切向流技術（Tangential Flow Filtration, TFF），又稱錯流過濾（Cross-Flow Filtration，CFF），料液以一定的流速在膜表面循環，小于膜孔徑的物質可以透過膜到透過端，而大于膜孔徑的物質會被膜截留，從而實現不同物質的分級分離。相比于死端過濾，切向流過濾再循環料液流經膜表面，液體形成的“沖刷作用”沖洗整個膜表面，降低了膜孔堵塞及膜污染的風險，形成長時間穩定的膜過濾生產能力。
 

通過對切向流工藝中的操作參數及各種變量進行優化，可以有效提高過濾效率，同時降低物料成本，在達到產品質量要求的同時實現收率的最大化。
 

一、膜的優化

01、膜孔徑選擇

通常用截留分子量（MWCO: molecular weight cutoff）表征孔徑大小，但不同結構的分子，即使分子量相同，其分子粒徑也有較大的差異。不同廠家使用的標定物質也會不同，因此實際使用時，截留率也會有一定的差異。

希望目標物質透過膜孔，一般選擇膜截留分子量為目標物質分子量的5-10倍或以上；希望目標物質充分截留，一般選擇膜截留分子量為目標分子量的1/3-1/5。

02、膜材質

膜材質是切向流過濾工藝中的關鍵點，不同材質的過濾膜從化學性質、溶析出性質、機械強度、蛋白吸附等方面有較大差異。用戶需要根據料液的性質、緩沖體系的要求等選擇合適材質的過濾膜。

03、膜面積

膜面積決定了單次過濾工藝中所能處理的料液的量，所需膜面積的可以按照以下公式大致計算:

膜面積=料液透過體積/（膜通量*工藝時間）

例如：對200L某料液進行10倍濃縮，要求超濾工藝在2小時內完成，假設使用的超濾膜對該料液的穩定通量為50LMH(升每平米每小時)，則需要的膜面積計算為：

濃縮料液透過體積=200L-200L/10=180L

膜面積=180L/(50LMH*2)=1.8m2

二、TMP優化

TMP（Transmembrane Pressure）跨膜壓，物質跨膜所需的驅動力，是工藝放大的基本和必要參數。

在工藝起始階段，增加TMP，可線性增加濾液通量，但隨著凝膠極化層的形成，其對過濾的阻力會抵消TMP的作用。所以，優化的TMP取值應為凝膠層完全形成前的拐點最高值。

簡易TMP優化方法

1、確定一個合適的切向流速；

2、切向流速穩定后設定一個較小的TMP值；

3、在設定的TMP值下穩定運行5-10min;

4、記錄下此TMP下通量（LMH）;

5、調整TMP值，每次增加1-2psi，重復步驟3、4；

6、對不同TMP及運行的通量進行分析，即可找出比較合適的TMP。

三、切向流速

切向流過濾工藝中的切向流流速（進料速度）主要作用是減少凝膠層的形成，降低透過的阻力，提高通量。增加切向流速度將增加膜剪切力并通常會提高過濾速度，但是對于剪切力敏感的料液，過高的流速帶來的高剪切力會對樣品造成破壞。
 

高切向流速的好處，一方面能在相同TMP下獲得相對更高的通量，另一方面能夠有效降低凝膠層的形成。但是高切向流速也存在諸多不足，為得到高流速需要配置更大的泵及管路，這樣就會使系統的滯留體積增加，也增加了固件的成本。另外，膜的通量達到最佳值時，即時進一步提高切向流速度，通量也不會有明顯增加。

Challenge Dream切向流過濾系統

Challenge Dream系列是基于切向流過濾技術開發的一套全自動、集成化的過濾系統，搭載成器智造自主開發的Challenge Navigator流程控制軟件，滿足用戶對切向流工藝的研發、中試、生產的需求。

1自動化、智能化

①系統預設多種自動化處理模式，濃縮、洗濾、沖洗等工藝方法，一鍵調用；

②新增TMP優化程序，challenge Dream可以根據您的需求，在對新過濾膜不了解的情況下可以自動運行計算出最佳的TMP。

2可用于研發及生產，靈活多用

Challenge Dream系列切向流系統產品線完善，能夠穩定的支持從工藝研發至中試放大及小規模商業化生產的所有需求

3數據電子化，穩定可靠

優秀易用的Challenge Navigator軟件提供智能化的操作界面和符合21 CFR Part 11的數據管理系統，保證了工藝的穩定和可重復性，參照商業化生產設備的自動化操作方式以及程序架構，為生產工藝的縮小或放大提供了極大便利。