制药机械的切向流过滤

导读

切向流过滤的发展起源于18世纪中期，下面由意凯乳化机为大家介绍一下！1748年，Schmidt用棉花胶膜或瑯膜分滤溶液，当施加一定压力时，溶液(水)透过膜，而蛋白质、胶体等物质则被截留下来，其过滤精度远远超过滤纸，于是他提出“超滤”一语;1896年，第一张人工超滤膜的问世标志着现代超滤的开始，它提出了分子量级的概念;20世纪70年代和80年代是超滤技术的高速发展期;20世纪90年代后期，超滤技术趋于成熟。我国对该项技术研究较晚，20世纪70年代尚处于研究开始阶段，80年代末才进入工业化生产和应用阶段。

现代超滤多以切向流过滤的形式进行，超滤属于压力驱动型膜分离技术，主要用于去除液体中微粒、胶体、热原和各种有机物等杂质。超滤具有相态不变、无需加热，能量消耗低等特点，本节也将重点阐述切向流过滤技术。

切向流过滤简介

切向流过滤(Tangentialflowfiltration)是制药工艺中常用的一种过滤操作方式，广泛应用于澄清过滤、产物浓缩、除热原、除小分子杂质、脱盐和缓冲液置换等，图2.84是切向流过滤与常规过滤的原理比较。

图2.84常规过滤与切向流过滤

常规过滤(Normalflowfiltration,NFF)是指在压力的作用下，液体直接穿过滤膜进入下游，大的颗粒或分子则被截留在膜的上游或内部、小的颗粒或分子透过膜进入下游。在常规过滤操作方式下，液体的流动方向垂直于膜表面，所以也有人称之为“死端过滤”(Deadendfiltration)。常规过滤的应用包括澄清过滤、除菌过滤和除病毒过滤等。

切向流过滤的具体定义

切向流过滤是指液体的流动方向平行于膜表面，在压力的作用下只有一部分的液体穿过滤膜进入下游，这种操作方式也被称之为“错流过滤”(Crossflowfiltration)。切向流在过滤过程中对膜包的表面进行不停的“冲刷”，有效缓解了大的颗粒和分子在膜上的堆积，这就使得该操作模式在很多应用中具有独特的优势。切向流过滤膜的孔径采用膜标定分子量(NMWL)来进行标定，比膜标定分子量大的颗粒将被截留。不同的超滤膜生产厂家，膜标定分子量的标准不同。需要特别指出的是，溶质的形状、可压缩性以及与溶液中其他物质的相互作用，都会影响膜对溶质的截留性，因此，膜在截留大部分比其膜标定分子量大的溶质时，也会截留一部分比其膜标定分子量小的溶质。

图2.85典型的超滤系统示意图

过滤的分类

从滤膜的截留孔径进行分类，可以将过滤分为澄清过滤、微滤、超滤和反渗透等。将不同孔径的滤膜采用切向流的操作方式进行过滤，即可称之为切向流微滤和切向流超滤等。图2.85为典型的超滤系统示意图，该系统包括泵、膜与夹具、储罐、连接管件、阀门和压力表等。在切向流过滤系统中，用泵输送液体，当液体流过膜表面时，在压力的作用下一部分液体会透过膜流到下游，这样从流道的中间到膜表面产品浓度梯度逐渐增大;同样，在流道的进口到回流液的出口之间由于不断地有液体透过膜，所以也存在浓度梯度，如此循环下去，样品罐中产品的浓度会逐渐提高。