過濾的概念

過濾是制藥流體工藝系統中應用最為廣泛的單元操作之一。圖2.47是制藥工藝中常見的顆粒類型及其尺寸，制藥企業可結合顆粒大小和性質選擇合適的過濾方法。下面一起跟真空均質乳化機小編一起來看一下常見的顆粒類型及其尺寸！

100μm

80發絲直徑

60

40肉眼可見塵埃粒子

20

10

8毛細血管管徑

5酵母

3

1大腸桿菌

0.6沙門菌

0.5

0.4假單細胞

0.3

圖2.47常見的顆粒類型及其尺寸

 

過濾的定義

過濾是指在泵或氣體等推動力的作用下，讓液體或氣體通過某種過濾介質，使原料中的部分物質被截留在介質上游，從而起到分離作用的過程。膜過濾是無菌制藥生產的核心工藝，膜分離原理如下圖2.48所示，相1為原料或上游，相2為滲透物或下游，原料混合物中某一組分可以比其他組分更快的通過膜而傳遞到下游，從而實現分離。

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圖2.48膜過濾原理

 

過濾的分類

根據過濾的目的，制藥工業中過濾可分為預過濾、微生物負荷控制過濾、除菌級過濾、支原體控制過濾和除病毒過濾等。

1. 預過濾的膜孔徑一般大于0.45μm，主要用于去除大的顆粒并保護下游過濾器；
2. 微生物負荷控制過濾的膜孔徑一般為0.45μm或0.22μm等，其主要目的是降低流體的微生物負荷，但不屬于絕對去除的概念；
3. 除菌級過濾的膜孔徑一般為0.22μm或0.1μm,它可以去除所有可以鑒別的活的微生物，絕大多數情況采用0.22μm除菌級過濾器，有時也采用0.lμm過濾器去除微小細菌；
4. 支原體控制過濾的膜孔徑0.1μm，它可將支原體負荷完全去除或降低到可接受水平；
5. 除病毒過濾的膜孔徑小于0.lμm,如50nm或20nm,它可去除不大于20nm的病毒。

 

過濾機理的分類

過濾機理可分為大小排除原理和吸附原理兩種。

A大小排除原理

也稱攔截過濾，是指根據濾膜的孔徑大小進行篩選并截留比孔徑大的過濾物，該機理中濾膜可以被想像成一個簡單的篩網并攔截比膜孔大的顆粒物，如圖2.49中黑色顆粒物被截留在濾膜表面。

 

圖2.49大小排除原理

B吸附原理

在實際過濾中，濾膜不僅可以濾除大于膜孔的顆粒，也能截留住比自身膜孔小的物質，這正是由于過濾機理中的吸附原理。

吸附是基于靜電原理使微小的顆粒物被濾膜內部結構吸附截留，當一個帶有靜電的物體靠近另一個不帶靜電的物體時，會產生“靜電吸附”現象。

在過濾時，微粒之間互相摩擦會產生靜電，當這些微粒接觸到過濾膜內部時，很容易撞擊到膜內部彎曲的孔道隨即被吸附住。

與液體過濾相比，氣體過濾中吸附原理起到了至關重要的作用。在氣體過濾時，微粒按布朗運動在氣體內任意運動，大于膜孔徑的大顆粒主要通過大小排除原理進行去除；相當于0.1~1倍膜孔徑的中等顆粒主要通過中途攔截與碰撞原理進行去除；相當于0.001~0.01倍膜孔徑的小顆粒主要通過擴散攔截與電子捕獲原理進行去除（圖2.50)。

同一只過濾器在過濾干燥氣體時的精度遠遠高于過濾液體時的精度，例如，某過濾器在進行液體過濾時，其精度為0.22pm;當進行氣體過濾時，其精度可達到0.003μm。

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圖2.50擴散攔截機理