生物医药、中药提取、蛋白分离浓缩工艺当中,膜分离技术的应用越来越普遍,膜材料的亲水属性、对物料的吸附水平,会直接影响物料处理后的回收率,PES中空纤维膜凭借自身材料特性,在生物料液分离场景得到较多使用。项目采购阶段,选择PES中空纤维膜厂家,除了核对产品适配工况,也需要熟悉膜产品的使用要求,规避操作不当带来物料损耗以及膜组件损坏问题。河南净必滢环境科技有限公司深耕液体分离全产业链业务,可提供包含PES材质在内的多种中空纤维膜相关产品,支持定制化需求交付。
HF‑TFF生物医药分离膜柱就是采用亲水PES中空纤维膜制作而成,该类产品通量表现良好,蛋白吸附水平低,物料回收效果较好,主要面向医药制剂、中药提取、蛋白分离浓缩等工艺场景。和水处理用膜组件的使用场景不同,生物医药处理面对的料液成分复杂,料液当中包含蛋白、多糖、各类活性物质,这类物料对膜材料会提出特殊要求,如果膜材料对蛋白吸附较强,大量活性物料会停留在膜丝内部,不仅物料损耗变大,也会加快膜组件污染速度,缩短使用周期。亲水PES材质的中空纤维膜,材料本身亲水属性,能够减少蛋白类物质在膜孔以及膜丝表面的附着,适配生物料液分离的工艺诉求。

在实际的生产场景中,中药提取工序需要把提取液里面的大分子杂质、胶体物质进行分离,保留目标有效成分;蛋白浓缩工艺,需要在保留蛋白活性的前提下完成料液浓缩;医药制剂生产环节,要完成料液当中杂质的去除纯化。不同工艺的料液温度、酸碱度、物料组分各不相同,PES中空纤维膜柱在正式大批量投料之前,需要完成小试适配工作,确认料液条件和膜组件之间的适配性,不能直接把组件投入正式生产,避免出现料液变性、膜组件快速污染等情况。
整套系统开机投料之前,需要完成膜柱预处理工作。新的PES中空纤维膜柱内部会带有保存保护液,不能直接通入物料,要使用适配的缓冲溶液对膜柱进行充分冲洗置换,把保护液全部排出系统,确认冲洗流出液指标达标之后,才可以接入待处理料液。投料阶段料液的温度、pH值需要控制在产品适配区间,料液条件超出耐受范围,一方面会破坏生物物料本身活性,另一方面也会改变PES膜材料的理化性质,造成膜结构发生变化。进料的流速、压力需要平缓调节,不要短时间出现大幅度压力冲击,压力的剧烈变化,会造成中空纤维膜丝承受过大的剪切力,引发膜丝损伤。
运行过程当中要持续观察透过液、截留液状态,留意系统运行压力变化。随着分离过程推进,料液当中的杂质会逐步在膜表面堆积,运行压力会慢慢上升,当压力达到工艺设定阈值,就要及时开展清洗操作。生物物料带来的污染多为蛋白、多糖类有机污染,这类污染物附着之后,如果长时间搁置,会发生变性固化,后续清洗的难度会大幅提升,所以该类膜组件不建议长时间带料静置。生产工序完成之后,要及时把膜柱内部残留料液排空,立刻开展清洗作业,不要让物料长时间留存于膜丝孔隙内部。
针对PES中空纤维膜柱的清洗,需要区分在线清洗和离线清洗,优先选用和生物工艺相匹配的清洗药剂。清洗药剂的pH、温度、接触时间都需要严格管控,不可以随意提高药剂浓度。清洗结束之后,同样要用缓冲液充分冲洗膜组件,将清洗药剂全部去除干净,防止药剂残留混入下一批次物料当中。如果生产存在间隔停机周期,清洗完成的膜柱,需要按照规范浸入保护液中保存,做好环境温度管控,规避膜组件滋生微生物,同时避免膜丝脱水。
在采购选型层面,PES中空纤维膜厂家可以结合处理物料特性,给到对应的产品选型建议。采购方需要把自身料液的组分、处理目标、生产规模完整给到厂家,方便匹配对应的膜柱产品。在后续生产使用中,操作人员需要建立完整的操作流程,从前期预处理、投料运行,到结束后的清洗保护,每一步操作都关系物料收率与膜柱使用寿命。很多项目出现物料回收率不理想、膜组件损耗快,不完全是产品本身原因,更多来源于现场操作流程没有贴合PES中空纤维膜的使用特性。充分理解产品特性,规范现场操作,就可以把PES中空纤维膜在生物医药分离工艺当中的作用发挥出来,稳定完成料液分离、浓缩纯化相关生产任务。