Nas etapas de processamento a jusante da produção de produtos farmacêuticos, pesticidas, explosivos, corantes, pigmentos e outros produtos químicos finos, são habitualmente necessárias operações unitárias como a filtração, a lavagem e a secagem. Convencionalmente, estas operações são realizadas em equipamentos separados — filtros centrífugos, tanques de lavagem, secadores, etc. —, sendo o material transferido entre eles através de tubagens ou outros meios. A ligação de muitas unidades separadas num único sistema de grandes dimensões resulta num fluxo prolongado, baixa eficiência e um processo difícil de regular. No caso de suspensões com elevado teor de sólidos, estes aderem frequentemente às paredes e obstruem a tubagem, dificultando a produção normal. O processamento em sistema aberto facilita a remoção de bloqueios, mas não cumpre os requisitos regulamentares para produtos farmacêuticos, alimentares e biológicos, além de introduzir riscos de segurança quando estão envolvidos materiais inflamáveis, explosivos, tóxicos ou altamente tóxicos.
Para superar estas lacunas e responder à evolução da indústria química no sentido de uma maior qualidade, elevado valor acrescentado, diversidade de tipos de produtos e pequenos lotes, a Longxin realizou um extenso trabalho de conceção e desenvolvimento e conseguiu criar uma máquina multifuncional de filtração, lavagem e secagem que integra estes três processos. O resultado é uma melhoria substancial no desempenho do equipamento, com o projeto estrutural e a aplicação em estreita conformidade com os regulamentos farmacêuticos aplicáveis. A máquina desempenha as três funções principais de filtração, lavagem e secagem, podendo também realizar reações, extrações, cristalizações, concentrações, evaporações, misturas e triturações. Trata-se de um equipamento de alta tecnologia que oferece as seguintes vantagens:
- Operação em ambiente fechado. Várias etapas do processo são realizadas na mesma unidade, reduzindo a influência do pó e dos microrganismos na qualidade do produto e minimizando as perdas de material valioso, melhorando assim tanto a qualidade do produto como o rendimento.
- Menos etapas de transferência de materiais, nomeadamente no que diz respeito ao bolo de filtração, o que encurta o ciclo de produção e aumenta a capacidade de produção.
- A filtração e a lavagem podem ser realizadas sob vácuo ou sob pressão, o que permite um funcionamento flexível e de fácil controlo.
- Manuseamento seguro de materiais perigosos inflamáveis, explosivos, tóxicos ou altamente tóxicos, com redução da poluição ambiental, melhores condições de trabalho e um funcionamento mais seguro.
- Um fluxo de processo mais curto, menos equipamentos, menos espaço na fábrica e um investimento menor em engenharia.
Máquina de lavagem e secagem com filtro de placa plana — Estrutura e princípio de funcionamento
A máquina de lavagem e secagem com filtro, conhecida na indústria como “três em um”, pode realizar a filtração, a lavagem, a secagem, a esterilização e a descarga como uma sequência contínua de etapas do processo, embora funcione em modo descontínuo (intermitente). É amplamente utilizada nos setores farmacêutico, alimentar, dos pesticidas e dos produtos químicos. A máquina é composta principalmente por um recipiente vertical resistente à pressão, um sistema de aquecimento, um sistema de agitação (eixo do agitador, impulsor, vedante mecânico, etc.), um mecanismo de elevação do agitador, um acionamento, o meio filtrante, uma válvula de descarga, um sistema de pulverização, um sistema de esterilização, uma unidade de potência hidráulica e o quadro de comando principal (incluindo variadores de frequência e PLC). As funções mecânicas, elétricas e de instrumentação estão integradas num único sistema.
Assim que as operações básicas de um lote — filtração, lavagem, secagem e descarga de sólidos — estiverem concluídas, a máquina também pode dissolver o material que necessite de processamento adicional com um solvente e passar diretamente para a etapa seguinte do processo.
Máquina de lavagem e secagem com filtro de placa plana — Fluxo do processo
(1) Filtração
A mistura sólido-líquido (suspensão de cristais) proveniente do reactor ou cristalizador a montante é descarregada para o recipiente da máquina «três em um», onde a separação por filtração é impulsionada por um diferencial de pressão. Na prática, são utilizadas tanto a filtração sob pressão, como a filtração sob vácuo e a filtração combinada de pressão e vácuo. A filtração sob pressão utiliza ar comprimido limpo, azoto ou outro gás inerte, selecionado de acordo com as propriedades da mistura sólido-líquida. Se, por exemplo, a mistura for facilmente oxidável ou contiver substâncias explosivas, não é possível utilizar ar comprimido, devendo ser selecionado, em vez disso, um gás inerte. A experiência demonstra que, na indústria farmacêutica, uma pressão de filtração de 0,2–0,3 MPa é geralmente suficiente, enquanto alguns produtos químicos ou alimentares requerem pressões de filtração mais elevadas, que podem atingir 1,0 MPa.
(2) Lavagem
Após a filtração, a lavagem constitui a etapa seguinte do processo. O recipiente está equipado com um sistema de pulverização especialmente concebido para distribuir uniformemente o líquido de lavagem por todo o recipiente. Ao acionar o sistema de agitação, o mecanismo de elevação e o acionamento, o impulsor pode rodar e deslocar-se axialmente para cima e para baixo, de modo a que o material seja lavado minuciosamente e as impurezas aderentes às superfícies dos cristais sejam removidas. O líquido de lavagem e o número de lavagens são determinados pelo material e pelas características do processo.
(3) Secagem
A secagem na máquina «três em um» pode ser realizada por secagem a ar quente ou por secagem a vácuo. Em ambos os casos, deve ser utilizado gás inerte limpo, uma vez que se gera poeira durante a secagem e o ambiente de funcionamento do equipamento deve ser concebido para proteção contra explosões. A secagem a vácuo é atualmente o método de secagem mais comum nas máquinas «três em um». Os principais fatores que afetam o processo de secagem a vácuo são o grau de vácuo, o tempo de secagem e as características do impulsor.
Na secagem sob vácuo, o sistema de vácuo retira o gás inerte do recipiente, reduzindo o número de moléculas de gás e isolando o material do ar. É particularmente adequada para materiais propensos à degradação oxidativa, para materiais cujo solvente evaporado deve ser recuperado e para materiais sensíveis ao calor. Sob vácuo, o risco de contaminação microbiana é reduzido, ou o crescimento de certas bactérias é inibido, tornando o processo particularmente adequado para a secagem de materiais estéreis.
Máquina de lavagem e secagem com filtro de placa plana — Características de desempenho
Nos últimos anos, a máquina de lavagem e secagem com filtro de grau químico tem vindo a ser rapidamente promovida e adotada, uma vez que permite realizar a filtração, a lavagem, a secagem, a amostragem, a descarga automática e a limpeza num único recipiente. Está a substituir progressivamente o equipamento utilizado nas linhas convencionais de cristalização e secagem — centrífugas, tanques de filtração a vácuo, secadores de bandejas a vácuo e secadores rotativos de vácuo de cone duplo — e tornou-se o equipamento de nova geração para a filtração e secagem na produção de produtos químicos finos.
(1) Integração multifuncional e funcionamento contínuo
A máquina três em um realiza a agitação, a filtração, a lavagem e a secagem numa única unidade fechada, evitando assim a introdução de matérias estranhas e a contaminação microbiana durante a transferência do material e salvaguardando totalmente a qualidade do produto.
(2) Estrutura simples e ambiente de produção melhorado
Todo o processo, desde a alimentação até à descarga do produto seco, decorre numa única unidade, reduzindo significativamente o número total de equipamentos de processo necessários; uma única máquina realiza o trabalho de várias unidades de filtração convencionais. Como toda a operação é realizada em condições seladas, não são libertados líquidos, gases ou poeiras para a sala limpa, pelo que não existem riscos de contaminação ou para a saúde.
(3) Processo simplificado, ocupação reduzida e menor custo de capital
A filtração, a lavagem e a secagem são realizadas num único sistema, pelo que o espaço disponível nas instalações é aproveitado ao máximo; numa altura em que o espaço útil é escasso, o volume de sala limpa necessário é consideravelmente reduzido, os custos de capital são baixos e poupa-se um investimento substancial. O processo é mais adequado à produção em grande escala: encurta o fluxo, reduz o número de equipamentos, diminui o espaço ocupado na fábrica e diminui o investimento em engenharia, ao mesmo tempo que melhora a qualidade do produto e reduz a intensidade de mão-de-obra, com bons benefícios económicos e sociais.
(4) Produção totalmente fechada e recuperação de solventes
A unidade de lavagem e secagem com filtro três em um é um sistema totalmente fechado. O funcionamento num sistema fechado impede que substâncias tóxicas poluam o ar e reduz o risco de intoxicação do operador. O produto seco pode ser transportado mecanicamente para as estações de pesagem e embalagem. O material e o solvente são recuperados quase na totalidade, evitando o desperdício causado pela perda de material e pela evaporação do solvente.
(5) Produção limpa e limpeza minuciosa
A unidade «três em um» está equipada com um coletor de poeira que capta a poeira gerada durante a secagem, cumprindo os requisitos de produção limpa. O sistema permite a pulverização e a agitação automáticas, pelo que o bolo de filtração pode ser lavado exaustivamente, reduzindo a descarga de águas residuais e o custo do tratamento dessas águas.
