在生物制药工业中,预过滤与膜过滤的比较是非常关键的。深层滤芯由于其结构特性,不适用于除菌过滤,而微孔膜折叠滤芯则能够实现这一目标。这主要是因为两种类型的过滤器在孔径分布和内部孔隙结构稳定性的差异所致。无论采用何种生产技术制造过滤器,都无法保证所有孔隙具有相同的尺寸。
人们一直在寻找有效去除悬浮颗粒(如有机体)的方法,因为悬浮颗粒具有相对均一的尺寸,因此宽度更大的孔径分布会使颗粒穿透过滤器变得更加可能。
深层过滤器通过一定工艺将分散的颗粒或纤维掺入某些基质中制备而成,这些成分构成了深层过滤器的结构。制造过程需要使用不溶性微粒或纤维以及粘稠分散介质,并且需要均匀分散;基质的粘稠度、纤维优先排列方向、不溶性、异质相不溶性等都是为了解决均匀分散的问题。在多孔膜铸液中并不存在由浓度梯度导致的扩散平衡趋势。
深层过滤器中的纵向空间构成了其孔隙,图一体现了纵向沉降随机性的大小差异反映了局部纵向密度低或高。由于纴维或其他微粒以随机方式沉降,使得孔径分布非常宽。
深层过滤器内洞穴大小取决于垫厚度较厚的是由重复薄层“单位垫”组成,每个连续层数增加垫厚起到降低复合材料内洞穴大小作用,每一层大洞会与下一小洞随机连接产生逐步缩小内洞穴效果,最终达到恒定值,但这个过程永远达不到膜结构稳定性及技术要求。
此外,深层過濾器結構也會受到工藝條件影響,如預過濾必須受壓力脈衝影響,在這種情況下可以損壞過濾器或者使之鬆弛,因此必需進行檢測已有的膜過濾例子證明它們可耐受高達72psi(5bar) 的壓差和壓力脉冲,這些仍然能符合微生物截留和完整性測試要求,而深層過濾器則可能因為這種壓力條件而被破壞。
從字面上看,深層過濾器在其內容物範圍內可以去除任何污染物,而膜過濾主要作用是表面截留。但這一切都取決於需要被去除污染物。此外,由於預過濾者具有一定的污染載荷能力,使它們成為過濾技術中的“黑馬”。如果要提高表面截留效率,可以通過多孔質結構(非對稱)、擴大有效通過面積或者在前端使用保護型預過濾來實現目標是找到最佳前置與終端組合,以滿足預期截留率及處理量需求。而膜式直通機則能夠接受完整性能驗證,但深層直通機則不能,因為它們通常用於澄清和精煉但不是消毒,所以不需要進行完整性能驗證。