Jaka jest różnica między filtracją z przepływem normalnym a filtracją z przepływem stycznym?
Wśród różnych dostępnych metod filtracji, filtracja z przepływem normalnym (NFF) i filtracja z przepływem stycznym (TFF) to dwie powszechnie stosowane metody klarowania i oddzielania zarówno na wcześniejszym, jak i dalszym etapie przetwarzania w procesie produkcji biofarmaceutyków. W tym artykule wyjaśnimy różnice między TFF i NFF oraz ich zalety i wady.
Zrozumienie filtracji o normalnym przepływie
Filtracja o normalnym przepływie (znana również jako filtracja ślepa) to konwencjonalna metoda filtracji, w której roztwory przepływają pionowo przez membranę. Cząsteczki większe niż pory błony zatrzymują się, a mniejsze cząsteczki przechodzą.
Zalety:
Filtry o normalnym przepływie są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu od wielu lat, co ułatwia znalezienie odpowiednich filtrów i membran. System filtracji o normalnym przepływie jest prosty i łatwy w konfiguracji niż system TFF.
Niekorzyść:
Jednakże filtracja o normalnym przepływie ma tę wadę, że makrocząsteczki mają tendencję do gromadzenia się na powierzchni membrany, tworząc warstwę zwanąplacek filtracyjny. Wraz ze wzrostem czasu filtracji warstwa ta staje się grubsza, co prowadzi do zmniejszenia wydajności filtracji i krótszej żywotności membrany.
Zrozumienie filtracji z przepływem stycznym
W filtracji z przepływem stycznym płyn przepływa stycznie po powierzchni membrany, a transmembranowa różnica ciśnień wytworzona przez płyn dociska część roztworu do membrany filtra, podczas gdy zatrzymana część krąży z powrotem przez system.
Zalety:
1. Brak placka filtracyjnego
W filtracjach z przepływem stycznym próbka przepływa i płucze powierzchnię membrany, co zapobiega gromadzeniu się makrocząsteczek i minimalizuje polaryzację stężeń wynikającą ze zmniejszonego natężenia przepływu. Zapewnia zatem stałe natężenie przepływu i znacznie wydłuża żywotność membrany filtra. Ponadto określa się i utrzymuje ciśnienie transmembranowe, co pozwala na przetwarzanie dużej objętości przy wykorzystaniu optymalnej powierzchni membrany.
2. Delikatna separacja:
TFF działa przy niskim ciśnieniu transbłonowym, co zapewnia delikatną separację i minimalne naprężenia ścinające wrażliwych biomolekuł. Szybkość ścinania można dokładnie regulować, modyfikując natężenie przepływu surowca.
3. Zatężanie i diafiltracja
Ponadto, permeat przechodzący przez membranę jest zbierany, a pozostała ciecz jest zawracana i zagęszczana, co umożliwia wymianę buforów (diafiltracja) podczas filtracji z przepływem stycznym.
4. Skalowanie liniowe
Wreszcie, systemy TFF mają charakter modułowy, co pozwala na elastyczność w zwiększaniu obszaru filtracji poprzez dodanie większej liczby modułów lub zwiększenie długości (moduły z pustych włókien). Z tego powodu większość urządzeń TFF jest skalowalna liniowo.
5. Wielokrotnego użytku
Przy właściwym czyszczeniu i przechowywaniu urządzenia TFF można ponownie wykorzystać, co znacznie zmniejsza koszty materiałów eksploatacyjnych w porównaniu do zwykłej filtracji przepływowej.
Niekorzyść:
Złożoność:Aby osiągnąć optymalną wydajność, konieczne jest precyzyjne dostrojenie warunków pracy, w tym ciśnienia transmembranowego, prędkości przepływu krzyżowego i temperatury itp.
Dlatego systemy TFF mogą być bardziej złożone w konfiguracji i obsłudze w porównaniu z filtracją o normalnym przepływie, wymagając dodatkowego wyposażenia, takiego jak uchwyty, pompy, czujniki ciśnienia, i ponosząc koszty wdrożenia solidnych systemów sterowania w celu utrzymania idealnych warunków pracy. Co również będzie prowadzić do wyższych kosztów początkowych inwestycji.
