En las etapas de procesamiento posteriores de la producción de productos farmacéuticos, plaguicidas, explosivos, colorantes, pigmentos y otros productos químicos finos, suelen ser necesarias operaciones unitarias como la filtración, el lavado y el secado. Habitualmente, estas operaciones se llevan a cabo en equipos independientes —filtros centrífugos, depósitos de lavado, secadores, etc.—, y el material se transfiere entre ellos mediante tuberías u otros medios. La conexión de muchas unidades independientes en un único sistema de gran tamaño da lugar a un flujo prolongado, una baja eficiencia y un proceso difícil de regular. En el caso de suspensiones con un alto contenido en sólidos, estos se adhieren con frecuencia a las paredes y obstruyen las tuberías, lo que dificulta la producción normal. El procesamiento en sistema abierto facilita la eliminación de obstrucciones, pero no cumple los requisitos normativos para productos farmacéuticos, alimentarios y biológicos, y plantea riesgos de seguridad cuando se manipulan materiales inflamables, explosivos, tóxicos o altamente tóxicos.
Para superar estas deficiencias y responder a la evolución de la industria química hacia productos de alta calidad y alto valor añadido, con una gran variedad de tipos y en lotes pequeños, Longxin llevó a cabo un exhaustivo trabajo de diseño y desarrollo y logró crear una máquina multifuncional de filtrado, lavado y secado que integra estos tres procesos. El resultado es una mejora sustancial del rendimiento del equipo, con un diseño estructural y una aplicación que están estrechamente alineados con la normativa farmacéutica pertinente. La máquina realiza las tres funciones principales de filtración, lavado y secado, y también puede llevar a cabo reacciones, extracciones, cristalizaciones, concentraciones, evaporaciones, mezclas y trituraciones. Se trata de un equipo de alta tecnología que ofrece las siguientes ventajas:
- Proceso en circuito cerrado. Varias etapas del proceso se llevan a cabo dentro de la misma unidad, lo que reduce la influencia del polvo y los microorganismos en la calidad del producto y minimiza las pérdidas de material valioso, mejorando así tanto la calidad del producto como el rendimiento.
- Menos pasos de transferencia de material, especialmente en el caso de la torta de filtración, lo que acorta el ciclo de producción y aumenta la capacidad de producción.
- La filtración y el lavado pueden realizarse al vacío o a presión, lo que permite un funcionamiento flexible y fácil de controlar.
- Manipulación segura de materiales peligrosos inflamables, explosivos, tóxicos o altamente tóxicos, con una menor contaminación medioambiental, mejores condiciones de trabajo y un funcionamiento más seguro.
- Un flujo de proceso más breve, menos equipos, menos espacio en la planta y una menor inversión en ingeniería.
Máquina de lavado y secado con filtro de placa plana: estructura y principio de funcionamiento
La máquina de lavado y secado con filtro, conocida en el sector como “tres en uno”, puede llevar a cabo la filtración, el lavado, el secado, la esterilización y la descarga como una secuencia continua de etapas del proceso, aunque funciona en modo por lotes (intermitente). Se utiliza ampliamente en los sectores farmacéutico, alimentario, de plaguicidas y químico. La máquina se compone principalmente de un recipiente vertical a presión, un sistema de calentamiento, un sistema de agitación (eje agitador, impulsor, sello mecánico, etc.), un mecanismo de elevación del agitador, un accionamiento, el medio filtrante, una válvula de descarga, un sistema de pulverización, un sistema de esterilización, una unidad de potencia hidráulica y el armario de control principal (que incluye variadores de frecuencia y un PLC). Las funciones mecánicas, eléctricas y de instrumentación están integradas en un único sistema.
Una vez finalizadas las operaciones básicas de un lote —filtración, lavado, secado y descarga de sólidos—, la máquina también puede disolver el material que requiera un tratamiento adicional con un disolvente y pasar directamente a la siguiente etapa del proceso.
Máquina de lavado y secado con filtro de placa plana — Flujo del proceso
(1) Filtración
La mezcla sólido-líquido (suspensión de cristales) procedente del reactor o cristalizador anterior se descarga en la cuba de la máquina «tres en uno», donde la separación por filtración se lleva a cabo gracias a un diferencial de presión. En la práctica, se utilizan tanto la filtración a presión como la filtración al vacío y la filtración combinada de presión y vacío. La filtración a presión emplea aire comprimido limpio, nitrógeno u otro gas inerte, seleccionado en función de las propiedades de la mezcla sólido-líquido. Si, por ejemplo, la mezcla se oxida fácilmente o contiene sustancias explosivas, no se puede utilizar aire comprimido y, en su lugar, debe seleccionarse un gas inerte. La experiencia demuestra que, en la industria farmacéutica, una presión de filtración de 0,2-0,3 MPa suele ser suficiente, mientras que algunos productos químicos o alimentarios requieren presiones de filtración más elevadas, de hasta 1,0 MPa.
(2) Lavado
Tras la filtración, el lavado constituye la siguiente etapa del proceso. El recipiente está equipado con un sistema de pulverización diseñado específicamente para distribuir el líquido de lavado de manera uniforme por todo el recipiente. Al accionar el sistema de agitación, el mecanismo de elevación y el accionamiento, el impulsor puede girar y desplazarse axialmente hacia arriba y hacia abajo, de modo que el material se lava a fondo y se eliminan las impurezas adheridas a las superficies de los cristales. El líquido de lavado y el número de lavados vienen determinados por el material y las características del proceso.
(3) Secado
El secado en la máquina «tres en uno» puede realizarse mediante aire caliente o al vacío. En ambos casos, debe utilizarse gas inerte limpio, ya que durante el secado se genera polvo y el entorno operativo del equipo debe estar diseñado para la protección contra explosiones. El secado al vacío es actualmente el método de secado más habitual en las máquinas «tres en uno». Los principales factores que influyen en el proceso de secado al vacío son el grado de vacío, el tiempo de secado y las características del impulsor.
En el secado al vacío, el sistema de vacío extrae el gas inerte del recipiente, lo que reduce el número de moléculas de gas y aísla el material del aire. Resulta especialmente adecuado para materiales propensos a la degradación oxidativa, para aquellos en los que es necesario recuperar el disolvente evaporado y para materiales sensibles al calor. En condiciones de vacío, se reduce el riesgo de contaminación microbiana o se inhibe el crecimiento de determinadas bacterias, lo que hace que el proceso sea especialmente adecuado para el secado de materiales estériles.
Máquina de lavado y secado con filtro de placa plana — Características de rendimiento
En los últimos años, la máquina de lavado y secado con filtro de grado químico se ha popularizado y adoptado rápidamente, ya que permite realizar la filtración, el lavado, el secado, el muestreo, la descarga automática y la limpieza en un único recipiente. Está sustituyendo progresivamente a los equipos utilizados en las líneas convencionales de cristalización y secado —centrífugas, depósitos de filtración al vacío, secadores de bandejas al vacío y secadores rotativos de doble cono al vacío— y se ha convertido en el equipo de nueva generación para la filtración y el secado en la producción de productos químicos finos.
(1) Integración multifuncional y funcionamiento continuo
La máquina «tres en uno» realiza las operaciones de agitación, filtración, lavado y secado en una única unidad cerrada, lo que evita la entrada de materias extrañas y la contaminación microbiana durante el trasvase de material y garantiza plenamente la calidad del producto.
(2) Estructura sencilla y entorno de producción mejorado
Todo el proceso, desde la alimentación hasta la descarga del producto secado, tiene lugar en una única unidad, lo que reduce considerablemente el número total de equipos de proceso necesarios; una sola máquina realiza el trabajo de varias unidades de filtración convencionales. Dado que toda la operación se lleva a cabo en un entorno sellado, no se libera ningún líquido, gas ni polvo en la sala limpia, por lo que no existen riesgos de contaminación ni para la salud.
(3) Proceso simplificado, menor espacio necesario y menor coste de inversión
La filtración, el lavado y el secado se llevan a cabo en un único sistema, por lo que se aprovecha al máximo el espacio disponible en las instalaciones; en un momento en el que el espacio útil es un bien escaso, el volumen de sala limpia necesario se reduce considerablemente, los costes de capital son bajos y se ahorra una inversión sustancial. El proceso se adapta mejor a la producción a gran escala: acorta el flujo, reduce el número de equipos, disminuye el espacio necesario en la planta y reduce la inversión en ingeniería, al tiempo que mejora la calidad del producto y reduce la intensidad de mano de obra, lo que reporta importantes beneficios económicos y sociales.
(4) Producción totalmente cerrada y recuperación de disolventes
La unidad de lavado y secado con filtro tres en uno es un sistema totalmente cerrado. El funcionamiento en un sistema cerrado evita que las sustancias tóxicas contaminen el aire y reduce el riesgo de intoxicación del operario. El producto secado puede transportarse mecánicamente a las estaciones de pesaje y envasado. El material y el disolvente se recuperan casi por completo, lo que evita el desperdicio causado por la pérdida de material y la evaporación del disolvente.
(5) Producción limpia y limpieza a fondo
La unidad «tres en uno» está equipada con un colector de polvo que captura el polvo generado durante el secado, cumpliendo así los requisitos de producción limpia. El sistema cuenta con pulverización y agitación automáticas, lo que permite lavar a fondo la torta de filtración, reduciendo así el vertido de aguas residuales y el coste de su tratamiento.
