Qual è la differenza tra la filtrazione del flusso normale e la filtrazione del flusso tangenziale?
Tra i vari metodi di filtrazione disponibili, la filtrazione a flusso normale (NFF) e la filtrazione a flusso tangenziale (TFF) sono due metodi comunemente utilizzati nella chiarificazione e nella separazione per la lavorazione sia a monte che a valle nel processo di produzione biofarmaceutica. In questo articolo spiegheremo le differenze tra TFF e NFF e i rispettivi vantaggi e svantaggi.
Comprendere la filtrazione del flusso normale
La filtrazione a flusso normale (nota anche come filtrazione senza uscita), è un metodo di filtrazione convenzionale in cui le soluzioni scorrono verticalmente attraverso la membrana. Le molecole più grandi dei pori della membrana vengono trattenute e le molecole più piccole passano attraverso.
Vantaggi:
La filtrazione a flusso normale è ampiamente utilizzata in vari settori da molti anni, il che rende più facile trovare filtri e membrane adatti. Il sistema di filtrazione a flusso normale è semplice e facile da configurare rispetto al sistema TFF.
Svantaggio:
Tuttavia, la filtrazione a flusso normale presenta lo svantaggio che le macromolecole tendono ad accumularsi sulla superficie della membrana, formando uno strato noto cometorta filtrante. All’aumentare del tempo di filtrazione, questo strato diventa più spesso, portando ad una riduzione dell’efficienza di filtrazione e ad una minore durata della membrana.
Comprendere la filtrazione del flusso tangenziale
Nella filtrazione a flusso tangenziale, il fluido scorre tangenzialmente attraverso la superficie della membrana e la differenza di pressione transmembrana creata dal fluido preme una porzione della soluzione contro la membrana del filtro, mentre la porzione trattenuta ricircola attraverso il sistema.
Vantaggi:
1. Nessuna torta filtrante
Nelle filtrazioni a flusso tangenziale, il campione scorre e risciacqua la superficie della membrana, impedendo l'accumulo di macromolecole e minimizzando la polarizzazione della concentrazione dovuta alla riduzione della portata. Pertanto, garantisce una portata costante e prolunga significativamente la durata della membrana del filtro. Inoltre, la pressione transmembrana viene determinata e mantenuta, consentendo la lavorazione di un grande volume utilizzando un'area superficiale della membrana ottimale.
2. Separazione delicata:
Il TFF funziona a bassa pressione transmembrana, il che garantisce una separazione delicata e uno stress di taglio minimo sulle biomolecole sensibili. La velocità di taglio può essere regolata con precisione modificando la portata di alimentazione.
3. Concentrazione e Diafiltrazione
Inoltre, il permeato che passa attraverso la membrana viene raccolto, mentre il liquido rimanente viene riciclato e concentrato, il che rende possibile lo scambio di tamponi (diafiltrazione) durante la filtrazione a flusso tangenziale.
4. Scale-up lineare
Infine, i sistemi TFF sono di natura modulare, consentendo flessibilità nell'aumentare l'area di filtrazione aggiungendo più moduli o aumentando la lunghezza (moduli a fibra cava). Per questo motivo, la maggior parte dei dispositivi TFF sono scalabili linearmente.
5. Riutilizzabile
Con una pulizia e una conservazione adeguate, i dispositivi TFF possono essere riutilizzati, riducendo significativamente i costi dei materiali di consumo rispetto alla normale filtrazione a flusso.
Svantaggio:
Complessità:Per ottenere prestazioni ottimali, è essenziale ottimizzare le condizioni operative, tra cui la pressione transmembrana, la velocità del flusso incrociato, la temperatura, ecc.
Pertanto, i sistemi TFF possono essere più complessi da configurare e utilizzare rispetto alla normale filtrazione del flusso, richiedendo apparecchiature aggiuntive come supporti, pompe, sensori di pressione e sostenendo i costi di implementazione di robusti sistemi di controllo per mantenere condizioni operative ideali. Ciò comporterà anche un costo di investimento iniziale più elevato.
