- 1 - 敬请参阅最后一页特别声明 本报告的主要看点： 1. 本篇报告就过滤与膜分离进行原理说明。 2. 对生物工业中的下游技术进行分解，帮助理解超滤膜与市场熟悉的层析填料的差别所在。 3. 梳理了切向流过滤市场的规模和主要参与者。 王班 分析师 SAC执业编号：S1130520110002 (8621)60870953 wang_ban＠gjzq.com.cn 生物工程中的切向流超滤技术初探 基本逻辑  持续看好医药上游供应链国产化浪潮下的投资机会。“十四五”医药工业发展规划“指导思想”首次指出，“全面提高医药产业链现代化水平，实现供应链稳定可控，加快创新驱动发展转型”。  生物工程的下游纯化工艺：生物工业中的下游技术及工艺的选择很大程度上取决于产品的性质及所要求的纯度。一般来说，下游加工过程可分为4个主要阶段：①发酵液的预处理和固液分离；②产物提取；③产物精制；④成品加工。其中发酵液的预处理和固液分离通常采用过滤、离心、膜分离等方法；产物的提取和精制过程通常采用萃取、离子交换、吸附、色谱等分离方法。  过滤与分离是生物工程中的关键步骤。在生物工业生产中，微生物发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液及其他培养液大多是固相与液相的混合物，为了提取和精制目的产物，往往需要对悬浮液进行固液分离或液液分离，这是生物产品生产过程中的重要单元操作之一。悬浮液分离的方法有多种，生物工业中最常用的主要是过滤、离心及膜分离。膜分离与传统的分离方法相比，具有设备简单、节约能源、分离效率高、容易控制等优点。生物工业中常用的膜分离过程有反渗透、纳滤、超滤和微滤等。  切向流过滤膜包是板式膜分离设备中使用的一种耗材。切向流超滤（TFF）能快捷、高效地进行生物分子的分离与纯化处理；可用于低至10毫升、高达数千升样品溶液的浓缩和脱盐处理；也可以用于不同大小生物分子的分离、细胞悬液收集、以及发酵液和细胞裂解液的澄清。  再生纤维素Regenerated Cellulose (RC) 膜和聚醚砜Polyithersul fone (PES)膜是目前生物工艺超滤膜包中用到的主要材质。传统过滤膜耐热性和化学稳定性较差。目前已开发的耐热性和pH适应性好的再生纤维素(RC) 膜和聚醚砜(PES) 膜使膜分离技术得到广泛的应用。聚醚砜膜的成功，被认为是膜分离技术的一个突破，它具有以下优点：①耐热性能好；②pH范围宽；③耐氯能力强；④孔径范围宽。  全球切向流过滤市场快速健康发展，前景广阔。根据Market Insights Reports 2020 年全球切向流过滤市场价值约为 10.4 亿美元，预计在 2021-2027 年的预测期内将以超过 11% 的增长率增长。切向流过滤主要用于核酸、抗体和重组蛋白以及其他生物分子的纯化和分离。世界主要参与者包括丹纳赫、默克密理博与赛多利斯等。 投资建议  建议关注：东富龙、森松国际、楚天科技、聚光科技，科百特等。 风险提示  订单不及预期风险；研发不及预期风险；竞争加剧风险；政策监管风险等。 上游供应链系列专题分析报告 行业专题研究报告 2022年02月21日 证券研究报告 医药健康研究中心 医药供应链科普系列专题分析报告 - 2 - 敬请参阅最后一页特别声明 内容目录 生物工程中的分离纯化 ...................................................................................3 发酵液的预处理和固液分离 ............................................................................3 膜分离技术 .....................................................................................................3 膜分离方法..................................................................................................3 膜的分类 .....................................................................................................4 膜分离设备与切向流过滤膜包......................................................................5 全球切向流过滤市场概况 ................................................................................6 国内创新过滤企业科百特 ................................................................................6 投资建议 ........................................................................................................9 风险提示 ........................................................................................................9 图表目录 图表1：膜分离性能........................................................................................4 图表2：微滤、超滤、纳滤和反渗透的主要应用领域.......................................4 图表3：几种常用膜的适用范围 ......................................................................5 图表4：切向流过滤的原理 .............................................................................5 图表5：切向流过滤膜包.................................................................................6 图表6：切向流过滤夹具.................................................................................6 图表7：切向流过滤市场主要参与者 ...............................................................6 图表8：科百特超滤膜包的类型 ......................................................................7 图表9：切向流简易装臵零部件 ......................................................................7 图表10：切向流简易装臵结构图 ....................................................................7 图表11：科百特定制化Lab Pilot&Process超滤系统 ......................................8 9ZlYnVfXcZkWlU9UnUbRcM7NpNpPtRmOkPoOnPlOnPoPbRpPxOwMqRuNMYrRrP医药供应链科普系列专题分析报告 - 3 - 敬请参阅最后一页特别声明 生物工程中的分离纯化  生物工业中的下游技术及工艺的选择很大程度上取决于产品的性质及所要求的纯度。一般来说，下游加工过程可分为4个主要阶段：①发酵液的预处理和固液分离；②产物提取；③产物精制；④成品加工。其中发酵液的预处理和固液分离通常采用过滤、离心、膜分离等方法；产物的提取和精制过程通常采用萃取、离子交换、吸附、色谱等分离方法。 发酵液的预处理和固液分离  固液分离或液液分离是生物产品生产过程中的重要单元操作之一。在生物工业生产中，微生物发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液及其他培养液大多是固相与液相的混合物，其目的产物有的分泌到细胞外，即胞外产物，如柠檬酸、乳酸等有机酸，有的则不能分泌到细胞外而保留在细胞内，如青霉素酰化酶、碱性磷酸酶等胞内酶及基因工程表达产物，还有的就是细胞本身，如酵母单细胞蛋白、嗜酸乳杆菌和双歧杆菌等。为了提取和精制目的产物，往往需要对悬浮液进行固液分离或液液分离。  发酵悬浮液的种类多、分离较为困难。大多数表现为黏度大和成分复杂的特点，且悬浮液中的固体粒子具有一定的可压缩性，使得分离更加困难。通常分离前先对悬浮液进行预处理，改变悬浮液的物理性质，再选择适宜的分离手段和操作条件，达到分离的目的。  悬浮液分离的方法有多种，生物工业中最常用的主要是过滤、离心及膜分离。过滤是生物工业中传统的单元操作，是目前用于固液分离的主要方法。离心可用于过滤的前处理，且对那些颗粒小、悬浮液黏度大、过滤速率慢甚至难以过滤分离的悬浮液分离有效，还可用于液液分离过程。膜分离技术是选择不同孔径的膜实现固液分离，溶质与溶剂的分离及浓缩和纯化操作。膜分离过程包括微滤、超滤、纳滤、反渗透。 膜分离技术  膜分离技术是20世纪60年代以后发展起来的高新技术，目前已成为一种重要的分离手段。膜分离与传统的分离方法相比，具有设备简单、节约能源、分离效率高、容易控制等优点。膜分离通常在常温下操作，不涉及相变化。这对于处理热敏性物料，如食品、制药和生物工业产品来说，显得十分重要。膜分离技术一般可除去1μm以下的固体粒子。 膜分离方法  膜分离过程的实质是小分子物质透过膜，而大分子物质或固体粒子被阻挡。因此，膜必须是半透膜。膜分离的推动力可以是多种多样的，一般有浓度差△c，压力差△p，电位差△v等。常见的膜分离过程有渗透、透析、电渗析、反渗透、微过滤、超滤、纳滤、气体透过等。 医药供应链科普系列专题分析报告 - 4 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表1：膜分离性能 来源：《生物工程设备》、国金证券研究所  生物工业中常用的膜分离过程有反渗透、纳滤、超滤和微滤等。这四种分离方法都是以压力差为推动力，只是所用膜的孔径不同，截留粒子的大小不同，其主要应用领域及实例见下表。如果膜两侧溶液间的压力差大于渗透压，就会发生溶剂倒流，使得浓度较高的溶液进一步浓缩，这一过程称为反渗透。如果膜只阻挡大分子，而大分子的渗透压是不明显的，这种情况称为超滤。介于反渗透和超滤之间的膜分离过程称为纳滤，其膜孔径为1~10nm，截留分子质量100~1000u。而以多孔细小薄膜为过滤介质，使不溶物浓缩过滤的操作为微滤；按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作为超滤；从溶液中分离出溶剂的膜分离操作为反渗透。 图表2：微滤、超滤、纳滤和反渗透的主要应用领域 来源：《生物工程设备》、国金证券研究所 膜的分类  最初的过滤膜是用醋酸纤维材料制造的。这种膜透过速度大，截留能力强，适用于反渗透膜，且制造容易，原料来源广。但醋酸纤维膜耐热性和化学稳定性较差，使用温度不能高于40°C，最适pH范围为3~6，否则会在强酸或中等程度碱液中水解，应用受到限制。目