Фармконтракт - Синтез

Оборудование для фильтрации: достоинства и недостатки

Оборудование для фильтрации

К фильтрационному оборудованию в современной промышленности предъявляется целый ряд требований, которым оно обязано соответствовать. Особенно это касается устройств, используемых в фармацевтической отрасли. Швейцарские аппараты BuchiGlasUster отличаются продуманностью конструкции. Они были разработаны на основе самых новых решений технического плана и полностью подходят для применения в производстве лекарственных средств.

Чаще всего в этой сфере требуется разделение жидкости и твердой фазы субстанций, полученных в ходе химических реакций или изначально находящихся в обрабатываемой смеси. Помимо этого фильтрация часто требуется для проведения кристаллизации или гетерофазных реакций, а также многих других задач. Для этого применяют емкостные фильтры.

Основные типы емкостных фильтров

Такие фильтрационные устройства в своей основе имеют принципы работы классической воронки Бюхнера — устанавливается мембранный слой нужной пористости и создается разность давлений. Попадающий на мембрану раствор или суспензия за счет этого проталкиваются сквозь нее, оставляя осадок размерностью больше диаметра пор. Прошедший фильтрат поступает в приемную емкость.

По основным принципам работы такие фильтры можно разделить на два типа:

нутч-фильтры — разница давлений получается за счет образования разрежения после мембранного слоя;

друк-фильтры — избыток давления создают механическим способом или подают сжатый инертный газ сверху мембранного слоя.

Друк-фильтры

Друк-фильтры позволяют создавать большие перепады давлений. Нутч-фильтрация может создавать максимальную движущую силу около 1 бара — она создается за счет разности атмосферного давления и глубокого вакуума. Друк-фильтры работают при избыточном давлении, начиная с 3-6 и более атмосфер. За счет этого на таких устройствах можно фильтровать сложные суспензии и растворы с мелкодисперсными осадками.

В то же время нутч-фильтры обладают большей простотой и могут изготовляться из более дешевых материалов, так как от них не требуется выдерживать большое избыточное давление. Применяемые материалы (например, пластик или стекло) часто являются более удобными для работы.

Также нутч-фильтры гораздо проще сертифицировать, так как такой тип оборудования не попадает под классификацию приборов, работающих под давлением.

Сейчас некоторые производители фильтровального оборудования выпускают устройства, совмещающие в себе оба принципа работы. Они являются универсальными и способны обрабатывать гораздо больше видов суспензий, однако, их конструкция является более сложной, что приводит к возрастанию стоимости агрегата.

Но это компенсируется преимуществами универсальных фильтров. Они могут работать под давлением и в условиях глубокого вакуума, а также проводить сушку полученного осадка. Конечно, фильтры с функцией сушки стоят дороже остальных моделей, но, несмотря на это, они пользуются большой популярностью в фармацевтической промышленности, так как облегчают валидацию производственного процесса и существенно упрощают его.

Основные проблемы емкостных фильтров и способы их решения

Универсальные фильтры из стали и фильтры-сушилки являются прочными и долговечными устройствами. К тому же, несмотря на превышение на фоне более простых аппаратов, их стоимость не так уж высока и является вполне доступной, что только увеличивает их популярность на рынке. Но эти устройства не являются полностью универсальными — их нельзя применять для работы с коррозионно-активными веществами. Легированная сталь аустенитного типа (316L, 304), которая содержит повышенный процент никеля в составе, также подвержена разрушению под воздействием минеральных кислот, особенно если такой контакт является длительным. Усугубляют ситуацию высокие температуры и плохая очистка. В химической промышленности эта проблема решается чаще всего более частой заменой фильтров (что ведет к увеличению расходов предприятия). Но для фармацевтического производства недопустимо даже самое мизерное наличие примесей, образование которых неизбежно при возникновении коррозии.

Ионы железа также негативно влияют на течение множества технологических процессов, так как служат катализаторами для различных побочных реакций и могут влиять на свойства готовой продукции.

Как итог, стальные фильтры, совмещающие два типа работы, являются недостаточно инертными для многих видов работ. Большинство производителей решают эту проблему нанесением защитного слоя из хастеллоя (сплав, стойкий к коррозии, марки C или B), в котором содержится много никеля и очень мало железа. Но такая обработка увеличивает стоимость изделия до 1,7 раза.

Существуют еще фильтры с эмалированным покрытием, которые взаимодействуют с минеральными кислотами (кроме плавиковой) без последствий. Чаще всего такие устройства применяются в химическом производстве для друк-фильтрации веществ, обладающих агрессивными коррозионными свойствами. Эти аппараты отличаются существенной толщиной стенок, которые рассчитаны на использование избыточного давления 3-6 бар.

Нутч-фильтры

Но эмаль имеет очень существенный недостаток — хрупкость и чувствительность к воздействию абразивов. Это дополняется малой стойкостью к коррозии материалов, на которые обычно наносится эмаль. Обычно это углеродистая сталь, которая быстро начинает разрушаться при попадании кислот сквозь трещины эмали.

Нутч-фильтры из стекла (друк-системы не предусматривают использование такого материала) отличаются химической инертностью, которая близка по значению к эмали, а также прозрачностью и большей прочностью.

Фильтры BuchiGlasUster выпускаются в диапазоне объемов от 10 до 300 л и изготовлены из боросиликатного стекла (3.3, PTFE, ETFE, PFA), которое и контактирует с поступающей средой.

Линейка оборудования BuchiGlasUster