MXPA02000418A - Dispositivo de filtro. - Google Patents
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Abstract
La presente invencion se refiere a un dispositivo de filtro (1), especialmente para un sistema de lecho fluidizado (2), particularmente para el uso en la industria farmaceutica, y para la separacion de particulas que son mayores que un grano de separacion a partir de una cantidad de particulas en un flujo de fluido, el dispositivo de filtro (1) comprende un alojamiento (3) y por lo menos una porcion de filtro (4). Una parte del alojamiento (3) esta montada para el movimiento giratorio, y la porcion de filtro (4) se proporciona en el alojamiento (3), por lo cual la porcion de filtro (4) es movible sobre el giro del alojamiento (3). La presente invencion tambien se refiere a un metodo para la separacion de particulas que utiliza un dispositivo de filtro.
Description
DISPOSITIVO DE FILTRO
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un dispositivo de filtro especialmente para un sistema de lecho fluidizado, particularmente para el uso en la industria farmacéutica, y para separar partículas que son mayores que un grano de separación a partir de una cantidad de partículas en un flujo de fluido. El dispositivo de filtro comprende un alojamiento y por lo menos una porción de filtro. La invención también se refiere a un método para separar partículas utilizando un dispositivo.
TÉCNICA ANTERIOR En el área de formación, revestimiento y granulación de partículas es bien conocido utilizar diversas técnicas que involucran un aparato de lecho fluidizado. Básicamente, la fluidización es la operación mediante la cual los sólidos se transforman en un estado fluido por suspensión en un gas o líquido. Si un fluido se pasa de manera ascendente a través de un lecho de partículas finas a cierta velocidad, la fuerza friccional entre las partículas y el fluido solo compensará el peso de las partículas. En este estado, el componente vertical de la fuerza compresiva entre las partículas adyacentes desaparece y la caída de REF 135219 presión a través de cualquier sección del lecho es aproximadamente igual al peso del fluido y partículas en esa sección. A esta velocidad de fluido, el lecho es solo fluidizado. Altas velocidades de fluido podrían conducir a estados donde el fluido por ejemplo forma burbujas o da lugar a un movimiento turbulento en los sólidos. A velocidades aún mayores, el fluido arrastrará sólidos fuera del lecho y los llevará a lo largo en su movimiento ascendente. El término lecho fluidizado es utilizado cuando se refieren a diversos tipos de lechos. Cuando el fluido en un lecho fluidizado arrastra grandes cantidades de partículas sólidas, un estado estable puede lograrse colectando las partículas arrastradas y regresándolas al lecho. Hasta para una cierta cantidad de arrastre, un ciclón que es proporcionado dentro del recipiente que lleva el lecho fluidizado, puede proporcionar la colección necesaria y re-introducir las partículas para mantener las condiciones de estado estable en el recipiente. Un sistema es frecuentemente referido como un lecho fluidizado. Cuando los colectores de ciclón mayores deben proporcionarse fuera del lecho, tal sistema es llamado frecuentemente lecho fluidizado rápido. Estos sistemas son lechos fluidizados de circulación, y son así útiles en diferentes procesos para el tratamiento de partículas, como las partículas que circulan varias veces en el sistema.
_-j-_--_____'- * *»''" ' _-. _____ Dentro de la industria farmacéutica, los lechos fluidizados son frecuentemente utilizados para la granulación o revestimiento de un producto. La granulación es normalmente realizada rociando gotas de un líquido sobre las partículas, que son mantenidas en estado fluidizado. Las partículas entonces tienden a adherirse entre ellas, aglomerándose, ya sea por medio de un agente aglutinante en el líquido, o por un efecto de disolverse ligeramente a partir del líquido. El revestido es normalmente realizado mediante rociar una solución de agentes de revestimiento en las partículas. En los procesos de granulación y revestimiento es importante que las condiciones, tal como la temperatura, sean de tal modo que los aglomerados o revestimientos puedan secarse lo bastante rápido para que no aparezca la aglomeración no deseada. Por otro lado si el secado de los aglomerados o revestimientos ocurre demasiado rápido, puede aparecer el secado no deseado del material de rociado . Una aplicación de un lecho fluidizado circulante se describe en el documento US-4 051 603, Kern, Jr. Los aparatos de lecho fluidizado descritos comprenden un recipiente en donde es colocado un lecho fluidizado. Las partículas se disponen sobre una placa perforada a través de la cual el fluido, en este caso aire caliente, se permite pasar. Las partículas arrastradas en el lecho fluidizado
tt._.i__._i J_,i..__jí_A- j.__ __.»__a....... __ resultante se someten a revestimiento por medio de una boquilla que se extiende en el recipiente y desde la cual es rociado el material de revestimiento. Las partículas arrastradas y el fluido son succionados dentro de un separador ciclónico. El separador ciclónico se proporciona en conexión con el recipiente y se coloca para re-introducir las partículas arrastradas al lecho fluidizado, y para desviar el fluido restante. Las partículas pueden así circular desde el lecho al separador y regresar. Cada vez que una partícula pasa la boquilla, es rociada con el material de revestimiento y de esta manera crece en tamaño y peso. En un cierto peso, la partícula será demasiado pesada para arrastrarse con el fluido. En cambio, ésta caerá a través del lecho fluidizado y será colectada en el mismo. El proceso podría de seguro interrumpirse antes que cualquiera de las partículas alcance tal tamaño, y se colecten directamente desde el lecho. Este tipo de aparato puede utilizarse para la granulación en lugar del revestimiento de partículas. Un líquido de granulación se rociará desde una boquilla en lugar de un material de revestimiento. La función de un separador ciclónico está basada en la acción de fuerzas centrífugas. Estas fuerzas son producidas mediante la aceleración del fluido con las partículas arrastradas en una trayectoria circular
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proporcionada alrededor de un eje ciclónico vertical. La fuerza centrífuga que actúa en cada partícula se aumentará con el aumento de tamaño de partícula, para que las partículas mayores sean lanzadas contra la pared del separador y se deslicen descendentemente a una salida, que en este caso puede abrirse hacia el lecho fluidizado. Las partículas pequeñas seguirán al flujo de fluido a través del separador y normalmente saldrán del ciclón a través de una abertura en el límite superior del separador. El tamaño de grano específico a partir del cual las partículas comienzan a separarse del fluido, es frecuentemente llamado grano de separación. Las dimensiones del ciclón así como el tipo de fluido o partículas utilizadas serán algunos de los parámetros que afecten el tamaño del grano de separación. Los separadores ciclónicos se utilizan ampliamente, aunque muestran varias desventajas. El revestimiento distribuido irregularmente sobre las partículas puede aparecer debido a los remolinos que ocurren en el flujo de gas al pasar por el separador ciclónico. Además, la eficiencia de un separador ciclónico se reduce al separar las partículas muy pequeñas, como por ejemplo el polvo de material seco de rociado de las partículas revestidas/granuladas. Las dimensiones de un separador ciclónico específico ofrecen solo un grano de separación,
dando como resultado una fracción reducida de partículas separadas. Siempre debe proporcionarse el reciclado. Para evitar los problemas relacionados con los separadores ciclónicos comúnmente utilizados, varios otros dispositivos se han propuesto. En el documento EP-B1-0 572 356 se describe un aparato de lecho fluidizado proporcionado con por lo menos un filtro de cartucho vertical proyectado en el recipiente de lecho fluidizado. El filtro tiene un miembro de filtración de tela, es decir comprende una tela textil. Cuando un filtro ha colectado una cierta cantidad de partículas pequeñas, debe limpiarse a menos que el flujo de fluido a través del filtro esté muy restringido. En este caso el filtro se lava con un agente de limpieza líquido. El filtro es empujado hacia arriba y fuera del recipiente para ser lavado. Esto representa un tiempo de consumo e interrumpe la operación del aparato de lecho fluidizado. En otros documentos, por ejemplo US-5 766 281, Luy y colaboradores, y US-RE32 307, Glatt y colaboradores, se proponen diversos procedimientos de limpieza, por ejemplo la limpieza con gas combinada con la limpieza en húmedo o la limpieza por vibración de los filtros. Los miembros de filtración hechos con tela textil o papel tienen una desventaja adicional porque tienen una fuerza menor y por lo tanto pueden dañarse cuando se limpien o soplen.
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Son un problema las partículas que obstruyen la estructura de filtro, que aparece por la necesidad de limpiar los filtros. Esto es especialmente marcado cuando se trata con partículas sólidas pequeñas, tal como polvo indeseado de exceso de material seco de rociado. Aún cuando algunas veces la limpieza puede hacerse durante la operación del proceso, los flujos de fluido serán perturbados, y se disminuirá la eficiencia total. Otras técnicas conocidas para la separación de partícula son deflectores o redes fijas. Para una red fija, el grano de separación es siempre decidido por el tamaño de malla, y normalmente aparecen los problemas con las partículas que obstruyen la red. El uso de deflectores en por ejemplo un fluido de paso no puede utilizarse para separar partículas muy pequeñas, puesto que éstas continuarán el trayecto en el paso junto con el fluido. Un filtro final adicional se requiere por lo tanto para filtrar las partículas pequeñas.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN El objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo de filtro para un sistema de lecho fluidizado, especialmente pero no exclusivamente para uso en la industria farmacéutica, que no tenga las desventajas mencionadas anteriormente. Es también un
?¡i,.Í. ?.Ú fe * -.___-_%,__,__jfa,__ti_ objetivo proporcionar un dispositivo de filtro con un grano de separación que pueda fácilmente variarse . Este objetivo es alcanzado por un dispositivo de filtro, especialmente para un sistema de lecho fluidizado y particularmente para utilizarse en la industria farmacéutica, para la separación de partículas que son mayores que un grano de separación a partir de una cantidad de partículas en un flujo de fluido, el dispositivo de filtro que comprende un alojamiento y por lo menos una porción de filtro, está caracterizado porque una parte del alojamiento está montada para el movimiento giratorio, y donde la porción de filtro está proporcionada en el alojamiento, por lo cual la porción de filtro es movible sobre el giro del alojamiento. El sistema de lecho fluidizado comprende un recipiente de lecho fluidizado para realizar un proceso de revestimiento, granulación o secado, y conductos que guían hacia y desde el recipiente de lecho fluidizado que contiene el fluido y las partículas a separarse . El término "grano de separación" en la presente se refiere al tamaño más pequeño de partícula que no pasa el dispositivo de filtro, y puede referirse como una medida de límite de separación para el dispositivo de filtro. El grano de separación se determinará por el tamaño de malla de la porción de filtro y por la velocidad de la porción de
___!__;_. _M-*--»- *- ____ __jte__m__ t__ -i-i l.
filtro. Variando la velocidad de giro de la porción de filtro, el grano de separación puede así variarse utilizando solamente un sistema de separación, que elimina la necesidad de diversos filtros para la separación de partículas de distintos tamaños. Normalmente, el grano de separación puede tener un intervalo de 10-500 micrones. Normalmente, el grano de separación será de 50 micrones, es decir, partículas más pequeñas de 50 micrones pasarán a través del dispositivo de filtro y así, todas las partículas mayores de 50 micrones permanecerán en el sistema de lecho fluidizado. El filtro es mantenido limpio y libre de obstrucción de partículas, debido al movimiento giratorio que crea las fuerzas centrífugas sobre las partículas. Así, no hay interrupciones del proceso a causa del mantenimiento y limpieza necesarios del filtro. Con el dispositivo de acuerdo a la invención, se han logrado resultados satisfactorios incluso en la separación de partículas pequeñas, generalmente menores de 50 micrones, tal como polvo que consiste de material seco de rociado en un proceso de revestimiento de lecho fluidizado. El alojamiento puede por ejemplo formarse como un cilindro, que está montado para moverse giratoriamente. La porción de filtro por lo tanto está ventajosamente colocada en la circunferencia del cilindro. La forma cilindrica tiene la ventaja que el dispositivo de filtro puede
i„_.l,_,__ _..._.. ____..- fácilmente mantenerse a una velocidad giratoria constante. Las fuerzas centrífugas creadas también contribuyen a mantener la porción de filtro limpia de partículas. Además, puede utilizarse un área activa mayor revestida con la porción de filtro. Preferiblemente, la porción de filtro comprende varios miembros de filtro colocados de tal manera que los intersticios se forman entre los miembros de filtro. La porción de filtro es movible sobre el giro del alojamiento en una dirección que cruza al menos una pluralidad de los miembros de filtro. El grano de separación será determinado por el tamaño de los intersticios entre los miembros y por la velocidad de la porción de filtro en la dirección de giro. La probabilidad de que una partícula sea detenida por la porción de filtro aumenta conforme aumenta la velocidad de giro del alojamiento. Esto es debido al hecho de que la dirección del giro cruza por lo menos alguno de los miembros de filtro de la porción de filtro. Además, debido a la probabilidad de que una partícula sea detenida por un miembro de filtro, las partículas que son realmente más pequeñas que los intersticios pueden también ser obstaculizadas por el sistema de filtro si se elige una velocidad de giro apropiada.
l-_fc__fe-_.^._¿'*w- ^ --*» -^ «*__»«- -^ -*. -*• ..--*_- -__&-__ 4 i-i.
La porción de filtro se proporciona preferiblemente dentro de un recipiente, es decir un recipiente de lecho fluidizado que contiene inicialmente el fluido y las partículas a separarse. El alojamiento que retiene la porción de filtro está extendido preferiblemente a través del recipiente, por lo cual una primer parte que comprende la porción de filtro está montada dentro del recipiente y una segunda parte, montada fuera del recipiente está proporcionada con por lo menos una salida de fluido. El fluido entra a través de la porción de filtro, pasa a través del alojamiento y sale por medio de la salida de fluido. Las partículas más pequeñas que el grano de separación seguirán completamente la trayectoria del fluido a través del alojamiento y saldrán por medio de la salida de fluido. Las partículas mayores permanecerán ' en el recipiente, donde serán sometidas continuamente a procesos de revestimiento o granulación. El giro de la porción de filtro lanzará las partículas mayores desde el filtro y las esparcirá en el recipiente. La porción de filtro también puede proporcionarse en conductos que guían hacia o desde el recipiente. Proporcionando los conductos con el dispositivo de filtro se puede prevenirse la obstrucción de los conductos. Ventajosamente, el alojamiento que lleva la porción de filtro está colocado de manera desmontable en un medio de sujeción de filtro. El medio de sujeción puede colocarse en la pared de un recipiente de reacción, a través del cual se permite pasar el fluido con las partículas arrastradas, o por ejemplo en un conducto que forma un paso para el fluido. El fluido puede ser por ejemplo un líquido, un gas o un fluido super-crítico. Ventajosamente, el alojamiento también comprende la primer y segunda partes del cuerpo que están interconectadas de manera desmontable. Separando la primer y segunda parte del cuerpo, es posible si es necesaria, la fácil limpieza entre los lotes o la esterilización del dispositivo de filtro. Preferiblemente el dispositivo de filtro se proporciona con un medio conector para la conexión a una unidad motor. Ventajosamente, la velocidad de la unidad motor es variable por la variación de la velocidad de giro de la porción de filtro durante la operación del dispositivo de filtro para obtener el grano de separación deseado. Preferiblemente un espacio abierto se define entre el alojamiento y el medio de sujeción de filtro, a través de los cuales se proporciona la presión de fluido del espacio abierto, constituyendo un sello fluido entre el alojamiento y el medio de sujeción de filtro. La presión del fluido mantendrá el espacio abierto libre de partículas, y así se asegurará un movimiento uniforme del dispositivo de filtro. La invención también comprende un método para la separación de partículas, especialmente para un sistema de lecho fluidizado y particularmente para el uso en la industria farmacéutica.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra esquemáticamente una modalidad de un dispositivo de filtro de acuerdo a la invención en uso en un sistema de lecho fluidizado. La Figura 2 muestra la modalidad de la Figura 1, con el lecho fluidizado y la cubierta eliminada por motivos de claridad. La Figura 3 es un vista esquemática del dispositivo de filtro en la Figura 2. La Figura 4 es una vista lateral del alojamiento de la modalidad de la presente invención en la Figura 1. La Figura 5 es una vista transversal a través de la línea A-A de la Figura 4.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA MODALIDAD PREFERIDA DE LA INVENCIÓN Una modalidad preferida se describirá ahora únicamente por medio de ejemplo. En la Figura 1, un
?* dispositivo de filtro 1 de acuerdo a la invención se muestra en uso en un sistema de lecho fluidizado 2. En el sistema de lecho fluidizado 2, las partículas 7 de diferentes tamaños son arrastradas por el flujo de fluido 5 (esquemáticamente mostrado con las flechas) . El dispositivo de filtro 1 comprende un alojamiento 3 colocado en un medio de sujeción de filtro 8 que está soportado por una tapa 21 que constituye el límite superior de un recipiente de lecho fluidizado 18. La tapa 21 se proporciona con una abertura
10 para selladamente recibir el medio de sujeción 8. Una cubierta 19 se proporciona alrededor de la parte externa del alojamiento 3, la cubierta se proporciona con un paso de salida para la conducción del fluido y partículas pequeñas que han podido pasar el dispositivo de filtro 1. 15 Como puede verse en las Figuras 2-3, el medio de sujeción de filtro 8 soporta un elemento de ajuste 17, por el cual puede alterarse la colocación del alojamiento 3. El alojamiento 3 es conectado a un motor 14 vía el medio conector 13. Preferiblemente, el alojamiento 3 es un
20 cilindro formado y diseñado para girar alrededor de su eje central. Además se extiende en ambos lados del medio de sujeción de filtro 8. La parte interna del alojamiento 3 se proporciona con aberturas de entrada de filtro 15 donde el fluido entra en el dispositivo de filtro, y la parte
25 externa del alojamiento 3 se proporciona con aberturas de
salida de filtro 9 para permitir la salida del flujo de fluido. En esta modalidad, mostrada en las Figuras 4-5, las aberturas de entrada 15 están cubiertas por una porción de filtro 4, que está constituida por una malla. Los hilos de la malla proporcionan los miembros de filtro 5, y entre los hilos se definen los intersticios 6. Para lograr la filtración y separación necesarias de las partículas, el dispositivo de filtro se gira por medio del motor 14. El fluido se introduce en el dispositivo de filtro a través de las aberturas de entrada 15. La probabilidad es mucho mayor de que una partícula grande cruce un hilo cuando encuentre la malla giratoria. Así las partículas más grandes no pueden pasar el filtro y permanecerán en el sistema de lecho fluidizado. Por el contrario, las partículas pequeñas como el material seco de rociado, pasarán a través de los intersticios 6 en la porción de filtro 4, y por lo tanto el dispositivo de filtro proporcionará una unidad eficiente de separación. La porción de filtro 4 está preferiblemente hecha ® de un material relativamente suave tal como Teflon o
® Nylon . Un material duro, tal como el acero, podrá ser abrasivo contra las partículas que chocan en los miembros de filtro 5, provocando la molienda. Una ventaja con los materiales mencionados anteriormente es su suavidad, el cual
._^¿_._.-A;__i__-^-.........-_?»*i->___-_» _-__ _ .i. t provoca que las partículas se deslicen sobre la porción de filtro, lo que hace improbable la obstrucción de partículas al filtro. El fluido pasará fuera del dispositivo de filtro a través de las aberturas de salida 9 proporcionadas en el alojamiento. Preferiblemente, las aberturas de entrada 15 y las aberturas de salida 9 se distribuyen uniformemente a lo largo de la circunferencia del alojamiento 3. Tal configuración puede proporcionar un flujo de fluido más uniformemente distribuido. Una abertura espaciada 16 se define entre el alojamiento 3 y el medio de sujeción de filtro 8. Por medio del espacio 16 se proporciona una presión de aire a través de las entradas- de fluido 22. Estas entradas 22 se distribuyen uniformemente a lo largo del medio de ajuste 17 y correspondientemente a lo largo del medio de sujeción de filtro 8. Así, el aire proporcionado a través de estas entradas de fluido proporciona un sello de fluido eficiente entre el alojamiento 3 y el medio de sujeción de filtro 8. Esto previene a las partículas de obstruir el espacio abierto 16 y se mantiene un giro fácil del dispositivo de filtro. El alojamiento 3 se proporciona con un collar 10 para la conexión desmontable al medio de sujeción de filtro 8. Además, el alojamiento 3 está constituido por una primer
nM_____M^_-_- --'i Ti _ ""•-<*>- -"«,.n~ _«-__ _ >_ .. i i _ parte del cuerpo 11 y una segunda parte del cuerpo 12 que están interconectadas de manera desmontable. Esto es una ventaja si la limpieza se realiza entre los lotes o cuando se realiza la esterilización del dispositivo de filtro 1. En esta modalidad particular, la primer parte del cuerpo 11 tiene la forma de un cono señalado en el interior del recipiente de lecho fluidizado 18. La forma de cono ha mostrado ser útil puesto que previene la obstrucción del material de rociado a la primer parte del cuerpo 11. Tal obstrucción puede aparecer por ejemplo, si una boquilla para suministrar el material de revestimiento es colocada esencialmente en alineación con la primer parte del cuerpo 11. La obstrucción en este caso es altamente probable cuando se utiliza una primer parte plana del cuerpo 11. Varias modalidades son posibles dentro del alcance de la invención. En lugar de una malla, los miembros de filtro 5 pueden ser barras alargadas organizadas en paralelo para constituir una porción de filtro 4 con intersticios 6 entre las barras. La dirección del movimiento de la porción de filtro 4 debe en este caso cruzar las barras. El diseño del alojamiento de filtro 3 puede ser realizado de manera diferente, en lo que concierne a las aberturas de entrada y salida (15, 9) . En la modalidad descrita, el alojamiento giratorio 3 se proporciona con salidas de fluido 9. Otra posible configuración es un alojamiento 3 que consiste de varias partes, en donde solamente la parte que soporta la porción de filtro 4 es giratoria. La otra parte, que se puede proporcionar con las salidas de fluido 9, puede por lo tanto ser fija. Una pluralidad de dispositivos de filtro se puede colocar adyacente o en conexión entre sí. Varios filtros con diferentes granos de separación pueden también colocarse en serie para hacer posible la separación de partículas muy pequeñas. Puede elegirse el tamaño de los intersticios 6, y así el de la malla, para que todas las partículas arrastradas en el flujo de fluido puedan pasar a través de un solo intersticio, si la porción de filtro no es giratoria.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.
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