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组合分离技术在生物制药领域中的应用

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随着健康生活理念不断地被倡导，人们为获得更高的生活品质，对医疗服务服务的需求与日俱增，中国政府和企业也越来越关注疾病的控制、预防和治疗。中国现已成为生物制药行业快速发展、竞争激烈的热点区域，这也使得生物制药企业对于制药设备的要求越来越高，越来越复杂。以生物制药中不可避免的分离技术来说，制药企业希望设备能够高效分离，同时兼具投资低、易操作的特点，不仅要求产出的清液更清澈、排渣干，还要能耗低、废水产生少，并为企业今后可能会有的扩大生产做好准备。所谓“一根针难有两头尖”，传统单一的分离产品很难一次性满足如此繁多的需求，而阿法拉伐提出的组合式解决方案实现了这种可能。传统分离方法传统分离方法可分为机械分离和膜分离两大类。膜分离技术是指借助膜的选择渗透作用，在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中溶质和溶剂进行分离，最常见的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤和反渗透等。除了膜过滤以外，运用离心或过滤技术的碟片式离心机、卧螺离心机、压滤机等则属于机械分离。相较之下，两种分离方式可谓各有千秋。机械分离在固液分离应用方面相比于普通膜，进料特性适应性广，处理固体能力强，能耗低，维护费用低，但无法分离出可溶性物质，经常需要后续设备来保持出液品质；而膜分离则具有扩容方便、操作维护简便、可同时分离出可溶物和不可溶物、分离出的液体品质高等特点，缺点在于其对物料中的刚性颗粒含量有限制及敏感，经常需要很苛刻的预处理设备才能保证工艺的持续进行及意外的设备维护需要。尽管这两种分离技术在经过几十年的研究发展后，都涌现出许多惊人的研究成果，但都无法做到完美，都有其局限性。如目前在生物发酵领域大量使用的陶瓷膜有能耗高，维护费用高等问题。因此单一的某一种机械分离产品或者膜分离产品都无法同时满足制药企业各方面需求。 “意识到单一的产品无法满足客户全方位的需求之后，阿法拉伐提出将其高速碟片离心机和卷式超滤膜搭配组合的解决方案。阿法拉伐的高速碟片离心机是利用不同物质的重力不同而进行的连续的沉淀分离。通过增加碟片组，缩短沉降途径，增大沉降面积，从而提高分离效率。” 碟片离心机+卷式超滤组合工艺（图片）阿法拉伐以其多年在分离技术方面的研发和应用经验，提出多种分离技术组合的解决方案，取各方之长避其短，从而优化整条分离的工艺路线。一条理想的工艺路线应该是由同一经验丰富的供应商提供的一整条生产线的解决方案，以降低各设备组合而产生的可能的工艺风险。以“碟片离心机+卷式超滤组合工艺”进行某氨基酸发酵液的分离为案例作分析：发酵液的成分往往比较复杂，其分离的目的是要取其精华去其糟粕，最大程度地获取有效成分。传统的机械分离方法是采用转鼓过滤机、板框压滤机等进行分离，但机械分离方法所产出的滤液品质不高，无法最大程度地去除无效成分。因此目前常用的是陶瓷膜微滤技术。就膜分离技术而言，虽然能获得品质较高的清液，但膜分离对物料中固体的颗粒大小及含量有极大的限制。并且陶瓷膜投资大、能耗高、预处理困难，无法满足制药企业低成本、低能耗的要求，并不是绝佳的解决方案。（图片）持续不断地优化客户的运作和生产流程，使其达到最佳性能是阿法拉伐一百多年来的使命。在意识到单一的产品无法满足客户全方位的需求之后，阿法拉伐凭借其几十年分离技术领域的研究和实践经验，提出将其高速碟片离心机和卷式超滤膜搭配组合的解决方案。阿法拉伐的高速碟片离心机是利用不同物质的重力不同而进行的连续的沉淀分离。通过增加碟片组，缩短沉降途径，增大沉降面积，从而提高分离效率。在物料进入组合分离系统之后，首先经过碟片离心机进行初步的固液分离，分离出的菌体渣液由于浓度低，不方便运输和处理，因此将其导入卧螺离心机中进一步浓缩，得到的浑浊液体再重新导入碟片离心机进行二次分离。如此循环往复，直到所得滤液中刚性颗粒的大小和含量能满足卷式膜的进料要求，再将其导入卷式超滤膜中进行进一步的纯化，最后得到高品质的清液（见图1）。对比对比“碟片离心机+卷式超滤膜”的组合工艺和陶瓷膜微滤技术，单独使用陶瓷膜微滤的投资系数是阿法拉伐组合工艺的1.1-1.5倍，电耗系数使其4-6倍，透析水量远远大于阿法拉伐的组合工艺，但透过液质量比其差等等。（详见表1.）由此可见，无论在投资费用、配件费用、节能环保还是产出滤液的品质上，组合工艺解决方案都更高一筹，满足了制药企业在对不同方面的高要求，而阿法拉伐丰富的研发和实践经验正是这一解决方案得以实现的有力保障。 3/26/2013


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