1、切向流过滤技术在制药工艺中的应用 付丙鹏 纯化与过滤产品应用专家 bingpeng.fusartorius- 主要内容 切向流过滤原理 切向流过滤的应用 切向流过滤膜的选型 膜包的使用方法和清洗 切向流过滤工艺优化 应用举例 膜过滤技术 按孔径大小分类： 死端过滤 压力 过滤方向和滤膜垂直 通量 时间 滤饼层厚度 滤膜 切向流 压力 滤过液 压力是驱动力； 剪切力抑制了溶质的沉积； 切向流过滤是以多孔膜做为过滤介质的分离过程 截留颗粒或分子从液体中分离出来 切向流过滤原理 切向流过滤原理 滤过 进液 滤饼层厚度 时间 通量 回流 滤膜 层流和湍流（紊流） 层流和湍流（紊流 ） 雷诺系数 R 管
2、子半径 v 平均流速 d 浓度 h 黏度 Flow with Re 2.000 10.000 过渡流 Flow with Re 10.000 湍流 通常在两层膜之间加入筛网，进行支撑，并具有扰流作用，增强对膜的冲刷效果 筛网 层流和湍流 层流 透过液 透过液 湍流层 层流层 透过液 透过液 层流层 湍流过滤 层流过滤 进料 回流液 滤过液 浓差极化模型 凝胶层 由于膜对溶质的截留，使得越接近膜界面的区域浓度越高。 切向流过滤装置 透过液 浓缩液 循环 泵 过滤器 P1 P3 P2 LC 料液 罐 主要内容 切向流过滤原理 切向流过滤的应用 切向流过滤膜的选型 膜包的使用方法和清洗 切向流过滤工
3、艺优化 应用举例 切向流过滤的应用 切向流过滤的应用 澄清（ Clarification） 分离细胞、 E.coli、酵母、细胞碎片 浓缩（ Concentration） 提高浓度，缩小体积 透析（ Diafiltration） 缓冲液的置换 /脱盐 纯化（ Purification） 去除杂质（内毒素、杂蛋白等） 切向流过滤工艺 浓缩 浓缩因子 V1/V0 小分子残留（ %） 2 50% 3 33% 4 25% 5 20% 10 10% 20 5% 30 3.3% 40 2.5% 100% permeable 收膜上大分子 浓缩 /去除小分子 收膜下小分子 去除大分子 /澄清 切向流过滤工艺
4、 洗滤 /透析 进一步去除料液中的小分子，或回收小分子物质 加入buffer 浓缩 向料液中加入水或缓冲液，再浓缩 不连续洗滤 循环 切向流过滤工艺 连续洗滤示意图 边浓缩边加入水或缓冲液，维持体积不变 连续洗滤 补液速度 =滤出速度 浓缩端体积恒定 切向流过滤工艺 连续洗滤和不连续洗滤效率对比 Diafiltration Volumes Continuous （ 100% permeable） Discontinuous 2x （ 100% permeable） 1 63.2% 50.0% 2 86.5% 75.0% 3 95.0% 87.5% 4 98.2% 93.8% 5 99.3% 9
5、6.9% 6 99.7% 98.4% 7 99.9% 99.2% 主要内容 切向流过滤原理 切向流过滤的应用 切向流过滤膜的选型 膜包的使用方法和清洗 切向流过滤工艺优化 应用举例 切向流过滤的核心组件 膜 膜组件类型 Membrane modules 1. 平板膜（ Flat membrane modules in Cassettes，膜包） 2. 中空纤维（血液透析） 3. 卷式膜（ Spiral Wound Module） 4. 管式（内径大，如陶瓷膜） 膜组件类型 中空纤维（ Hollow Fiber Module） 中空纤维横切面 中空纤维柱 内径 1.2um 膜组件类型 卷式膜（
6、Spiral Wound Module） 膜组件类型 平板膜包 透过 进液端 筛网 -湍流 回流 膜组件类型 平板膜包 切向流过滤膜 微滤膜结构 (PESU 0.1m) Cross section Skin“ view Bottom view 超滤膜结构 (稳定化再生纤维素 ) Cross section Skin“ view Bottom view 切向流过滤膜 切向流过滤膜的截留率 （ Rejection Coefficient） 1. 对已知分子量蛋白 marker的截留率 2. 对特定 dextran 标准物质的截留率 通过凝胶渗透色谱（ GPC）检测 Dextran分子量和含量，判断超滤膜的截留率 切向流过滤膜的截留率 （ Rejection Coefficient） 微滤膜包的截留率 ： 细菌 动物细胞 支原体 切向流过滤膜的截留率 （ Rejection Coefficient）
