Fundamentos da separação sólido-líquido no sector farmacêutico

A separação sólido-líquido é necessária em muitas indústrias para cumprir os regulamentos, o controlo de qualidade e os processos de produção eficientes.

Na indústria farmacêutica, a separação sólido-líquido é efectuada em aplicações como a biocatálise, a purificação de ingredientes farmacêuticos activos (API) e a cromatografia, entre outras. O processo de separação pode ser efectuado utilizando uma variedade de instrumentos, mas o método mais adequado dependerá das propriedades da mistura.

Devido à importância da separação sólido-líquido na indústria farmacêutica, iremos apresentar uma visão geral dos seus princípios e aplicações nesta publicação do blogue.

O que é a separação sólido-líquido na produção farmacêutica?

Como o nome sugere, a separação sólido-líquido é um método de separação de sólidos e líquidos de uma mistura para que estejam disponíveis como componentes individuais, o que é crucial quando apenas uma fase é necessária. A fase desnecessária torna-se um subproduto ou resíduo, e ambas as fases permanecem isoladas uma da outra.

Trata-se de um processo comum na indústria farmacêutica, uma vez que as matérias-primas devem ser puras e isentas de contaminação para garantir que são seguras para a utilização a que se destinam.

O processo é efectuado em várias fases, incluindo pré-tratamento, concentração, separação e pós-tratamento, com fases opcionais dependendo das misturas que precisam de ser separadas. Alguns processos podem exigir que a secagem seja adicionada como um recurso adicional, e isso pode ser feito em equipamentos separados ou, se a configuração permitir, em combinação com instrumentos existentes.

Mecanismos de filtração no sector farmacêutico

A filtração pode ser definida como a separação física de uma fase sólida de uma fase líquida através da passagem de uma suspensão (lama) através de um meio permeável, que retém as partículas sólidas e permite apenas a passagem da fase líquida. Um sistema de filtração é representado esquematicamente na Figura

Na prática, existem essencialmente dois tipos de filtragem que são frequentemente utilizados:

Filtros de superfície

Os filtros de superfície são dispositivos concebidos para reter partículas sólidas na superfície de um meio filtrante. Estes filtros utilizam uma camada de material poroso como panos filtrantes, que retêm as partículas suspensas no líquido à medida que este passa pela superfície do filtro.

A principal vantagem dos filtros de superfície é a sua capacidade de reter partículas de tamanho muito pequeno, o que os torna ideais para a separação de sólidos finos ou para a clarificação de líquidos. São amplamente utilizados em laboratórios e nas indústrias farmacêutica e alimentar.

Cama profunda

A filtração em leito profundo envolve a utilização de um meio granular, como areia, cascalho ou carvão ativado, para reter partículas sólidas à medida que o líquido flui através de um leito de partículas.

Ao contrário dos filtros de superfície, em que as partículas ficam retidas na camada superficial, na filtração em leito profundo, as partículas ficam retidas em toda a espessura do leito filtrante.

Este método é particularmente eficaz na remoção de partículas maiores e é amplamente utilizado na purificação de água potável, águas residuais industriais e aplicações de tratamento de água.

CONTEÚDO ÚTIL - Guia de Aplicação para Filtração na Indústria Farmacêutica

Opções para a separação sólido-líquido no sector farmacêutico

Na indústria farmacêutica, são utilizados vários métodos de separação sólido-líquido, dependendo das fases necessárias para o produto desejado. Nesta secção, descreveremos alguns deles.

Separação sólido-líquido por mecanismo centrífugo

As centrifugadoras podem ser utilizadas em várias aplicações, cabendo ao utilizador decidir quando são mais adequadas. Um rotor e a força centrífuga são utilizados para separar líquidos de diferentes densidades e um sólido entre si, como água, óleo e sedimentos.

Existem diferentes tipos de centrífugas, consoante o tamanho, a velocidade e a aplicação pretendida, mas são normalmente utilizadas em bioquímica, biologia celular e molecular.

A força de separação na filtração centrífuga é fornecida por uma força centrífuga gerada pela rotação da centrífuga. Este método de filtração é amplamente utilizado na indústria farmacêutica e alimentar devido à sua eficiência na separação sólido-líquido.

Pode funcionar tanto em modo descontínuo como contínuo, com variantes como as centrífugas descascadoras a serem utilizadas em operações contínuas para uma separação eficiente dos componentes.

Filtração por vácuo na indústria farmacêutica

A filtração a vácuo é um método amplamente utilizado na indústria farmacêutica para separar sólidos de líquidos de forma eficiente. Neste processo, a força de separação é fornecida por uma bomba de vácuo, que cria uma pressão negativa dentro do sistema de filtração.

A pressão máxima de funcionamento típica na filtração por vácuo é inferior a 1,0 bar. No entanto, é importante notar que, devido a certas perdas e resistências no sistema, a diferença de pressão efectiva (∆p) é normalmente de aproximadamente 0,6 bar, o que significa que a pressão no sistema é ligeiramente superior à pressão atmosférica.

Este método de filtração é particularmente útil na indústria farmacêutica devido à sua capacidade de conseguir uma separação sólido-líquido eficaz e controlada. As aplicações comuns da filtração em vácuo neste sector incluem a purificação de produtos farmacêuticos, a remoção de impurezas e a concentração de soluções.

Existem várias configurações de filtros de funcionamento contínuo utilizadas na indústria farmacêutica, cada uma com as suas próprias vantagens e aplicações específicas:

Filtros de tamborOs filtros de tambor são dispositivos que consistem num tambor rotativo coberto com um meio filtrante. À medida que a mistura sólido-líquido é introduzida no tambor, o vácuo aplicado atrai o líquido através do meio filtrante, deixando os sólidos para trás. Estes filtros são adequados para processos contínuos e são utilizados para a separação de produtos farmacêuticos e para a concentração de suspensões.

Filtros de disco de vácuo convencionaisOs filtros de disco a vácuo são semelhantes em conceito aos filtros de tambor, mas utilizam discos em vez de um tambor. Os discos são imersos na mistura e, através da aplicação de vácuo, é conseguida a separação sólido-líquido. São versáteis e são utilizados numa vasta gama de aplicações farmacêuticas, como a clarificação de soluções e a remoção de impurezas.

Filtros de correia de vácuo horizontais

O filtros de correia de vácuo para produção farmacêutica utilizam um tapete contínuo de material filtrante que se desloca horizontalmente através da mistura.

O vácuo aplicado sob a correia extrai o líquido, deixando os sólidos presos na superfície da correia. São adequados para aplicações de elevada capacidade e são utilizados na indústria farmacêutica para a purificação e separação de produtos em grande escala.

Filtração por pressão na indústria farmacêutica

A filtração por pressão é um processo fundamental na indústria farmacêutica utilizado para separar sólidos de líquidos através da aplicação de pressão.

Neste método, a força de separação é exercida por meio de uma bomba de alimentação, pressão mecânica ou uma combinação de ambos, que força o líquido através de um meio filtrante e retém os sólidos sob a forma de um bolo.

A pressão máxima de funcionamento neste processo pode atingir até 16 bar, permitindo uma separação eficiente numa variedade de aplicações farmacêuticas.

Um dos pontos altos da filtros prensa para a indústria farmacêutica é a sua capacidade de lavagem de bolos.

Após a formação de um bolo sólido no meio filtrante, pode ser efectuada uma lavagem adicional para remover quaisquer impurezas ou resíduos aderentes aos sólidos. Isto é essencial na produção de produtos farmacêuticos, onde a pureza e a qualidade são fundamentais.

Existem várias configurações de filtros contínuos e descontínuos utilizados na indústria farmacêutica, cada um com as suas próprias vantagens e aplicações específicas:

• Prensas de filtroAs prensas de filtro são equipamentos de filtração que utilizam uma série de placas e estruturas para comprimir o bolo sólido entre elas. A pressão mecânica é aplicada para forçar o líquido através do meio filtrante. Estes filtros são ideais para aplicações farmacêuticas em que é necessária uma separação eficiente e a alta pressão de sólidos e líquidos. Também são adequados para operações em lote.

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• Filtros de pressão automáticosEstes filtros são sistemas automatizados que aplicam pressão e controlo com precisão para uma filtragem eficiente. São ideais para aplicações farmacêuticas que requerem um elevado nível de automatização e repetibilidade no processo de filtração. Além disso, podem ser utilizados em operações em lote ou contínuas, conforme necessário.

  

• Filtros de tubosOs filtros tubulares são equipamentos compactos que utilizam tubos ou cartuchos como meio filtrante. É aplicada pressão para forçar o líquido através do meio e reter os sólidos. São adequados para aplicações farmacêuticas de menor escala e são utilizados em operações descontínuas.

Seleção de equipamento de filtração para separação sólido-líquido

A escolha do equipamento de filtragem dependerá sempre dos requisitos específicos do processo, com foco na obtenção de resultados-chave, tais como os seguintes:

• Limite de humidade transportável (LMT)Este parâmetro é essencial, pois determina a quantidade máxima de humidade que o mineral ou produto pode reter antes de se tornar inseguro durante o transporte. A seleção do equipamento de filtração deve garantir que o TML é mantido dentro de limites seguros para evitar riscos na logística e no manuseamento do produto.
• Qualidade do Filtrado (TDSS - Total Dry Solids in Suspension)A qualidade do filtrado é medida em termos da quantidade de sólidos secos totais presentes na suspensão filtrada. Este parâmetro é geralmente expresso em percentagem (%), mg/l ou ppm. A escolha do equipamento deve garantir a obtenção de um filtrado de alta qualidade, com baixos níveis de sólidos em suspensão, o que é especialmente crítico em aplicações onde a pureza é fundamental, como na indústria farmacêutica.
• Resultados da lavagem de bolosA lavagem do bolo é um aspeto importante da filtração, uma vez que procura otimizar o consumo de um líquido de lavagem utilizado para remover o licor-mãe remanescente nos sólidos do bolo. Este parâmetro é normalmente medido em termos de volume de líquido de lavagem utilizado por tonelada seca de produto. A seleção do equipamento deve ser capaz de obter uma lavagem eficiente do bolo, minimizando o consumo de recursos e maximizando a recuperação do produto.

Estes resultados são cruciais numa série de indústrias, desde a mineira à farmacêutica, uma vez que afectam diretamente a segurança, a qualidade dos produtos e a eficiência dos processos.

Por conseguinte, é essencial considerar cuidadosamente os requisitos específicos de cada aplicação ao escolher o equipamento de filtragem adequado para garantir um desempenho ótimo e resultados consistentes.

As Vantagens da Separação Líquido-Sólido no Sector Farmacêutico

A separação sólido-líquido é uma parte crítica da produção na indústria farmacêutica, uma vez que assegura que os ingredientes activos são purificados, livres de contaminantes e seguros para utilização em produtos farmacêuticos. Qualquer contaminação numa mistura aumenta os riscos para os operadores durante a produção farmacêutica e na sua aplicação pretendida.

É também uma fase crucial no controlo de qualidade, uma vez que um produto farmacêutico deve ter uma aparência e composição consistentes.

Além disso, no contexto farmacêutico, a separação sólido-líquido oferece outras vantagens importantes:

• Maior eficiência na lavagem e isolamento de sólidos em processos de síntese complexosOs princípios activos são obtidos na sua forma mais pura e concentrada, o que é essencial para garantir a eficácia dos medicamentos.
• Melhoria das medidas de segurançaAo eliminar os contaminantes e garantir que os produtos estão isentos de impurezas, os riscos para a saúde dos pacientes são reduzidos e a segurança dos trabalhadores na produção farmacêutica é garantida.
• Isolamento de ingredientes activosA separação sólido-líquido permite o isolamento e a purificação de ingredientes activos, o que é essencial para garantir a eficácia dos medicamentos e minimizar os efeitos secundários indesejados.
• Conformidade regulamentarNa indústria farmacêutica, o cumprimento de regulamentos rigorosos é essencial para garantir a qualidade e segurança dos produtos. A separação sólido-líquido contribui para o cumprimento destas normas regulamentares, assegurando a pureza e a consistência dos produtos farmacêuticos.