Princip filtrace. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. Tekutiny Doprava tekutin.

Transkript

1 Tekutiny Dorava tekutin Filtrace Princi filtrace» Dělení evných částic od tekutiny na orézní filtrační řeážce Susenze, Aerosol Filtrát Filtrační koláč Filtrační řeážka 1

2 Povrchová vs. hloubková filtrace Tyy filtrů» Absolutní» tenká filtrační řeážka s velikostí órů menší než jsou zachytávané částice» robíhá koláčová filtrace» Relativní (hloubkové)» zachytávají se částice odstatně menší než je rozměr órů» účinnost zachycení závisí na tloušťce filtrační vrstvy» zachycení robíhá za ůsobení ovrchových nerovností, ovrchových sil, elektrostatických sil Povrchová (koláčová) filtrace» Filtrační koláč může sulovat funkci filtrační řeážky

3 Filtrační řeážky» Vrstvy zrnitých materiálů» Vrstvy vláknitých materiálů» Paírové materiály» Porézní komaktní materiály» Tkaniny» Perforované desky, síta» Makroorézní membrány Kritéria vhodnosti filtrů» Rychlost filtrace» Účinnost filtrace» Chemická stabilita filtru» Afinita k filtrované tekutině» Adsorce složek filtrovaného média na filtru Filtrační nuče» Jednoduché tlakové nebo vakuové filtry» nař. ro searaci krystalů z matečného louhu 3

4 Svíčkové filtry Listové filtry Kalolis 4

5 Filtrace ve farmacii» Čiření (čistící filtrace)» ožadovaným roduktem je filtrát» evných částic je velmi málo, jsou malé» seciální říad = sterilní filtrace» musí zachytit veškeré mikroorganismy» 0, 0,45 μm» Koláčová filtrace» roduktem je filtrační 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» filtračních rocesů» fluidačních rocesů» oerací s diserzemi Proudění nekruhovým růřezem» Ekvivalentní hydraulický růměr 4S d ekv O» S lošný růřez otvoru, otrubí» O smočený vnitřní obvod růřezu» Využití» nekruhová otrubí» roudění orézními médii 5

6 Veličiny ro ois roudění ve vrstvě 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 f [m.s -1 ] Q u u f S» Hustota ovrchu a A a V Hustota ovrchu» Lože kulovitých částic A A1 na 1 61 a V Vs nv d» Lože obecných částic A 1 Ak, ekv1 61 a V V d k, ekv k, ekv Model toku v orézním médiu» 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 f al u f Edis f f dekv 4 u f dekv u f 4 Re a 6

7 Výočet součinitele tření» Ergunova rovnice, emirické koeficienty K 133 f B f 1, 75 Re Re» Laminární oblast, kulové částice K 9K f 150 Re 8 E 3 K h 1 9K h 1 u 3 u 4 Re d 8 d dis 3» východisko ro ois filtrace Alikace toku orézním médiem» 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» Průtok orézní vrstvou Q A d ua h ovlivňuje» tlak» viskozita» locha filtru» tloušťka filtru» koeficient ermeability K A K h 7

8 Faktory ovlivňující rychlost filtrace» Tlak» vyšší tlakový rozdíl (řetlak / vakuum) urychluje filtraci» existuje limit daný evností filtrační řeážky» Viskozita» vyšší viskozita zomaluje filtraci» možno ovlivnit telotou» Plocha filtru» vyšší locha urychluje filtraci» zomaluje nárůst filtračního koláče Faktory ovlivňující rychlost filtrace» Tloušťka filtru / koláče» zomaluje filtraci» Koeficient ermeability» funkce velikosti částic (órů) a orozity» orozita se výrazně snižuje u širokodiserzních hmot» aditiva ro větší orozitu koláče» flokulace Zadržování částic ři hloubkové filtraci» Částice se zadržují na stěnách órů filtračního média» Kontakt se stěnou zajišťuje» setrvačnost» Brownův ohyb» gravitace» Efektivita roste s» turbulencí» klesajícím růtokem 8

9 Parametry hloubkového filtru» Tloušťka dc Kc dx» c obsah evných částic» x tloušťka filtru» K koeficient záchytu» Životnost» účinnost filtru během oužití klesá, rotože se snižuje růřez órů a tedy zvyšuje rychlost roudění Sterilní filtrace» 1960» za sterilní ovažováno < 0,45 μm» » Brevundimonas (Pseudomonas) diminuta» organismus roniká filtry 0,45 μm» 1987: FDA standard 0, / 0, μm» Současnost» 0,1 μm dobrovolné iniciativy ředních výrobců» mykolazmatické organismy (Acholelasma laidlawii) Validace sterilní filtrace» Sterilní filtr je třeba validovat (nestačí orozita < 0, μm)» testovací organismus Brevundimonas diminuta» ověřit růchod 0,4 μm filtrem» zátěž filtru > 10 7 cfu.cm -» rokázat sterilní filtrát» neovinné nadstandardní testy s dalšími organismy 9

10 Zařazení sterilní filtrace» Sterilní filtr je náchylný k zanesení velkým očtem částice» Filtrace se rovádí ve stuních Sterilní skladování kaalin HEPA filtry» High Efficiency Particulate Air filter» záchyt rachových částic a mikroorganismů» velmi čisté rostory, fermentory» účinnost:» > 99,97 % částic velikosti 0,3 μm» větší nebo menší částice se zachytávají snáze» účinnost záchytu klesá ři smočení filtru (rosný bod)» intenzita difuzního ohybu v kaalinách je mnohem nižší než v lynech 10