过滤技术在制药工业中的应用

制药工业中过滤有多种用途。

据《加工杂志》报道:

过滤在制药工业中应用非常广泛,几乎无处不在。《印度科学与技术杂志》(Indian Journal of Science and Technology)将过滤定义为使用多孔介质从流体(可以是液体或气体)中去除固体颗粒物质的过程。过滤可以很容易地应用于各种各样的制药需求,并且由于这种灵活性,它在工业中被广泛使用。

应该注意到过滤和吸附是有区别的。在吸附过程中,颗粒的物理性质决定了分离,而在过滤过程中则涉及到膜的使用。一些使用活性炭或离子交换树脂的吸附装置在商业描述中被称为过滤器。然而,它们的目的和操作方法是吸附,而不是过滤。

工业中使用的过滤方法

制药工业需要不同的过滤方法,这取决于所使用的化学溶液的种类。一般来说,有两种主要的过滤系统。这些都是:

  • 表面过滤如《过滤器和过滤手册》所述,通过直接截取进行表面过滤。过滤器的孔的大小负责分离,因为筛网允许特定大小的颗粒通过,但捕获的分子太大,不能通过孔。由于有时使用多孔膜,该系统也称为膜过滤。
  • 深度过滤:与表面过滤相比,深度过滤还能保留离表面较低的颗粒物。它主要用于澄清溶液。在深度过滤中最常用的过滤器是陶瓷过滤器和烧结过滤器。烧结金属过滤器的最新发展:过去,该行业严重依赖于静电除尘器、旋风分离器和一次性过滤器的使用。但最近,这些过滤器被金属烧结过滤器所取代。这些过滤器可以就地清洗,随着滤饼(在膜上的过滤材料层)的形成,筛网变得更有效率。
  • 错流过滤:错流过滤最典型的例子是纳滤,这是一种最近开发的系统,用于需要处理低总溶解固体水的公司。纳滤这个名字来自于过滤膜的孔径小于或等于一纳米。它可以与反渗透相比,但其操作所需的跨膜压力要小得多。因此,这个过程更具成本效益。尽管如此,纳滤膜还是有缺点的,因为纳滤膜可能会受到污染和结垢的影响。

超滤过

根据Pharma IQ的说法,超滤是一种压力驱动的膜传输过程,最适用于特定大分子的分离、浓缩和纯化。这种过滤方法在其产品中产生高纯度,并在工业上应用于疫苗、血浆和血清的生产。它可以在制药工业中广泛应用,因为它可以经济地扩大规模,低剪切泵的应用可以减少产品的剪切变性。

超滤技术的最新进展来自于生物技术工业的应用。由于用于超滤的膜的不对称特性使它们比微孔过滤器更不容易被碎片或细胞堵塞,超滤被证明是一种更经济有效的生产生物技术产品的方法。等离子体生产也是超滤的应用之一。当对人血浆进行分馏时,需要重建必需蛋白质组分的浓度,如白蛋白和球蛋白。超滤用于实现这一过程。

蛋糕过滤

制药行业也采用蛋糕过滤。该系统的核心是一种表面过滤技术,它利用在膜表面形成的滤饼来提高过滤系统的效率。过滤器通常由粗布织成。通过这种布,介质被运行,使溶液中的粒子连接织物上的孔,并提供一个更坚固的膜。该滤饼可以高效地去除亚微米级的胶体颗粒。

用于工业过滤的设备

工业过滤需要许多不同类型的机器应用于这一过程。设备的选择取决于几个因素,包括流体的性质和被过滤颗粒的大小。过滤设备应操作经济,易于加热、辐射或气体消毒。此外,对于机械系统,应该知道它能处理的最小颗粒尺寸。一些用于工业过滤的机械装置包括:

带过滤器

这些机械装置主要用于化工过程中污泥的脱水。两条滤布排列在带上,带上有小孔,介质被引入到滤布之间,然后通过一个复杂的辊筒系统。随着织物和介质通过每一组连续的滚筒,水被挤出来。在最后一组辊后,滤布被去除,滤饼沉积在一个合适的保持位置。

带式过滤器的最新进展是通过在滤布上引入压力差来提高效率。当组织通过辊子的特定部分时,感应真空的压力可以用来更有效地提取水。该介质还可以与助滤剂或絮凝剂结合使用,这有助于减少滤布的致盲。在整个过程中,有策略地放置水喷雾可以帮助保持滤布的清洁。

袋式过滤器

滤袋采用毛毡制成,既可作为表面过滤器,也可作为深度过滤器。他们提供了一系列不同等级的过滤介质,这取决于屏幕的用途。丙烯滤袋具有高度的化学相容性,因此可应用于广泛的工艺。聚酯袋更适合高温应用,并与酸和石油介质使用。

自洁式过滤器

在大多数过滤技术中,过滤器的盲化会导致系统效率的降低。为了解决这个问题,许多过滤技术的现代应用都转向了自清洁过滤器,特别是那些不需要在每个循环后更换的过滤器。清洗系统内过滤器的方法有:

  • 直接冲洗:水在正切方向上以高速喷射穿过筛网,从过滤器中除去滤饼。
  • 倒冲:在任何过滤方法,其过程有一个确定的流量,倒冲倒转流动的方向。

制药应用的过滤系统继续发展

在制药生产的所有领域,都有多种过滤系统的方法。每个应用程序在其过滤的内容以及用于实现最终产品的机制方面都是特定的。表面过滤和深层过滤在行业中都有各自的用途。随着技术的进步,现有的和新的过滤方法都可以利用更好、更有效的过滤器和在制药工业中使用它们的方法。

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