TIPOS DE FILTROS SELEÇÃO DE FILTROS CLASSIFICAÇÃO DOS FILTROS: Na seleção de um filtro esterilizante deve-se considerar ainda:

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1 FILTRAÇÃO, ULTRAFILTRAÇÃO E OSMOSE INVERSA NA INDÚSTRIA FARMACÊUTICA TIPOS DE FILTROS ACCACIA JULIA GUIMARÃES PEREIRA MESSANO 2010 CLASSIFICAÇÃO DOS FILTROS: Retenção de sólidos: superficial, profunda Técnica de filtração: tangencial, convencional, torta, peneiramento, etc. Força motriz: gravidade, pressão (com ar ou bomba), vácuo e força centrífuga Material do meio filtrante: tela metálica, tecido, meio poroso rígido, areia, papel, etc Função: clarificadores, espessadores, retentores, filtros para torta Detalhes construtivos: filtros de placas e quadros, de lâmina, rotativos, etc Regime de operação: contínuos, descontínuos, semicontínuos SELEÇÃO DE FILTROS Propriedades das suspensões: viscosidade, densidade, sensibilidade térmica, etc Natureza do sólido: tamanho das partículas, compressibilidade, etc Concentração dos sólidos na suspensão Quantidade e valor do material a ser filtrado ou da torta retida, bem como necessidade de lavagem da torta Problemas ligados à contaminação, principalmente no caso de filtração estéril Questões que devem ser respondidas na seleção de um filtro: O que deve ser filtrado- líquido ou gás? Qual o tipo de líquido ou gás a ser filtrado? Qual é o tamanho de poros necessário para remover a menor partícula? Qual é a vazão (de suspensão ou filtrado) necessária? Qual é a pressão de operação? Qual deve ser a temperatura de operação? O líquido a ser filtrado suporta a temperatura especial necessária? Questões que devem ser respondidas na seleção de um filtro: Qual é a natureza do processo pretendido? Clarificação ou separação com torta? O processo é uma filtração esterilizante? O processo será conduzido de modo contínuo ou em batelada? Qual é o volume a ser filtrado? Existe alguma restrição quanto à duração da filtração? (principalmente no que se refere ao crescimento de microrganismos) Na seleção de um filtro esterilizante deve-se considerar ainda: 1- identificação das fontes potenciais de contaminação adversa, química ou bioquímica em cada ponto do sistema 2- identificação dos pontos de controle necessários para eliminar uma possível contaminação e diminuição dos custos 3- identificação dos riscos associados a cada ponto de controle, isto é, contaminação aérea e desnaturação de proteínas Estabelecimento de um protocolo para a monitorização de riscos em pontos de controle de sistema.

2 Filtro leito poroso FILTROS DE LEITO POROSO GRANULAR Filtro de leito granular Filtros de leito poroso granular Descrição: constituídos por uma ou mais camadas de sólidos particulados, suportados por um leito de cascalho sobre uma grade, através do qual o material a ser filtrado flui por gravidade ou por pressão Aplicação: usados principalmente quando se tratam grandes volumes de suspensão muito diluída água potável quando o produto sólido não precisa ser recuperado clarificação de soluções Filtro de areia compacto

3 Filtro leito poroso Esquema de um filtro de leito poroso granular FILTROS DE CARVÃO PARTÍCULAS DE CARVÃO USADOS PARA REMOÇÃO DE: Cloro compostos orgânicos que conferem odor e sabor à água remoção de toxinas, liberadas pelas cianobactérias cloro residual (cloraminas) QUALIDADE DO CARVÃO ATIVADO o carvão deve apresentar: um coeficiente de uniformidade correto, alta resistência ao atrito, granulometria uniforme e o mais importante, um índice de iodo que garanta a reatividade deste carvão com as substâncias presentes na água.. Retrolavagem de filtros de leito granular FILTRO DE AREIA OPERAÇÃO NORMAL RETROLA VAGEM

4 PERGUNTAS FREQUENTES SOBRE FILTROS DE AREIA 1. Devo trocar os elementos filtrantes de um filtro de areia? Em quanto tempo? Diferente dos filtros de carvão e abrandador, a areia não sofre nenhum desgaste químico, portanto não existe uma recomendação de trocá-los com alguma periodicidade, exceto se for constatado algum problema com o filtro. 2. Qual a porosidade de um filtro de areia? Os filtros multi meios tem uma porosidade de 10 microns. 3. Qual a periodicidade de retrolavagem do filtro de areia? Recomendamos que seja feita diariamente nesse filtro. 4. Qual a pressão ideal para trabalho do filtro de areia? A faixa de trabalho ideal para o filtro é de 30 a 100 PSI. FILTROS PRENSA Filtros-prensa Filtração em um filtro prensa Descrição: formados por diversas camadas filtrantes dispostas paralelamente e reunidas mediante um sistema que as comprime fortemente, de forma a constituir uma unidade compacta fechada Filtro prensa Aplicação: muito utilizados na indústria farmacêutica por apresentarem baixo custo de instalação e de manutenção e grande flexibilidade de operação para a filtração de líquidos extrativos para clarificação de soluções pode ser usada também para recuperação da torta

5 Desenho esquemático de um filtro-prensa FILTRO PRENSA TIPO PLACA E QUADROS FILTRO-PRENSA TIPO CÂMARA Filtro-prensa tipo câmara As placas, rebaixadas na parte central, formam câmaras quando justapostas Cada placa tem um furo central Quando a prensa está montada os furos formam um canal através do qual a suspensão é alimentada nas diversas câmaras Filtro-prensa Filtro-prensa de placas e quadros placas e quadros se alternam em um armação e são comprimidos fortemente, uns contra os outros, por meio de uma prensa parafuso ou de uma prensa hidráulica são montados alternadamente nos trilhos laterais da prensa, mediante as linguetas laterais dos elementos O meio filtrante é então suspenso sobre as placas, cobrindo as duas faces

6 PLACAS E QUADROS Filtro-prensa Filtro-prensa tipo quadro e placa Filtro-prensa VANTAGENS DO FILTRO-PRENSA Construção simples, robusta e econômica Grande área filtrante por unidade de área de instalação Flexibilidade (pode-se aumentar ou diminuir o número de elementos para variar a capacidade) VANTAGENS DO FILTRO-PRENSA-2 Não possuem partes móveis Os vazamentos são detectados com grande facilidade Trabalham sob pressões de até 50 kg/cm 2 A manutenção é muito simples e econômica: apenas substituição periódica das lonas DESVANTAGENS DO FILTRO- PRENSA A filtração deve ser interrompida, quando os quadros estiverem cheios de torta O custo de mão de obra de operação, montagem e desmontagem é elevado A lavagem da torta, além de ser imperfeita, pode durar várias horas e será tanto mais demorada quanto mais densa for a torta

7 CARACTERÍSTICAS FILTRO PRENSA a filtração é realizada sob a ação de uma pressão exercida sobre a suspensão; a suspensão é bombeada diretamente para os compartimentos do filtro onde a torta é recolhida; podem ser usados vários tipos de meio filtrante: lona, tecido sintético, papel de filtro ou tela metálica; No tecido fazem-se furos para ajustarem-se aos furos dos canais nas placas e nos quadros (necessário efetuar um pré-encolhimento). podem ser feitos em qualquer material de construção apropriado (ferro fundido, plástico e aço inoxidável). Placas para filtro prensa Tamanho: Até placa de largura 2000mm; Tipo Câmara interligada e Quadro x Placa; Com ou sem impermeabilização lateral; Com ou sem reforços laterais Fixação das lonas: ilhós, velcron ou fitas de amarração. Tecidos utilizados: Poliéster, Polipropileno e Nylon. Tipos de fios utilizados: multifilamento, fibra cortada e monofilamento. Acabamento: termofixado calandrado Placas para filtro prensa FILTRO PRENSA FILTRO PRENSA FILTRO PRENSA

8 FILTRO PRENSA FILTRO PRENSA Cartucho ou Elemento Filtrante FILTROS DE CARTUCHO Dispositivo de filtração, normalmente com formato cilíndrico, desenvolvido para simplificar a filtração, por sua fácil instalação e remoção da carcaça. Normalmente composto por uma estrutura de suporte interno (núcleo), de suporte externo (gaiola) e terminais nas extremidades, nos quais o meio filtrante é selado (termicamente ou por meio de resinas especiais). O meio filtrante pode ser do tipo superficial, de profundidade ou plissado. [ ] VANTAGENS DOS FILTROS DE CARTUCHO Elevada área lateral Elevada eficiência de remoção de partículas Longa vida útil Alta resistência a elevados diferenciais de pressão Ampla compatibilidade química Características uniformes de filtração Formato e dimensões disponíveis conforme especificação Grande homogeneidade estrutural FILTROS DE CARTUCHO APLICAÇÕES: filtração de água potável e de processo filtração de produtos farmacêuticos, cosméticos e essências Filtração esterilizante Filtração de ar MATERIAIS DOS CARTUCHOS: Podem ser fabricados dos mais diversos materiais Comum: processo de aglomeração de fibras sintéticas com diâmetros e comprimentos controlados cartucho de densidade graduada (espaçamentos entre as fibras se tornam menores e mais numerosos nas camadas internas).

9 Filtros de cartucho Estrutura de poros graduados: retém partículas maiores nas camadas externas retém partículas menores nas camadas internas canais tortuosos existentes na parede do elemento filtrante Fibras ligadas por impregnação e posterior polimerização de resinas alta resistência mecânica Seleção do material do cartucho filtrante TIPOS DE CARTUCHO FORMADOS COM AGLUTINANTE (bonded cartridges) PRENSADOS (Wound cartridge filters CARTUCHOS PLISSADOS DE GRAU ABSOLUTO PLISSADOS (Pleated cartridge filters)

10 CARTUCHOS ABSOLUTOS DE POLIPROPILENO COM DENSIDADE GRADUADA PLISSADO TIPOS DE CARTUCHO CARTUCHOS PARA FILTRAÇÃO DE AR 1. A suspensão entra no topo do cartucho, escoa para baixo através do tubo de entrada e da câmara do filtro 2. A suspensão flui uniformemente sobre o cartucho 3. A pressão aplicada força a suspensão sobre e através da membrana filtrante 4. O filtrado sai na abertura 4 Para limpar (recuperar) filtros de cartucho CARCAÇAS FILTRO CARTUCHO

11 FILTROS EM LINHA PARA ESTERILIZAÇÃO DE PRODUTO FILTROS DE DISCO FILTROS DE DISCO Filtro de disco- aplicações na ind. Farmacêutica FILTRO DE DISCO separação de células ou resíduos de células de meios de fermentação filtração de partículas de vacinas, soro, plasma, medicamentos orais, cosméticos, pré-filtração, regeneração de reagentes e solventes

12 FILTRO DE DISCO OPERAÇÃO NORMAL RETROLAVAGEM FILTRO DE DISCOS FILTROS DE PLACA são classificados também como filtros de disco FILTROS SACO ou de BOLSA BAG FILTER

13 FILTRO-BOLSA (SACO) Consistem em sacos (bolsas) de tecidos, feltro ou flanela, e mais raramente de telas metálicas Vazão do filtrado depende: do material dos sacos da quantidade e propriedades dos sólidos a serem removidos Exigem manutenção periódica para vazão satisfatória de filtrado Limpeza: passar o líquido ou o gás em sentido contrário ao usado na filtração Muito utilizados na purificação de gases, removendo partículas de poeira Filtro de saco ou bolsa (bag filter) FILTROS PARA AR

14 Filtro de bolsa para líquidos Meios filtrantes para ar FILTRO SACO PARA LÍQUIDOS FILTRO DE FOLHA OU LÂMINA LEAF FILTER

15 FILTRO DE FOLHA OU LÂMINA Tipos de folhas Formados de folhas individuais torta depositada em ambos os lados da folha e o filtrado escoa para a saída através de uma tela de drenagem no interior da folha, por entre as duas camadas de torta formadas. As folhas são mergulhadas na suspensão Alimentação: pressão ou sucção (bombeamento a vácuo) FOLHA o meio filtrante é constituído por lâminas porosas que se ajustam a um cilindro perfurado através do qual flui o meio que ser filtrado Tela grossa circundada em cada lado por uma camada de meio filtrante A torta é formada por fora das lâminas e o filtrado passa para o interior de onde sai por um canal para o tanque de filtrado Os filtros de folhas : São flexíveis e econômicos Requerem pouca mão-de-obra Permitem a lavagem da torta e a sua extração pode ser manual ou mecânica A torta formada é mais seca do que a dos filtros prensa Filtro de folha Filtros de folhas São projetados para grandes volumes de líquido e para ter uma lavagem eficiente da torta. Cada folha é uma armação de metal oca coberta por um filtro de tecido. Elas são suspensas em um tanque fechado. A alimentação é introduzida no tanque e passa pelo tecido a baixa pressão. A torta se deposita no exterior da folha. O filtrado flui para dentro da armação oca. Após a filtração, ocorre a limpeza da torta. O líquido de lavagem entra e segue o mesmo caminho que a alimentação. A torta é retirada por uma abertura do casco.

16 FILTRO DE FOLHA HORIZONTAL FILTRO DE FOLHA HORIZONTAL FILTRO DE FOLHA HORIZONTAL FILTRO DE FOLHA VERTICAL HORIZONTAL TANK-ROTATING LEAF AUTOMATIC JET SPRAY CLEANING FILTER FILTRO DE FOLHA HORIZONTAL FILTRO DE FOLHA HORIZONTAL

17 FILTROS DE VELA CANDLE FILTER FILTRO DE VELA Filtro tipo vela (candle) DESCARGA DA TORTA ELEMENTOS DO FILTRO DE VELA FILTRAGEM - VELA- etapas

18 Filtro vela pré-revestimento Filtro vela filtração Filtro vela descarga da torta Filtro vela lavagem do filtro OUTROS FILTROS

19 FILTRO DE TAMBOR A VÁCUO (Vacuum Drum Filter ) Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo. Ele filtra, lava e descarrega a torta de forma contínua. O tambor é recoberto com um meio de filtração conveniente. Uma válvula automática no centro do tambor ativa o ciclo de filtração, secagem, lavagem e retirada da torta. Carga Secagem Suspensão Ciclo de lavagem Secagem Descarga Válvula automática Formação da torta O filtrado sai pelo eixo de rotação. Existem passagens separadas para o filtrado e para o líquido de lavagem. Há uma conexão com ar comprimido que se utiliza para ajudar a raspadeira de facas na retirada da torta. FILTRO DE TAMBOR (DRUM FILTER) FILTRO DE TAMBOR (DRUM FILTER) FILTRO DE TAMBOR A PRESSÃO (Pressure Drum Filter)

20 CENTRÍFUGA FILTRANTE Filtro comum Centrífuga Centrífuga de cestas perfuradas (vertical) Centrífuga de cestas perfuradas (horizontal) FILTRO COADOR (STRAINER) 2- PENEIRA MAIS GROSSEIRA filtração grosseira ou pré-filtro 3- PENEIRA FINA 1- ENTRADA DA SUSPENSÃO 10- SAIDA DO FILTRADO

21 VANTAGENS: Pode tratar suspensões com elevada concentração de impurezas Pode reduzir o teor de impurezas de 10% até cerca de 1% Dependendo da porosidade o filtro pode remover partículas de até 10 µm