制藥機械的切向流過濾

導(dǎo)讀

切向流過濾的發(fā)展起源于18世紀中期，下面由意凱乳化機為大家介紹一下！1748年，Schmidt用棉花膠膜或瑯膜分濾溶液，當施加一定壓力時，溶液(水)透過膜，而蛋白質(zhì)、膠體等物質(zhì)則被截留下來，其過濾精度遠遠超過濾紙，于是他提出“超濾”一語;1896年，第一張人工超濾膜的問世標志著現(xiàn)代超濾的開始，它提出了分子量級的概念;20世紀70年代和80年代是超濾技術(shù)的高速發(fā)展期;20世紀90年代后期，超濾技術(shù)趨于成熟。我國對該項技術(shù)研究較晚，20世紀70年代尚處于研究開始階段，80年代末才進入工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用階段。

現(xiàn)代超濾多以切向流過濾的形式進行，超濾屬于壓力驅(qū)動型膜分離技術(shù)，主要用于去除液體中微粒、膠體、熱原和各種有機物等雜質(zhì)。超濾具有相態(tài)不變、無需加熱，能量消耗低等特點，本節(jié)也將重點闡述切向流過濾技術(shù)。

切向流過濾簡介

切向流過濾(Tangentialflowfiltration)是制藥工藝中常用的一種過濾操作方式，廣泛應(yīng)用于澄清過濾、產(chǎn)物濃縮、除熱原、除小分子雜質(zhì)、脫鹽和緩沖液置換等，圖2.84是切向流過濾與常規(guī)過濾的原理比較。

圖2.84常規(guī)過濾與切向流過濾

常規(guī)過濾(Normalflowfiltration,NFF)是指在壓力的作用下，液體直接穿過濾膜進入下游，大的顆?；蚍肿觿t被截留在膜的上游或內(nèi)部、小的顆?；蚍肿油高^膜進入下游。在常規(guī)過濾操作方式下，液體的流動方向垂直于膜表面，所以也有人稱之為“死端過濾”(Deadendfiltration)。常規(guī)過濾的應(yīng)用包括澄清過濾、除菌過濾和除病毒過濾等。

切向流過濾的具體定義

切向流過濾是指液體的流動方向平行于膜表面，在壓力的作用下只有一部分的液體穿過濾膜進入下游，這種操作方式也被稱之為“錯流過濾”(Crossflowfiltration)。切向流在過濾過程中對膜包的表面進行不停的“沖刷”，有效緩解了大的顆粒和分子在膜上的堆積，這就使得該操作模式在很多應(yīng)用中具有獨特的優(yōu)勢。切向流過濾膜的孔徑采用膜標定分子量(NMWL)來進行標定，比膜標定分子量大的顆粒將被截留。不同的超濾膜生產(chǎn)廠家，膜標定分子量的標準不同。需要特別指出的是，溶質(zhì)的形狀、可壓縮性以及與溶液中其他物質(zhì)的相互作用，都會影響膜對溶質(zhì)的截留性，因此，膜在截留大部分比其膜標定分子量大的溶質(zhì)時，也會截留一部分比其膜標定分子量小的溶質(zhì)。

圖2.85典型的超濾系統(tǒng)示意圖

過濾的分類

從濾膜的截留孔徑進行分類，可以將過濾分為澄清過濾、微濾、超濾和反滲透等。將不同孔徑的濾膜采用切向流的操作方式進行過濾，即可稱之為切向流微濾和切向流超濾等。圖2.85為典型的超濾系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)包括泵、膜與夾具、儲罐、連接管件、閥門和壓力表等。在切向流過濾系統(tǒng)中，用泵輸送液體，當液體流過膜表面時，在壓力的作用下一部分液體會透過膜流到下游，這樣從流道的中間到膜表面產(chǎn)品濃度梯度逐漸增大;同樣，在流道的進口到回流液的出口之間由于不斷地有液體透過膜，所以也存在濃度梯度，如此循環(huán)下去，樣品罐中產(chǎn)品的濃度會逐漸提高。

切向流過濾的早期應(yīng)用

早期的切向流過濾主要應(yīng)用于廢水和污水處理，隨著切向流過濾技術(shù)的發(fā)展，如今已被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、飲料工業(yè)、乳品工業(yè)、生物醫(yī)藥、化工、中藥制劑、臨床醫(yī)學(xué)、印染廢水、食品工業(yè)廢水處理、資源回收以及環(huán)境工程等各個領(lǐng)域。切向流過濾在生物制藥領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括：

1. 澄清，如分離細胞、細胞碎片(細胞收集、細胞去除);
2. 濃縮，如產(chǎn)品濃縮，去除水或緩沖溶液;
3. 脫鹽;
4. 緩沖溶液的置換，如色譜分離前后緩沖液體系的改變;
5. 除熱原，如中藥注射劑的熱原去除;
6. 分離與純化，如分離蛋白質(zhì)、多肽、多糖、病毒、內(nèi)毒素顆粒、核酸和抗體等。

圖2.86是一個典型的切向流過濾操作步驟。

圖2.86典型的切向流過濾操作步驟