de multiestágios. Em várias outras modalidades o líqui-do de alimentação pode ser obtido a partir de células ou organismos trans-gênicos, por exemplo, mamíferos transgênicos. Os resultados do processopodem ser independentes do material de partida ou bruto que entra no pro-cesso como líquido de alimentação. O processo pode ser aplicado a caldosobtidos da extração de matéria de planta ou animal e intermediário do pro-cesso, ou formas finais de produtos que podem compreender pastas semi-fluidas de cristal, precipitados, permeados, retentados, pasta celular ou ex-tratos.

De acordo com várias modalidades, um organismo de produçãobacteriana pode ser de qualquer espécie bacteriana, tal como espécies Ba-cillus, Streptomyces ou Pseudomonas, por exemplo, de Bacillus subtilis, Ba-cillus clausii, Bacillus licheniformis, Baeillus alkalophilus, Eseheriehia coli,Pantoea eitrea, Streptomyees lividans, Streptomyees rubiginosus ou Pseu-domonas alealigenes.

De acordo com várias modalidades, um retentado pode compre-ender uma pasta celular e o processo pode compreender coletar a pastacelular.

De acordo com várias modalidades, o processo de microfiltraçãopode ser operado em pressões transmembrana que permitem a formaçãode uma camada de gel ou de limite. As pressões podem variar a partir de0,01 (0,1) a cerca de 6 KPa (60 bar). O menor limite da faixa pode ser de-terminado pela escolha do sistema de membrana.

De acordo com várias modalidades, o processo pode ser rodadoem um modo de fluxo contínuo, modo de lote, modo contracorrente ou vá-rias combinações de modos conforme considerado apropriado. Em um mo-do contracorrente, fluxos de permeado podem ser retroalimentados paradentro do lado de entrada dos vários estágios dos módulos de filtração.

Em outra modalidade, o processo é operado dentro de equipa-mento totalmente fechado, deste modo eliminando riscos de exposição e anecessidade de projetar controles ambientais.

Em outra modalidade, o retentado do processo, isto é, célulasconcentradas e fragmentos celulares podem conter poucos ou nenhumcompostos ambientalmente prejudiciais tais como floculantes sintéticos eportanto podem ser reciclados ou descartados sem medidas especiais dedisposição ambiental.

De acordo com várias modalidades, o processo pode produzirum produto com qualidades de produto aprimoradas tais como, mas não limitadas a, menor odor, menor cor, maior ou menor concentração.

Em várias modalidades, a solução de diafiltração pode ser usa-da mais eficientemente porque pode ser usada para extrair compostos múl-tiplas vezes. Depois da primeira extração, pode carregar uns poucos com-postos, e em seguida mais e mais até a solução de diafiltração sair do sis-tema. Controlando onde (por exemplo, qual estágio) sai do sistema, pode-secontrolar a pureza dos compostos sobre o retentado ou o lado do permeadoda membrana.

De acordo com várias modalidades, sob conditções de filtraçãosimilares usadas em processos convencionais, exceto por pressão trans-membrana, pode ser obtido um produto mais puro e maior produção usandoos processos descritos aqui, neste requerimento de patente, comparadocom a produção e pureza do produto obtidas com os processos convencio-nais usando pressões transmembrana relativamente menores.

Os princípios de separação em tecnologia de microfiltração debaixa TMP podem ser similares à tecnologia de microfiltração de alta TMPdescritos aqui, neste requerimento de patente, no entanto baixa TMP poderesultar em menor qualidade do produto. Isto pode ser devido ao fato de queprocessamento de baixa TMP1 tipicamente tem de rodar em pressões meno-res de tal modo que o efeito de filtração de camada de limite é menos pro-nunciado.

O processo de microfiltração de TFF descrito aqui, neste reque-rimento de patente, pode produzir um produto de maior qualidade em meno-res custos de produção. Pode ser obtida maior pureza através da formaçãode uma camada hidrodinâmica (camada de gel ou de limite) sobre a superfí-cie da membrana. Esta camada pode ser formada devido à maior pressãotransmembrana. A menor transmissão resultante e maior rejeição de com-posto em maiores pressões pode ser compensada pelo design contracorren-te único de tal modo que pode proporcionar uma produção total a qual resul-ta em um processo economicamente aceitável. O design contracorrentedescrito aqui, neste requerimento de patente, pode aumentar as produçõesporque pode permitir que a solução de diafiltração seja usada de modo maiseficaz. Isto pode possibilitar que se obtenha melhor separação de compos-tos e pode resultar em maior recuperação de produção e pureza quandocomparado com TFF convencional.

Os processos descritos acima podem usar uma combinação decontracorrente e diafiltração, mas não estão restritos somente a processosrelacionados com membrana, embora sejam mais comumente usados destamaneira. Várias tecnologias de separação (filtro de tambor a vácuo giratório,prensa de filtro, prensa de filtro de membrana, separações cromatográficas,decânteres, separações de fase por alterações de densidade ou polariza-ção, e etc.) também podem ser aplicadas ao invés de uma único estágio demembranas. A figura 3 ilustra diferentes opções para adição de uma soluçãode diafiltração bem como a remoção de permeado dos vários estágisoa queestão sendo usados para separação da molécula de interesse.

Em várias modalidades, a invenção proporciona um processopara separar proteínas, polipeptídeos e polímeros biologicamente produzi-dos e compostos de molécula pequena de caldos biológicos usando sistemade equipamento de microfiltração, e métodos descritos aqui, neste requeri-mento de patente, podem proporcionar instalação de capital de custo eficaz,operação de custo eficaz, qualidade do produto aprimorada, alta produçãodo produto, eliminação da maior parte ou de todo o consumo de materialbruto de separação celular, exposição minimizada dos operadores a com-postos potencialmente perigosos, e reciclagem de fluxo de líquido para apli-cações úteis.

O processo descrito aqui, neste requerimento de patente, tam-bém pode proporcionar um maior nível de pureza do produto do que os mé-todos ou sistemas tradicionais.

De acordo com várias modalidades, os equipamentos, sistemas e métodos descritos aqui, neste requerimento de patente, podem usar fluidoobtido depois de Iise de células de produção ou outros materiais. Métodosde Iise são de conhecimento geral na técnica e são descritos, por exemplo,na Publicação do Requerimento de Patente dos Estados Unidos Nq200/0014245, a qual é incorporada aqui, neste requerimento de patente, em sua totalidade por meio de referência.

TFF, bem como outros processos de filtração, pode ser usasdapara separar diferentes moléculas (ou partículas) de diferentes tamanhos.Um amplo espectro de moléculas ou compostos pode ser separado usandouma variedade de pressões e coprtes de tamanho de poro de filtro. Diferen- tes processos de TFF podem ser específicos para diferentes faixas de ta-manhos de partícula de moléculas e/ou partículas desejadas que se preten-de que sejam separadas ou purificadas. Conforme ilustrado na figura 1, Mi-crofiltração (MF), Ultrafiltração (UF), Nanofiltração (NF), e Osmose Reversa(RO) podem ser usadas para separar ou purificar moléculas (ou partículas)na faixa de peso molecular ou de tamanho de 0,1 a 10 Mm, 0,005 a 0,1 um,100 a 1000 dáltons de peso molecular, e 0 a 500 dáltons de peso molecular,respectivamente. Estas faixas podem variar um tanto, conforme indicado nofundo da figura 1.

Uma característica dos equipamentos, sistemas e métodos des- critos aqui, neste requerimento de patente, se refere a sua capacidade paraobter altas produções das proteínas, polipeptídeos ou polímeros biologica-mente produzidos e compostos de molécula pequena, ao mesmo tempo quetolerando baixas passagens do composto desejado através da membranade filtração. Em várias modalidades, os equipamentos, sistemas e métodosdescritos aqui, neste requerimento de patente, podem melhorar as baixasproduções relacionadas com as baixas passagens de um composto deseja-do pelo modo no qual o sistema escoa solução de diafiltração através dosistema.

Em várias modalidades, o processo pode introduzir solução dediafiltração, incluindo água ou outro diluente, no último estágio do sistemaconforme ilustrado na figura 3 (estágio 3), onde a solução de diafiltraçãocombina com o retentado que chega do estágio anterior. Uma porção docomposto desejado então passa através da membrana, e este permeado,por exemplo, uma solução de proteína diluída, pode então ser bombeadopara o estágio 2, e como um fluido de diafiltração, ser combinado com o re-tentado que chega do estágio 1. Esta mistura entrando no estágio 2 podeentão conter mais do composto desejado do que se solução de diafiltraçãofresca tivesse sido adicionada ao invés. O permeado do estágio 2 pode serentão bombeado para o estágio 1 e combinado com a alimentação do tan-que de alimentação de MF. Como a proteína está na alimentação e tambémé carregada pelo permeado retroalimentado dos estágios 2 e 3, um produtode permeado grandemente enriquecido com composto de produto, por e-xemplo proteína, pode agora deixar o sistema como permeado do estágio 1,e ser removido do sistema.

Um método adicional para controlar a pureza do produto poderesultar de proporcionar solução de diafiltração nos diferentes pontos de en-trada no sistema. Um modo para obter o maior nível de pureza seria operarem um modo contracorrente estrito com toda a solução de diafiltração en-trando no último estágio conforme descrito no parágrafo anterior. Se o nívelde pureza requerido for menor, a solução de diafiltração pode ser introduzi-da em um ou múltiplos estágios e o permeado removido dos estágios con-forme desejado para oter a pureza desejada. O procedimento de controle dapureza pode combinar dois métodos de diafiltração previamente usadoscomo processos individuais, mas em um modo combinado não previamenteusado antes, de modo a obter níveis de pureza "personalizados".

As figuras 2 e 3 demonstram as diferenças no fluxo entre umamáquina de MF tradicional e um equipamento / máquina / sistema de micro-filtração de TFF descrito aqui, neste requerimento de patente. Em várias modalidades, são no mínimo as diferenças no fluxo da água de diafiltraçãoque podem contribuir para obter maiores produções em relação a sistemase métodos anteriores.

A figura 2 é uma figura simplificada ilustrando o fluxo da soluçãode diafiltração, incluindo água ou outro diluente, em um sistema de filtração tradicional. A solução de diafiltração entra em cada estágio, e sai comopermeado, carregando, por exemplo, uma proteína com este. Nesta figura,observar especificamente a possibilidade de caminho limitado para fluxo depermeado. O permeado somente tem a opção de ser removido de cada es-tágio, e não ser introduzido em qualquer outro estágio. O resultado final é uma máquina / um processo que tem pouca flexibilidade em termos de con-trole e capacidade de processamento.

As figuras 3 a 5 exemplificam sistemas de filtração de váriasmodalidades da presente invenção que comumente incluem uma pluralidadede módulos de filtração fluidamente interconectados incluindo um primeiromódulo e múltiplos módulos subseqüentes. Cada módulo é configurado paraenviar por caminho determinado material de alimentação recebido e diluenteadjacente a um filtro para proporcionar permeado e retentado. Em cada sis-tema, o primeiro módulo recebe alimentação em um lado de entrada a partirdo lado de fora do sistema e os módulos subseqüentes recebem retentado de um módulo precedente dentro do sistema como material de alimentação.Em cada sistema, no mínimo um dos módulos tem uma linha de fluxo deretirada de permeado para retirar permeado do sistema, e múltiplas linhasde retirada de permeado podem ser proporcionadas para combinar permea-do retirado do sistema para um nível desejado de pureza ou outras proprie-dades. Uma pluralidade dos módulos tem uma linha de fluxo de permeadode retorno configurada para reciclagem ou retornar o permeado para umlado de entrada do mesmo módulo e ou uma linha de fluxo de permeadopara retroalimentar permeado de um módulo para um lado de entrada de ummódulo precedente dentro do sistema.

A figura 3 ilustra uma modalidade do caminho hidráulico de umsistema / equipamento da invenção. O sistema exemplificado na figura 3tem linhas de diafiltração e reciclo de permeado. A alimentação e partículasgrandes no retentado podem seguir o caminho do tanque de alimentação deMF para os vários estágios, por exemplo, estágio 1 para estágio 2 para es-tágio 3. As linhas de fluxo de permeado 31, 32 e 33 são mostradas na figura3 para os estágios 1, 2, e 3, respectivamente. O permeado nas linhas 32 e33 conectam com linhas de recirculação de permeado 321 e 331, respecti-vamente, o que dirige o permeado para um estágio anterior do sistema. Aslinhas de permeado 32 e 33 também conectam com as linhas de derivação322 e 332, respectivamente. A solução de diafiltração pode ser adicionadasem múltiplos pontos no sistema, com a proteína / molécula de interessesendo "recolhida" pela solução e lavada para dentro dos estágios anterioresaté finalmente sair do sistema como permeado do estágio 1. Os caminhosde alimentação e diafiltração escoam em direções opostas. A pureza podeser selecionada e controlada removendo permeado dos diferentes estágiosbem como introduzindo a solução de diafiltração nos diferentes estágios emtaxas necessárias e selecionadas para obter o nível de pureza desejado.Será observado que dependendo do nível de pureza desejado para umamolécula sendo purificada, o permeado pode ser opcionalmente removidoem múltiplos pontos no sistema, por exemplo, do estágio 3, estágio 2 ou es-tágio 1. Em várias modalidades, o sistema pode ser adaptado para removeropcionalmente retentado ou pasta celular em múltiplos pontos no sistema,por exemplo, do estágio 3, estágio 2 ou estágio 1. As linhas de derivação depermeado 322 e 332 podem ser usadas para extrair ou tirar quantidadescontroladas de permeado em um ou mais dos estágios a jusante. O um oumais permeados extraídos podem ser usados em operações de combinaçãocom outros fluxos de permeado do sistema, tais como permeado extraído doprimeiro módulo e ou de outros estágios subseqüentes, de tal modo que apureza total dos produtos acabados possa ser ajustada para valores deseja-dos usando o sistema de TFF.

Os sistemas apresentados nas figuras 3 a 5, diferentemente dosistema tradicional da figura 2, têm a capacidade de permitir controle de flu-xo, taxa de permeação líquida, produção e pureza independentes um dooutro.

A figura 4 ilustra um diagrama esquemático de uma modalidadedo sistema de TFF. O diagrama esquemático pretende proporcionar umadescrição de um sistema tendo múltiplos caminhos alternativos dependendoda produção e pureza desejadas de um produto desejado. Deste modo, umapessoa versada na técnica entenderá que são possíveis muitas combina-ções dos caminhos, reciclagem de líquidos e adições de soluções depen-dendo do resultado final desejado. Não se pretende que a invenção sejalimitada a qualquer caminho, sistema ou processo únicos no uso do sistemadescrito aqui, neste requerimento de patente. Também será entendido quecaminhos apresentados nos diagramas esquemáticos podem na verdadecompreender, por exemplo, conjunto de canos ou condutos para escoamen-to de fluidos desejados.

Deve ser entendido que em várias modalidades, pode ser usadotodo ou somente uma parte do sistema e seus caminhos de fluxo, depen-dendo do resultado final desejado, em termos de produção, qualidade, oueconomia do processo. Além disso, para as características enumeradas docaminho de fluxo, várias modalidades podem compreender bombas, válvu-las e outros dispositivos para regular e controlar o fluxo de soluções de inte-resse. Em várias modalidades, o produto de interesse pode ser coletado deum único ponto ou de múltiplos pontos no sistema.

Deve ser entendido por aqueles versados na técnica que a ope-ração ótima do sistema se baseia em conhecimento de como um material dealimentação em particular e composto de produto age sob várias condiçõesoperacionais e que este conhecimento é normalmente obtido através de es-tudos piloto e em escala de produção.

De acordo com várias modalidades pode ser proporcionado umsistema de filtração da figura 4 compreendendo: um primeiro módulo de fil-tração 30 com um lado de entrada do sistema configurado para receber umfluxo de alimentação, onde o módulo 30 pode compreender um primeiro la-do de entrada e um primeiro lado de saída, o primeiro lado de entrada es-tando em comunicação de fluidos com a entrada do sistema (por exemplo,linha 70); um segundo módulo de filtração 32 compreendendo um segundolado de entrada e um segundo lado de saída, o segundo lado de entradaestando em comunicação de fluidos com o primeiro lado de entrada (porexemplo, linha 72); e um primeiro desvio interrompível configurado para de-finir uma comunicação de fluido interrompível entre o segundo lado de saídae o primeiro lado de entrada (por exemplo, na linha 63); e uma saída do sis-tema, por exemplo, 45 ou 47 em comunicação de fluidos com cada um doprimeiro lado de saída e o segundo lado de saída. Em várias modalidades,uma saída do sistema da segunda unidade de filtração pode remover per-meado do sistema ao invés de recircular o permeado entre módulos de filtro.

O sistema de TFF da figura 4 pode compreender pontos de en-trada de solução de diafiltração 15, 17, 19, 21, 23, e 25. Alguns dos pontosde entrada podem permitir fluxo de solução de diafiltração para o lado deentrada dos módulos de TFF. Estes pontos de entrada para a solução dediafiltração podem ser usados singularmente ou em combinação, depen-dendo da qualidade desejado do produto de interesse. Pode haver uma úni-ca ou múltiplas fontes para a solução de diafiltração. Pode haver tambémbombas no sistema que bombeiam a solução de diafiltração de sua fontepara o ponto de entrada apropriado no sistema.

Um módulo de TFF (por exemplo, 30, 32, 34, ou 36) pode conterqualquer tipo de tecnologia de TFF (por exemplo, material de tipo polimérico,cerâmico, inoxidável independente do tipo de configuração incluindo, masnão limitado a espiral, tubular, fibra oca, chapa plana, e etc.). Um módulo deTFF (por exemplo, 30, 32, 34, ou 36) também pode conter um dispositivopara criar fluxo tangencial tal como (mas não limitado a) uma bomba ouqualquer outro dispositivo similar que pode criar fluxo de fluido tangencialatravés do lado do retentado da membrana. Alternativamente, o fluxo tan-gencial pode ser criado fora do módulo de filtração. Este fluxo tangencialpode proporcionar tanto pressão quanto auxiliar separação e purificaçãodentro da máquina de TFF da figura 4.

Fluxos de controle de escoamento de purificação e hidráulico depermeado são representados por 45, 47, 49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63, e 65.

O uso dos fluxos dependerá de se o permeado deve ser recirculado para omesmo módulo de filtro, bombeado para dentor de um anterior, ou coletadocomo produto do sistema.

O sistema da figura 4 pode proporcionar, entre outros, no míni-mo uma de várias propriedades incluindo mas não limitadas a, a capacidadepara controlar o escoamento do fluxo de alimentação a ser purificado (ouseparado) através do sistema em um modo controlado e/ou calculado, a ca-pacidade para purificar ou separar cada fluxo (tanto retentado quanto per-meado) ou pasta celular para um grau desejado com precisão e controle,e/ou a capacidade para rodar uma purificação (ou separação) de um fluxode alimentação em uma maneira controlada independente da taxa de filtra-ção (ou separação) hidráulica de estágio para estágio. O sistema pode re-duzir impurezas em uma maneira controlada e eficiente, eliminar outras eta-pas de purificação (ou separação), e realizar uma purificação (ou separação)altamente eficiente de múltiplos fluxos e produtos (ou subprodutos) com umsistema dentro de um ambiente fechado deste modo protegendo a seguran-ça dos funcionários.

Com referência à figura 4, a solução a ser purificada (ou sepa-rada) 12 pode entrar no tanque de alimentação IO. A capacidade inicial paradiluir ou usar uma solução de diafiltração para purificação ou para auxiliar afiltração é através da linha 15. O tanque de alimentação 10 pode ser adap-tado para ter a capacidade de receber parte ou todo o fluxo de retentado dosistema de modo a reprocessar, purificar, ou separar adicionalmente estefluxo parcialmente processado. Pode haver dois pontos de saída do tanquede alimentação 10, uma linha de coleta pode capturar qualquer material pro-cessado 40 do tanque de alimentação 10 bem como linha de alimentação 16para entrada no primeiro módulo. Material da linha 40 é referido na figuracomo subproduto, no entanto, em várias modalidades, o material referidotambém pode ser um produto de interesse. A alimentação da linha 16 podeentão ser combinada com uma solução de diafiltração 17 em uma taxa con-trolada para proporcionar purificação e/ou para auxiliar a separação no sis-tema. A combinação do material de 16 e solução de diafiltração de 17 pro-duz um retentado ou alimentação que pode entrar no sistema através dalinha 70.

A alimentação da linha 70 pode entrar no primeiro estágio daTFF indicado como um módulo de TFF 30. O módulo de TFF 30 pode conterqualquer tipo de tecnologia de TFF (por exemplo, um material do tipo poli-mérico, um cerâmico, um inoxidável independente do tipo de configuraçãocompreendendo espiral, tubular, fibra oca, chapa plana, e etc.). Em váriasmodalidades, uma solução de diafiltração pode ser escoada através da linha19 para o módulo de TFF 30. O módulo de TFF 30 pode ter um lado de en-trada e um lado de saída, assim como todos os módulos de TFF usados nosistema. A linha 63 pode escoar material filtrado (por exemplo, permeado)do módulo de TFF 32. Este permeado pode ser usado para purificar e/ouauxiliar a separação do material de alimentação no módulo de TFF 30 e po-de ser adicionado ao módulo de TFF 30 em uma proporção controlada demodo a controlar o processo de purificação e separação. Material purificadoe separado que é produzido a partir do módulo de TFF 30 pode deixar amáquina através da linha de produto de permeado 45, e pode ser recicladode volta paa a entrada / lado de alimentação do módulo de TFF 30 atravésda linha 65, e o qual é usado, por exemplo, para controlar purificação e se-paração total da alimentação a partir do tanque de alimentação 10. O pontode saída do lado do retentado do módulo de TFF 30 pode proporcionar re-tentado parcialmente separado e purificado que pdoe ser enviado a outrosmódulos de TFF na máquina.

Em várias modalidades, retentado parcialmente purificado e se-parado ou alimentação do módulo de TFF 30 pode entrar no módulo de TFF32 através da linha 72. O módulo de TFF 32 pode conter qualquer tipo detecnologia de TFF (por exemplo, material do tipo polimérico, cerâmico, ino-xidável independente do tipo de configuração, por exemplo, espiral, tubular,fibra oca, chapa plana, e etc.). Em várias modalidades, uma solução de dia-filtração pode ser escoada através da linha 21 para o lado de entrada domódulo de TFF 32. A linha 59 pode conter material filtrado (permeado) domódulo de TFF 34. Este permeado pode ser usado para purificar e/ou auxi-liar a separação de material de alimentação no módulo de TFF 32 e podeser adicionado ao lado de entrada do módulo de TFF 32 em uma proporçãocontrolada de modo a controlar o processo de purificação e separação. Ma-terial purificado e separado que está no permeado do módulo de TFF 32pode deixar o sistema e ser coletado através da linha de produto de perme-ado 47, ser reciclado de volta para o módulo de TFF 32 através da linha 61para controlar a purificação e separação total da alimentação a partir dotanque de alimentação 10, ou enviado para o módulo de TFF 30 através dalinha 63. Se um permeado estiver saindo do sistema, pode sair diretamentedo módulo de TFF 32 através da linha 47, ou pode sair através de um des-vio interrompível (não ilustrado) entre o módulo de TFF 32 e o módulo deTFF 30. O desvio interrompível pode ser configurado para definir uma co-municação de fluido interrompível entre o lado de saída do módulo de TFF32 e o lado de entrada do módulo de TFF 30. A linha 61 pode ser usada pa-ra controlar a linha 72 no módulo de TFF 32 em uma correlação inversa, istoé, o fluxo da linha 72 pode ser reduzido com um aumento no fluxo na linha 61.

Em várias modalidades, o sistema pode compreender um desviointerrompível (não ilustrado) que pode ser configurado para definir uma co-municação de fluido interrompível entre o lado de entrada do módulo de TFF32 e o lado de entrada do módulo de TFF 30. O desvio interrompível podeser usado para remover retentado escoando entre o módulo de TFF 32 e omódulo de TFF 30 do sistema para coleta de produto no retentado. Um des-vio interrompível pode ser representado pela característica 42, mostrada nonesimo estágj0 somente, mas também pode ser proporcionado com qualquermódulo precedente do sistema tal como os módulos 30, 32, e 34.

O retentado parcialmente purificado e separado ou alimentaçãodo módulo de TFF 32 pode entrar do lado de entrada do módulo de TFF 34através da linha 74. O módulo de TFF 34 pode conter qualquer tipo de tec-nologia de TFF (por exemplo, material de tipo polimérico, cerâmico, ou açoinoxidável independente da configuração, por exemplo, espiral, tubular, fibraoca, chapa plana, e etc.). Embora não ilustrado na figura 4, em várias outras modalidades retentado parcialmente separado e purificado de qualquer umou mais dos módulos entre o módulo de TFF 30 através do módulo do (nesi"mo-2) estágio na máquina é distribuído a um ou mais módulos de TFF a ju-sante na máquina em adição a ou ao invés do módulo de TFF a jusante i-mediato para isso, e excluindo módulos contra corrente.

Em várias modalidades, uma solução de diafiltração pode serescoada através da linha 23 para o lado de entrada do módulo de TFF 34. Alinha 55 pode conter material filtrado (por exemplo, permeado) do módulo deTFF 36. Este permeado pode ser usado para purificar e/ou auxiliar a sepa-ração do material de alimentação ou retentado no módulo de TFF 34 e podeser adicionado ao lado de entrada do módulo de TFF 34 em uma proporçãocontrolada de modo a controlar o processo de purificação e separação. Ma-terial purificado e separado que é produzido a partir do módulo de TFF 34pode sair do sistema e pode ser coletado através da linha de produto depermeado 49, ser reciclado de volta para dentro do módulo de TFF 34 atra- vés da linha 57 para controlar a purificação e separação total da alimenta-ção introduzida a partir da linha de retentado 74, ou ser enviado para o mó-dulo de TFF 32 através da linha 59. Se um permeado estiver saindo do sis-tema, pode sair diretamente do módulo de TFF 34 através da linha 49, oupode sair através de um desvio interrompível (não ilustrado) entre o módulo de TFF 34 e o módulo de TFF 32. O desvio interrompível pode ser configu-rado para definir uma comunicação de fluido interrompível entre o lado desaída do TFF módulo 34 e o lado de entrada do módulo de TFF 32. A linha57 pode ser usada para controlar a linha 74 no módulo de TFF 34 em umacorrelação inversa, isto é, o escoamento da linha 74 pode ser reduzido com um aumento no escoamento da linha 57.

Em várias modalidades, o sistema pode compreender um desviointerrompível (não ilustrado) que pode ser configurado para definir uma co-municação de fluido interrompível entre o lado de entrada do módulo de TFF34 e o lado de entrada do módulo de TFF 32. O desvio interrompível podeser usado para remover retentado escoando entre o módulo de TFF 32 e omódulo de TFF 34 do sistema para coleta de produto no retentado.

O ponto de saída 76 do lado do retentado do módulo de TFF 34pode conter retentado parcialmente separado e purificado a ser enviado pa-ra os outros módulos de TFF na máquina (exceto o módulo de TFF 30 e 32ou outros módulos precedentes dentro do sistema).

O retentado parcialmente purificado e separado ou alimentaçãodo módulo de TFF 34 pode entrar no módulo de TFF 36 através da linha 76.O módulo de TFF 36 pode conter qualquer tipo de tecnologia de TFF (porexemplo, material do tipo polimérico, cerâmico, o inoxidável independenteda configuração, por exemplo, espiral, tubular, fibra oca, chapa plana, eetc.). Em várias modalidades, uma solução de diafiltração pode ser escoadaatravés da linha 25 para o módulo de TFF 36. Como a máquina de TFF ilus-trada na figura 4 pode ter um número teórico infinito de estágios (ou módu-los de TFF adicionais), pode haver material filtrado (por exemplo, permeado)de módulos de TFF adicionais. Este permeado pode ser usado para purificare/ou auxiliar a separação do material de alimentação no módulo de TFF 36e pode ser adicionado ao módulo de TFF 36 em uma proporção controladade modo a controlar o processo de purificação e separação. Material purifi-cado e separado que é produzido a partir do módulo de TFF 36 pode sair dosistema através da linha de permeado 51, ser reciclado de volta para o mó-dulo de TFF 36 através da linha 53 para controlar a purificação e separaçãototal da alimentação da linha de retentado 76, ou pode ser enviado para omódulo de TFF 34 através da linha 55. A linha 53 pode ser usada para con-trolar a linha 76 no módulo de TFF 36 em uma correlaçãoi inversa, isto é, oescoamento da linha 76 pode ser reduzido com um aumento no escoamentoda linha 53. Um ou mais pontos de saída do lado do retentado do módulo deTFF 36 podem ser a linha 78 e/ou a linha 42. Este material pode ser reten-tado parcialmente separado e purificado que pode ser enviado para ou i)módulos de TFF adicionais na máquina (uma vez que a máquina pode terinfinitos estágios), ii) fora da máquina através da linha 42, ou iii) de volta pa-ra o tanque de alimentação 10 para processamento adicional através da li-nha 78. A linha 78 retorna retentado ao tanque de alimentação 10 do módu-lo 36, ou qualquer outro módulo de nesima estágio. O retentado saido do mó-dulo de TFF 36 não deve ir para o(s) módulo(s) de TFF 30, 32, ou 34. Todosos fluxos de permeado e retentado saindo do sistema podem ser controla-dos em uma maneira calculada como parte de uma estratégia global paracontrolar a pureza global e o processo de separação na máquina de TFFmostrado na figura 4. Se um permeado estiver saindo do sistema, pode sairdiretamente de um módulo de TFF, ou pode sair através de um desvio inter-rompível entre módulos de TFF. O desvio interrompível pode ser configura-do para definir uma comunicação de fluido interrompível entre o lado de saí-da de um módulo de TFF e o lado de entrada de outro módulo de TFF.

Pontos de entrada de solução de diafiltração (por exemplo, em15, 17, 19, 21, 23, ou 25) podem ser determinados para obter várias faixase/ou qualidade de soluções de diafiltração (ou lavagem / extração / purifica-ção). As proporções e/ou taxas de fluxo de cada um destes fluxos em rela-ção à alimentação podem ser determinadas para várias faixas operacionais,bem como, para obter um controle da pureza desejado no processo usandoo sistema de filtração.

Conforme observado acima, a máquina de TFF mostrada nafigura 4 pode ter um número infinito de estágios em seu design para contro-lar a pureza global e o processo de separação dos produtos e subprodutosda máquina. Estes estágios adicionais podem ter uma estrutura similar comrespeito a opções de recirculação de permeado ou retentado.

A descrição acima proporciona remoção de permeado e reten-tado em vários estágios no processo. Também deve ser observado que umproduto de retentado, por exemplo pasta celular, pode ser removido dos vá-rios módulos de filtração se um produto de interesse for retido nesta porçãodo sistema de filtração.

Deve ser entendido que em várias modalidades podem ser adi-cionados conjunto de canos (por exemplo, condutos) e módulos de TFF adi-cionais. A partir da descrição acima, seria evidente para uma pessoa versa-da na técnica, como processar um fluido usando os módulos de TFF adicio-nais.

As características 40 e 42 podem proporcionar operação duplade modos de fluxo em batelada e/ou contínuo. As linhas 40 e 42 podem serusadas para coletar produto conforme considerado apropriado. Esta flexibili-dade no design pode ser usada para controlar a pureza e a qualidade doproduto do produto final fora da máquina e/ou pode possibilitar que umaplanta de manufatura controle a velocidade na qual a máquina pode fabricar um produto.

De acordo com várias modalidades, as linhas de conjunto decanos / condutos / fluxo (por exemplo, 40, 42, 78, 72, 74, 76, 51, 53, 55, 49,57, 59, 47, 61, 63, 65, e 45) podem ser usadas em várias faixas operacio-nais, por exemplo, taxa de fluxo ou pressão, de modo a a) controlar desequi-líbrios hidráulicos na máquina que podem ocorrer debido às capacidades decontrole da pureza que podem ser usados para tornar os produtos diferenci-áveis com o sistema; b) controlar a pureza dos produtos finais produzidoscom o sistema; e/ou c) controlar a eficiência e a velocidade na qual produtosdiferenciáveis podem ser fabricados pelo sistema. Por exemplo, desequilí-brios hidráulicos podem ser controlados por fluxo de 30 para 32, 34 e 36 demodo a controlar a produção e a pureza. Estes módulos podem ter um vo-lume fixo. Caso não se possa controlar o fluxo exterior então pode ser ne-cessário controlar o fluxo das linhas 72, 74, 76 nos módulos, por exemplo,as linhas 53, 57, 61 e 65 podem controlar o fluxo de 72, 74 e 76. De acordocom várias modalidades, permeado pode ser alimentado a prtir do sistemaacima para um segundo sistema.

O sistema da figura 4, e figura 5 descrito em mais detalhes a-baixo, pode ser operado para manipular de modo independente qualquer umde produção global do produto, pureza do produto, taxa de permeação líqui-da, e fluxo, onde o produto é coletado do lado do permeado. Com referênciaàs figuras 9A e 9B, as Tabelas IA a ID proporcionam ilustrações exemplaressobre como um dos parâmetros de produção global do produto, pureza doproduto, taxa de permeação líquida, ou fluxo, pode ser aumentado ao mes-mo tempo que mantendo as outras três variáveis constantes ou no mínimoaproximadamente constantes. As Tabela IA a ID são formatadas de tal mo-do que um tipo de ação exemplificado usado para dar origem a uma dadavariável é indicado na caixa superior de uma dada coluna, e os tipos de a-ções concorrentes que podem ser tomadas para manter as ourtas três vari-áveis constantes são indicados nas seções subjacentes da mesma coluna.

O grau de ajustamento necessário para cada tipo de ação listado indicadonas Tabelas IA a ID pode ser determinado empiricamente sobre o sistemapara aprender como uma alimentação e produto em particular responderãoa várias séries de condições do processo englobando no mínimo as quatromencionadas acima. Por exemplo, conforme exemplificado na Tabela IA dafigura 9A, para um dado produto, a produção pode ser aumentada propor-cionando mais área de membrana total, aumento da adição de água de dia-filtração, e ou introduzindo solução de diafiltração somente no nesimo estágioe coleta de produto do primeiro estágio, e as contramedidas respectivas po-dem ser tomadas para manter a pureza (por exemplo, ajustar a taxa de fluxode produto de permeado de cada estágio e combinar os fluxos, e assim pordiante), a taxa de permeação líquida (por exemplo, alterar a área de mem-brana total alterando o número de estágios, e assim por diante), e o fluxo(por exemplo, alterar a TMP em um ou mais estágios, e assim por diante).Podem ser aplicados um ou mais dos ajustamentos exemplares que sãolistados sob cada título de parâmetro nas tabelas. Os versados na técnicaen tenderão que informação empírica e conhecimento podem ser adquiridosanteriormente, por exemplo, através de estudos piloto ou estudos em escalade produção conduzidos sobre o sistema.

Estes controles operacionais podem ser controlados manual-mente ou em maneira automatizada, ou em parte com ambos, para imple-mentar os exemplos operacionais exemplificados nas Tabelas IA a ID. Comreferência à figura 10, a modalidade da figura 4 é ilustrada incluindo um sis-tema controle exemplificado 400 e componentes integrados com este. Osistema controle 400 permite controle sobre parâmetros operacionais rele-vantes do sistema em uma maneira automatizada coordenada. Uma plurali-dade de sensores 401 podem ser proporcionados para adquirir dados (porexemplo, taxa de fluxo, pressão, concentração, pH, condutividade, tempera-tura, turvação, absorvência ultravioleta, fluorescência, índice refrativo, osmo-laridade, sólidos secos, luz quase infravermelho, ou luz infravermelho trans-formada por Fourier) sobre fluidos à medida que estes escoam através devárias partes (por exemplo, linhas) do sistema e através dos módulos defiltração. O sistema também tem uma pluralidade de bombas 402 e válvulas403 para bombear e regular o fluxo dos fluidos através do sistema. Somentealguns componentes similares são exemplificados na figura 4 por motivo declareza na ilustração. As pessoas versadas na téncica reconhecerão outroslocais de instalação convenientes e úteis para os referidos componentesdentro do sistema para implementar os ensinamentos revelados aqui, nesterequerimento de patente. O sistema controle 400 pode ser uma rede de pro-cessamento eletrônico de dados, incluindo links de comunicação 404, 405,406, 407, e etc., indicados pelas linhas hachuradas, entre os componentescontrole 401 a 403, e etc., e pode ser proporcionado um controlador 408capaz de no mínimo receber, processar, registrar, e transmitir dados e sinaisassociados com a operação das referidas bombas, válvulas, e sensores, emque os dados registrados coletados durante um processo de filtração de flu-xo são suficientemente completos para controlar o processo de filtração defluxo. Estes links de comunicação podem ser com fio, sem fio, ou combina-ções dos mesmos, e incluem hardware e software apropriados para transmi-tir, receber e processar sinais conforme aplicável, conforme será reconheci-do por aqueles versados na técnica. O controlador 408 também pode con-verter os sinais recebidos dos dispositivos de controle do processo para lei-turas apresentáveis da taxa de fluxo, pressão, concentração, pH, condutivi-dade, temperatura, turvação, absorvência ultravioleta, fluorescência, índicerefrativo, osmolariade, sólidos secos, luz quase infravermelho, ou luz infra-vermelho transformada por Fourier, e etc. as quais podem ser apresentadasno componente (através de comunicação de sinalização de retorno), sobre ocontrolador, e/ou sobre uma interface gráfica do usuário 409 incluindo ummonitor de display de computador (não apresentado) ligado ao controlador408 para intercomunicação. A interface gráfica do usuário 409 também podeser usada para comunicar com o controlador 408 com relação a tratamentoe implementação de algoritmos relevantes a automatização dos esquemasde ajuste dos parâmetros operacionais exemplificados nas figuras 9A e 9B.

Conforme previamente indicado, para uma dada série de condi-ções do processo e estrutura de equipamento, o sistema de fabricação podeser pré-amostrado para aprender empiricamente como uma alimentação e umproduto em particular responderão a várias séries de condições do processoaplicadas sobre o sistema exemplificado aqui, neste requerimento de patente.Por exemplo, os estudos empíricos referidos podem ser usados para desen-volver um modelo preditivo, o qual engloba algoritmos matemáticos, das rela-ções entre valores de parâmetros percebidos, um ajustamento desejado paraalterar o valor de um parâmetro operacional, e escolha e grau de ajustamen-tos a serem feitos aos outros parâmetros operacionais para manter os mes-mos constantes durante o ajustamento do outro parâmetro. Para implementarum modelo preditivo similar, o controlador pode compreender um controladorlógico programável (PLC) tendo acesso a código de computador, incorporadoem hardware microeletrônico montado sobre um placa-mãe ou similar e/ouem software carregado sobre um computador remoto (não apresentado) emcomunicação com os mesmos através da interface gráfica do usuário 409.Módulos de PLC disponíveis comercialmente podem ser modificados paa su-portar estas funcionalidades com base nos ensinamentos e orientação pro-porcionados aqui, neste requerimento de patente, incluindo as informaçõesnas figuras 9A e 9B. O sistema controlador pode ter tanto componentes dehardware quanto software, os quais podem ser adaptados para desenvolver eimplementar os algoritmos refridos para controle do processo conforme e-xemplificado aqui, neste requerimento de patente.

Deve ser observado que os sistemas descritos acima e alhuresno requerimento não são limitados a microfiltração. As capacidades do sis-tema podem ser usadas com qualquer filtração de fluxo cruzado, onde sedeseja separar múltiplos componentes e pode necessitar controlar a purezae a velocidade de fabricação do produto final ou subproduto.

Em várias modalidades, dois ou mais dos sistemas / equipamen-to / máquinas descritos aqui, neste requerimento de patente, podem sercombinados para criar um sistema / equipamento / máquina maior e maiscomplexo. O sistema pode ser conectado em série um ao outro.

De acordo com várias modalidades, o sistema pode ser um sis-tema de microfiltro. Um módulo de filtração, por exemplo um módulo de TFF(30, 32, 34, ou 36 na figura 4) pode usar um elemento de filtro de faixa defini-da de tamanho de poro ou de peso molecular que pode ser adquirido comer-cialmente. As condições operacionais para este módulo, para um resultadodesejado, podem ser determinadas por uma pessoa versada na técnica.

A figura 5 ilustra outra modalidade do sistema. Os números i-dentificando características na figura 4 identificam características similaresna figura 5. A figura 5 também ilustra o sistema configurado para produzirum produto a partir de um único módulo de TFF depois de recirculação atra-vés de unidades adicionais. Adicionalmente, a figura 5 ilustra um sistemaconfigurado para limpeza independente dos módulos de filtração (linhas 31,29), uso de permutadores de calor (26, 27) e um conjunto de canos de san-gria de refrigeração (linha 82). Estas características do sistema podem ser igualmente aplicadas à configuração da figura 4.

Em várias modalidades, pode-se controlar a temperatura de umsistema de TFF adicionando uma linha de sangria de refrigeração para fluxode solução de refrigeração de diafiltração. Uma solução de diafiltração 81pode esfriar um sistema de TFF primeiro passando através dos permutado-res de calor 26 e 27. Caso desejado, permutadores de calor adicionais po-dem ser colocados no sistema. A solução de diafiltração pode então entrarno módulo de filtração de TFF 34 através da linha 83. Em várias modalida-des, ao invés da solução de diafiltração entrando no módulo de TFF depoisde passar através dos permutadores de calor, a solução é sangrado atravésda linha 82 e solução de diafiltração fresca é adicionada em 23. Deste mo-do, a temperatura pode ser melhor controlada para preservar produtos cujaspropriedades podem ser sensíveis à temperatura ou impor uma temperaturadesejada para tratar termicamente um produto. Com esta característica, po-de-se controlar a purificação e a separação no sistema de TFF e controlar atemperatura do sistema durante a operação. Estas configurações de permu-ta de calor interna (resfriamento) tornam mais fácil controlar a temperaturaoperacional do processo, a qual, por sua vez, facilita o controle sobre produ-ções, capacidade e/ou pureza do produto em uma maneira consistente ereproduzível.

Em várias modalidades, a temperatura de vários fluxos de flui-dos no sistema pode ser regulada ajustando a temperatura e a taxa de fluxorelativa de uma solução de diafiltração entrando no sistema (15, 17, 23, e83), onde a temperatura da solução de diafiltração pode ser ajustada combi-nando água quente e fria para compor a solução antes dela passar para osistema.

Em várias modalidades, o pH ou a condutividade de vários flu-xos de fluidos no sistema podem ser regulados injetando uma solução con-centrada de ácido, base, ou sal, onde uma bomba reguladora ou uma válvu-la automatizada pode ser usada para modular a taxa de injeção da soluçãoe onde uma bomba ou válvula similar receberia um sinal de controle vincu-lado ao sinal de saída de um sensor de pH ou de condutividade através deum controlador central (figura 10).

Em várias modalidades, conforme mostrado na figura 5, linha 29no módulo de TFF 32 e linha 31 no módulo de TFF 34, podem ser adiciona-das ao sistema. Estas linhas podem ser usadas para liberar de modo inde-pendente químico de limpeza em uma concentração e temperatura conheci-das diretamente a todos os três módulos de TFF (o módulo de TFF 30 podereceber químico de limpeza da linha 70) do tanque 10. Em sistemas con-vencionais todos os químicos de limpeza devem passar através do primeiromódulo, onde perdem potência, antes de atingir módulos subseqüentes dosistema, resultando em limpeza mais pobre e separação / purificação maispobre do módulo de TFF 32 e 34 durante a rodada do produto subseqüente.Sem esta modificação foram obtidos resultados inconsistentes.

Em várias modalidades, o processo pode ser usado para recu-perar uma enzima de um caldo de fermentação. O caldo de fermentação étransferido para um tanque de retenção onde o pH do caldo pode ser ajus-tado caso necessário. O caldo de fermentação é em seguida pré-tratadopara transferir ou a uma unidade de microfiltração TFF ou a outro módulo deseparação, tal como um módulo de filtração a vácuo por tambor giratório(RDVF). Quando o caldo deve ser transferido para uma unidade de TFF, épré-tratado ajustando os sólidos dissolvidos a cerca de menos de 10% pelaadição de água, e o caldo diluído passa através de uma peneira para remo-ver partículas maiores, tipicamente acima de 350 micra, antes de entrar naunidade de microfiltração de TFF. Quando o caldo deve ser enviado paraum módulo de RDVF, tipicamente é pré-tratado com um adsorvente e/oufloculante. Antes de transferir ou para a unidade de TFF ou para o módulode RDVF, o caldo é retido por um período de tempo para permitir misturaapropriada de todos os componentes.

A separação de TFF é realizada selecionando e determinando,por exemplo, a TMP, a razão da concentração, e a razão da diafiltração. Asolução de diafiltração pode ser injetada no ponto de entrada do lado deentrada de qualquer módulo de TFF na unidade de TFF. A solução de diafil-tração pode compreender os fluxos separados entrando em cada estágio ouo fluxo contracorrente de permeado passando de um estágio para outro. Asolução de diafiltração pode extrair componentes múltiplas vezes enquantoé circulada através dos módulos da unidade de TFF, e controlando onde opermeado sai da unidade de TFF, a pureza da enzima recuperada pode serajustada. Uma unidade de ultrafiltração pode ser operada em paralelo com aunidade de TFF para concentrar permeado da unidade de TFF. Por exem-plo, enzimas recuperadas da unidade de ultrafiltração podem ser formuladassem filtração adicional.

Alternativamente, quando o caldo de fermentação tratado é en-viado para um módulo de RDVF para separação celular, a temperatura etaxa de alimentação são selecionadas e o caldo é alimentado para o tamborem cerca de dois a três ciclos com a adição de água pulverizada sobre otambor para lavar a enzima solúvel através de filtro do tambor. Uma unidadede ultrafiltração pode ser rodada em paraleo com o processo de RDVF paraconcentrar a solução do módulo de RDVF. O pH do produto concentrado éem seguida ajustado, caso necessário, e o concentrado é enviado para umfiltro à prensa para clarificar a solução e reduzir contaminantes encontrados no ambiente operacional, por exemplo, micróbios ambientais

Exemplos

Os exemplos seguintes simplesmente representam várias moda-lidades da invenção. Não se pretende que os exemplos limitem a invençãode qualquer modo que seja.

Exemplo 1

Foi conduzida uma série de experimentos que demonstrou avantagem do sistema de microfiltração TFF durante a purificação por micro-filtração de enzima glucoamilase a partir de um caldo de fermentação com-posto de uma mistura de sólidos de infusão de milho, sais e um nutriente de carbono. No experimento, foi usado um módulo de membrana de Koch (Ko-ch Systems, Wilmington, Mass.) Modelo MFK-601-FYT (8338) neste Exem-plo. Um módulo similar foi usado nos Exemplos 2 e 3 exceto por um menordiâmetro (3838). O hospedeiro de produção foi Aspergillus niger. Ao final dafermentação, o pH do caldo foi ajustado para cerca de pH 3,3 com ácidosulfúrico; 3,5% de bentonita foi adicionado ao caldo; e o caldo foi retido porum mínimo de 12 horas antes de iniciar o processo de microfiltração. Não foiadicionada água ou solução de diafiltração ao caldo antes do início do pro-cesso de clarificação, e não foram usados floculantes ou auxiliares de filtropara estes experimentos.

Comparado a um sistema TFF tradicional, o sistema do reque-rimento pode atingir maior produção do produto em TMPs convencionais. Osistema tradicional (figura 2) e o sistema de microfiltração TFF (figura 3) fo-ram ajustados para operar nas mesmas condições operacionais. Em ambosos casos, a pressão de alimentação do lado de entrada foi ajustada em 0,35 MPa (3,5 bar), e a pressão de saída do lado de entrada a 0,15 MPa (1,5bar). As membranas usadas foram de configuração espiral, com um tama-nho de poro nominal de 1,2 micra. A taxa de diafiltração foi ajustada em 3,0(solução de diafiltração para alimentação), a taxa de concentração foi ajus-tada em 0,7 (taxa de fluxo de pasta celular para alimentação), e a tempera-tura foi ajustada em 30° C.

O microfiltro tradicional teve uma transmissão média de 49,3%,(transmissão inicial a 50%, e 48% ao fim da rodada), e uma produção globalpara a rodada de 73,5% para o experimento.

O sistema TFF contracorrente conforme descrito aqui, neste re-querimento de patente, proporcionou um benefício significativo em relaçãoao sistema tradicional. O sistema teve um transmissão média de 41% (45%inicialmente na rodada e 38% ao final), e produção global de 94,2%. Estadiferença de produção pode tomar um processo que não seria desenvolvidoe tornar este uma opção de processamento possível devido às muitas carac-terísticas descritas inicialmente no requerimento.

Exemplo 2

Resultados na figura 6 foram obtidos com um sistema de TFFconvencional usando uma membrana de microfiltração e uma alimentaçãoconsistindo de caldo de B. subtilis e enzima protease. Os resultados propor-cionam informação referentes a alterar TMP e o efeito sobre o fluxo e a pas-sagem de material através da membrana em uma unidade de filtração (umaversão simplificada da figura 2 com um estágio).

A figura 6 ilustra que para um produto usadno baixas pressões deTMP onde operam máquinas de MF tradicionais, a passagem da proteína ésuficiente para ser capaz de oerar até cerca de 0,09 MPa (0,9 bar) de TMP eter passagens de 70% ou acima, com uma taxa de fluxo de cerca de 28L/m2/h (lmh). No entanto, o equipamento / sistema de microfiltração TFF des-crito aqui, neste requerimento de patente, pode operar em uma maior TMP decerca de 0,15 MPa (1,5 bar), e apesar de uma passagem de cerca de 40%,pode atingir acima de tudo produção de 90 a 92%, (vide o Exemplo 1).

A figura 7 proporciona outra ilustração de como a máquina con-tracorrente pode proporcionar um benefício. Mostra dados destes três expe-rimentos separados demonstrando o impacto de TMP vs. fluxo e passagemsobre caldo de B. Iicheniformis contendo enzima alfa-amilase. Cada experi-mento foi realizado em uma velocidade de fluxo cruzado diferente (delta Pfoi 0,07, e 0,10, e 0,15 MPa (0,7, 1,0, e 1,5 bar), em A, B, e C, respectiva-mente). A máquina de microfiltração TFF pode operar em 0,2 MPa (2 bar)de TMP e tem passagens na área de 70 a 75% e uma produção total de 97a 99% e taxas de fluxo de 85 lmh. Um modelo de engenharia foi usado paraprever produção combinando dados empíricos e equações de balanço demassa. Os dados ilustram que uma pessoa pode controlar a pureza, a pro-dução e o fluxo de um componente desejado independente um do outro. Emcontraste, uma máquina tradicional precisaria operar na faixa de 0,06 MPa(0,6 bar) de TMP em um fluxo de 40 Imh, com passagens em torno de 90%,e uma produção total de 90 a 92%. Deste modo, estes dados sugerem queos fluxos da invenção de microfiltração TFF podem ser >2x na maior TMP,bem como têm uma produção total de 5 a 7% maior do que uma máquinatradicional.

A figura 8 demonstra um caso onde a microfiltração TFF da in-venção pode não ter o mesmo nível de benefício descrito acima em relaçãoa uma máquina tradicional. O produto testado neste caso demonstra quetanto fluxo quanto passagem são elevados nas menores TMPs de uma má-quina tradicional, de modo que seria obtida muito pouca a nenhuma vanta-gem em termos de fluxo e passagem. No entanto, mesmo neste caso a mi-crofiltração TFF ainda pode ter o benefício de liberar maior pureza do produ-to. Operando nas maiores TMPs, forma-se uma camada de limite mais den-sa sobre a superfície da membrana deste modo causando a rejeição de ummaior número de impurezas.

Exemplo 3

A Tabela 1 lista vários produtos que foram obtidos usando ossistemas e métodos descritos aqui, neste requerimento de patente. Estesprodutos preparados a partir de ou caldo bacteriano ou fúngico representamenzimas, cada uma com propriedades únicas embora algumas possam par-tilhar função enzimática similar e diz-se que são de um tipo particular, porexemplo, alfa-amilase ns 1 a ns 4. Vários parâmetros usados para obter osprodutos também são listados aqui, neste requerimento de patente.<table>table see original document page 64</column></row><table>Exemplo 4

Lotes de produtos de concentrado de protease, celulase, e ami-Iase foram obtidos conforme resumido abaixo na Tabela 2 para compararpropriedades das enzimas usando a unidade de TFF de uma modalidade dapresente invenção para separação comparada com propriedades da enzimaproduzida usando RDVF ou separação de células centrífuga (métodos tradi-cionais).

Condições operacionais da invenção de microfiltracão TFF.

A unidade de microfiltração TFF foi equipada com elementos demembrana de polietersulfona (PES) de tamanho de poro nominal de 1,2 mi-cron espiral. Caldos de alimentação foram ajustados para pH 5 a 7, depen-dendo da enzima do produto. A razão de diafiltração foi ajustada para 3 par-tes de água a 1 parte de alimentação, e água de diafiltração que entrou doestágio 3, mas pode ingressar em quaisquer dos pontos indicados na figura3. A pressão de saída do lado de entrada tinha uma ponta de acerto de 0,05MPa (0,5 bar), e a pressão de alimentação do lado de entrada foi ajustadaem 0,325 MPa (3,25 bar). A temperatura foi ajustada em 35 9C (taxa aceitá-vel: 10 a 45 eC), e a razão de concentração foi ajustada em 0,6 a 1,0 de-pendendo da taxa de alimentação. Uma unidade de ultrafiltração, rodandoem paralelo com o microfiltro TFF, realizou uma concentração de 10 a 20xdo permeado do microfiltro. Como o processo de microfiltração pode propor-cionar um fluxo de produto mais puro e menos contaminado comparado comoutros métodos de separação celular, o processo de ultrafiltração por suavez ganha uma capacidade de produzir concentrado mais puro e menoscontaminado, levando a menos turvação causada por partículas coloidais, eportanto, menos necessidade de uma etapa de filtração de polimento final.

Condições operacionais de RDVF.

Na separação celular por RVDF, o pH do caldo foi ajustado para5 a 7, uma terra diatomácea (DE) e floculante foram adicionados ao caldo, eo tambor da RDVF foi pré-revestido com DE. O caldo foi em seguida intro-duzido no tambor até o pré-revestimento ser depletado, ocasião na qual aseparação foi fechada para limpeza e instalação de outro pré-revestimento.Geralmete, 2 a 3 destes ciclos de pré-revestimento são realizados para pro-cessar um lote de caldo. Foi adicionada água ao processo sob a forma despray sobre o pré-revestimento durante a separação para lavar os compo-nentes solúveis (incluindo o produto) através da torta. A temperatura da se-paração celular pode ser mantida ou em 15 ou em 50 5C para minimizar acontaminação por micróbios ambientes uma vez que a filtração está abertapara o ambiente. Uma unidade de ultrafiltração, rodando em paralelo com oRVDF, foi usada para concentrar o filtrado de RVDF por 10 a 20x. Antes daformulação, o concentrado de ultrafiltração final é normalmente prensado a filtro para reduzir o nível de contaminação por micróbios ambientes que po-dem ter penetrado na etapa de RVDF e multiplicado durante o processo ajusante. No processo de microfiltração TFF, esta etapa de polimento é nor-malmente desnecessária porque os fluxos do processo não estão expostosao ambiente suficiente para absorver contaminação.

Condições operacionais de centrífuga.

Também pode ser feita separação celular por centrífuga decan-ter. Ao fim deste processo, o caldo de alimentação teve o pH ajustado para5 a 7 e foi tratado com floculante antes de ser introduzido em uma centrífu-ga. O caldo pode ser diluído com tanto quanto 2 partes de água de diafiltra- ção antes de penetrar na centrífuga. Há dois fluxos de processo vindo dacentrífuga: um líquido clarificado (centrado) o qual contém o composto doproduto e uma pasta semifluida a qual contém essencialmente células desi-dratadas e outra substância insolúvel. É possível enviar a pasta semifluidapara dentro de uma segunda centrífuga junto com mais água de diafiltração,ajustando seu pH e adicionando mais floculante conforme necessário, paraextrair mais composto do produto para um segundo centrado a ser combi-nado com o primeiro centrado. As centrífugas foram operadas em 3000 a4000xg, dependendo da taxa de alimentação. O centrado foi enviado paraum RVDF para remover particulados que foram pequenos demais para se-dimentar e particionar com a pasta semifluida na centrífuga. A operação doRVDF foi a mesma que a previamente descrita exceto que não foi necessá-rio tratamento do centrado com floculante antes do centrado ser introduzidono tambor. Uma unidade de ultrafiltração, rodando em paralelo com oRVDF1 concentrou o filtrado de RVDF 10-20x. Como no processo de sepa-ração de células RVDF, o ultrafiltrado final normalmente requer uma filtraçãode polimento para remover contaminação microbiana ambiente antes doultrafiltrado poder ser formulado em um produto final.

Os lotes de produtos enzimáticos foram comparados usandotestes padrão para medir os níveis de atividade e outra composição domesmo. Os resultados são apresentados na Tabela 2, a qual consiste nassub-Tabelas 2a-2c.

A análise de dados da Tabela 2 ilustra que houve um significati-vo aumento na pureza para os produtos de TFF versus os produtos prepa-rados de modo convencional ("Conv."). Os aumentos na atividade em rela-ção a algum outro componente selecionado indicam que houve menos im-purezas no material produzido por TFF (Tabela 2a). Igualmente, as redu-ções na absorvência relativas a cor mais clara indicam também menos im-purezas no material produzido por TFF (Tabela 2b).

Tabela 2. Comparação de Dados de Produtos Finais

Tabela 2a. Maior Pureza de Vários Concentrados de Produtos de TFF1

<table>table see original document page 67</column></row><table>Tabela 2b. Cor Mais Clara de Vários Concentrados de Produtos de TFF

<table>table see original document page 68</column></row><table>

Tabela 2c. Descrição de Medições

<table>table see original document page 68</column></row><table>

Tabela 2 Notações / Definições: 1. Para preparar concentrados de produto,caldos foram clarificados por ou microfiltração TFF ou método convencional(RVDF ou centrífuga); e os fluxos de produto resultantes foram em seguidaconcentrados por uItrafiItração 10 k MWCO para atividade equivalente (dife-rença dentro de 10% da maior). 2. Com formulação, incluindo adição de es-tabilizantes, a estes produtos de protease, celulase, e amilase, seriam da-dos os nomes comerciais, Purafect®, Multifect®, e Spezyme®, respectiva-mente.

A atividade enzimática foi medida por métodos manuais ou au-tomatizados, dependendo da enzima. Os métodos empregaram diferentessubstratos (por exemplo, carboximetilcelulose) e tampões de sais variáveis epH. A atividade foi essencialmente determinada colorimetricamente usadoum espectrofotômetro Beckman DU640 ou um autoanalisador Konelab(Thermoelectron). A proteína total foi determinada pelo método de Biureto(reagentes Pointe Scientific) usando um autoanalisador Konelab sobre umaamostra inteira, a qual incluiria todas as proteínas, polipeptídeos, e aminoá-cidos. Albumina sérica bovina foi usada para criar uma curva padrão. Ummétodo quantitativo "de combustão por cintilação dinâmica" foi usado comum analisador elemental Fisons EA1108 (Elemental Analyzer) para determi-nar a composição elemental de nitrogênio, carbono, e enxofre, as quais sãoreportadas em percentagem em peso. Um espectrômetro de emissão óticade plasma acoplado indutivamente Perkin Elmer Optima 3200 (InductivelyCoupled Plasma Optical Emission Spectrometer, ICP-OES) foi usado para aanálise de elementos inorgânicos. As amostras foram digeridas com ácidosulfúrico e nítrico. Elementos inorgânicos são reportados em partes por mi-lhão (ppm). Elementos testados rotineiramente incluem prata, alumínio, ar-sênico, bismuto, cálcio, cádmio, cobalto, cromo, cobre, ferro, potássio, mag-nésio, manganês, mercúrio, sódio, níquel, fósforo, chumbo, antimônio, silí-cio, estanho, titânio, e zinco. Silliker Laboratories (Chicago Heights, Illinois)analisaram amostras para cinza e umidade. O teor de cinza foi determinadoseguindo o Método da AOAC (Associação de Analistas Químicos Oficiais)930.22. Os sólidos totais foram determinados subtraindo a percentagem depeso da umidade de 100%, onde o teor de umidade foi determinado seguin-do o Método da AOAC 926.08. A cor (aspecto escuro) foi estimada regis-trando a absorvência da amostra a 470 e 520 nm usando um espectrofotô-metro Beckman DU640. As aomostras foram diluídas para atingir uma ab-sorvência dentro da faixa do instrumento (0 a 2,0) e centrifugadas para re-mover quaisquer particulados os quais possam influenciar a dispersão da luz.

Alterações na pureza, conforme definidas por alteração na pro-teína ativa para proteína total, e leituras da absorvência para cor, medidanas amostras de TFF da invenção em comparação com as amostras decentrífuga convencionais ("Conv.") ou RVDF ou como a referência de nívelsão indicadas na Tabela 3.<table>table see original document page 70</column></row><table>Conforme mostrado pelos resultados de dados na Tabela 2 e naTabela 3, os produtos obtidos pelo sistema e processo de TFF exemplifi-cando a presente invenção têm maior pureza comparados com os produtosobtidos com o sistema convencional (por exemplo, RVDF) para a variedadede diferentes enzimas testadas. Em particular, os resultados na Tabela 3mostram aumentos de no mínimo cerca de 4% (aprimoramentos) na ativida-de por proteína total exibida pelas amostras de TFF em comparação com asamostras convencionais, com um aprimoramento muito maior visto para pro-tease (isto é, cerca de 103%). Com referência aos valores métricos de N e Creportados na Tabela 3, e sem desejar ser limitado pela teoria, imagina-seque a maior atividade /N dos produtos de TFF pode indicar maior remoçãode algumas impurezas contendo nitrogênio, por exemplo, DNA, e a maioratividade /C dos produtos de TFF pode indicar maior remoção de algumasimpurezas contendo carbono, por exemplo, polímero de carboidrato, compa-rado com os produtos convencionais. Apesar de não desejar ser limitadopela teoria, também se imagina que operando em uma alta TMP1 como ainvenção permite sem sacrifício para a produção, pode gerar uma camadade gel que pode agir excluindo estes tipos de moléculas cujos tamanhoseficazes são muito maiores do que proteínas dobradas. Experimentaçãodestes produtos de TFF e convencionais também indica que existe uma di-ferença significativa na cor entre a cor média do produto de RDVF versus osprodutos de TFF de complemento, tal como medido em unidades de absor-vência a 470 nm e 520 nm. A absorvência significativamente menor por ati-vidade medida para os produtos de TFF do que os produtos de RDVF, talcomo mostrado pela % de alteração em valores reportados na Tabela 3,também indica um significativo aumento na pureza para os produtos de TFF,e, apesar de não desejar ser limitado pela teoria, imagina-se que estes re-sultados indiquem que um grande número de moléculas as quais causamcor tenham sido removidas nos produtos de TFF em relação aos produtosconvencionais.

Além de alterações de cor, os produtos de TFF podem ter pro-priedades reforçadas de odor e sabor que possibiitam que estes sejam usa-dos em aplicações de alimento e de preparação de bebida fermentada ondeestas características são importantes.

Espera-se que os produtos com níveis convencionais de purezapreparados pelos processos tradicionais venham a ter um número significa-ticamente maior de impurezas, bem como um número maior de contaminan-tes microbianos.

Os produtos obtidos pelos métodos e equipamentos da invençãopodem ser coletados depois de processamento pela máquina de TFF. Osprodutos podem ser então concentrados e purificados por meio de métodostradicionais, embalados e vendidos.

Outras modalidades dos ensinamentos presentes serão eviden-tes para os versados na técnica a partir de consideração da presente espe-cificação e da prática dos presentes ensinamentos revelados aqui, nesterequerimento de patente. Pretende-se que a especificação e os exemplossejam considerados como exemplares somente e não sejam Iimitantes dasreivindicações. Todas as referências, patentes, e requerimentos de patentecitados são incorporados em suas totalidades aqui, a este requerimento depatente, por meio de referência.

Claims (51)

1. Sistema de filtração compreendendo uma pluralidade de mó-dulos de filtração fluidamente interconectados incluindo um primeiro móduloe múltiplos módulos subseqüentes, em que cada módulo é configurado para enviar por caminho determinado material de alimentação recebido e diluenteadjacente a um filtro para proporcionar permeado e retentado, o primeiromódulo recebendo alimentação em um lado de entrada a partir do lado defora do sistema e os módulos subseqüentes recebendo retentado de ummódulo precedente dentro do sistema como material de alimentação, no mínimo um dos módulos tendo uma linha de fluxo de retirada de permeadopara retirar permeado do sistema, e uma pluralidade dos módulos tendouma saída de permeado de retorno configurada para alimentar o permeadode volta para um lado de entrada de um mesmo ou um módulo precedentedentro do sistema.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, compreendendoadicionalmente um sistema controle configurado para ajuste independentede um entre produção do produto, pureza do produto, taxa de permeaçãolíquida, e fluxo global ao mesmo tempo que mantendo as três outras variá-veis aproximadamente constantes.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiroe os módulos subseqüentes têm cada uma linha de reciclagem de permea-do para retornar o permeado para o lado de entrada do mesmo módulo, e osmódulos subseqüentes ao primeiro módulo compreendem adicionalmenteuma linha de recirculação de permeado para retroalimentar permeado para um módulo precedente dentro do sistema.

4. Sistema de filtração compreendendo:uma entrada do sistema para receber alimentação fresca a partirde fora do sistema,uma pluralidade de módulos de filtração fluidamente interconec-tados compreendendo um primeiro módulo e múltiplos módulos subseqüen-tes,em que o primeiro módulo compreende:um lado de entrada em comunicação de fluidos com a entradado sistema para receber alimentação fresca, uma linha de diafiltração paraintroduzir diluente para o lado de entrada, um filtro para separar seletiva-mente uma espécie de interesse de material de alimentação compreenden-do uma mistura de alimentação fresca e diluente para proporcionar permea-do que passe através do filtro para uma saída do módulo e retentado quenão passe através do filtro, no mínimo uma linha de fluxo de permeado pararetirar permeado a partir do lado externo do primeiro módulo e opcionalmen-te outra linha de fluxo de permeado para reciclar permeado para o lado deentrada do primeiro módulo, e uma linha de fluxo de retentado configuradapara enviar por caminho determinado fluxo de retentado a partir do lado deentrada do módulo para o lado de entrada de um módulo subseqüente,em que cada um dos módulos subseqüentes compreendem:um lado de entrada em comunicação de fluidos com uma linhade fluxo de retentado de um módulo precedente, uma linha de diafiltraçãopara introduzir diluente para o lado de entrada, um filtro para separar seleti-vamente as espécies de interesse de material de alimentação introduzido nolado de entrada do mesmo, uma linha de fluxo de permeado configuradapara retornar o fluxo de permeado a partir do lado externo do módulo para olado de entrada do mesmo módulo ou para retroalimentar o fluxo de perme-ado para um módulo precedente, outra linha de fluxo de permeado configu-rada para retirar permeado do sistema, e uma linha de fluxo de retentadoconfigurada para enviar por caminho determinado retentado a partir do ladode entrada do módulo para o lado de entrada de um módulo subseqüenteou descarregar de modo diverso o retentado para recuperação ou recircula-ção dentro do sistema.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 4, em que o primeiroe os módulos subseqüentes têm cada uma linha de reciclagem de permea-do para retornar o permeado para o lado de entrada do mesmo módulo, e osmódulos subseqüentes ao primeiro módulo compreendem adicionalmenteuma linha de recirculação de permeado para retroalimentar permeado paraum módulo precedente dentro do sistema.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, compreendendoadicionalmente controle da mistura para combinar fluxos de permeado reti-rados de dois ou mais dos módulos eficazes para proporcionar um produtotendo uma pureza global visada.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 5, em que a linha defluxo de retentado de cada uma das pluralidade dos módulos é configuradapara enviar por caminho determinado retentado a partir da saída do retenta-do de um módulo para o lado de entrada de um próximo módulo subseqüen-te.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 5, em que cada filtrocompreende uma membrana.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 5, em que a plurali-dade de módulos compreende 3 a 25 módulos.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 5, compreendendoadicionalmente um sistema controle para ajustar de modo independente umde produção do produto, pureza do produto, taxa de permeação líquida, efluxo global ao mesmo tempo que mantendo as três outras variáveis aproxi-madamente constantes.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 5, compreendendoadicionalmente uma pluralidade de bombas e válvulas para bombear e regu-lar o fluxo de fluido através do sistema.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, compreendendoadicionalmente uma pluralidade de sensores para adquirir dados sobre flui-do à medida que este escoa através do sistema, uma rede de processamen-to eletrônico de dados capaz de no mínimo receber, transmitir, processar, eregistrar dados associados com a operação das referidas bombas, válvulas,e sensores e em que os dados registrados coletados durante um processode filtração de fluxo é suficientemente completo para permitir controle doprocesso de filtração de fluxo.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, em que os sen-sores são selecionados entre no mínimo um de sensores da taxa de fluxo,sensores de pressão, sensores de concentração, sensores de pH, sensoresde condutividade, sensores de temperatura, sensores de turvação, sensoresde absorvência de ultravioleta, sensores de fluorescência, sensores de índi-ce refrativo, sensores de osmolaridade, sensores de sólidos secos, sensoresde luz perto do infravermelho, ou sensores de luz infravermelho com trans-formada de Fourier.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 4, em que o primei-ro módulo inclui uma linha de reciclagem de permeado para retornar o per-meado para o lado de entrada do primeiro módulo, e em que cada um dosmódulos subseqüentes ao primeiro módulo compreendem uma linha de re-ciclagem de permeado para retornar permeado para o lado de entrada domesmo módulo e uma linha de recirculação de permeado para retroalimen-tar permeado para um módulo diretamente precedente, eem que o sistema adicionalmente compreende:um primeiro permutador de calor em contato térmico com a linhade retirada de permeado do primeiro módulo,um segundo permutador de calor em contato térmico com nomínimo uma linha de recirculação de permeado dos módulos subseqüentes,uma linha de suprimento de refrigerante em comunicação defluido com no mínimo um do primeiro e segundo permutadores de calor.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 4, em que uma linhade fluxo de permeado de cada um dos módulos subseqüentes depois doprimeiro módulo compreende: i) uma linha de recirculação respectiva retroa-Iimentando o lado de entrada de um módulo diretamente precedente dentrodo sistema, e ii) uma linha de derivação respectiva para desviar fluxo depermeado a partir da linha de recirculação para retirada do sistema.

16. Sistema de acordo com a reivindicação 15, compreendendoadicionalmente controle da mistura para fluxos de permeado retirados doprimeiro módulo e um ou mais dos módulos subseqüentes eficazes paraproporcionar um produto tendo uma pureza global visada.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 15, em que a linhade fluxo de retentado a partir do primeiro módulo e no mínimo um dos módu-los subseqüentes é configurada para retroalimentar retentado a partir dasaída de retentado de um módulo para o lado de entrada de um módulo i-mediato subseqüente dentro do sistema.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 15, em que cadafiltro compreende uma membrana de microfiltração.

19. Processo de purificação porfiltração compreendendo:a) introduzir material de alimentação em um primeiro módulocompreendendo enviar por caminho determinado alimentação fresca paraum lado de entrada de um primeiro módulo de módulos de filtração fluida-mente interconectados compreendendo o primeiro módulo e múltiplos módu-los subseqüentes, e opcionalmente introduzir diluente no referido lado deentrada,b) enviar por caminho determinado o material de alimentaçãoadjacente a um filtro no primeiro módulo para proporcionar permeado e re-tentado,c) enviar por caminho determinado retentado do primeiro módu-lo, e opcionalmente diluente, a jusante de um lado de entrada de um módulosubseqüente como módulo subseqüente material de alimentação para omódulo subseqüente, para fluxo adjacente a um filtro para proporcionar re-tentado de módulo subseqüente e permeado de módulo subseqüente,d) enviar por caminho determinado o retentado de módulo sub-seqüente, e opcionalmente diluente, para um próximo módulo subseqüente,para fluxo adjacente a um filtro para proporcionar um próximo retentado domódulo subseqüente e um próximo permeado do módulo subseqüente,e) repetir a etapa d) no mínimo uma vez;f) retornar permeado em uma pluralidade dos módulos para umlado de entrada de um mesmo módulo ou retroalimentar permeado para ummódulo a montante,g) retirar permeado de no mínimo um dos módulos como ummaterial de produto.

20. Processo de acordo com a reivindicação 19, compreenden-do adicionalmente controlar ajuste independente de um entre produção doproduto, pureza do produto, taxa de permeação líquida, e fluxo global aomesmo tempo que mantendo as três outras variáveis aproximadamenteconstantes.

21. Processo de acordo com a reivindicação 19, compreenden-do retornar o permeado no primeiro e os módulos subseqüentes para o ladode entrada de um mesmo módulo, e retroalimentar permeado em módulossubseqüentes para o lado de entrada de um módulo a montante.

22. Processo de purificação por filtração compreendendo:a) introduzir alimentação fresca em um lado de entrada de umprimeiro módulo de módulos de filtração fluidamente interconectados com-preendendo o primeiro módulo e múltiplos módulos subseqüentes, e opcio-nalmente introduzir diluente no referido lado de entrada para proporcionarum material de alimentação,b) escoar o material de alimentação adjacente a um filtro paraseparar seletivamente uma espécie de interesse de uma mistura no materialde alimentação para proporcionar permeado que passa através do filtro parauma saída do módulo e retentado que não passa através do filtro,c) orientar o permeado a partir do lado externo para dentro deuma linha de fluxo de permeado para descarregar permeado do primeiromódulo e opcionalmente reciclar permeado para o lado de entrada do pri-meiro módulo para unir com o material de alimentação, e descarregar reten-tado do primeiro módulo para dentro de uma linha de fluxo de retentado con-figurada para enviar por caminho determinado retentado para o lado de en-trada de um módulo subseqüente,d) escoar o retentado através da linha de fluxo de retentado deum módulo precedente para um lado de entrada de um módulo subseqüen-te, opcionalmente com diluente introduzido no lado de entrada do mesmo, eatravés de um filtro para separar seletivamente as espécies de interesse deuma mistura em material de alimentação, proporcionar permeado passandoatravés do filtro para uma saída do módulo e retentado que não passa atra-vés do filtro,e) enviar por caminho determinado permeado para dentro deuma linha de fluxo de permeado configurada para retornar o permeado parano mínimo o lado de entrada do mesmo módulo subseqüente para formarparte do material de alimentação para isso ou para retroalimentar permeadopara um módulo precedente para combinação com o material de alimenta-ção respectivo do mesmo, opcionalmente enviar por caminho determinado permeado para dentro de uma linha de retirada de permeado, e orientar re-tentado do módulo subseqüente para um lado de entrada de um próximomódulo subseqüente dentro do sistema,f) repetir as etapas d) e e) no mínimo uma vez, eg) recuperar produto como um permeado global compreendendo permeado retirado de no mínimo um dos módulos.

23. Processo de acordo com a reivindicação 22, compreenden-do adicionalmente retornar o permeado através de uma linha de reciclagemde permeado para o lado de entrada do mesmo módulo em cada da referidapluralidade de módulos, e retroalimentar permeado em cada um dos módu- Ios subseqüentes para um lado de entrada de um módulo precedente.

24. Processo de acordo com a reivindicação 23, compreenden-do adicionalmente combinar fluxos de permeado retirados de dois ou maisdos módulos eficazes para proporcionar um produto tendo uma pureza glo-bal visada.

25. Processo de acordo com a reivindicação 23, em que a pas-sagem do permeado através de um filtro em cada módulo ocorre através deuma membrana de microfiltração.

26. Processo de acordo com a reivindicação 23, compreenden-do adicionalmente ajustar de modo independente um de produção do produ- to, pureza do produto, taxa de permeação líquida, e fluxo global ao mesmotempo que mantendo as três outras variáveis aproximadamente constantes.

27. Processo de acordo com a reivindicação 23, em que o fluxode fluido de material de alimentação é mantido em um fluxo de cerca de-0,01 (0,1) a cerca de 2000 L/m2 h KPa (200 L/m2 h bar) durante fluxo tan-gencial em relação a um filtro de membrana em cada módulo, e em que ca-da módulo é mantido sob pressões de cerca de 0,1 a cerca de 60 bar.

28. Processo de acordo com a reivindicação 23, em que no mí-nimo uma das etapas de separação é realizada em uma temperatura de apartir de cerca de 1 ° C a cerca de 75° C.

29. Processo de acordo com a reivindicação 23, em que no mí-nimo uma das etapas de separação é realizada em um pH de a partir decerca de pH 2 a cerca de pH 10.

30. Processo de acordo com a reivindicação 23, em que no mí-nimo um dos módulos de filtração compreende no mínimo um de um filtro decerâmica, um filtro de aço inoxidável, um filtro de fibra oca, um filtro tubular,um filtro espiral, um filtro de chapa plana, ou outra configuração de filtro.

31. Processo de acordo com a reivindicação 30, em que o filtrotem um tamanho de poro de filtro de a partir de cerca de 0,005 micron a cer-ca de 10 micra.

32. Processo de acordo com a reivindicação 30, em que o filtrotem um tamanho de poro de filtro de a partir de cerca de 0,05 micron a cercade 10 micra.

33. Processo de acordo com a reivindicação 23, em que umaproteína, um polipeptídeo, um ácido nucléico, uma glicoproteína, um biopo-límero, ou uma molécula pequena é recuperado.

34. Processo de acordo com a reivindicação 23, em que a ali-mentação a partir de fora do sistema compreende um produto de fermenta-ção de um organismo de produção bacteriana.

35. Processo de acordo com a reivindicação 34, em que o orga-nismo de produção bacteriana é selecionado entre o grupo consistindo emBacillus sp, Escherichia sp, Pantoea sp, Streptomyces sp, e Pseudomonas sp.

36. Processo de acordo com a reivindicação 23, em que a ali-mentação a partir de fora do sistema compreende um produto de fermenta-ção de um hospedeiro de produção fúngica.

37. Processo de acordo com a reivindicação 36, em que o hos-pedeiro de produção fúngica é selecionado entre o grupo consistindo emAspergillus sp, Triehoderma sp, Schizosaceharomyees sp, Saccharomyeessp, Fusarium sp, Humieola sp, Mueor sp, Kluyveromyces sp, Yarrowia sp,Acremonium sp, Neurospora sp, Penicillium sp, Myceliophthora sp, e Thiela-via sp.

38. Processo de acordo com a reivindicação 23, em que o reten-tado compreende uma pasta celular e o processo compreende adicional-mente coletar a pasta celular.

39. Processo de acordo com a reivindicação 23, em que o pro-cesso é um processo de microfiltração ou de ultrafiltração.

40. Produto de permeado do processo como definido na reivin-dicação 19.

41. Produto de permeado do processo como definido na reivin-dicação 21.

42. Produto de permeado de uma separação de membrana deum material de alimentação compreendendo uma enzima como definido nareivindicação 21, o referido produto compreendendo uma fonte enzimáticatendo no mínimo 4% mais atividade definida por um aumento na proporçãode ativa para proteína total em relação a um produto de permeado de umafonte enzimática similar obtido por filtração a vácuo por tambor giratório.

43. Produto de permeado de uma separação de membrana deum material de alimentação compreendendo uma enzima como definido nareivindicação 21, o referido produto compreendendo uma fonte enzimáticatendo no mínimo 10% mais atividade definida por um aumento na proporçãode ativa para proteína total em relação a um produto de permeado de umafonte enzimática similar obtido por filtração a vácuo por tambor giratório.

44. Produto de permeado de uma separação de membrana deum material de alimentação compreendendo uma enzima como definido nareivindicação 21, o referido produto compreendendo uma fonte enzimáticatendo no mínimo 40% menos cor, em que a cor se baseia em valores deabsorvência medidos em 470 e ou 520 nm usando um espectrofotômetro,em relação a um produto de permeado de uma fonte enzimática similar obti-do por filtração a vácuo por tambor giratório.

45. Produto de permeado de uma separação de membrana deum material de alimentação compreendendo uma enzima como definido nareivindicação 21, o referido produto compreendendo uma fonte enzimáticatendo no mínimo 3% mais atividade / nitrogênio em relação a um produto depermeado de uma fonte enzimática similar obtido por filtração a vácuo portambor giratório.

46. Produto de permeado de uma separação de membrana deum material de alimentação compreendendo uma enzima como definido nareivindicação 21, o referido produto compreendendo uma fonte enzimáticatendo no mínimo 5% mais atividade / carbono em relação a um produto depermeado de uma fonte enzimática similar obtido por filtração a vácuo portambor giratório.

47. Produto de retentado do processo como definido na reivindi-cação 19.

48. Processo de acordo com a reivindicação 22, compreenden-do adicionalmente:i) reciclar permeado através de uma linha de reciclagem de per-meado para o lado de entrada do primeiro módulo,ii) retirar permeado do sistema através de uma linha de retiradade permeado a partir do lado externo do primeiro módulo,iii) retornar permeado, em cada um dos módulos subseqüentes,através de uma linha de reciclagem de permeado para o lado de entrada domesmo módulo,iv) retroalimentar permeado, de cada um dos módulos subse-qüentes, através de uma linha de recirculação de permeado para um módu-lo diretamente precedente dentro do sistema,v) contactar termicamente um primeiro permutador de calor coma linha de retirada de permeado,vi) contactar termicamente um segundo permutador de calorcom no mínimo uma linha de recirculação de permeado,vii) comunicar fluidamente um refrigerante através de uma linhade suprimento de refrigerante com no mínimo um do primeiro e segundopermutadores de calor, e opcionalmente introduzir o refrigerante como dilu-ente em um ou mais dos módulos.

49. Processo de acordo com a reivindicação 48, compreenden-do adicionalmente introduzir limpeza química diretamente para um lado deentrada de cada um dos módulos subseqüentes.

50. Processo de acordo com a reivindicação 22, compreenden-do adicionalmente retroalimentar permeado a partir de cada um dos módu-los subseqüentes para os lados de entrada de módulos diretamente prece-dentes através de linhas de recirculação respectivas, e desviar fluxo depermeado através de uma ou mais das linhas de derivação respectivas as-sociadas com as linhas de recirculação para retirar permeado do sistema.

51. Processo de acordo com a reivindicação 50, compreenden-do adicionalmente combinar fluxos de permeado retirados do primeiro mó-dulo e um ou mais dos módulos subseqüentes eficazes para proporcionarum produto tendo uma pureza global visada.