Povrchová vs. hloubková filtrace. Princip filtrace. Povrchová (koláčová) filtrace. Typy filtrů. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob

Transkript

1 Tekutiny Dorava tekutin Filtrace Princi iltrace Povrchová vs. hloubková iltrace» Dělení evných částic od tekutiny na orézní iltrační řeážce Susenze, Aerosol Filtrát Filtrační koláč Filtrační řeážka Tyy iltrů» Absolutní» tenká iltrační řeážka s velikostí órů menší než jsou zachytávané částice» robíhá koláčová iltrace» Relativní (hloubkové)» zachytávají se částice odstatně menší než je rozměr órů» účinnost zachycení závisí na tloušťce iltrační vrstvy» zachycení robíhá za ůsobení ovrchových nerovností, ovrchových sil, elektrostatických sil Povrchová (koláčová) iltrace» Filtrační koláč může sulovat unkci iltrační řeážky 1

2 Filtrační řeážky» Vrstvy zrnitých materiálů» Vrstvy vláknitých materiálů» Paírové materiály» Porézní komaktní materiály» Tkaniny» Perorované desky, síta» Makroorézní membrány Kritéria vhodnosti iltrů» Rychlost iltrace» Účinnost iltrace» Chemická stabilita iltru» Ainita k iltrované tekutině» Adsorce složek iltrovaného média na iltru Filtrační nuče Svíčkové iltry» Jednoduché tlakové nebo vakuové iltry» nař. ro searaci krystalů z matečného louhu Listové iltry Kalolis

3 Filtrace ve armacii» Čiření (čistící iltrace)» ožadovaným roduktem je iltrát» evných částic je velmi málo, jsou malé» seciální říad = sterilní iltrace» musí zachytit veškeré mikroorganismy» 0, 0,45 μm» Koláčová iltrace» roduktem je iltrační koláč» evných částice je až 0 %» není nutná 100 % účinnost Proudění v orézních médiích» Porézní média» orézní evné látky» membrány» lože sykých hmot» Důležité ro ois» iltračních rocesů» luidačních rocesů» oerací s diserzemi Proudění nekruhovým růřezem Veličiny ro ois roudění ve vrstvě» Ekvivalentní hydraulický růměr 4S d ekv O» S lošný růřez otvoru, otrubí» O smočený vnitřní obvod růřezu» Využití» nekruhová otrubí» roudění orézními médii Q [m 3.s -1 ] S [m ] d [m] ε d A ψ h [m]» Rychlost roudění» mimovrstvová, u [m.s -1 ] Q u S» střední v mezerách, u [m.s -1 ] Q u u S» Hustota ovrchu a A a V Hustota ovrchu Model toku v orézním médiu» Lože kulovitých částic A A1 na 1 61 a V V nv d» Lože obecných částic A 1 Ak, ekv1 61 a V V d s k, ekv k, ekv» Aroximace média aralelními kanálky se» stejnou mezerovitostí» stejnou hustotou ovrchu A A nok h 4 a V Vk ns h d» Disiovaná energie a k Re ekv l u al u Edis dekv 4 u dekv u 4 Re a 3

4 Výočet součinitele tření Alikace toku orézním médiem» Ergunova rovnice, emirické koeicienty K 133 B 1, 75 Re Re» Laminární oblast, kulové částice K 9K 150 Re 8 E 3 K h 1 9K h 1 u 3 u 4 Re d 8 d dis 3» východisko ro ois iltrace» Tok vrstvou kuliček + Ergunova rovnice h 1 Edis u d» Bernouliho rovnice» Δh ~ 0; Δu ~ 0 E dis» Výsledek: Blake-Koženého rovnice h u d Alikace toku orézním médiem Faktory ovlivňující rychlost iltrace» Průtok orézní vrstvou Q A d ua h ovlivňuje» tlak» viskozita» locha iltru» tloušťka iltru» koeicient ermeability K A K h» Tlak» vyšší tlakový rozdíl (řetlak / vakuum) urychluje iltraci» existuje limit daný evností iltrační řeážky» Viskozita» vyšší viskozita zomaluje iltraci» možno ovlivnit telotou» Plocha iltru» vyšší locha urychluje iltraci» zomaluje nárůst iltračního koláče Faktory ovlivňující rychlost iltrace» Tloušťka iltru / koláče» zomaluje iltraci» Koeicient ermeability» unkce velikosti částic (órů) a orozity» orozita se výrazně snižuje u širokodiserzních hmot» aditiva ro větší orozitu koláče» lokulace Zadržování částic ři hloubkové iltraci» Částice se zadržují na stěnách órů iltračního média» Kontakt se stěnou zajišťuje» setrvačnost» Brownův ohyb» gravitace» Eektivita roste s» turbulencí» klesajícím růtokem 4

5 Parametry hloubkového iltru» Tloušťka dc Kc dx» c obsah evných částic» x tloušťka iltru» K koeicient záchytu» Životnost» účinnost iltru během oužití klesá, rotože se snižuje růřez órů a tedy zvyšuje rychlost roudění Sterilní iltrace» 1960» za sterilní ovažováno < 0,45 μm» » Brevundimonas (Pseudomonas) diminuta» organismus roniká iltry 0,45 μm» 1987: FDA standard 0, / 0, μm» Současnost» 0,1 μm dobrovolné iniciativy ředních výrobců» mykolazmatické organismy (Acholelasma laidlawii) Validace sterilní iltrace» Sterilní iltr je třeba validovat (nestačí orozita < 0, μm)» testovací organismus Brevundimonas diminuta» ověřit růchod 0,4 μm iltrem» zátěž iltru > 10 7 cu.cm -» rokázat sterilní iltrát» neovinné nadstandardní testy s dalšími organismy Zařazení sterilní iltrace» Sterilní iltr je náchylný k zanesení velkým očtem částice» Filtrace se rovádí ve stuních Sterilní skladování kaalin HEPA iltry» High Eiciency Particulate Air ilter» záchyt rachových částic a mikroorganismů» velmi čisté rostory, ermentory» účinnost:» > 99,97 % částic velikosti 0,3 μm» větší nebo menší částice se zachytávají snáze» účinnost záchytu klesá ři smočení iltru (rosný bod)» intenzita diuzního ohybu v kaalinách je mnohem nižší než v lynech 5