【问】在选择液体过滤器时，如何根据需求合理的确定过滤膜材质和膜面积，选择合适的过滤装置?
【答】一、过滤膜材质的选择
过滤膜材质的选择主要考虑构成过滤膜材质的物理化学性质是否符合实际工艺的要求。应充分考虑滤器与待过滤料液的兼容性。过滤器不得因与产品发生反应、释放物质或吸附作用而对产品质量产生不利影响。除菌过滤器不得脱落纤维，严禁元使用含有石棉的过滤器。
滤膜材质分为亲水性膜材和疏水性膜材，亲水性膜材一般用于液体过滤，例如:亲水性聚偏二氟乙烯 (polyvinylidenefluoride，PVDF) 、聚孤 (polysulfone) 、聚醚硕 (polyethersulfone,PES) 、尼龙 (nylon) 、纤维素酷(cellulose ester)等。特殊情况下，例如有机溶媒的过滤，建议使用疏水性聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)。
疏水性膜材一般用气体过滤和有机溶媒过滤，例如:聚四氟乙烯和疏水性聚偏二氟乙烯等。严格工艺条件下，应使用绝对疏水材质的气体过滤器，如聚四氟乙烯。
膜材的选择还应考虑不同料液的特性，通常可以通过小试工艺开发实验对不同的过滤器进行选择，小试工艺开发时会关注载量和流速，来选择适合的膜材。尤其是一些特殊或者新型治疗药物。比如纳米制剂具有粒径大、黏度高等特性，在过滤初期就会对滤膜造成堵塞，造成过滤载量低，在前期除菌过滤器筛选的时候，就会关注载量。
不同的膜材不仅影响过滤器的过滤效果，同时也影响过滤器的可提取物和(或)浸出物水平、物理和热特性以及与过滤料液的相互反应。确定过滤膜后，需要对有效过滤面积、操作温度和压差限值、可提取物和(或)浸出物、兼容性以及除菌性能进行评估。
物理性质的要求主要体现在:在工艺要求的温度或压力条件下，过滤膜结构和过滤性能的稳定性。一方面这与过滤膜的材质和结构有关，另一方面也与不同供应商的过滤膜和过滤器的制造工艺有关。
可参考供应商的过滤器产品资料，确定过器合理的工作范围 (包括最大工作压差、最高耐受温度等)，必要时可对过滤器的供应商进行审计。
过滤膜的化学兼容性是指与被过滤料液之间相互作用的性质。在过滤典型的水溶液时，这种情况较少发生。但在极端 pH或有机溶剂存在的情况下，可能发生不兼容的情况。由于聚偏二氟乙烯 (PVDF) 其良好的亲水性 (经过亲水改良)成熟的制造工艺、对蛋白质类产品的极低吸附，作为除菌过滤膜被广泛应用 (但在高 pH 等碱性条件下，会有不稳定的情况发生)纤维素材质的亲水性较好，但对极端 pH 溶液的耐受性欠佳聚醚硕 (PES)有良好的 pH 耐受性能，较好的过滤通量和载量但对某些有机溶剂耐受性欠佳。聚四氟乙烯(PTFE) 对极端pH和有机溶剂有很好的耐受性，但由于其疏水性较强，不适合普通水溶液的过滤，作为液体过滤器时通常用于有机溶剂的过滤。
过滤膜材质的选择还需要考虑吸附情况。虽然吸附作用是不可避免的，但可以选择吸附作用相对较小的过滤材质。过滤膜的吸附可以等比工艺放大，因此可以用缩小模型试验考察生产规模的吸附情况。在进行最终灌装时，因为吸附作用的发生有时候需要排放和收集最初一部分的滤液以保证最终产品的浓度。
二、过滤膜面积的确定
在对过滤膜材质进行初步筛选后，需要确定过滤膜面积在实际操作中，过滤膜材质的选择和过滤膜面积的确定通常会同步进行。
相对于预过滤，除菌过滤器的成本通常较高，其载量却相对较低。对于较浑浊的液体，通常需要经过一级或几级预过滤才适合进行最终的除菌过滤。另外，根据无菌产品生产工艺生产时限可以考虑在配制后除菌过滤之前采用预过滤 (如减菌过滤)降低微生物负荷。
过滤膜面积的大小关系到过滤工艺的成败。过小的过滤膜面积会导致过滤时间延长，和(或)过滤过程中途堵塞，甚至过滤料液报废。过滤膜面积过大则会导致产品收率下降，过滤成本上升。因此，选择合理的过滤膜面积需要经过科学的方法进行实验和计算后得出。
三、过滤装置的选择
过滤装置的选择涉及不同的过滤器结构，过滤器出口的不同形式和过滤器的方向等。虽然可以采用缩小规模试验计算过滤膜面积，但对于不同过滤装置放大后仍会存在一些差别。因此，在选择过滤装置的时候不仅需要考虑工艺上的适用性，也要考虑不同过滤装置对过滤器本身性能的影响。
1.过滤器结构的选择 过滤器由于结构不同，存在多种形式，比如圆盘式、层叠式、简式和囊式过滤器等。因为圆盘(片)式过滤器的成本较低，通常被用于产品附加值较低的行业。但因为其需要的配套不锈钢夹具装配复杂，滤膜面积小等缺点，逐渐为其他过滤装置所替代。层叠式过滤器最大的优点是它的保留体积较小，通常适合于高附加值产品的终端除菌过滤，但由于其本身结构的原因，有不耐受反压缺点。筒式过滤器是应用最为广泛的除菌过滤器，它将膜折叠于滤芯中，有很高的滤膜面积 (如150~10,000cm2) ，在滤膜上下两端均有支撑层，因此有较好的正反向压力耐受，可耐受多次蒸汽灭菌其可被安装于不锈钢外壳中，也可自带塑料外壳，作为一次性过滤系统使用，后者通常称为囊式过滤器。
2.过滤器出口形式和过滤方向的选择 囊式过器外壳的管路接口有多种形式: 如法兰接口、倒刺软管接口等，可根据需要选择合适的过滤接口形式。不锈钢外壳过滤器常见的为法兰接口。
根据连接管道方向的不同，通常囊式过滤器有两种不同方向的进出口形式。一种是平行于管道的方式 (in-line) ，另一种是垂直于管道的方式 (T-line)。
需要注意的是，不同过滤器接口内径大小不同，在一定流速下的压差也会有较大差异。另外，过滤方向不同的过滤器压差也会有差异。如下图所示。
3.过滤器管道大小的确定 液体在过滤过程中在管道内存在一定的压力损失，且会在管道内壁产生残留，管径越大则残留越多。因此，需要根据过滤过程中所需要达到的流速选择合适的管径大小。
