DISTILLAZIONE: PREMESSE DISTILLAZIONE: PREMESSE PROCESSO DI ELEZIONE NELLA PREPARAZIONE DI ACQUA PER PREPARAZIONI INIETTABILI PROCESSO GENERALMENTE APPLICATO COME STADIO FINALE DI PURIFICAZIONE AD UN’ACQUA GIA’ TRATTATA IL TIPO DI ACQUA DI ALIMENTAZIONE DETERMINA LA QUALITA’ FINALE DELL’ACQUA DISTILLATA: PARTENDO DA ACQUA DEMINERALIZZATA SI OTTIENE UN’ACQUA DISTILLATA CON UNA CONDUCIBILITA’ ELETTRICA INFERIORE (0.2 μS) RISPETTO A QUANDO SI USA L’OSMOSI INVERSA (1.4 μS) I MIGLIORI RISULTATI SI OTTENGONO SOLO SE IMPIEGA IL COSIDDETTO “APPROCCIO GLOBALE”, CHE TIENE CONTO NON SOLO DELLE CARATTERISTICHE DEL DISTILLATORE, MA ANCHE DEL SISTEMA DI DISTRIBUZIONE, STOCCAGGIO, LE TUBAZIONI (MATERIALI, SALDATURE), LE VALVOLE, LE PENDENZE, ETC.
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DISTILLAZIONE: PREMESSEDISTILLAZIONE: PREMESSE
� PROCESSO DI ELEZIONE NELLA PREPARAZIONE DI ACQUA PER PREPARAZIONI INIETTABILI
� PROCESSO GENERALMENTE APPLICATO COME STADIO FINALE DI PURIFICAZIONE AD UN’ACQUA GIA’ TRATTATA
� IL TIPO DI ACQUA DI ALIMENTAZIONE DETERMINA LA QUALITA’ FINALE DELL’ACQUA DISTILLATA: PARTENDO DA
ACQUA DEMINERALIZZATA SI OTTIENE UN’ACQUA DISTILLATA CON UNA CONDUCIBILITA’ ELETTRICA INFERIORE (0.2 µS) RISPETTO A QUANDO SI USA L’OSMOSI INVERSA (1.4 µS)
� I MIGLIORI RISULTATI SI OTTENGONO SOLO SE IMPIEGA IL COSIDDETTO “APPROCCIO GLOBALE”, CHE TIENE CONTO NON
SOLO DELLE CARATTERISTICHE DEL DISTILLATORE, MA ANCHE DEL SISTEMA DI DISTRIBUZIONE, STOCCAGGIO, LE TUBAZIONI
(MATERIALI, SALDATURE), LE VALVOLE, LE PENDENZE, ETC.
IL PROCESSO DI DISTILLAZIONE CONSISTE NELLA VAPORIZZAZIONEVAPORIZZAZIONEDELL’ACQUA, SEGUITA DALLA CONDENSAZIONECONDENSAZIONE DEL VAPORE
OTTENUTO, PER ELIMINARE LE IMPUREZZE PIU’ VOLATILI O NON VOLATILI ALLA TEMPERATURA DI EBOLLIZIONE DELL’ACQUA.
LA DISTILLAZIONE RICHIEDE UNA CERTA QUANTITA’ DI CALORECALORE PER PRODURRE L’EVAPORAZIONE DELL’ACQUA, E QUESTO COSTITUISCE
UNO SVANTAGGIO DA UN PUNTO DI VISTA ECONOMICOSVANTAGGIO DA UN PUNTO DI VISTA ECONOMICO.
NELLA PRODUZIONE DI ACQUA PER USI FARMACEUTICI, LA DISTILLAZIONE SI PONE COME STADIO FINALE DI PURIFICAZIONESTADIO FINALE DI PURIFICAZIONE,
CIOE’ VIENE APPLICATA AD ACQUA PRETRATTATAACQUA PRETRATTATA, CHE HA GIA’ SUBITO UN PROCESSO DI PURIFICAZIONE (ES.,
DEMINERALIZZAZIONE, OSMOSI INVERSA).
NELLA DISTILLAZIONE, L’ACQUA SOTTOPOSTA AL PROCESSO VIENE EVAPORATA QUASI TUTTA, TRANNE UN PICCOLO RESIDUO NEL
QUALE SI CONCENTRANO LE IMPUREZZE NON VOLATILI.
DISTILLAZIONE: PRINCIPALI DISTILLAZIONE: PRINCIPALI METODIMETODI
GLI IMPIANTI DI DISTILLAZIONE ATTUALMENTE UTILIZZATI NELL’INDUSTRIA FARMACEUTICA
APPARTENGONO ESSENZIALMENTE A 2 TIPOLOGIE, CHE SI DIFFERENZIANO PER LE MODALITA’ DI EROGAZIONE
DELL’ENERGIA NECESSARIA ALLA VAPORIZZAZIONE DELL’ACQUA:
� IMPIANTI DI DISTILLAZIONE A TERMOCOMPRESSIONEIMPIANTI DI DISTILLAZIONE A TERMOCOMPRESSIONE
�� IMPIANTI A SEMPLICE O A MULTIPLO EFFETTOIMPIANTI A SEMPLICE O A MULTIPLO EFFETTO
DISTILLAZIONE PER DISTILLAZIONE PER TERMOCOMPRESSIONE: TERMOCOMPRESSIONE:
GENERALITA’GENERALITA’
LA DISTILLAZIONE PER TERMOCOMPRESSIONE E’ CARATTERIZZATA DA UN RISPARMIO ENERGETICO CHE
SI TRADUCE IN UN ABBATTIMENTO DEI COSTI DI ABBATTIMENTO DEI COSTI DI PRODUZIONEPRODUZIONE DI ACQUA DISTILLATA.
QUESTO SISTEMA SFRUTTA IL CALORE LATENTE DI CALORE LATENTE DI VAPORIZZAZIONEVAPORIZZAZIONE CHE SI LIBERA QUANDO IL VAPORE CONDENSA. QUESTO CALORE VIENE SFRUTTATO PER
FARE EVAPORARE ALTRA ACQUA.
SCHEMA DI DISTILLATORE PER SCHEMA DI DISTILLATORE PER TERMOCOMPRESSIONETERMOCOMPRESSIONE
CICLO DI CICLO DI TERMOCOMPRESSIONETERMOCOMPRESSIONE
SCHEMATICAMENTE, L’ACQUA CONTENUTA NELLA CALDAIA (A) VIENE PORTATA
ALL’EBOLLIZIONE DAL DISPOSITIVO DI RISCALDAMENTO (R), SOLITAMENTE UNA
RESISTENZA ELETTRICA. IL VAPORE VIENE ASPIRATO DAL COMPRESSORE C (CHE QUINDI
CREA UN CERTO GRADO DI DEPRESSIONE NELLA CALDAIA, CON ABBASSAMENTO DEL
PUNTO DI EBOLLIZIONE DELL’ACQUA, ����96°C), QUINDI VIENE COMPRESSO, CON AUMENTO
DELLA TEMPERATURA (����105°C). DATA LA DIFFERENZA DI TEMPERATURA TRA VAPORE COMPRESSO ED ACQUA NELLA CALDAIA, IL VAPORE CONDENSA CEDENDO ALL’ACQUA IL SUO CALORE LATENTE DI VAPORIZZAZIONE, CHE FA EVAPORARE L’ACQUA NELLA CALDAIA.
SCENDENDO NELL’ECONOMIZZATORE, LA CONDENSA CALDA CEDE ANCORA UNA PARTE
DEL SUO CALORE ALL’ACQUA.
IMPIANTI DI DISTILLAZIONE A IMPIANTI DI DISTILLAZIONE A
TERMOCOMPRESSIONETERMOCOMPRESSIONE
VANTAGGI E SVANTAGGI DELLA VANTAGGI E SVANTAGGI DELLA TERMOCOMPRESSIONETERMOCOMPRESSIONE
VANTAGGIVANTAGGI
� ECONOMICITA’ ECONOMICITA’ DI GESTIONE (RECUPERO QUASI TOTALE DELL’ENERGIA DI GESTIONE (RECUPERO QUASI TOTALE DELL’ENERGIA TERMICA DI CONDENSAZIONE)TERMICA DI CONDENSAZIONE)
�� NON E’ RICHIESTA ACQUA DI RAFFREDDAMENTONON E’ RICHIESTA ACQUA DI RAFFREDDAMENTO
�� INFILTRAZIONI DI ARIA ESTERNA NELLE ZONE CHE OPERANO IN INFILTRAZIONI DI ARIA ESTERNA NELLE ZONE CHE OPERANO IN DEPRESSIONE (ATTUALMENTE SI LAVORA CON LA CALDAIA IN DEPRESSIONE (ATTUALMENTE SI LAVORA CON LA CALDAIA IN
PRESSIONE POSITIVA, COSI’ CHE LE TEMPERATURE DI ESERCIZIO SONO PRESSIONE POSITIVA, COSI’ CHE LE TEMPERATURE DI ESERCIZIO SONO RISPETTIVAMENTE CIRCA 105°C e CIRCA 120°C)RISPETTIVAMENTE CIRCA 105°C e CIRCA 120°C)
�� PARTI MECCANICHE IN MOVIMENTO (COMPRESSORE), CON RUMORE ED PARTI MECCANICHE IN MOVIMENTO (COMPRESSORE), CON RUMORE ED USURAUSURA
�� METALLI DIVERSI DALL’ACCIAIO INOX A CONTATTO COL VAPOREMETALLI DIVERSI DALL’ACCIAIO INOX A CONTATTO COL VAPORE
�� IMPIANTI INGOMBRANTI IMPIANTI INGOMBRANTI
DISTILLAZIONE A SEMPLICE DISTILLAZIONE A SEMPLICE E MULTIPLO EFFETTOE MULTIPLO EFFETTO
IN QUESTI TIPI DI DISTILLAZIONE L’ACQUA VIENE IN QUESTI TIPI DI DISTILLAZIONE L’ACQUA VIENE TRASFORMATA IN VAPORE PER RISCALDAMENTO, ED IL VAPORE TRASFORMATA IN VAPORE PER RISCALDAMENTO, ED IL VAPORE E’ SUCCESSIVAMENTE CONDENSATO PER RAFFREDDAMENTO IN E’ SUCCESSIVAMENTE CONDENSATO PER RAFFREDDAMENTO IN
UN SISTEMA IN CUI CIRCOLA ACQUA.UN SISTEMA IN CUI CIRCOLA ACQUA.
NELLA DISTILLAZIONE A SEMPLICE EFFETTO SI UTILIZZA UN NELLA DISTILLAZIONE A SEMPLICE EFFETTO SI UTILIZZA UN DISTILLATORE COSTITUITO DA DUE PARTI: LA DISTILLATORE COSTITUITO DA DUE PARTI: LA CALDAIACALDAIA, DOVE , DOVE
AVVIENE L’EVAPORAZIONE, ED IL AVVIENE L’EVAPORAZIONE, ED IL CONDENSATORECONDENSATORE, DOVE IL , DOVE IL VAPORE CONDENSA. I DISTILLATORI A SEMPLICE EFFETTO VAPORE CONDENSA. I DISTILLATORI A SEMPLICE EFFETTO
SONO I SONO I PIU’ PIU’ SEMPLICI E QUELLI SEMPLICI E QUELLI PIU’ PIU’ ANTICHI (ALAMBICCHI).ANTICHI (ALAMBICCHI).
NELLA DISTILLAZIONE A MULTIPLO EFFETTO, SONO PRESENTI NELLA DISTILLAZIONE A MULTIPLO EFFETTO, SONO PRESENTI PIU’ PIU’ EFFETTIEFFETTI O O STADISTADI IN CIASCUNO DEI QUALI AVVIENE IN CIASCUNO DEI QUALI AVVIENE
CONTEMPORANEAMENTE L’EVAPORAZIONE E LA CONTEMPORANEAMENTE L’EVAPORAZIONE E LA CONDENSAZIONECONDENSAZIONE
DISTILLAZIONE A SEMPLICE DISTILLAZIONE A SEMPLICE EFFETTOEFFETTO
A = EVAPORATORE; B = SEPARATORE DI GOCCE;
C = CONDENSATORE; D = RACCOLTA DISTILLATO
R = MEZZO RISCALDANTE
1 = ACQUA ALIMENTAZIONE
2 = USCITA DISTILLATO
3 = ENTRATA ACQUA RAFFREDDAMENTO
4 = USCITA ACQUA RAFFREDDAMENTO
5 = SPURGO LIQUIDO CONCENTRATO
6 = SPURGO GAS INCONDENSABILI
LA DISTILLAZIONE A SEMPLICE EFFETTO E’
NORMALMENTE CONDOTTA A PRESSIONE ATMOSFERICA, E’ DISPENDIOSA (SIA IN TERMINI DI ENERGIA CHE
DI ACQUA DI RAFFREDDAMENTO) E NON DA’ BUONE GARANZIE DI
DISTILLAZIONE A MULTIPLO DISTILLAZIONE A MULTIPLO EFFETTOEFFETTO
NELLA DISTILLAZIONE A MULTIPLO EFFETTO IL PROCESSO VIENE SUDDIVISO IN PIU’ STADI: L’ACQUA VIENE FATTA EVAPORARE IN EVAPORATORIEVAPORATORI (DETTI APPUNTO “STADI” O “EFFETTI”) DISPOSTI IN DISPOSTI IN SERIE, A PRESSIONI SERIE, A PRESSIONI –– E QUINDI A TEMPERATURE E QUINDI A TEMPERATURE –– DECRESCENTIDECRESCENTI.
IL PRIMO STADIOPRIMO STADIO UTILIZZA PER L’EVAPORAZIONE DELL’ACQUA UNA FONTE ENERGETICA ESTERNAFONTE ENERGETICA ESTERNA, MENTRE CIASCUNO DI QUELLI
SUCCESSIVI UTILIZZA COME FONTE DI CALORE IL VAPORE CHE SI E’ FORMATO NELL’EFFETTO PRECEDENTE, ED E’ QUINDI ENERGETICAMENTE ENERGETICAMENTE
AUTOSUFFICIENTEAUTOSUFFICIENTE.
COMUNEMENTE IL NUMERO DEGLI EFFETTINUMERO DEGLI EFFETTI E’ COMPRESO TRA TRETRE E SEISEI.
UN MAGGIOR NUMERO DI EFFETTIMAGGIOR NUMERO DI EFFETTI COMPORTA UN MAGGIOR COSTO DIMAGGIOR COSTO DIINVESTIMENTOINVESTIMENTO, MA ANCHE UN ABBASSAMENTO DEI COSTI OPERATIVIABBASSAMENTO DEI COSTI OPERATIVI, PERCHE’ DIVENTA MAGGIORE LA PERCENTUALE DI ENERGIA RECUPERATA
RISPETTO A QUELLA FORNITA NEL PRIMO STADIO.
RESE DI DISTILLATORI A RESE DI DISTILLATORI A MULTIPLO EFFETTOMULTIPLO EFFETTO
PRODUZIONE DI ACQUA PRODUZIONE DI ACQUA DISTILLATA DADISTILLATA DA ….….
……DISTILLATORE A SINGOLO EFFETTODISTILLATORE A SINGOLO EFFETTO
……DISTILLATORE A DOPPIO EFFETTODISTILLATORE A DOPPIO EFFETTO
……DISTILLATORE A TRIPLO DISTILLATORE A TRIPLO EFFETTOEFFETTO
Tratto da: Pharmaceutical Engineering, 24, 1-7, 2004.
SCHEMA DI DISTILLATORE SCHEMA DI DISTILLATORE
A MULTIPLO EFFETTOA MULTIPLO EFFETTO
ESEMPI DI DISTILLATORI ESEMPI DI DISTILLATORI INDUSTRIALI A MULTIPLO INDUSTRIALI A MULTIPLO
EFFETTOEFFETTO--11
DISTILLATORE A MULTIPLO EFFETTODISTILLATORE A MULTIPLO EFFETTO
DISTILLATORE A DOPPIO DISTILLATORE A DOPPIO EFFETTO OLSA, RISCALDATO EFFETTO OLSA, RISCALDATO
ELETTRICAMENTE, ELETTRICAMENTE, PRODUZIONE 50 LITRI/ORAPRODUZIONE 50 LITRI/ORA
ESEMPI DI DISTILLATORI ESEMPI DI DISTILLATORI INDUSTRIALI A MULTIPLO INDUSTRIALI A MULTIPLO
EFFETTOEFFETTO--22
DISTILLATORE A CINQUE EFFETTI DISTILLATORE A CINQUE EFFETTI OLSA, PRODUZIONE 3000 LITRI/ORAOLSA, PRODUZIONE 3000 LITRI/ORA
DISTILLATORE A DUE EFFETTI OLSA, DISTILLATORE A DUE EFFETTI OLSA, PRODUZIONE 200 LITRI/ORA, PRODUZIONE 200 LITRI/ORA, COLLEGATO CON UN TANK DI COLLEGATO CON UN TANK DI
STOCCAGGIO PER WFISTOCCAGGIO PER WFI
MATERIALI IMPIEGATI NEI MATERIALI IMPIEGATI NEI
DISTILLATORIDISTILLATORI
RELATIVAMENTE AL TIPO DI MATERIALE IMPIEGATO PER TUTTE LE PARTI A DIRETTO CONTATTO CON L’ACQUA ED IL VAPORE, I
DISTILLATORI A SEMPLICE EFFETTO POSSONO ESSERE COSTRUITI IN VETRO BOROSILICATO VETRO BOROSILICATO O QUARZOQUARZO, QUANDO LE LORO
DIMENSIONI NON SONO TROPPO GRANDI (PRODUZIONE MAX.FINO A 50-100 LITRI/ORA).
IL MATERIALE GENERALMENTE PIU’ USATO E’ L’ACCIAIO L’ACCIAIO INOSSIDABILEINOSSIDABILE, PARTICOLARMENTE I TIPI AISI 316AISI 316 E AISI 316LAISI 316L, CHE OFFRONO LA MIGLIORE RESISTENZA ALLA CORROSIONE; IL TIPO 316L (LOW CARBON) E’ USATO NORMALMENTE PER TUTTI I
COMPONENTI SOGGETTI A SALDATURA. TUTTE LE PARTI INTERNE DEVONO ESSERE LUCIDATE A SPECCHIO, MEDIANTE LUCIDATURA MECCANICA O ELETTROLUCIDATURA (RUGOSITA’ 0.4-0.6 µm Ra)
CONFRONTO TRA DISTILLAZIONE PER CONFRONTO TRA DISTILLAZIONE PER TERMOCOMPRESSIONE E DISTILLAZIONE TERMOCOMPRESSIONE E DISTILLAZIONE
A MULTIPLO EFFETTOA MULTIPLO EFFETTO--11
QUANDO SI CONFRONTANO TRA LORO I VARI TIPI DI DISTILLATORI, DI SOLITO VENGONO PRESI IN CONSIDERAZIONE I SEGUENTI PARAMETRI:
�� TEMPERATURA DI PROCESSO e TEMPERATURA E PRESSIONE DI USCITATEMPERATURA DI PROCESSO e TEMPERATURA E PRESSIONE DI USCITA
�� QUALITA’ DELL’ACQUA DI ALIMENTAZIONEQUALITA’ DELL’ACQUA DI ALIMENTAZIONE
CONFRONTO TRA DISTILLAZIONE PER CONFRONTO TRA DISTILLAZIONE PER
TERMOCOMPRESSIONE E DISTILLAZIONE TERMOCOMPRESSIONE E DISTILLAZIONE
A MULTIPLO EFFETTOA MULTIPLO EFFETTO--22
CONSUMO DI ENERGIACONSUMO DI ENERGIA COSTICOSTI
IL TIPO DI DISTILLATORE DISTILLATORE PIU’ PIU’ CONVENIENTECONVENIENTE DAL PUNTO DI VISTA DEI COSTI E’ QUELLO A TERMOCOMPRESSIONETERMOCOMPRESSIONE, CHE PUO’ RISULTARE FINO A 20 VOLTE PIU’
ECONOMICO DEL DISTILLATORE A SINGOLO EFFETTO E DA 3 A 8 VOLTE DI QUELLO A EFFETTI MULTIPLI (A SECONDA DEL NUMERO DI STADI). A QUESTO RISULTATO CONTRIBUISCONO SIA I MINORI CONSUMI ENERGETICII MINORI CONSUMI ENERGETICI CHE IL FATTO CHE NELA
TERMOCOMPRESSIONE NON E’ RICHIESTA ACQUA DI RAFFREDDAMENTONON E’ RICHIESTA ACQUA DI RAFFREDDAMENTO.
CONFRONTO TRA DISTILLAZIONE PER CONFRONTO TRA DISTILLAZIONE PER
TERMOCOMPRESSIONE E DISTILLAZIONE TERMOCOMPRESSIONE E DISTILLAZIONE
A MULTIPLO EFFETTOA MULTIPLO EFFETTO--33
DAL PUNTO DI VISTA DEI COSTI DI INVESTIMENTO E DELLO SPAZIO OCCUPATO I DISTILLATORI A MULTIPLO EFFETTO RISULTANO PIU’ CONVENIENTI.
TUTTI I DISTILLATORI ESAMINATI SONO IN GRADO DI FORNIRE ACQUA RISPONDENTE AI REQUISITI DI FARMACOPEA, ANCHE SE FORSE QUELLI A
MULTIPLO EFFETTO DANNO MAGGIORI GARANZIE RELATIVAMENTE AI REQUISITI MICROBIOLOGICI.
LA SCELTA DI UN IMPIANTO DIPENDE POI DALLE ESIGENZE SPECIFICHE:
� QUANTA ACQUA SERVE OGNI GIORNO E QUANTE ORE AL GIORNO DEVE FUNZIONARE L’IMPIANTO (ES., 8 h/giorno x 5 giorni, oppure 24/7)
� ESIGENZA DI UN IMPIANTO CHE PRODUCA ANCHE VAPORE PURO
� QUALITA’ DELL’ACQUA DI ALIMENTAZIONE
� TEMPERATURA DI PROCESSO; TEMPERATURA E PRESSIONE IN USCITA
IL PRINCIPIO GENERALE E’ CHE COL CRESCERE DELLE POTENZIALITA’ LAIL PRINCIPIO GENERALE E’ CHE COL CRESCERE DELLE POTENZIALITA’ LASCELTA SI SPOSTA DAGLI IMPIANTI A TERMOCOMPRESSIONE A QUELLI A SCELTA SI SPOSTA DAGLI IMPIANTI A TERMOCOMPRESSIONE A QUELLI A