Diafiltratie

Diafiltratie is een proces voor scheiding en zuivering van het doelproduct uit de hoofdoplossing die de andere stoffen met een klein molecuulgewicht (MW) bevat, b.v. zouten, oplosmiddel. De term ‘diafiltratie’ betekent een combinatie van ‘verdunning’ en ‘filtratie’. Een bufferoplossing of gedemineraliseerd water wordt aan het concentraat of retentaat toegevoegd om het verloren permeaatwater tijdens de filtratie aan te vullen, op een zodanige manier dat de concentratie van afgekeurde verbindingen (dwz doelproducten) constant wordt gehouden, terwijl de ongewenste kleine MW-verbindingen worden verdund voor hun geleidelijke 'uitwassen' door middel van filtratiecycli.

Diafiltratie wordt veel gebruikt op het gebied van:

• Biotech & farmacie, voor b.v. enzym/antibiotica/serum/polypeptide extractie en zuivering;
• Eten & drinken, b.v. suikerscheiding, dealcoholisatie;
• Zuivelindustrie, b.v. wei-eiwit isolatie, lactose demineralisatie;
• Herstel van hulpbronnen, b.v. extractie van organische stof uit oppervlaktewater.

Diafiltratie wordt normaal gesproken uitgevoerd met één batch voedingswater, het retentaat wordt teruggevoerd naar de voedingstank voor verdere verwerking en bufferoplossing of gedemineraliseerd water wordt als verdunningsmiddel aan de voedingstank toegevoegd. De manier van toevoegen van het verdunningsmiddel kan continu of discontinu zijn. Continue diafiltratie heeft het voordeel dat het een stabiele concentratie van het doelproduct in het retentaat handhaaft, wat wordt gezien als een zachter proces, vooral voor biomolecuulproducten, omdat variërende concentraties moleculaire interacties kunnen veroorzaken en bijgevolg productverlies kunnen veroorzaken. In deze continue diafiltratiemodus wordt verdunningsmiddel toegevoegd met dezelfde stroomsnelheid van permeaat, wanneer het geproduceerde permeaatvolume hetzelfde bereikt als het initiële voedingsvolume, wordt 1 diafiltratievolume of 1 diafiltratiecyclus verwerkt.

De mate waarin het doelproduct wordt gezuiverd, hangt af van de diafiltratiecycli en de permeabiliteit van de ongewenste soorten. Hoe meer permeabel de ongewenste soorten, hoe minder diafiltratiecycli nodig zijn. Voor ionen met 100% permeabiliteit (bijvoorbeeld voor een ultrafiltratiemembraan), zijn bijvoorbeeld 7 diafiltratiecycli voldoende om bijna 100% ionenverwijdering uit de voedingsoplossing te hebben. Terwijl 9 cycli nodig zijn om soorten volledig te verwijderen met 75% permeabiliteit op hetzelfde ultrafiltratiemembraan (Bron: Diafiltratie: een snelle, efficiënte methode voor het ontzouten of bufferuitwisseling van biologische monsters, door Pall Life Sciences, PN 33289).

Daarnaast is de keuze van een membraan met een juiste molecuulgewichtsgrenswaarde (MWCO) belangrijk. De MWCO van een membraan wordt beschouwd als het molecuulgewicht (MW) van een specifieke polymere verbinding die 90% afstoting op dit membraan heeft. Het betekent dat er een mogelijkheid is dat het doelproduct door het membraan gaat als het MWCO van het membraan precies hetzelfde is als het MW van het doelproduct, vooral tijdens diafiltratie, met een 'uitwassend' effect zal er meer productverlies zijn. Daarom wordt een strakker membraan in verhouding tot het MW van het doelproduct geadviseerd.

Het procesdiagram van diafiltratie wordt weergegeven in figuur 1, waarin een interne recirculatiepomp helpt om een kruisstroom langs het membraanoppervlak te creëren (ook wel 'tangentiale stroom' genoemd), waardoor het membraanvervuilingspotentieel wordt verminderd

Figure 1 –Processchema van diafiltratie met interne recirculatie

In Lenntech helpen we onze klanten om hun voeroplossingen te testen met onze lab- en pilootinstallaties, om zo het beste membraan te selecteren voor hun specifieke product, en ook om het diafiltratieproces te optimaliseren met betrekking tot b.v. voedingsdruk, initiële diafiltratieconcentratie, kruisstroomsnelheid, voor een hoge productopbrengst in een kortere verwerkingstijd. Op basis van de testresultaten gaan we verder met het ontwerpen, engineeren en produceren van een diafiltratiesysteem op pilotschaal of op ware grootte voor onze klanten.

Voor meer informatie of een aanbieding, contact u Lenntech: Antwoord formulier of per telefoon +31 152 755 703