Diafiltration

La diafiltration est un processus de séparation et de purification du produit cible de la solution principale contenant les autres substances de faible poids moléculaire (PM), par ex. sels, solvant. Le terme « diafiltration » désigne une combinaison de « dilution » et de « filtration ». Une solution tampon ou de l'eau déminéralisée est ajoutée au concentré ou au rétentat pour compenser l'eau de perméat perdue pendant la filtration, de manière à maintenir constante la concentration des composés rejetés (c'est-à-dire les produits cibles), tout en diluant les petits composés de PM indésirables pour leur élimination progressive. « lavage » par des cycles de filtration.

La diafiltration est largement utilisée dans les domaines de :

• Biotech & pharmaceutique, par ex. extraction et purification d'enzymes/antibiotiques/sérums/polypeptides ;
• Nourriture et boissons, par ex. séparation du sucre, désalcoolisation;
• Industrie laitière, par ex. isolement des protéines de lactosérum, déminéralisation du lactose;
• Récupération des ressources, par ex. extraction de la matière organique des eaux de surface.

La diafiltration est normalement effectuée avec un lot d'eau d'alimentation, le rétentat est recyclé dans le réservoir d'alimentation pour un traitement ultérieur, et une solution tampon ou de l'eau déminéralisée est ajoutée dans le réservoir d'alimentation comme diluant. La manière d'ajouter le diluant peut être continue ou discontinue. La diafiltration continue a l'avantage de maintenir une concentration stable de produit cible dans le rétentat, ce qui est considéré comme un processus plus doux, en particulier pour le produit biomoléculaire, car des concentrations variables peuvent entraîner des interactions moléculaires et entraîner une perte de produit par conséquent. Dans ce mode de diafiltration continue, le diluant est ajouté avec le même débit de perméat, lorsque le volume de perméat produit atteint le même que le volume d'alimentation initial, 1 volume de diafiltration ou 1 cycle de diafiltration est traité.

La mesure dans laquelle le produit cible est purifié dépend des cycles de diafiltration et de la perméabilité des espèces indésirables. Plus les espèces indésirables sont perméables, moins il faut de cycles de diafiltration. Par exemple, pour les ions avec une perméabilité de 100 % (par exemple vers une membrane d'ultrafiltration), 7 cycles de diafiltration sont suffisants pour éliminer près de 100 % des ions de la solution d'alimentation. Alors que 9 cycles sont nécessaires pour éliminer complètement les espèces avec une perméabilité de 75 % sur la même membrane d'ultrafiltration (Source : Diafiltration : Une méthode rapide et efficace de dessalage ou d'échange de tampon d'échantillons biologiques, par Pall Life Sciences, PN 33289).

De plus, le choix d'une membrane avec une coupure de poids moléculaire (MWCO) appropriée est important. Le MWCO d'une membrane est considéré comme le poids moléculaire (MW) d'un composé polymère spécifique qui a 90 % de rejet sur cette membrane. Cela signifie qu'il est possible que le produit cible passe à travers la membrane si le MWCO de la membrane est exactement le même que le MW du produit cible, en particulier pendant la diafiltration, avec un effet de « lessivage », il y aura plus de perte de produit. Par conséquent, une membrane plus serrée par rapport au MW du produit cible est conseillée.

Le diagramme de processus de diafiltration est présenté à la figure 1, dans laquelle une pompe de recirculation interne aide à fournir un flux croisé le long de la surface de la membrane (également appelé « flux tangentiel »), réduisant le potentiel d'encrassement de la membrane.

Figure 1 – Schéma de principe du processus de diafiltration avec recirculation interne

Chez Lenntech, nous aidons nos clients à tester leurs solutions d'alimentation avec nos installations de laboratoire et pilotes, de manière à sélectionner la meilleure membrane pour leur produit spécifique, et également à optimiser le processus de diafiltration en ce qui concerne par ex. pression d'alimentation, concentration de diafiltration initiale, débit croisé, pour un rendement de produit élevé en un temps de traitement réduit. Sur la base des résultats des tests, nous allons de l'avant pour concevoir, concevoir, fabriquer un système de diafiltration à l'échelle pilote ou à grande échelle pour nos clients.

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