Szűrés Dr. Aigner Zoltán SZTE Gyógyszertechnológiai Intézet

A szűrés művelettani besorolása Műszaki kémiai jellege: hidrodinamikai művelet Célja, energiafelhasználása: szétválasztás mechanikai energiával Gyógyszertechnológiai feladata: anyagelválasztás, tisztítás

A szűrés fogalma Szűrés az a művelet, melynek során szilárd halmazállapotú anyagot folyékony vagy légnemű közegtől szétválasztunk. Cél: szilárd anyag kinyerése (pl. kristályosítás után) folyékony közeg felhasználásra alkalmassá tétele levegő szűrése (aszeptikus munkahely, “tiszta” tér)

A szűrés elméleti mechanizmusai felületi szűrés mélyszűrés

A szűrés művelete betáplálás szűrés szűredék (szűrlet) elvezetés SZŰRŐBERENDEZÉS

A szűrési technológiák csoportosítási lehetőségei Alkalmazott nyomás szerint: közönséges nyomáson túlnyomáson csökkentett nyomáson A eltávolított részecskék méreének nagységrendje szerint: egyszerű szűrés ultraszűrés Eredményesség szempontjából: durva vagy előszűrés finom szűrés csíramentesítő szűrés (“steril” szűrés)

A felületi szűrés matematikai modelljei Hagen-Poiseuille törvény: Darcy egyenlet: r = a pórus sugara  = a folyadék viszkozitása h = a pórus (kapilláris) hossza A = szűrőfelület  p = nyomáskülönbség  = a folyadék viszkozitása R = a szűrő ellenállása V = szűrendő térfogat C = anyagi állandó

A szűrési technológiák csoportosítási lehetőségei A szűrő anyaga szerint: rosotos (szálas) anyag papír cellulóz vatta többrétegű mull mull + vatta szűrővászon szűrőkereten (tenaculum) azbeszt merev test üvegszűrők (zsugorított üveg) diatomaföld (Berkefeld szűrő) kaolin (Chamberlend gyertya) membrán

Szűrőpapír Különböző minőségű cellulóz rostok, a rostok között kapillárisok Jellemző adatok: négyzetméter súly szűrőképesség szűrőteljesítmény szűrési idő szakítószilárdság folyadékvisszatartás (rostok duzzadása, kapillárisok) oldott anyagok adszorpciója

Azbeszt szűrők ásványi eredetű magnézium-alumínium-szilikát Seitz szűrők: azbeszt + cellulóz lemezekké préselve adszorpción alapuló mélyszűrő pirogénmentesítés Hátrányok: az azbesztszálak a vérbe kerülve rákot okozhatnak idegen ionokkal szennyezhetik az oldatot a pirogéneknél erősebben adszorbeálódó anyagok a korábban megkötött pirogéneket “felszabadítják” utólagos szálmentesítő szűrés kell Azbeszt tilalom!

Membránszűrők anyaga Műanyag poliamid polikarbonát poliészter kevert észter Cellulóz-származék cellulóz-acetát cellulóz-nitrát cellulóz-kevert-észter regenerált cellulóz Teflon-származék poli-tetrafluoro-etilén (PTFE) (hidrofób)

Membránszűrők előnyei kémiailag egységes anyagokból készülnek számos szerves oldószerrel, savval, lúggal szemben rezisztensek szűrési veszteség kicsi oldott anyagot nem adszorbeál konstans pórusméret biztosítható számos szűrési cél kivitelezésére alkalmazhatók analitikai minták, oldatok tisztítása oldatok szálmentesítő szűrése oldatok steril szűrése biológiai anyagok koncentrálása, tisztítása levegő/gáz szűrése

Membránszűrők hátrányai a szűréshez túlnyomás vagy vákuum szükséges mechanikai sérülékenység esetlegesen változó pórus-sűrűség esetlegesen változó pórusméret Pórusméret az alkalmazás szerint szálmentesítés – 0,45 - 0,8  m mikroorganizmus mentesítés – 0,2  m, vagy kisebb

Membránszűrők vizsgálata Nem destruktív vizsgálatok ( a vizsgálat után a szűrő alkalmazható) Integritás-vizsgálat buborépont meghatározás(Bubble Point Test) nyomástartási teszt(Pressure Hold Method) diffúziós teszt(Diffusion Test, Diffusive Air-Flow Test) átáramoltatási teszt(Forward Flow Test) Destruktív vizsgálatok (a vizsgálat után a szűrő nem alkalmazható) steril szűrők mikroorganizmus-terhelés vizsgálata

Üvegszűrők I. Megfelelő szemcsenagyságú üvegporból részleges olvasztással állítják elő a szűrőlapot. Alkalmazásuk légritkítással történik. Folyadék-megkötésük és adszorpciójuk kicsi. Idegen ionokkal, szálakkal nem szennyezik a szűredéket. G  m G  m G  m G  m G  m G43-13  m G51,0-1,5  m

Üvegszűrők II. Alkalmazásuk: Főzet, forrázat, növényi kivonatok, zsíros olajok: G1 - G2 Szirupok: G2 - G3 Szeszes és vizes oldatok: G3 - G4 Szemcseppek: G4 Injekciós oldatok: G4 - G5

Centrifugálás Nehezen ülepedő anyagok elkülönítése a centrifugális erő felhasználásával Felhasználási területek: nehezen ülepedő szilárd részecskék elkülönítése nem elegyedő folyadékok szétválasztása felesleges folyadék eltávolítása szilárd anyagból gyorsított stabilitási vizsgálatok (emulziók, szuszpenziók)

Centrifugák felépítése és üzemeltetése Részei motor forgó rész (rotor) kilendülő poharas szögfejes irányító / ellenőrző berendezés hőmérséklet, fordulatszám, idő, kikapcsolás, fékezés, ezek automatizálása Típusai folyamatos szakaszos Fokozott hatóképességű veszélyforrás!