Szűrés Gyógyszertechnológiai alapműveletek Pécsi Tudományegyetem Gyógyszertechnológia és Biofarmáciai Intézet
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
Szűrés Szűrőberendezés kiválasztása függ: - Részecskeméret - Szűrendő anyag koncentrációja - Szűrlet vagy szüredék további feldolgozása - Folyadék és szilárd rész viszonylagos mennyisége
Szűrés A szűrés hajtóereje gravitáció /hidrosztatikai nyomás/ nyomáskülönbség: nyomás, vagy szívás centrifugális erő
Szűrés Gravitációval F g szűrendő anyag szűrő közeg Üledék (zagy) szüredék szűrlet
Szűrés Vákuummal szűrendő anyag szűrő közeg vákuumhoz szűrlet
Szűrés Nyomással kompresszor szűrendő anyag szűrő közeg Üledék (zagy) előnyük, hogy nagyobb nyomáskülönbség érhető el, hátrányuk, hogy kezelésük nehézkesebb szűrlet
Szűrés Részecskeméret szerint: Makro-szűrés (1 mm-nél nagyobb) Felületi Mélységi Membránszűrés (1 mm-nél kisebb) 8
Felületi szűrés áramlásviszonyai 9
Mélyszűrők szűrés szálas szűrőn szálas szűrő mikroszkópos képe
Szűrés sebessége A szűrés sebessége függ a szüredék rétegvastagságától áteresztőképességétől
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
Szűrés sebessége A szüredék szerkezete homodiszperz rosszabb térkitöltés, a szűrés sebessége egyenletes
Szűrés sebessége A szüredék szerkezete heterodiszperz jobb, tömörebb térkitöltés szűrés sebessége csökken
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
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
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
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
Szűrés sebessége Kozeny-Carman egyenlet szemcsehalmazon keresztüli lamináris áramlásra B k permeábilitási faktor Kozeny-Carman állandó, B k 3 2 2 1 a f a f l i szemcsék fajlagos felülete az iszaplepény vastagsága, dv dt k 3 2 2 1 a li f. p ε porozitás
Kozeny-Carman egyenlet rostos szűrő közegre Szűrés sebessége B permeábilitási faktor B d 2 f 16 1. 3 2 k d f ε k szűrő átmérő porozitás Kozeny-Carman állandó
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
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
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
Membrán szűrők 24
Membrán szűrők A keresztáramú, spiráltekercs típusú membránszűrő működési elve 25
Membrán szűrők anyag cellulóz észter nylon cellulóz észter és nylon cellulóz-acetát teflon polivinil származék gyártó Millipore Duralon Mikroweb Celolate Mitex Polyvic
Szűrő berendezések Vákuummal 27
Szűrő berendezések Vákuummal ipari, vákuum-dobszűrő folyamatos üzemű
Szűrő berendezések Nyomással laboratóriumi