Trong các hệ thống lọc tiếp tuyến (Tangential Flow Filtration – TFF), cassette màng lọc đóng vai trò cốt lõi trong việc tách, cô đặc hoặc tinh sạch dung dịch chứa protein, enzyme, vi sinh vật hoặc các phân tử sinh học. Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong dược phẩm sinh học, công nghệ sinh học, sản xuất vaccine, thực phẩm và xử lý nước.

Khác với phương pháp lọc dead-end truyền thống, lọc tiếp tuyến cho phép dòng dung dịch chảy song song với bề mặt màng, giúp giảm hiện tượng tắc nghẽn màng và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Tùy theo kích thước lỗ màng và mục đích sử dụng, các cassette lọc tiếp tuyến thường được phân thành bốn loại chính: UF, MF, NF và RO. Mỗi loại có đặc tính lọc, phạm vi ứng dụng và ưu nhược điểm khác nhau.

Các loại cassette lọc tiếp tuyến phổ biến

Các loại cassette lọc tiếp tuyến TFF phổ biến được phân loại dựa trên cấu trúc màng, vật liệu và kích thước lỗ lọc, chủ yếu dùng trong tinh chế sinh học, cô đặc và lọc khuẩn.

Cassette UF (Ultrafiltration)

Cassette UF (Ultrafiltration) là loại cassette được sử dụng phổ biến nhất trong hệ thống lọc tiếp tuyến, đặc biệt trong ngành dược phẩm sinh học và công nghệ protein.

Màng UF có kích thước lỗ lọc khoảng 1–100 nm, tương ứng với molecular weight cut-off (MWCO) từ 1 kDa đến 500 kDa. Nhờ kích thước này, UF có khả năng:

• Giữ lại protein, enzyme, kháng thể
• Cho phép nước, muối và các phân tử nhỏ đi qua

Do đó, UF thường được sử dụng trong các quá trình cô đặc (concentration) và diafiltration (trao đổi đệm). Cassette UF thường được sử dụng trong:

• Cô đặc kháng thể đơn dòng (mAb)
• Tinh sạch protein tái tổ hợp
• Sản xuất vaccine
• Cô đặc enzyme công nghiệp
• Xử lý whey protein trong ngành sữa

Cassette MF (Microfiltration)

Cassette MF (Microfiltration) có kích thước lỗ lọc lớn hơn UF và thường được sử dụng trong các quy trình loại bỏ tế bào, vi khuẩn và các hạt rắn.

Màng MF có kích thước lỗ lọc khoảng: 0.1 – 10 µm. Với kích thước này, MF có khả năng:

• Giữ lại vi khuẩn
• Loại bỏ tế bào nấm men
• Tách hạt rắn hoặc chất huyền phù

Trong nhiều quy trình sản xuất sinh học, MF được sử dụng như bước tiền xử lý (pre-filtration) trước khi tiến hành UF hoặc NF.

Cassette MF được ứng dụng rộng rãi trong:

• Tách tế bào sau quá trình lên men
• Lọc vi sinh trong sản xuất bia và rượu
• Làm trong nước trái cây
• Xử lý nước thải công nghiệp
• Lọc huyết tương trong công nghệ sinh học

Trong các hệ thống bioreactor, MF thường được sử dụng để tách sinh khối vi sinh ra khỏi môi trường nuôi cấy mà không làm ảnh hưởng đến cấu trúc của sản phẩm sinh học.

Cassette NF (Nanofiltration)

Cassette NF (Nanofiltration) nằm giữa UF và RO về kích thước lỗ lọc và khả năng tách phân tử. Màng NF có kích thước lỗ khoảng: 0.5 – 2 nm. Nhờ kích thước này, NF có khả năng:

• Loại bỏ phân tử hữu cơ nhỏ
• Giữ lại ion đa hóa trị
• Cho phép một phần ion đơn hóa trị đi qua

Điều này khiến NF trở thành giải pháp hiệu quả cho tách muối chọn lọc và loại bỏ hợp chất hữu cơ nhỏ. Cassette NF thường được sử dụng trong:

• Khử màu và tinh sạch dung dịch dược phẩm
• Tách lactose trong ngành sữa
• Xử lý nước uống
• Loại bỏ thuốc trừ sâu và chất hữu cơ trong nước

Trong ngành dược, NF được sử dụng để loại bỏ virus và endotoxin trong một số quy trình tinh sạch sinh học.

Đọc thêm các bài viết:

Thiết bị lên men nuôi cấy tế bào treo trong bồn lên men

Tìm hiểu cấu tạo hệ thống điều khiển bioreactor

Thiết bị lên men ảnh hưởng thế nào đến hiệu suất vi sinh?

Cassette RO (Reverse Osmosis)

Cassette RO (Reverse Osmosis) là loại cassette có khả năng lọc mạnh nhất trong hệ thống màng lọc. Màng RO có kích thước lỗ cực nhỏ, khoảng: 0.1 nm.

Nhờ kích thước này, RO có thể:

• Loại bỏ gần như toàn bộ muối hòa tan
• Giữ lại kim loại nặng
• Loại bỏ vi khuẩn, virus và hầu hết tạp chất

Trong hệ thống lọc tiếp tuyến, cassette RO thường được sử dụng trong các ứng dụng cần độ tinh khiết rất cao. Cassette RO được sử dụng trong:

• Sản xuất nước tinh khiết cho dược phẩm (Purified Water)
• Khử muối nước biển
• Sản xuất nước siêu tinh khiết cho ngành điện tử
• Tái sử dụng nước thải công nghiệp

Trong ngành dược phẩm, RO thường là bước tiền xử lý trước hệ thống EDI hoặc chưng cất nước WFI.

So sánh nhanh các loại cassette lọc tiếp tuyến

Loại cassette	Kích thước lỗ	Khả năng lọc	Ứng dụng chính
MF	0.1 – 10 µm	Loại bỏ vi khuẩn, tế bào	Lọc vi sinh, tách sinh khối
UF	1 – 100 nm	Giữ protein, enzyme	Cô đặc protein
NF	0.5 – 2 nm	Tách ion đa hóa trị	Tinh sạch dung dịch
RO	~0.1 nm	Loại bỏ muối hoàn toàn	Nước siêu tinh khiết

Cassette lọc tiếp tuyến đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống lọc sinh học và xử lý dung dịch công nghiệp. Tùy vào mục tiêu tách và kích thước phân tử cần xử lý, người vận hành có thể lựa chọn cassette phù hợp như:

• MF để loại bỏ vi sinh và hạt rắn
• UF để cô đặc và tinh sạch protein
• NF để tách ion chọn lọc
• RO để tạo nước tinh khiết cao

Để đảm bảo hiệu suất lọc ổn định và tuổi thọ thiết bị lâu dài, việc lựa chọn cassette cần dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật, vật liệu màng và khả năng tương thích với hệ thống lọc tiếp tuyến. Ngoài ra, người vận hành cũng nên ưu tiên các nhà cung cấp uy tín có kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết bị sinh học và xử lý dung dịch.

Trong số đó, MT là một trong những đơn vị cung cấp giải pháp thiết bị lọc và hệ thống bioprocess được nhiều phòng thí nghiệm, nhà máy dược phẩm và cơ sở sản xuất sinh học tin tưởng lựa chọn nhờ chất lượng thiết bị ổn định, tiêu chuẩn quốc tế và khả năng tư vấn kỹ thuật chuyên sâu.