* álltalában 60% m-xilén, 14% p-xilén, 9% o-xilén with 17% etil benzol,

Átírás

1 Környezetbarát és katalitikus folyamatok (oldószerek) Simándi Béla BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Az előadás vázlata Oldószerválasztás a gyógyszeriparban Élelmiszeriparban engedélyezett oldószerek Esettanulmányok Az oldószer felhasználás a gyógyszergyártásban Food and Drug Administration - FDA (USA) European Medicines Agency EMEA (EU) 1

2 Az oldószerek osztályozása Cím: ICH Topic Q 3 C (R4) Impurities: Residual solvents Hivatkozás: CPMP/ICH/283/95 A rövidítések: ICH: International Conference on Harmonization CPMP: Committee for Propriatory Medicinal Products 1. csoport: el kell kerülni a használatukat Oldószer Határérték (ppm) Hatás Benzol 2 Karcinogén Széntetraklorid 4 Mérgező és környezetszennyező 1,2-Diklóretán 5 Mérgező 1,1-Diklóretén 8 Mérgező 1,1,1-Triklóretán 1500 Környezetszennyező 2. csoport: korlátozottan lehet használni Oldószer Megengedett napi kitettség (mg/nap) Határérték (ppm) Acetonitril 4,1 410 Klórbenzol 3,6 360 Kloroform 0,6 60 Ciklohexán 38, ,2-Diklóretén 18, Diklórmetán ,2-Dimetoxietán N,N-Dimetilacetamid 10, N,N-Dimetilformamid 8, ,4-Dioxán 3, Etoxietanol 1,6 160 Etilén-glikol 6,2 620 Formamid 2,2 220 Hexán 2,

3 2. csoport: folytatás Oldószer Megengedett napi kitettség (mg/nap) Határérték (ppm) Metanol Metoxietanol 0,5 50 Metilbutil-keton 0,5 50 Metilciklohexán 11, N-Metilpirrolidon 48, Nitrometán 0,5 50 Piridin Szulfolán 1,6 160 Tetralin Toluol 8, ,1,2-Triklóretén 0,8 80 Xilén* 21, * álltalában 60% m-xilén, 14% p-xilén, 9% o-xilén with 17% etil benzol, 3. csoport: mérgezés veszélye kicsi Ecetsav Izopropil-benzol Heptán 2-Metil-1-propanol Aceton Dimetilszulfoxid Izobutil-acetát Pentán Anizol Etanol Izopropil-acetát 1-Pentanol 1-Butanol Etil-acetát Metil-acetát 1-Propanol 2-Butanol Etil-éter 3-Metil-1-butanol 2-Propanol Butil-acetát Etil-formát Metiletil-keton Propil-acetát Terc-butilmetiléter Hangyasav Metilizobutil-keton Tetrahidrofurán GMP technológiában használhatók 4. csoport: mérgező tulajdonságuk kevéssé ismert 1,1-Dietoxipropán 1,1-Dimetoximetán 2,2-Dimetoxipropán Izooktán Izopropil-éter Metil-izopropil-keton Metil-tetrahidrofurán Petróleum éter Triklórecetsav Triflórecetsav 3

4 Élelmiszereknél használható oldószerek European Comission directive 88/344/EEC Magyar Élelmiszerkönyv /344 GMP technológiákban korlátlanul használható oldószerek Gázok Folyadékok propán etil-alkohol 2 bután etil-acetát szén-dioxid aceton 1 dinitrogén-oxid víz 2 1 Az aceton nem használható olívatörkölyből készült olaj finomítására. 2 Az etanol és a víz (amely savassága vagy lúgossága beállítására szolgáló anyagot is tartalmazhat) extrakciós oldószerként korlátozás nélkül használható. Extrakciós oldószerek élelmiszerek és élelmiszer adalékok előállítására Név hexán 1 metil-acetát etil-metil-keton 2 diklór-metán Felhasználás Zsírok és olajok előállítása frakcionálása, kakaóvaj előállítása; Fehérjék, lisztek, darák zsírmentesítése; Zsírmentes gabonacsírák előállítása Koffeinmentesítés, izgató és keserű anyagok eltávolítása kávéból és teából; Cukor kinyerése melaszból Zsírok és olajok frakcionálása; Koffeinmentesítés, izgató és keserű anyagok eltávolítása kávéból és teából Koffeinmentesítés, izgató és keserű anyagok eltávolítása kávéból és teából Termékekben megengedett maradék zsírokban, olajokban, kakaóvajban; 10 mg/kg az élelmiszerekben, amelyek a zsírmentes fehérjét, lisztet tartalmazzák; 30 mg/kg a zsírmentes szója termékekben; 5 mg/kg a zsírmentes csírában 20 mg/kg kávé ill. tea; cukor 5 mg/kg zsír ill. olaj; 20 mg/kg kávé ill. tea 2 mg/kg pörkölt kávé; 5 mg/kg tea 4

5 Extrakciós oldószerek természetes ízesítők és aromák kinyerésére Név dietil-éter hexán 1 ciklohexán metil-acetát bután-1-ol bután-2-ol etil-metil-keton 1 diklór-metán propán-1-ol 1,1,1,2-tetrafluor-etán A megengedett maradék az élelmiszerben, amelyben a kivonatot felhasználják 2 mg/kg 0,02 mg/kg 0,02 mg/kg Név Extrakciós oldószerek fizikai-kémiai jellemzői n-hexán izohexá n izopropil -alkohol etilalkohol etilacetát aceton CAS-szám Képlet C 6 H 14 C 6 H 14 C 2 H 6 O C 3 H 8 O C 4 H 8 O 2 C 3 H 6 O Móltömeg 86,18 86,18 46,07 60,11 88,11 58,08 Sűrűség, kg/m Olvadáspont, C Forráspont, C 68, ,4 82, Lobbanáspont, C (- 16) Öngyulladás, C Robbanási határ, (V/V)% 1,2 7,7 1,2-7 3,3 19,0 2,5 12,0 2,3 11,4 2,2-13 Párolgáshő, kj/kg 334,5 324,1 854,1 667,0 430,8 512,3 Fajhő, kj/kgk 2,23 2,23 2,55 2,50 2,13 2,14 Oldhatóság vízben 1 nem nem old. old. korl. old. Esettanulmányok Christ C. (Hoechst AG): Chem. Tech. Europe, (1996) 5

6 6

7 Köszönöm a figyelmüket! Illékony szerves vegyületek emissziójának csökkentése Székely Edit 7

8 Az előadás vázlata EU direktíva Oldószerek helyettesítése Esettanulmányok Emisszió szabályozás Esettanulmányok VOC (volatile organic compound) direktíva A TANÁCS 1999/13/EK IRÁNYELVE (1999. március 11.) a szerves oldószerek egyes tevékenységeknél és berendezésekben történő felhasználása során keletkező illékony szerves vegyületek kibocsátásának korlátozásáról Jellemző tevékenységi körök Ragasztás (cipő, laminálás, stb.) Festés (fa, fém, járműipar stb.) Nyomdaipar Tisztítás (felületek, ruházat stb.) Gumiipar Növényi olaj és állati zsír előállítás, finomítás Gyógyszeripar 8

9 Előírt tevékenységek A diffúz kibocsájtási határértékek betartása új és meglevő készülékek esetén (technológiafüggő határértékek!, szén-ekvivalensre vonatkoztatva) Monitoring Oldószermérleg készítése Gyógyszeripar The activity manufacturing of pharmaceutical products is defined as synthesis, fermentation, extraction, formulation and finishing of pharmaceutical products and where carried out at the same site, the manufacture of intermediate products. The SE Directive covers installations in which this activity is taking place with an an-nual organic solvent consumption greater than 50 t. Nagy oldószer igényű tevékenységek a gyógyszeriparban Szintézisek oldószerei (pl. etanol, metanol, izopropanol, metilén-klorid) Fermentáció (a termék kivonása extrakcióval) Kivonás (pl. etanol, metanol, toluol, heptán) Szárítás, keverés, granulálás stb. Filmbevonás (pl. etanol, metanol, izopropanol, metilén-klorid) Készülékek tisztítása (pl. metanol) Emissziós pont lehet még a tárolási hely. 9

10 Oldószerek helyettesítése Speciális csökkentési kötelezettség a CMR (karcinogén, mutagén, reprodukciót befolyásoló oldószerekre) Bevezethető VOC mentes helyettesítések: Szintézis, extrakció (technológiai, GMP, iparjogvédelmi korlátok lehetnek). A készülékek vizes alapú tisztítása Filmbevonás (technológiai korlátok lehetnek, de vizes és apoláris technológiák is elérhetőek) Emisszió csökkentés 1. Kondenzáltatás (oldószer újrafelhasználás lehetséges) Kirogén kondenzáltatás (értékes oldószerek esetén) Oldószer újrafelhasználás (gyáron belül vagy specializált cégeknél) Adszorpció Abszorbció Emisszió csökkentés 2. Égetés (már 1-2 g VOC / Nm 3 önfenntartó lehet, jell. 800 C körül) Katalitikus oxidáció ( C, fix oldószerterhelésnél célszerű) Bio-oxidáció Technológiai fejlesztések (helyi elszívás, nagyobb koncentráció, szivárgásmentesítés stb.) Szervezési lépések (batch szám csökkentése, oldószeráram nyomonkövetése stb.) 10

11 Növényolaj gyártás >10 t/év Kibocsájtási határértékek: Állati zsír: 1,5 kg/t; Ricinus: 3 kg/t; Repcemag: 1 kg/t; Napraforgómag:1 kg/t; Szójabab (normál őrlés, sajtolás): 0,8 kg/t; Szójabab (fehér pelyhes üledék): 1,2 kg/t; Egyéb magvak és növényi anyagok: 3 kg/t (4) (4) A teljes kibocsátási határértéket olyan berendezésekre, amelyek adagonként dolgozzák föl a magvakat illetve egyéb növényi anyagokat, az illetékes hatóság minden esetet külön vizsgálva, a legjobb elérhető technológia alapján állapítja meg. Hexán tartalom 11

12 A hexán helyettesítése Mind egészségügyi, mind környezetvédelmi szempontból indokolt lenne a hexán kiváltása, de egyelőre csak nagyobb értékű olajoknál gazdaságos Megvalósítható alternatív eljárások: Szuperkritikus szén-dioxidos extrakció Enzimes sejtfalbontást követő vizes extrakció Ultrahanggal segített feltárás Ozmotikus sokk Emisszió csökkentés Kondenzáltatás, elnyeletés Oldószer újrafelhasználás (gyáron belül) Technológiai fejlesztések (helyi elszívás, szivárgásmentesítés stb.) Szervezési lépések (pl. oldószeráram nyomonkövetése) Vegytisztítás A leghatékonyabb eljárás perklóretilént alkalmaz. Megfelelő oldószer-visszaforgatás esetén az emisszió 10g/kg-ig csökkenthető (20 g/kg a határérték) Folyékony szilikonos technológia (dekametilciklopentasziloxán: jelentős VOC kibocsájtás, de 2-3 nap alatt lebomlik) Szén-hidrogén alapú technológia (n- és i- paraffinok) Szén-dioxidos eljárás 12

13 Összefoglalás A VOC kiváltás módja egyedi lehet csak Az emisszió csökkentésnek vannak általános módjai Gondos technológia management Anyagáramok nyomonkövetése A környezet felé irányuló áramok leválasztása Végső soron mindez gazdasági kérdés is. 13