Diafiltração

A diafiltração é um processo de separação e purificação do produto alvo da solução principal contendo as outras substâncias de baixo peso molecular (MW), por exemplo, sais, solvente. O termo 'diafiltração' significa uma combinação de 'diluição' e 'filtração'. Uma solução tampão ou água desmineralizada é adicionada ao concentrado ou retentado para compensar a água perdida do permeado durante a filtração, de forma a manter a concentração de compostos rejeitados (ou seja, produtos alvo) constante, enquanto dilui os indesejáveis pequenos compostos MW para sua lavando através de ciclos de filtração.

A diafiltração é amplamente utilizada nas áreas de:

• Biotecnologia e produtos farmacêuticos, por exemplo, extração e purificação de enzimas / antibióticos / soro / polipeptídeo;
• Alimentos e bebidas, por exemplo, separação de açúcar, desalcoolização;
• Indústria de laticínios, por exemplo, isolamento de proteína de soro de leite, desmineralização de lactose;
• Recuperação de recursos, por exemplo, extração de matéria orgânica de águas superficiais.

A diafiltração é normalmente realizada com um lote de água de alimentação, o retido é reciclado de volta ao tanque de alimentação para processamento posterior e solução tampão ou água desmineralizada é adicionada ao tanque de alimentação como diluente. A forma de adição do diluente pode ser contínua ou descontínua. A diafiltração contínua tem a vantagem de manter uma concentração estável do produto alvo no retentado, o que é visto como um processo mais suave, especialmente para o produto de biomolécula, já que concentrações variáveis podem incorrer em interações moleculares e, conseqüentemente, causar perda de produto. Neste modo de diafiltração contínua, o diluente é adicionado com a mesma taxa de fluxo do permeado, quando o volume do permeado produzido atinge o mesmo que o volume de alimentação inicial, 1 volume de diafiltração ou 1 ciclo de diafiltração é processado.

A extensão em que o produto alvo é purificado depende dos ciclos de diafiltração e da permeabilidade das espécies indesejadas. Quanto mais permeáveis são as espécies indesejadas, menos ciclos de diafiltração são necessários. Por exemplo, para íons com 100% de permeabilidade (por exemplo, para uma membrana de ultrafiltração), 7 ciclos de diafiltração são suficientes para ter quase 100% de remoção de íons da solução de alimentação. São necessários 9 ciclos para remover totalmente as espécies com 75% de permeabilidade na mesma membrana de ultrafiltração (Fonte: Diafiltração: Um método rápido e eficiente para dessalinização ou troca de tampão de amostras biológicas, por Pall Life Sciences, PN 33289).

Além disso, a seleção da membrana com um corte de peso molecular adequado (MWCO) é importante. O MWCO de uma membrana é considerado o peso molecular (MW) de um composto polimérico específico que tem 90% de rejeição nesta membrana. Isso significa que existe a possibilidade do produto alvo passar através da membrana se o MWCO da membrana for exatamente o mesmo que o MWCO do produto alvo, especialmente durante a diafiltração, com um efeito de 'lavagem' haverá mais perda de produto. Portanto, uma membrana mais apertada em relação ao MW do produto alvo é recomendada.

O diagrama do processo de diafiltração é apresentado na Figura 1, em que uma bomba de recirculação interna ajuda a fornecer um fluxo cruzado ao longo da superfície da membrana (também denominado como 'fluxo tangencial'), reduzindo o potencial de incrustação da membrana

Figura 1 - Diagrama esquemático do processo de diafiltração com recirculação interna

Na Lenntech, ajudamos nossos clientes a testar suas soluções de alimentação com nossas instalações de laboratório e piloto, de forma a selecionar a melhor membrana para seu produto específico, e também para otimizar o processo de diafiltração com relação a, por exemplo, pressão de alimentação, inicial concentração de diafiltração, taxa de fluxo cruzado, para um alto rendimento do produto em um menor tempo de processamento. Com base nos resultados dos testes, avançamos para projetar, projetar e fabricar um sistema de diafiltração em escala piloto ou em escala real para nossos clientes.

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