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Borzani, V. Biotecnologia Industrial Vol. 2  1ª Ed.

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conforme já salientado an-
teriormente . 
. Por essa razão não se pretende, no presente texto, apresentar mais detalhes 
sobre os vários mecanismos de coleta de aerossóis por materiais fibrosos, assim 
como não serão detalhad'os os procedimentos para o dimensionamento dos filtros 
de lã de vidro. Tais detalhes podem ser encontrados, caso o leitor tenha necessida-
de, no texto anterior a respeito desse tema.19 
5.4.3.2 - Filtros de membranas 
Os filtros de membranas microporosas, elaboradas a partir de materiais po-
liméricos, em geral apresentando carac.terísticas hidrofóbicas, pr9porcionam are-
tenção dos aerossóis microbianos na superfície do elemento filtrante, havendo 
portanto a retenção apenas por impacto cUreto das partículas contra o filtro, o qual 
apresenta poros de dimensões menores do que os microrganismos a serem reti-
dos. Normalmente utilizam-se membranas com poros de 0,2 ou 0,22 jlm, ou ainda 
membranas de 0,45 jlm. Essa é a razão pela qual esses filtros são também chama-
dos de filtros absolutos. 
Na realidade, no início do surgimento de alternativas aos filtros de materiais 
fibrosos, uma série de outros materiais foram empregados, como é o caso de metais 
sinterizados (como o bronze e o aço inoxidável), materiais cerâmicos e vidro sinte-
rizado. No entanto, com o decorrer do tempo; praticamente os materiais poliméri-
cos dominaram esse tipo de aplicação, encontrando-se especialmente filtros 
esterilizantes elaborados a partir do politetrafluoretileno (PTFE """"teflon").21 
-----. -·- ·-- - ·- ----- ---·---·- --··----·- -·--·- ·- ··--··--·.-··--·-·--·-·-·----
l 
84 Esterilização de ar 
O emprego de materiais poliméricos hidrofóbicos é aspecto de importância, 
pois estes filtros também devem ser esterilizados por vapor, antes do início da 
operação de esterilização d_o ar, havendo ainda a possibilidade da presença de 
umidade no ar a ser esterilizado .. Assim; essa água não deve permanecer no filtro, 
pois isto poderia causar o crescimento de microrganismos na superfície do ele-
mento filtrante, colocando em risco a obtenção de ar esterilizado, além de provo-
car um certo bloqueio à passagem do ar pelos poros, o que significaria um 
aumento inconveniente da perda de carga.6 
Normalmente, esses filtros são fornecidos na forma de discos, ou, mais fre-
qüentemente, para o caso de filtros para a esterilização do ar para instalações de 
grande porte, na forma de cartuchos contendo a membrana filtrante montada so~ 
bre uma estrutura de polipropileno. A Figura 5.9 ilustra a proposta desses filtros 
na forma de discos ou, cartuchos. 
' 
Figura 5.9 - Filtros de membranas poliméricas mieroporosas{gentileza de CUNO INC. - Com. lntertech do Brasil 
Ltda.) 
Métodos para a esterilização de ar 85 
Conforme se pode observar, os elementos filtrantes são acomodados no inte-
rior de recipientes em aço inoxidável, sendo que estes recipientes são construídos 
a fim de abrigar um número variável de elementos esterilizantes e, ainda, de di-
mensões distintas. Como se nota na Figura 5.9, o recipiente maior é destinado a 
abrigar vários cartuchos, cada um deles montados unindo-se três cartuchos de 
25,4 em (10") de comprimento. O ar entra e sai pela parte inferior do recipiente, 
sendo que a entrada é feita pela parte externa dos cartuchos, sendo o ar forçado a 
atravessar o elemento filtrante, saindo pela parte interna dos cartuchos. 
Tratando-se de filtros absolutos, em princípio, a retenção dos microrganis-
mos independe da velocidade de passagem do ar, ao contrário dos filtros de ca-
madas fibrosas, mas o aumento da velocidade superficial do ar acarreta um 
aumento da perda de carga no elemento filtrante. Além disso, velocidades exces-
sivas podem provocar vibrações inconvenientes, comprométendo os sistemas de 
vedação. 
O dimensionamento de um sistema: de filtração é tarefa bastante simplifica-
da, pois sabendo-se a vazão máxima de ar a ser empregada no processo (lembran-
do sempre a necessidade de se prever .um filtro para cada reator), pode-se 
especificar um n4mero adequado de elementos filtrantes (cartuchos), que deverão 
ser acomodados no filtro, definindo desta forma uma área adequada de passagem 
deste ar, a fim de se ter baixa velocidade superficial e, portanto, baixa perda de 
carga no filtro (lembrando, também, que a pressão do ar, na descarga do compres-
sor, deve ser suficiente para vencer a coluna:. líquida no interior do reator, a sobre-
pressão na cabeça do reator e, ainda, as perdas de carga distribuídas nas válvulas 
e tubulações). Dessa forma, essa perda de pressão no filtro deve ser a mínima pos-
sível, através da manutenção de v~locidades relativamente baixas (Q = V5.S, onde: 
Q=vazão de ar, V5=velocidade superficial do ar e S=área do(s) elemento(s) filtran-
te(s) para a passagem do ar). 
As várias empresas capacitadas para fornecerem esse tipo de filtro já dis-
põem de propostas adequadas para as necessida~es de uma determinada planta, 
indicando-se nas Figuras 5.10 e 5.il alguns dados a respeito desta perda de pres-
são, em função da vazão de ar, para elementos filtrantes de 25 em (10") ou 100 em 
(40") de comprimento, respectivamente.22 · 
Conforme fica evidente nessas figuras, as perdas de carga são realmente re-
duzidas, e o aumento do comprimento do elemento filtrante, o que significa au-
mentar a área de passagem do ar, permite o emprego de vazões mais elevadas 
com menores perdas de carga. Observa-se, também, em ambas as figuras, que um 
aumento da pressão de entrada do ar para uma mesma vazão, acarreta uma menor 
perda de pressão, o que é devido a um aumento da densidade do gás com o au-
mento da pressão. 
A Figura 5.12 permite uma idéia simplificada a respeito da forma de instalar 
um filtro de membrana em uma linha de fornecimento de ar esterilizado para .um 
biorreator. Normalmente, com a finalidade de aumentar a vida útil do filtro, suge-
re-se a instalação de pré-filtros, construídos com materiais mais grosseiros e de 
baixo custo, a fim de retirar do ar partículas de poeira de maiores dimensões . 
..___ _____ -- ---~---···-- -- - --------. '-----~-~----·--·--- - - ---· - -···-·· 
~ 
86 Esterilização de ar 
Perda de carga (mbar) 
600 r-------~~--------~----------------. 
500 
400 
300 
200 
100 
50 1 00 150 200 250 300 350 400 
Vazao de ar (Nm %> 
Figura 5.1 O - Perda de carga em função da vazão de ar (expressa em metros cúbicos de ar, nas condições normais, 
por hora), para filtro tipo cartucho de I O", da Millipore Co. 2 
400 Perda de carga (mbar) 
300 
200 
100 
ot-~;=::::::=;;:._-----,------,-----.-----.----.--_j 
o tO O 200 300 400 500 600 700 800 
Vazao de ar (Nm %> 
Figura 5.11 - Perda de carga em função da vazão de ar, para fiH:ro tipo cartucho de 40" de comprimento, da Millipo-
re~.n o 
Como se pode observar, deve-se prever a entrada de vapor a fim de esterili-
zar o filtro, devendo este vapor ser devidamente filtrado, para evitar o acúmulo 
de sólidos na superfíCie do elemento filtrante. Nos instantes iniciais, a válvula de 
dreno do recipiente que contém o filtro (detalhe 1 na Fig. 5.12), deve ser mantida 
aberta para a expulsão do ar, para que se possa atingir a temperatura adequada de 
esterilizaÇão. Também, após a esterilização, passa-se ar peio sistema, permitindo 
que este ar saia pelo dreno de linha (detalhe 2 na Fig. 5.12), a fim de drenar a água 
que tenha ficado retida. Finalmente, pode-se fechar esse dreno e abrir a válvula 
que comunica o filtro com o reator. o 
L _____ - ------------~------
,, 
Válvula 
Métodos para a esterilização de ar 87 
FiHro 
absoluto 
Reator 
Figura 5.12 - Esquema geral para a instalação de um filtro de membrana polimérica (absoluto). 
Não se procede à esterilização de pré-filtros. 
Os filtros existentes no mercado são bastante resistentes à esterilização, ha-
vendo menções da possibilidade