Szűrés. Gyógyszertechnológiai alapműveletek. Pécsi Tudományegyetem Gyógyszertechnológia és Biofarmáciai Intézet

Átírás

1 Szűrés Gyógyszertechnológiai alapműveletek Pécsi Tudományegyetem Gyógyszertechnológia és Biofarmáciai Intézet

2 Szűrés Szűrésnek nevezzük azt a műveletet, amelynek során egy heterogén keverék, különböző halmazállapotú összetevőit (pl. szilárd-folyadék, szilárd-gáz) választunk el egymástól. Szűrést alkalmazunk például kristályosításkor injekciós oldatok szálmentesítésére levegő tisztításakor

3 Szűrés Szűrőberendezés kiválasztása függ: - Részecskeméret - Szűrendő anyag koncentrációja - Szűrlet vagy szüredék további feldolgozása - Folyadék és szilárd rész viszonylagos mennyisége

4 Szűrés A szűrés hajtóereje gravitáció /hidrosztatikai nyomás/ nyomáskülönbség: nyomás, vagy szívás centrifugális erő

5 Szűrés Gravitációval F g szűrendő anyag szűrő közeg Üledék (zagy) szüredék szűrlet

6 Szűrés Vákuummal szűrendő anyag szűrő közeg vákuumhoz szűrlet

7 Szűrés Nyomással kompresszor szűrendő anyag szűrő közeg Üledék (zagy) előnyük, hogy nagyobb nyomáskülönbség érhető el, hátrányuk, hogy kezelésük nehézkesebb szűrlet

8 Szűrés Részecskeméret szerint: Makro-szűrés (1 mm-nél nagyobb) Felületi Mélységi Membránszűrés (1 mm-nél kisebb) 8

9 Felületi szűrés áramlásviszonyai 9

10 Mélyszűrők szűrés szálas szűrőn szálas szűrő mikroszkópos képe

11 Szűrés sebessége A szűrés sebessége függ a szüredék rétegvastagságától áteresztőképességétől

12 Szűrés sebessége A szüredék lehet összenyomhatatlan a pórusok, csatornák száma, nagysága szűréskor alig változik összenyomható a pórusok, csatornák száma, nagysága a szűrés során csökken, tömörebbé válik

13 Szűrés sebessége A szüredék szerkezete homodiszperz rosszabb térkitöltés, a szűrés sebessége egyenletes

14 Szűrés sebessége A szüredék szerkezete heterodiszperz jobb, tömörebb térkitöltés szűrés sebessége csökken

15 Szűrés sebessége A szűrő teljesítménye a szűrési sebességgel jellemezhető (az időegység alatt átáramlott szűrlet mennyiségével: V/t) A szűrési sebesség (v sz ) az egységnyi szűrőfelületre (A) vonatkoztatva: 1 dv v sz A dt 15

16 Szűrés sebessége Hagen Poiseuille törvénye: lamináris, súrlódásos, időben állandó áramlás v átl v max 2 r 4 8 h p r h a kapilláris sugara, a folyadék viszkozitása, a kapilláris hossza. 16

17 Szűrés sebessége Carman - a szűrés alapegyenlete dv dt V a szűrlet térfogata p l nyomásesés a szűrőrétegen A szűrőfelület η viszkozitás α fajlagos lepényellenállás p l V c A A R m c egységnyi térfogatú szűrletből felhalmozódó részecskék tömege, R m a szűrőközeg ellenállása a f ε ρ sz szemcsék fajlagos felülete. porozitás, szilárd részecskék sűrűsége, k 1 3 a f sz 2 17

18 Szűrés sebessége Darcy egyenlet dv BAp V t B A Δp η L a szűrlet térfogata idő permeábilitási faktor a szűrő felülete nyomásesés a szűrőn viszkozitás a szűrőréteg vastagsága dt L

19 Szűrés sebessége Kozeny-Carman egyenlet szemcsehalmazon keresztüli lamináris áramlásra B k permeábilitási faktor Kozeny-Carman állandó, B k a f a f l i szemcsék fajlagos felülete az iszaplepény vastagsága, dv dt k a li f. p ε porozitás

20 Kozeny-Carman egyenlet rostos szűrő közegre Szűrés sebessége B permeábilitási faktor B d 2 f k d f ε k szűrő átmérő porozitás Kozeny-Carman állandó

21 Anyaga lehet: Szűrők 1. Merev, porózus szűrőtestek Kaolin: porózus kerámia (Chamberland szűrők, ~gyertyák) Diatomaföld: (Berkefeld szűrők) derítő és sterilező szűrésre Üveg: zsugorított üveg (Pyrex, Schott) derítő és szálmentesítő és sterilező szűrésre

22 2. Rostos szűrőtestek Anyaga lehet: Szűrők cellulóz: gyapot, textilhulladék, növényi anyagok Poláros és nem poláros anyagok derítő szűrésére Vizet adszorbeálnak (duzzadás), nem poláros oldószer számára kevéssé átjárható Kovaföld, perlit: Seitz-szűrők / azbeszt: Cellulóz: lebegő anyagok, mikroorganizmusok mechanikai szűrése Nagy mennyiségű alkália (Mg) leadása, ph ellenőrzése

23 Szűrők 2. Membrán szűrők Különleges körülmények között előállított, különböző átmérőjű kollódiumkorongok. Pórusméret: 5 nm-3 mm, de egy korongon belül egyforma Szűrés diffúziós anyagátvitellel Anyaga lehet: Regenerált cellulóz Cellulóz-észter Poliészterek Polietilén Szulfonált polisztirén Egyéb műanyagok

24 Membrán szűrők 24

25 Membrán szűrők A keresztáramú, spiráltekercs típusú membránszűrő működési elve 25

26 Membrán szűrők anyag cellulóz észter nylon cellulóz észter és nylon cellulóz-acetát teflon polivinil származék gyártó Millipore Duralon Mikroweb Celolate Mitex Polyvic

27 Szűrő berendezések Vákuummal 27

28 Szűrő berendezések Vákuummal ipari, vákuum-dobszűrő folyamatos üzemű

29 Szűrő berendezések Nyomással laboratóriumi