渗滤的概念

渗滤是从含有其他小分子量 (MW) 物质（例如盐、溶剂）的主溶液中分离和纯化目标产物的过程。术语“渗滤”是指“稀释”和“过滤”的组合。将缓冲溶液或软化水添加到浓缩液或渗余液中，以弥补过滤过程中损失的渗透水，以这种方式保持拒绝化合物（即目标产物）的浓度恒定，同时稀释不需要的小分子量化合物以使其逐渐消失通过过滤循环“洗掉”。 

渗滤广泛应用于以下领域：

• 生物技术和制药，例如酶/抗生素/血清/多肽的提取和纯化；
• 食品和饮料，例如糖分离、脱醇；
• 乳制品行业，例如乳清蛋白分离、乳糖脱矿；
• 资源回收，例如从地表水中提取有机物。

渗滤通常用一批进料水进行，渗余液循环回进料槽进行进一步处理，在进料槽中加入缓冲溶液或软化水作为稀释剂。添加稀释剂的方式可以是连续的，也可以是不连续的。连续渗滤的优势在于保持滞留物中目标产物的稳定浓度，这被认为是一种更温和的过程，尤其是对于生物分子产物，因为不同的浓度可能会导致分子相互作用并因此导致产物损失。在这种连续渗滤模式中，以相同的渗透液流速加入稀释剂，当产生的渗透液体积与初始进料体积相同时，进行1次渗滤体积或1次渗滤循环。

目标产物的纯化程度取决于渗滤循环和不需要的物质的渗透性。不需要的物质的渗透性越强，需要的渗滤循环就越少。例如，对于具有 100% 渗透性的离子（例如对超滤膜），7 次渗滤循环足以从进料溶液中去除近 100% 的离子。而在同一超滤膜上完全去除渗透率为 75% 的物质需要 9 个循环（来源：渗滤：一种快速、有效的生物样品脱盐或缓冲液交换方法，Pall Life Sciences, PN 33289）。  

此外，选择具有适当截留分子量 (MWCO) 的膜也很重要。膜的 MWCO 被认为是在该膜上具有 90% 截留率的特定聚合化合物的分子量 (MW)。这意味着如果膜的 MWCO 与目标产品的 MW 完全相同，则目标产品有可能通过膜，特别是在渗滤过程中，“洗出”效应会导致更多的产品损失。因此，建议使用相对于目标产品 MW 更紧密的膜。

渗滤过程图如图 1 所示，其中内部再循环泵有助于提供沿膜表面的交叉流（也称为“切向流”），从而降低膜污染的可能性

图 1 – 内循环渗滤工艺示意图

在 创洋，我们帮助客户通过我们的实验室和中试装置测试他们的进料解决方案，从而为他们的特定产品选择最佳膜，并优化渗滤过程，例如进料压力、初始渗滤浓度、错流速率，以在更短的处理时间内获得高产率。根据测试结果，我们继续为我们的客户设计、设计、制造中试或全尺寸渗滤系统。