Меню Рубрики

Установки для фильтрования растворов

ОЧИСТКА РАСТВОРОВ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ

Наличие механических включений в растворах для инъекций недопустимо, т. к. они могут вызвать эмболию при внутрисосудистом введении или же задерживаться в том или ином органе или ткани, активно снабжаемом кровью (печень, селезенка и т.д.) и служить постоянным источником раздражения. В конечном итоге это приводит к империческим реакциям, тромбозам мелких капилляров, абсцессам, артериосклерозу и т.д. Поэтому к фильтрующим материалам и фильтрам, применяемым в технологии инъекционных растворов, предъявляются, строгие требования.

Фильтрующие материалы должны:

— максимально защищать раствор от контакта с воздухом;

— задерживать очень мелкие частицы и микроорганизмы;

— обладать высокой механической прочностью, чтобы препятствовать выделению волокон и механических частиц;

— противодействовать гидравлическим ударам и не менять функциональные характеристики;

— не изменять физико-химических свойств и свойства фильтрата;

— не взаимодействовать с лекарственными, вспомогательными веществами и растворителем;

— выдерживать тепловую стерилизацию.

Различают следующие·виды фильтрования:

1. Удаление грубых частиц размером более 50 мкм

2. Удаление тонких частиц — от 50 до 5 мкм

3. Микрофильтрование — от 5 до 0,02 мкм (можно, удалить все микроорганизмы)

4. Ультрофильтрование — удаление молекул или микрочастиц (пирогенные вещества, коллоидные частицы и ВМС) с размером от 0,1 до 0,001 мкм

5. Гиперфильтрация (обратный осмос) — удаление молекул с размерами от 0,0001 до 0,001 мкм

В технологии инъекционных растворов применяется тонкое фильтрование (удаление частиц от 50 до 5 мкм). Оно может быть применено как основное или как предшествующее микрофильтрованию (удаление частиц от 5 до 0,02 мкм), при котором могут быть удалены все микроорганизмы и получен стерильный раствор.

Правила G МР (ОСТ 42-510-98) «Правила организации производства и контроля качества лекарственных средств» регламентируют размер пор фильтровального материала и их качество.

По способу фильтрования двумя наиболее распространенными типами фильтров являются глубинные (объемные) и мембранные (экрановые).

Глубинные фильтры изготавливаются из волокон или спеченного, спрессованного зернистого материала. К зернистым материалам относятся уголь активированный, перлит, диатомит, к тканям бельтинг, шелк, марля, ткань ФПП, миткаль, капрон. В ряде стран запрещены для применения фильтры стеклянные и асбестовые, т. к. выделяют трудно обнаруживаемые и вредные волокна. У нас в стране асбестовые фильтры разрешено применять только с дополнительной мембранной фильтрацией. В глубинных фильтрах осаждение частиц происходит по всей глубине (толщине) фильтр в месте пересечения волокон или вследствие адсорбции.

Мембранные фильтры изготавливаются из полимерных материалов: эфиров целлюлозы, лавсана, полиамида, нейлона и т.д. Мембраны отличаются по своей структуре, они могут быть ячеистые, сетчатые, ядерные. Но для этого типа фильтров характерен способ удерживания частиц, его называют механическим или ситовым, гарантирующим удерживание частиц больших размеров по сравнению с размерами пор фильтра.

В технологии инъекционных растворов используются фильтры, работающие под давлением столба жидкости, друк — и нутч-фильтры.

Нутч-фильтры обычной конструкции, применяемые в технологии медицинских и инъекционных растворов, используются только для предварительной очистки (для отделения осадка или адсорбента). Представителем фильтров данной группы является фильтр-грибок (рис. 22).

Рис.22. Схема фильтрования растворов при помощи фильтра-грибка

Фильтр-грибокпредставляет собой воронку (3) с перфорированным днищем на одном конце и штуцером на другом. При зарядке фильтра обычно используют комбинированный фильтрующий материал (шелковое полотно, фильтровальная бумага, бельтинг и др.), который послойно накладывают на внешнюю поверхность фильтра и закрепляют на штуцере. С помощью стеклянной или резиновой трубки фильтр соединяют с приемником фильтрата (4), подключенным к вакуум-линии (6). Для предотвращения попадания раствора в вакуум-линию устанавливают ловушку (5).

Стерильный фильтр «Грибок» погружают в бак (2) с раствором, поступающим через трубопровод (1) и подлежащим фильтрованию, а в герметически закрытом стерильном приемнике фильтрата создают разрежение. При этом раствор под действием атмосферного давления преодолевает сопротивление фильтрующего слоя и поступает в приемник. Фильтрат проверяют на прозрачность и отсутствие механических включений.

Рис.23. Фильтр ХНИХФИ(Л.А. Иванова, 1991)

Фильтр ХНИХФИ (рис. 23) работает под постоянным давлением столба жидкости. Он состоит из корпуса (1), перфорированной трубы (2), патрубков (3, 5, 6), фильтрующего материала (4); фильтруемого раствора (7), баков (8,9, 10), фильтров (11, 12), сосуда для просмотра фильтрата (13) и сборника фильтрата (14).

В напорные емкости (8) и (9) подается поочередно фильтруемая жидкость из бака (7), затем она поступает в регулятор постоянного уровня (10), откуда подается под постоянным давлением на фильтр (12). Фильтрат проходит устройство для визуального контроля (13) и поступает в сборник (14).

Фильтр состоит из двух цилиндров. На внутренний перфорированный (2) меньшего размера наматывается до 90 м марли в виде ровницы. Он укреплен внутри наружного цилиндра (1).

Фильтруемая жидкость по патрубку (5) подается на наружную поверхность фильтра, проходит через слой фильтровального материала и по стенкам внутреннего цилиндра выходит через патрубок (6).

Мембранные фильтры (рис.24) состоят из следующих составных частей: 1 — конический соединитель; 2 — гильзы; 3 — полисульфоновый трубопровод; 4 — мембрана обратного осмоса; 5 — прокладка для используемой воды; 6 — прокладка для дренажа; 7 — внешний слой из фторэтиленпропилена; 8 — наружный слой защитный.

Читайте также:  Установка задвижки на газопроводе в подземном исполнении

Рис.24. Фильтр мембранный патронный «Миллипор»(Л.А. Иванова, 1991)

Данные фильтры работают под вакуумом или давлением. По конструкции фильтрующего элемента различают дисковые и патронные. Толщина мембран — 50-120 мкм, диаметр пор — 0,002-1 мкм. Применяются для тонкого и стерилизующего фильтрования растворов, На рис. 24 показан мембранный фильтр патронного типа, основная мембрана которого (4) находится между рядом фильтрующих прокладок (5), (6) и дренажных листов. Общий принцип защиты мембраны состоит в том, что мембрана с малым размером пор, например, 0,22 мкм находится между двумя мембранами -0,44 мкм. В нашей стране выпускают несколько типов стерилизующих фильтров. Например, «владипор» марки МФА-А №1 на основе ацетатцеллюлозы. М3 РФ разрешены к применению мембранные фильтры из нитратцеллюцозы, поликарбамида и на основе полиэтилентерефталата. Целостность мембраны проверяют двумя способами:

1. Фильтрованием суспензии тест-культуры Pseudomanas dimimuta как наименьшего микроорганизма с размером пор 0,27 мкм;

2. Определением минимального давления, необходимого для возникновения первого пузырька с обратной стороны мембраны.

В паспорте мембраны указывается требуемое для этого давление.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФИЛЬТРОВАНИЯ

Цель работы:изучить устройство и принцип действия фильтровального оборудования.

Порядок выполнения работы

1. Изучить устройство фильтров, фильтров-прессов, фильтровальной установки, фильтрующих центрифуг.

2. Изучить принцип действия машин и аппаратов для фильтрования и центрифугирования.

Фильтровальное оборудование классифицируется:

– по принципу действия: работающее при постоянном перепаде давления или при постоянной скорости фильтрования;

– по способу создания перепада давления на фильтровальной перегородке: работающее под вакуумом или под избыточным давлением;

– по организации процесса: непрерывного и периодического действия.

Избыточное давление может создаваться силами давления или центробежной силой. В зависимости от способа создания перепада давления фильтровальное оборудование может быть разделено на фильтры и центрифуги.

Фильтры, используемые для разделения суспензии, работают как периодически, так и непрерывно, под вакуумом и под избыточным давлением. К последним предъявляются повышенные требования к механической прочности. Они изготавливаются по специальным нормам Госгоркотлонадзора.

В фильтрах периодического действия осадок удаляется после прекращения процесса фильтрования, в фильтрах непрерывного действия – по мере необходимости без остановки процесса.

При разработке новых видов фильтровального оборудования следует ориентироваться на создание компактных аппаратов с развитой фильтровальной поверхностью, позволяющих проводить ее регенерацию без остановки технологического процесса.

Нутч-фильтр (рис. 46), работающий как под вакуумом, так и под избыточным давлением, широко распространен в малотоннажных производствах. Выгрузка из него осадка механизирована. Для сброса осадка фильтр снабжен перемешивающим устройством в виде однолопастной мешалки. Для удаления осадка из фильтра на цилиндрической части корпуса предусмотрен люк. Суспензия и сжатый воздух подаются через разные штуцеры, фильтрат удаляется через штуцер 4. Фильтр снабжен предохранительным клапаном.

Цикл работы фильтра включает заполнение суспензией, фильтрование ее под давлением, удаление осадка с фильтровальной перегородки при вращающейся мешалке и регенерацию фильтровальной перегородки. В таких фильтрах одновременно может промываться осадок.

Рис. 46. Нутч-фильтр с перемешивающим устройством: 1 – привод; 2 – корпус фильтра; 3 – мешалка; 4 – спускной кран; 5 – фильтровальная перегородка; 6 – фильтровальная ткань

Для фильтрования суспензии применяются фильтровальные перегородки из картона, бельтинга и синтетических волокон. Преимущества последних в высокой механической прочности, термической и химической стойкости. Из них изготавливаются фильтровальные перегородки с постепенно изменяющейся плотностью, что обеспечивает глубинное фильтрование суспензий, содержащих малое количество твердой фазы. Меняющаяся плотность фильтровального материала позволяет захватывать частицы по всей глубине фильтра, при этом крупные задерживаются в наружных слоях фильтра, а мелкие – в глубинных. Селективное фильтрование обеспечивает высокую скорость фильтруемой среды, предотвращает закупоривание поверхностных пор и продлевает срок службы фильтров.

Рамный фильтр-пресс (рис. 47) используется для осветления виноматериалов, вина, молока, пива. Фильтрующий блок состоит из чередующихся рам и плит с зажатой между ними фильтровальной тканью (или картоном). Рамы и плиты (рис. 48) зажигаются в направляющей 6 зажимным винтом 7.

Рис. 47. Рамный фильтр-пресс: 1 – упорная плита; 2 – рама; 3 – плита; 4 – фильтровальная перегородка; 5 – подвижная плита; 6 – горизонтальная направляющая; 7 – винт; 8 – станина; 9 – желоб
Рис. 48. Рама (а) и плита (б) фильтра-пресса: 1, 2 – каналы для ввода суспензии и промывной жидкости; 3 – дренажный канал; 4 – сборный канал; 5 – отводной канал

При фильтровании (рис. 49, а) суспензия под давлением подается через каналы и распределяется по всем рамам. Фильтрат стекает по дренажным и сборным каналам в плитах и удаляется через отводные. При промывке осадка (см. рис. 49, б) промывная жидкость под давлением вводится через соответствующие каналы, распределяется по рамам и проходит обратным током через фильтровальную перегородку, промывает осадок, а затем удаляется из фильтра через отводные каналы. (При промывке отводные каналы всех нечетных плит блока должны быть закрыты.)

Основным недостатком рамных фильтров-прессов является трудоемкость выгрузки осадка и замены фильтровальной перегородки, так как необходимо вручную разбирать фильтровальный блок и промывать плиты и рамы.

Фильтр-пресс автоматизированный камерный с механизированной выгрузкой осадка (ФПАКМ) используется для разделения тонкодисперсных суспензий концентрацией 10 – 500 кг/м 3 при температуре до 80 °С. Это фильтр периодического действия, он состоит из ряда прямоугольных фильтров (рис. 50), расположенных вплотную один под другим, благодаря чему возрастает удельная площадь поверхности фильтрования по отношению к площади, занимаемой фильтром.

Рис. 50. ФПАКМ: 1 – нижняя плита; 2 – верхняя плита; 3 – пространство для суспензии и осадка; 4 – перфорированный лист; 5 – пространство для фильтрата; 6 – эластичная диафрагма; 7, 9, 12 – каналы; 8 – коллектор для суспензии; 10 – коллектор для отвода фильтрата; 11 – пространство для воды; 13 – фильтровальная ткань

В положении А в камеру из коллектора 8 последовательно поступают суспензия на разделение, жидкость для промывки и сжатый воздух для подсушки осадка. Фильтрат, промывная жидкость и воздух отводятся по каналам 12 в коллектор 10. В пространстве 11 по каналам 9 подается вода под давлением, которая с помощью водонепроницаемой диафрагмы 6 отжимает осадок (положение Б). Затем плиты раздвигаются, и осадок удаляется из фильтра через образовавшиеся щели (положение В).

Рис. 51. Барабанный вакуум-фильтр с распределительной головкой: 1 – перфорированный барабан; 2 – фильтровальная ткань; 3 – ножевое устройство; 4 – секция; 5 – корыто; 6 – мешалка; 7 – труба; 8 – разбрызгиватель; 9 – распределительная головка

Барабанные вакуум-фильтры (рис. 51) применяются для непрерывного разделения суспензий концентрацией 50 – 500 кг/м 3 . Твердые частицы могут иметь кристаллическую, волокнистую, аморфную, коллоидную структуру. Производительность фильтра зависит от структуры твердых частиц и снижается в указанной выше последовательности. Вакуум-фильтры выпускаются с внешней и внутренней фильтрующей поверхностью, которая обтягивается текстильной фильтровальной тканью. Вращающийся горизонтальный перфорированный барабан разделен перегородками на несколько секций одинаковой формы, которые за оборот проходят несколько рабочих зон: фильтрование, обезвоживание, промывка, удаление осадка и регенерация фильтровальной ткани. Работой фильтра управляет распределительная головка, через которую секции барабана в определенной последовательности подсоединяются к магистралям вакуума, сжатого воздуха и промывной жидкости.

Во время процесса зона фильтра под фильтрующей тканью соединяется с вакуумом и фильтрат, находящийся в корыте, про­ходит через ткань. Осадок откладывается на ее поверхности, после промывки и сушки он срезается йожом. Чтобы взвешенные частицы не отстаивались, корыто снабжено качающейся мешалкой.

Для извлечения пива и дрожжей из дрожжевой суспензии, образующейся при седиментации в бродильных чанах и танках, применяется вакуум-фильтр, изображенный на рис. 52.

Рис. 52. Барабанный вакуум-фильтр: 1 – насос для фильтрата; 2 – вакуум-насос; 3 – пеногаситель; 4 – фильтровальный элемент; 5 – барабан; 6 – труба для фильтрата

Фильтровальный элемент состоит из крупноячеистой сетки, на которую накладывается мелкоячеистая сетка. Для улучшения условий фильтрования на последнюю намывается слой вспомогательного материала – картофельного крахмала. Пивная или дрожжевая суспензия, подаваемая из бака, при вращении барабана равномерно распределяется по фильтровальной поверхности, а дрожжевой осадок (лепешка) срезается ножом, установленным над баком. Содержание сухих веществ в дрожжевой лепешке достигает 25 – 28 %. Обрызгивание подсыхающей лепешки водой способствует увеличению выхода пива примерно на 20 %.

Детали фильтра, находящиеся в контакте с фильтрующей средой, выполнены из нержавеющей стали и легко очищаются.

Схема фильтровальной установки с барабанным вакуум-фильтром показана на рис. 53. Суспензия подается в корыто фильтра, где установлена качающаяся мешалка, препятствующая сепарации крупных твердых частиц большой плотности. При погружении 30 % поверхности барабана в суспензию он подключается к вакуум-насосу. Фильтрат и промывная жидкость скапливаются в сборниках 3, где от них отделяется воздух, поступивший в фильтр во время обезвоживания и промывки осадка, и затем откачиваются насосами.

Рис. 53. Схема фильтровальной установки: 1 – барабанный вакуум-фильтр; 2 – приемник осадка; 3 – сборники фильтрата и промывной жидкости; 4 – воздуходувка; 5 – вакуум-насос; 6 – насосы для отбора фильтрата и промывной жидкости; 7 – насос для суспензии; 8 – емкость для суспензии

Дисковые фильтры (рис. 54) применяются для разделения тонкодисперсных суспензий и работают под давлением с намывным слоем вспомогательного вещества. Дисковый фильтр представляет собой вертикальную емкость с обогреваемой рубашкой. Внутри фильтра на полый вал 6 насажены дисковые металлические перфорированные фильтровальные элементы 7. На диски натягивается фильтровальная ткань, закрепляемая хомутами. Рабочее давление в фильтре достигает 0,5 МПа, в рубашке – 0,3 МПа.

В дисковых фильтрах предусмотрен центробежный сброс подсушенного осадка. Полый вал вместе с фильтровальными дисками приводится во вращение электро- и гидродвигателями. Частота вращения вала – 250 мин -1 . Вал имеет сальниковые тефлоновые уплотнения.

Перед фильтрованием на фильтровальные элементы намывают слой вспомогательного вещества, предварительно приготовленного в суспензаторе. Суспензия прокачивается насосом толщиной 15 – 30 мм. Из дисков через отверстия в полом валу фильтрат поступает внутрь его и выводится из фильтра в суспензатор. Аналогично проводится фильтрование суспензии. После его окончания осадок промывается обратным током фильтрата и подсушивается воздухом.

Ленточный фильтр (рис. 55) состоит из рамы, приводного и натяжного барабанов, между ними натянута замкнутая перфорированная резиновая лента, под которой расположены вакуум-камеры, соединенные в нижней части с коллекторами для отвода фильтрата и промывной жидкости. За счет вакуума лента плотно прилегает к верхней части вакуум-камер. К ленте натяжными роликами 7 прижимается фильтровальная ткань. Суспензия подается на фильтровальную ткань из лотка 5. Фильтрат под вакуумом отсасывается в камеры и отводится через коллектор в сборник. Промывная жидкость подается через форсунки 2 на образовавшийся осадок и отсасывается в камеры, из которых через коллектор 9 отводится в сборник. На приводном барабане фильтрующая ткань отделяется от резиновой ленты и огибает направляющий ролик. При этом осадок с фильтровальной ткани падает в специальный сборник. При прохождений фильтровальной ткани между роликами 7 она промывается, просушивается и очищается.

Рис. 55. Ленточный вакуум-фильтр: 1 – приводной барабан; 2 – форсунка; 3 — вакуум-камера; 4 – резиновая лента; 5 – лоток; 6 – натяжной барабан; 7 – натяжные ролики; 8 – коллектор для отвода фильтрата; 9 – коллектор для отвода промывной жидкости; 10 – сборник осадка; 11 – фильтровальная ткань

Фильтрующие центрифуги периодического и непрерывного действия разделяются по расположению вала на вертикальные и горизонтальные, по способу выгрузки осадка – с ручной, гравитационной, пульсирующей и центробежной выгрузкой. Главным отличием фильтрующих центрифуг от отстойных является то, что они имеют перфорированный барабан, обтянутый фильтровальной тканью.

В фильтрующей центрифуге периодического действия (рис. 56) суспензия загружается в барабан сверху. После ее загрузки барабан приводится во вращение. Суспензия под действием центробежной силы отбрасывается к внутренней стенке барабана.

Рис. 56. Фильтрующая центрифуга периодического действия: 1 – станина; 2 –перфорированный барабан; 3 – крышка; 4 – кожух; 5 – ступица; 6 – подшипник; 7 – электродвигатель; 8 – шкив с ременной передачей; 9 – дренажная сетка; 10 –фильтрующая ткань

Жидкая дисперсионная фаза проходит через фильтровальную перегородку, а осадок остается на ней. Фильтрат по сливному патрубку направляется в сборник. Осадок после окончания цикла фильтрования выгружается вручную через крышку 3.

Конструкция фильтрующей центрифуги с перфорированным барабаном аналогична конструкции автоматической отстойной центрифуги с непрерывным ножевым съемом осадка.

Рис. 57. Центрифуга с гравитационной выгрузкой осадка: 1 – вал; 2 – барабан; 3 – распределительный диск; 4 – упорная втулка Рис. 58. Центрифуга непрерывного действия с пульсирующей выгрузкой осадка; 1 – полый вал; 2 – шток; 3 – корпус; 4 – поршень-толкатель; 5 – приемный конус; 6 – барабан; 7 – сито

В саморазгружающихся центрифугах (рис. 57) осадок удаляется под действием гравитационной силы. Такие центрифуги выполняются с вертикальным валом, на котором крепится перфорированный барабан. Суспензия подается на загрузочный диск при вращении барабана с низкой частотой. Нижняя часть барабана имеет коническую форму, причем угол наклона делается большим, чем угол естественного откоса осадка. После окончания цикла фильтрования и остановки барабана осадок под действием гравитационной силы сползает со стенок и удаляется из центрифуги через нижнее отверстие.

В непрерывнодействующих фильтрующих центрифугах с пульсирующей выгрузкой осадка (рис. 58) фильтрат из центрифуги выводится непрерывно, а осадок периодически выгружается из барабана пульсирующим поршнем.

Поршень-толкатель перемещается в горизонтальном направлении в барабане с помощью штока, который находится внутри полого вала барабана. Шток вращается вместе с валом и совершает одновременно возвратно-поступательные движения (10 – 16 ходов в минуту, длина каждого хода составляет примерно 0,1 длины барабана). Сервомеханизм автоматически изменяет направление движения поршня.

Суспензия подводится по оси вала в приемный конус. В конусе имеются отверстия, по которым суспензия поступает в барабан. Внутренняя поверхность барабана покрыта фильтровальным ситом. Осадок, отложившийся на поверхности сита, промывается и перемещается поршнем к открытому концу барабана, откуда выгружается в специальную камеру.

Центрифуга непрерывного действия с центробежной выгрузкой осадка имеет конический перфорированный барабан, внутри которого вращается шнек со скоростью, несколько меньшей, чем скорость вращения барабана. При вращении витки шнека снимают с барабана отложившийся осадок и перемещают его в нижнюю часть, в специальную камеру. Выгрузка осадка происходит под действием центробежной силы. При этом он не измельчается, его структура не изменяется, как, например, в центрифугах с ножевым срезом и выгрузкой осадка пульсирующим поршнем.

1. Какое оборудование применяется для разделения неоднородных систем методом фильтрования?

2. Какие конструкции фильтров используются в пищевой промышленности?

3. Какие конструкции фильтрующих центрифуг применяются в пищевой промышленности?

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector