在制藥工業(yè)生產(chǎn)上,尤其原料藥生產(chǎn)上,液固過濾是一經(jīng)常使用又非常重要的化工單元操作。無論抗生素,合成藥,輔料或原料中間體,均大量需要液固分離裝置。分離裝置的效能直接關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量、收率、成本、勞動生產(chǎn)率,勞動保護(hù)及環(huán)境污染等等指標(biāo)的優(yōu)劣。在藥物制劑生產(chǎn)上,液體制劑的質(zhì)量也直接取決于過濾技術(shù)的效率。
我國制藥原料生產(chǎn)上的液固過濾技術(shù)相當(dāng)落后,盡管近年個別企業(yè)引進(jìn),消化或試制了一些較先進(jìn)的過濾技術(shù),如膜分離技術(shù)等。但是,我國制藥工業(yè),尤其原料藥生產(chǎn)上的過濾技術(shù)的面貌并沒有明顯改觀,在國際上,過濾理論與技術(shù)的發(fā)展一直相對較緩慢。對難濾物料的過濾,長期以來沒有什么較先進(jìn)的方法;我國建國以來,重藥品品種,重工藝,輕視裝備,尤其輕視原料藥裝置的指導(dǎo)思想一直成為整個行業(yè)中的各級領(lǐng)導(dǎo),管理人員以至設(shè)計人員的根深蒂固的通病。在原料藥的各類裝置中,過濾裝置又處于最受輕視的位置,除非到了嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量,造成大批產(chǎn)品退貨,或嚴(yán)重影響操作人員的健康,或明顯影響收率成本,否則對過濾裝置不會作改造?,F(xiàn)在,別說電腦控制等現(xiàn)代控制技術(shù)沒有用于過濾操作,就是過濾單元本身的化工技術(shù)仍只沿用一些傳統(tǒng)方法。大量使用手動板框壓濾機(jī)與三足式離心機(jī),少量使用管式過濾機(jī)與平板式過濾機(jī)。這些過濾機(jī)的過濾介質(zhì)均是濾布,對于較粗的晶體,過濾性能基本上還能滿足,但對于10微米以下的微粒或雖說大于10微米,但顆粒易變形或粘性大,對于這些難濾物料,用濾布過濾,就有許多弊病,如細(xì)顆粒易穿漏,收率低,排渣困難,勞動強(qiáng)度大,濾布損耗多等等。
為了改變醫(yī)藥生產(chǎn)上過濾操作的落后面貌,我們從1966年起就進(jìn)行新型過濾技術(shù)的研究,研制開發(fā)成功一系列以微孔PE、PA過濾管為過濾介質(zhì)的新型精密微孔過濾技術(shù),成功用于抗生素發(fā)酵液,粉末活性炭過濾以及其它一系列難濾物料的過濾。該技術(shù)國家科委已列入“國家級科技成果重點推廣計劃項目”。
一. 精密微孔過濾的主要特點:
(1) 過濾精度比濾布與濾紙等高得多,0.5微米以上的微??梢淮涡詾V住,濾液清晰透明;(最低可濾0.2μm)
(2) 無任何微粒與纖維脫落,無味無毒;也無任何異物溶出,適宜于醫(yī)藥食品工業(yè)等的應(yīng)用;
(3) 耐酸、堿、鹽以及大部分有機(jī)溶劑;
(4) 以壓縮氣體快速反吹法排除粘在微孔管外壁的較干濾餅,操作方便;
(5) 可以用氣液混合流反吹法再生,也可用化學(xué)法再生,加上微孔管機(jī)械強(qiáng)度較好,不易損壞;因此微孔管可長期使用,少者一年,多者達(dá)十年;
(6) 精密微孔過濾機(jī)具有氣動或液動快開排渣大口,卸渣,再生與清洗等操作簡便,勞動強(qiáng)度低;
(7) 精密微孔過濾機(jī)均為密閉過濾,適宜有毒物料的過濾;
(8) 精密微孔過濾機(jī)均為低壓過濾,壓力不超過0.3Mpa,動力消耗省;
(9) 精密微孔過濾機(jī)易組裝成全自控操作;
(10) 精密微孔過濾機(jī)一般為立式,占地面積小。
二. 精密微孔過濾技術(shù)的主要裝置:
精密微孔過濾技術(shù)由硬件(過濾裝置)與軟件(設(shè)計與應(yīng)用技術(shù))兩大部分組成。硬件有以下幾部分:
(1) 微孔過濾管
微孔PE管(耐溫≤80℃)
微孔PA管(耐溫≤110℃)
每種過濾管毛細(xì)孔徑型號從140至5微米,分為8種,每一種型號有幾種尺寸規(guī)格。
(2) 精密微孔過濾機(jī)
已有PGR、PGK、PGZ、PGL、PGF、PGH、PGW及PGD共八種型號外,另有平板式微孔過濾機(jī),夾套保溫式微孔過濾機(jī),每一種型號按過濾面積不同,又分為不同規(guī)格。PGK與PGR目前最大面積為300m2,如需要可生產(chǎn)400 m2。型號最小為PGW型,其最小面積為0.2 m2。隨著在生產(chǎn)上推廣面的增加,應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,精密微孔過濾機(jī)的型號規(guī)格也在不斷增加。
(3) 濾渣脫水與氣體反吹卸渣裝置:空壓機(jī)與儲氣柜;
(4) 被過濾料漿的輸送裝置:加壓或真空泵等;
(5) 微孔過濾管的化學(xué)再生裝置:酸液或堿液儲缶與輸送泵;
(6) 洗滌系統(tǒng)的裝置:洗滌液儲缶與輸送泵。
本技術(shù)硬件裝置的核心是精密微孔過濾機(jī)與機(jī)內(nèi)的微孔管,其他均為輔助裝置。
三. 在制藥工業(yè)生產(chǎn)上的主要應(yīng)用:
(1) 抗生素發(fā)酵液的過濾:我國抗生素工業(yè)及其它工業(yè)生物發(fā)酵液的過濾基本上采用手動板框壓濾機(jī),該機(jī)的結(jié)構(gòu)與操作均很簡單,適宜在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)落后的國家推廣。由于該機(jī)的濾液質(zhì)量差;占地面積大,勞動生產(chǎn)率不高等等,過濾已成為抗生素等生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個主要障礙。少數(shù)廠采用超速離心機(jī),處理量大,操作較簡單,但僅適宜于發(fā)酵液的固體增稠,不能排干渣,不能在機(jī)內(nèi)直接洗滌,需先將機(jī)內(nèi)的渣排到機(jī)外洗滌缶內(nèi),加洗滌水打漿,再進(jìn)行離心分離。這樣一次至二次的洗滌就減少了超速離心機(jī)的使用效率。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多采用“硅藻土予涂與微調(diào)刮刀連續(xù)卸渣的真空轉(zhuǎn)鼓式過濾機(jī)”,該機(jī)處理能力大,連續(xù)化生產(chǎn),但設(shè)備龐大,加工與維護(hù)困難,動力消耗大,硅藻土用量極為可觀。該機(jī)在我國抗生素生產(chǎn)上難以普遍推廣。
精密微孔過濾機(jī)已成功用于幾種抗生素發(fā)酵液的過濾。
PGL—45是一種壓傳動,過濾面積為45m2,每次排干渣為1 m3的新型過濾機(jī)。已成功用于柔紅霉素發(fā)酵液的過濾與洗滌,也用于柔紅霉素發(fā)酵濾液中和后去除蛋白質(zhì)的復(fù)濾。經(jīng)過五年多連續(xù)使用,證明該機(jī)過濾抗生素發(fā)酵液及復(fù)濾是成功的。主要性能如下:
1. 濾液非常清,透光率超過75%;
2. 過濾與洗滌的總收率超過95~100%;
3. 可方便地排干渣,渣干度35~45%;
4. 機(jī)械化程度高,不需繁體力勞動;
5. 微孔過濾管可長期反復(fù)使用,再生簡單方便;
6. 當(dāng)發(fā)酵液含固量20%(體積)左右,濾液粘度1.6-2.0厘泊,如原發(fā)酵液以中速濾紙過濾,其濾速達(dá)到8-12毫升/5分鐘,則平均濾速可達(dá)90-110立升/米2小時。
發(fā)酵液過濾前一般用珍珠巖助濾劑作預(yù)涂,厚度約1毫米,預(yù)涂總量為45立升(約20公斤)。
PGK—Ⅱ—80是底部有氣動大排渣口,過濾面積為80米2的精密微孔過濾機(jī)。已成功用于鹽霉素發(fā)酵液的增稠過濾(不需洗滌與排干渣)。當(dāng)發(fā)酵液作加溫予處理后,不加任何助濾劑,2臺PGK—Ⅱ—80精密微孔過濾機(jī),6~8小時可過濾26~28米3發(fā)酵液,得濾液20~22米3,平均濾速20~29立升/米2小時。鹽霉素發(fā)酵液原來采用碟片式超速離心機(jī)分離菌絲,收率只有60~70%,而改用精密微孔過濾機(jī),收率均達(dá)90~95%。
(2) 粉末活性炭與脫色液的過濾;
在制藥生產(chǎn),無論合成藥或抗生素,無論原料藥或制劑,大量利用粉末活性炭進(jìn)行脫色。脫色后粉末活性炭的過濾就成為關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵操作之一。國內(nèi)外對粉末活性炭過濾至今還沒有理想方法。國外基本采用三級串聯(lián)過濾,第一級采用濾布,第二級為纖維濾芯,第三級為精密的纖維濾芯或微孔膜。第一級過濾10微米以上微粒,第二級過濾5微米,第三級過濾2微米。第一級的過濾機(jī)一般采用板框壓濾機(jī)或管式過濾機(jī),只能排稀炭渣,不能排干渣,第二級與第三級的纖維濾芯與濾膜都是一次易耗物,不能再生。這樣的過濾技術(shù)雖能保證濾液質(zhì)量,但操作麻煩,成本高,還帶來三廢弊病。國內(nèi)企業(yè)多數(shù)采用以濾布為過濾介質(zhì)的板框壓濾機(jī)或管式過濾機(jī)。起動后必須進(jìn)行較長時間的反復(fù)循環(huán)過濾。這種過濾工藝的濾液質(zhì)量難以絕對保證,易造成因質(zhì)量不合格而返工的事故。
精密微孔過濾機(jī)是一種過濾粉末活性炭的理想裝置。以微孔PA為過濾介質(zhì),以PGH、PGL、PGK或PGZ等型號精密微孔過濾機(jī)為主要裝置,可將最細(xì)的炭粉微粒一次性全部濾住,來需二級或三級串聯(lián)過濾,也不需循環(huán)過濾。濾液清澈透明,遠(yuǎn)超過濾布與濾紙等介質(zhì)。從過濾機(jī)中內(nèi)濾出的是干渣,而不是稀渣。在過濾機(jī)內(nèi)進(jìn)行濾渣洗滌。PGH或PGL型可將料液一次性濾完,基本沒有剩料留到下一批。(PGK或PGZ)型過濾時還有部分剩料留到下一批。目前國內(nèi)已有上百家廠采用這技術(shù)過濾活性炭、合成藥、抗生素、氨基酸,以及其他生化產(chǎn)品等等的生產(chǎn)上均已成功應(yīng)用。
除了上述兩大成功應(yīng)用外,精密微孔過濾技術(shù)還成功用于以下領(lǐng)域:
(3) 滋補(bǔ)口服液與藥酒等的過濾:已成功用于腦心舒、丹參、海洋寶、人參木瓜酒等等過濾,代替石棉與濾紙等過濾介質(zhì)。
(4) 中草藥藥汁的過濾:動植藥物的浸取雖經(jīng)粗渣分離,藥汁中嗨喲大量微小絮狀物,即使采用超速離心機(jī),分離也非常困難。采用沉降法,時間太長,藥汁易變質(zhì),下部還有相當(dāng)量的藥汁無法回收,損失較大。采用精密微孔過濾機(jī),藥汁中絮狀物分離很容易解決,濾速可以較快,濾液清,損失小。已成功用于大蒜等提取液的過濾。
(5) 貴重的超細(xì)產(chǎn)品的回收過濾:目前制藥生產(chǎn)上的結(jié)晶產(chǎn)品絕大多數(shù)采用三足式離心機(jī),由于濾鼻孔徑較大,部分小于10微米的細(xì)結(jié)晶會穿濾到母液中。雖然部分分廠用沉降等措施加以回收。由于穿漏的細(xì)結(jié)晶隨母液從離心機(jī)排出后有可能受污染,因而一般需重結(jié)晶,這樣會影響收率。精密微孔過濾機(jī)可直接裝在離心機(jī)等分離設(shè)備后,將流出的母液立即進(jìn)行過濾,這樣幾乎可全部回收穿濾的細(xì)結(jié)晶體。而且不需重結(jié)晶。某一生產(chǎn)利福平的藥廠,每天排走的利福平粗結(jié)晶母液120立升,采用一臺1米2的PGW精密微孔過濾機(jī)每天可回收1至2公斤利福平粗結(jié)晶;
(6) 溶液的精密過濾:許多藥廠已成功地將精密微孔過濾機(jī)用于反應(yīng)前或結(jié)晶前的溶液過濾,或液體產(chǎn)品過濾。如硫酸、鹽酸、乙醇、燒堿、純堿、雙氧水、氯化鋇、硫酸鈉、糖漿等等,確保了產(chǎn)品質(zhì)量。
(7) 難濾的固體產(chǎn)品的過濾:精密微孔過濾機(jī)已成功用于氫氧化鋁、硫酸鋇,各種催化劑等微米與亞微米級的因體產(chǎn)品過濾與洗滌,操作簡單,收率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,并得到較干的濾餅;
(8) 水質(zhì)的精密過濾:精密微孔過濾機(jī)已大規(guī)模用于針劑洗瓶水的循環(huán)過濾,或從河水制取濁度小于1ppm的生產(chǎn)用水過濾。該單位目前最大規(guī)模每小時過濾30m3水;
(9) 超濾等凈化裝置前精密預(yù)過濾:已大規(guī)模用于超濾,離子交換,電滲析等裝置前的精密預(yù)過濾;以提高這些凈化裝置的效率。某一廠,將精密微孔過濾機(jī)用于電滲析之前,取代無法再生的聚丙烯繞線濾芯,過濾后水的濁度小于1。每小時過濾水量未0-35m3。已連續(xù)成功應(yīng)用五年。
還有一系列其他成功應(yīng)用,如針劑藥生產(chǎn)上的空氣除油霧與灰塵的過濾,過濾效果均優(yōu)于陶瓷砂棒。這些本文不詳敘。
四. 成功應(yīng)用精密微孔過濾技術(shù)的先決條件:
(1) 微孔過濾管的選型與精密微孔過濾機(jī)的計算及選型必須正確;
(2) 微孔過濾管與精密微孔過濾機(jī)的制造質(zhì)量必須嚴(yán)格符合要求;
(3) 洗滌、脫水、排渣、再生等一些輔助裝置的規(guī)格與型號必須與精密微孔過濾機(jī)的要求想匹配,并與過濾機(jī)一起進(jìn)行安裝;安裝要求必須嚴(yán)格;
(4) 按精密微孔過濾機(jī)的要求,正確操作與維護(hù)。
技術(shù)支持:
設(shè)備咨詢前請完善我司工況調(diào)查表,以便我司工程師提供更完善的過濾方案!
常用過濾設(shè)備-流體化學(xué)適應(yīng)性表;
規(guī)范過濾機(jī)濾布的更換、使用和維護(hù);