Filtración: Tipos, Aplicaciones y Técnicas en la Industria Farmacéutica

Filtración

La filtración es un proceso físico que se utiliza para separar partículas sólidas visibles de un fluido (gas o líquido) utilizando un medio filtrante. El fluido pasa a través del medio filtrante debido a un gradiente de presión. La fuerza impulsora debe ser mayor que la resistencia que ofrece el medio filtrante.

Objetivos de la Filtración en Soluciones (S/L)

• Mejorar el aspecto de las soluciones: Se busca obtener soluciones transparentes y brillantes mediante la eliminación de partículas visibles. Este proceso se conoce como clarificación. Ejemplo: Jarabes.
• Eliminar partículas extrañas irritantes: Se eliminan partículas que puedan causar irritación en el lugar de administración. Ejemplo: Soluciones oftálmicas.
• Recuperar material sólido: Se utiliza la filtración para recuperar un producto sólido de una solución. Ejemplo: Cristalización de un fármaco.
• Eliminar material en suspensión: Se eliminan partículas que dan un aspecto turbio a la solución.
• Esterilizar productos líquidos o semisólidos: Se utiliza la filtración como método de esterilización cuando no se pueden aplicar otros métodos.
• Separar y detectar microorganismos: Se utiliza la filtración en procedimientos de ensayos analíticos para separar y detectar microorganismos. Ejemplo: Ensayo de efectividad antimicrobiana.

Tipos de Filtración

A) Según el Tamaño de Partícula a Separar

1. Filtración convencional o clarificante: Retiene partículas de 450 a 10 µm.
2. Microfiltración: Retiene bacterias y virus, con un tamaño de poro de 10 a 0,1 µm.
3. Ultrafiltración: Utiliza una membrana semipermeable que retiene elementos de 0,2 a 0,01 µm, incluyendo macromoléculas. Requiere sobrepresión (hasta 7 atm).
4. Nanofiltración: Utiliza membranas con un diámetro de poro de 0,1 a 0,001 µm. Se utiliza para eliminar sustancias orgánicas, metales pesados, carbonato cálcico, nitratos e iones.
5. Ósmosis inversa: Retiene partículas de hasta 0,1 nm. Requiere una gran cantidad de energía.

B) Según la Fuerza Impulsora

• Gravedad: Se utiliza un embudo (cónico para sólidos) con un filtro de tejido.
• Vacío: Se utilizan embudos tipo Büchner.
• Presión: Se utilizan equipos como discos de filtro de prensa, discos apilados, cartuchos filtrantes y filtros tangenciales.
• Centrifugación: Se utiliza en la ultrafiltración.

C) Según la Variación de Presión y Flujo

(No se proporciona información en el texto original)

D) Según la Dirección del Flujo

• Transversal: El fluido pasa de manera perpendicular al filtro.
• Tangencial: El fluido pasa de manera paralela al filtro. Ventajas: flujo continuo, mayor velocidad, colmatación más tardía. Desventajas: equipos grandes y complejos.

E) Tipo de Retención

• Cribado: Se separan partículas de tamaño mayor al poro del lecho filtrante. Se reduce el nivel de contaminantes o se filtran pequeños volúmenes. Se utilizan filtros de membrana.
• Adsorción: Las partículas se retienen por atracción. El material filtrante debe ser lo suficientemente grueso para que el material que no queda atrapado al comienzo lo haga en algún lugar del recorrido. Se utilizan filtros de profundidad para eliminar sólidos de gases.
• Acumulación de sólidos: Las partículas retenidas forman una torta que actúa como lecho filtrante.

F) Tipo de Filtro

• En profundidad: La filtración ocurre en la superficie (cribado) y en el interior del filtro (adsorción). Se utilizan como prefiltros (clarificantes). Son filtros tridimensionales con cierto espesor, fibras distribuidas al azar sin tejer, irregulares. Ventajas: elevada capacidad de retención. Desventajas: liberación de fibras, proliferación microbiana. Pueden ser de algodón, lana, papel poroso, etc.
• En superficie: Los sólidos se retienen en la superficie (cribado y adsorción). Son filtros rígidos, uniformes, continuos, de espesor muy pequeño. Tienen resistencia química y térmica. Son más caros y frágiles. Tienen un tamaño de poro definido. Tienen poco espesor y pueden colmatarse rápidamente. Los filtros de membrana pertenecen a este grupo. Usos: microfiltración y ultrafiltración, esterilización, clarificación final.

Objetivos de la Filtración en Sistemas Sólido/Gas (S/G)

• Eliminar partículas suspendidas en el aire: Se utiliza para eliminar partículas generadas en áreas de producción para evitar su expulsión al medio ambiente y la contaminación cruzada. También se utiliza para proteger a los trabajadores.

Objetivos de la Filtración en Sistemas Líquido/Líquido (L/L)

• Separar gotas macroscópicas: Se utiliza para separar gotas de aceites esenciales de preparados líquidos, o gotas de agua de equipos de aire comprimido que se inyectará en equipos de producción. Ejemplo: Sopladora de frascos, blisteras.