活性炭固化技術的探討

在制藥企業和生物制品企業中，經常需要使用活性炭粉對產品進行脫色、提高澄清度和降低熱源。然而傳統的活性炭粉的投加方法，可能會遇到生產環境污染、設備清洗驗證困難以及有效成分損失等問題。一種全新的固定化活性炭技術可以有效地解決這些問題，從而為生產企業帶來更好的經濟和社會效益。 活性炭是一種多孔性的含炭物質, 它具有高度發達的孔隙構造。
活性炭的多孔結構為其提供了極大的表面積，從而賦予了活性炭*的吸附性能，當活性炭與雜質之間的距離足夠小時，活性炭就可以通過吸附作用去除雜質。 活性炭的孔徑分為3種：微孔(孔徑小于2nm)、介孔(孔徑為2~50nm)和大孔(孔徑大于50nm)。實際上在一種活性炭中，不會只有一種類型的孔徑，而是存在不同比例的微孔、介孔和大孔。通常活性炭用碘吸附值、亞甲基藍吸附值和焦糖脫色率來表征活性炭的吸附性能。 由于雜質的來源不同，因此需要針對不同的雜質，選擇不同孔徑的活性炭粉，用戶通常會進行炭粉型號的篩選試驗，確定*的炭粉型號和操作參數。
傳統投加方法之弊端 在藥物生產過程中，通常都有投加活性炭粉的步驟，主要起到脫色、除雜質和降低內毒素的作用。傳統的炭粉投加方法是將稱量好的炭粉從反應器的開孔中投加，并保持一定時間的保溫和攪拌，然后通過脫炭過濾器將炭粉脫除。通常這種方式的生產環境較差，操作人員不可避免地需要接觸活性炭粉和藥液，且設備清洗和驗證過程繁瑣，存在批次污染的風險。
在活性炭的脫色過程中，炭粉對藥液中雜質起作用的范圍是在兩者的接觸面上，只有當活性炭粉和藥液中雜質之間的距離足夠小時，活性炭的吸附作用才能發揮；當兩者之間的距離過大，活性炭是不能有效吸附雜質的。藥物生產企業在使用活性炭粉時，可以通過攪拌來增強炭粉與料液間的接觸，減小二者之間的距離，提高脫色效果。實際上這種接觸仍然不充分，活性炭粉與藥液之間發生同向運動，兩者之間的相對運動速度較小，接觸面上藥液雜質被活性炭粉吸附后，顏色較淺，但是接觸面外的雜質不能有效擴散進入接觸面，導致脫色效果不佳。于是藥物生產企業只能通過增加活性炭粉投加量，進一步增加炭粉與藥液的接觸面，以此來保證達到預期的脫色效果。但與此同時，藥物有效成分被過多的活性炭粉大量吸附，降低了zui終收率。 固定化活性炭技術 將活性炭固化在深層過濾器中，并在過濾介質上加載正電荷，進一步增強脫色效果，這種全新的炭粉運用產品被稱為ZetaCarbonTM濾芯，可將脫色和過濾兩個操作單元一步完成。這種技術能夠將活性炭固定在ZetaCarbonTM濾芯的過濾介質表面，待脫色的藥液通過離心泵或壓力進入過濾器時，與含有固定化活性炭的過濾介質強制接觸，從而提高兩者之間的相對速度；同時ZetaCarbonTM濾芯的過濾介質也具有一定的孔徑精度，藥液只能在狹窄的孔道中通過，進一步降低了藥液與固定化活性炭的接觸距離，充分發揮活性炭的吸附能力。