Tecnologia e legislazione farmaceutica I - filtrazione

Filtrazione

Filtrazione è il processo di separazione di un fluido (detto anche fase continua) da un solido (detto anche fase dispersa), mediante l'interposizione di un setto poroso detto filtro. La filtrazione in tecnica farmaceutica è molto utilizzata per la separazione di particelle dall'aria, per la chiarificazione di una soluzione, e per sterilizzare una f.f. liquida.

Chiarificazione

Consiste nella rimozione di sostanze contaminanti finemente suddivise, di carattere amorfo o colloidale, che per le loro caratteristiche tendono ad otturare rapidamente i setti filtranti. Il metodo più semplice per ottenere una chiarificazione consiste nell'operare una sedimentazione per gravità (per cui non è previsto l'utilizzo di filtri). Nella chiarificazione vengono utilizzate particolari sostanze dette “coadiuvanti”; esse servono per adsorbire (inglobare) le sostanze indesiderate. Vanno utilizzate in quantità tra lo 0,1-0,5% rispetto al materiale da filtrare. Un esempio di tali sostanze è l'albume d'uovo.

Filtrazione di liquidi

È la separazione di un liquido da un solido mediante utilizzo di filtro o setto poroso. Il solido trattenuto prenderà il nome di “cake” o residuo, mentre il liquido che attraversa il filtro è detto “filtrato”.

Differenza tra chiarificazione e cake filtration

Nella prima il filtrato è il prodotto primario e la componente solida che attraversa il filtro non è superiore all'1%, mentre nella seconda il solido è il prodotto primario.

Nella filtrazione dei liquidi sono da tenere in considerazione alcuni parametri:

• Velocità di filtrazione (o di flusso)
• Area del filtro
• Differenza di pressione
• Viscosità del filtro
• Resistenza del filtro

Velocità di flusso = forza motrice (differenza di pressione tra monte e valle del filtro) / resistenza (è variabile, infatti aumenta al depositarsi del solido sul filtro; si riscontra soprattutto nella cake filtration).

Un sistema filtrante può essere considerato come un insieme di canalicoli (capillari) attraverso i quali passa la miscela da filtrare; quindi diventa possibile, teoricamente, applicare la Legge di Poiseuille.

Equazione di Poiseuille

V = dV/dt = π x DP x r⁴ / 8Ln dove:

• v: velocità di flusso
• dV: volume di liquido che passa nell'unità di tempo dt
• r: raggio del capillare
• L: lunghezza del capillare
• n: viscosità del liquido
• DP: differenza di pressione agli estremi del capillare

In realtà le condizioni previste dall'equazione non si verificano esattamente, sia perché i pori del filtro non sono capillari e non hanno un andamento rettilineo, sia...