膜分离技术是指在分子水平上，不同粒径的混合物质在通过半渗透膜时，实现机械分离的技术。在 20世纪初出现，60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，目前已广泛应用于医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生、食品饮料行业浓缩分离等领域，已成为当今分离科学中重要的手段之一。
1、发酵制药工业中的组合膜工艺
1.1超滤
应用膜分离技术处理生物发酵液时，对发酵液进行直接超滤实现固液分离已经越来越普遍，通过超滤来去除大分子物质，如菌丝、蛋白质、病毒、热原等，而小分子代谢物包括目的产物、盐类和水则几乎全部通过超滤膜。
1.2纳滤
在发酵制药生产中，由于目的产物的浓度低，产品脱水浓缩是重要的提取工序。目前，生产中多采用多效蒸发器进行浓缩，其投资大、能耗高;同时由于蒸发的相变过程，造成产品损失，产品颜色加深;对于某些残糖含量高的产品，焦糖化还可能造成堵塞结垢。在发酵生产的脱水浓缩工艺中采用无相变、低能耗的一级或多级纳滤和反渗透技术，可以极大减少后续工艺中所用溶媒及能耗，同时可以提高收率和产品质量，具有显著的经济效益。
2、发酵液的特点
制药工业中抗生素、维生素和氨基酸的生产主要采用以粮食为主要原料的生物发酵法，发酵液中目的产物的浓度很低，一般仅占发酵液体积的 0.1%—5%左右，并含有大量的其他杂质，如菌丝体、蛋白质、残存可溶底物、中间代谢产物、发酵液预处理过程中加入的物质等;而且某些目的产物的耐热、耐 pH 值和耐有机溶剂性差。因此要从发酵液中去掉大量杂质，制取高纯度的合乎药典规定的产品，提取及精制是很重要的环节。
选择适当的膜分离过程，可代替某些真空转毂过滤、板框压滤、离心分离、絮凝、离子交换、溶媒抽提、蒸发等多种传统的分离浓缩方法。膜分离技术成为实现发酵制药工业产品分离的重要手段之一。