Clase N° 5 - Operaciones Unitarias de Secado - PDF

¡Bienvenidos! Operación unitaria de secado Semana 5 ASIGNATURA TECNOLOGÍA FARMACÉUTICA Equipo docente EAP DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA Agenda 1.-OPERACIONES UNITARIAS DE SECADO ⦁ Definiciones. Etapas del secado. Secado por acción del calor. Secado en frío. Secado al vacío....

¡Bienvenidos! Operación unitaria de secado Semana 5 ASIGNATURA TECNOLOGÍA FARMACÉUTICA Equipo docente EAP DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA Agenda 1.-OPERACIONES UNITARIAS DE SECADO ⦁ Definiciones. Etapas del secado. Secado por acción del calor. Secado en frío. Secado al vacío. ⦁ Tipos de secado. Secadores. Aplicaciones del secado en la industria farmacéutica. Equipos empleados.- 2 1. Conectándonos : Nuestros saberes previos Integridad 1. Conectándonos : Nuestros saberes previos Integridad Cómo se fabrica un medicamento 2. Logro de la sesión Al final de la sesión,el estudiante reconoce diferentes operaciones en donde se utiliza calor Integridad Para las formulaciones farmacéuticas 3.Desarrollo del tema ¿Qué observaron? Integridad ¿Qué es un cambio? gr ¿Qué entiende por cambio físico y químico? ¿Qué es fusión y para que se utiliza? ¿Qué diferencias existen en los cambios observados? 3.Desarrollo del tema ¿Q ué es calor ? Integridad ¿Qué es temperatura Qué es transferencia de calor? Calor. Es la forma de energía que fluye de un sistema a otro cuando hay una diferencia de temperatura entre ellos. Integridad Temperatura. Es un índice de la energía interna de un sistema en función de su movimiento molecular. Transferencia de calor. Es el flujo de energía calorífica entre los sistemas. Cantidad de calor implicada en el proceso de transferencia de calor, se mide por un cambio que acompaña al proceso. Operaciones unitarias de secado  Operaciones Unitarias Farmacéuticas CALENTAMIENTO SECADO EVAPORACIÓN ESTERILIZACIÓN SEPARACIÓN DE CONSTITUYENTES VOLÁTILES DE UNA MEZCLA DE FÁRMACOS FARMACÉUTICOS PROCESOS EMULSIONES SOLUCIONES UNGUENTOS Y SUPOSITORIOS EL CALOR TAMBIÉN SE UTILIZA: En estudios de estabilidad acelerada de los productos El almacenaje a temperaturas elevadas produce datos para predecir la estabilidad a temperatura ambiente Sin embargo, algunos productos son sensibles al calor por lo que requieren refrigeración para prevenir su degradación. Produce cambios químicos ( son pocos comunes en la IF) Ejm Reacción inducida por el calor entre una mezcla de ingredientes para producir en algunas ocasiones sales efervescentes La destrucción de enzimas de la corteza en la extracción de productos naturales Se calienta agua en una olla con chaqueta con fuente de vapor, cuya pared es de acero de 5 mm de espesor. Calcular el coeficiente total de transferencia de calor, utilizando los siguientes datos: Claramente, un valor de cerca de 95 W/m2K para una pared de 5 mm de espesor es muy bajo, considerando que el acero tiene una conductividad térmica que puede conducir 4300 W/mK para una pared de 10 mm de espesor. W/mK significa vatios por metro-Kelvin. También se conoce como “valor de k”. La comparación de la conductividad térmica se puede medir por el valor “k”. El valor k, o Conductividad térmica, especifica la velocidad de transferencia de calor en cualquier material homogéneo  Secado Operación unitaria que permite separar el líquido (humedad) que contiene un sólido, por evaporación, con aplicación de calor, sin alterar la calidad del producto. Existe un tipo de secado (liofilización) que no requiere calor por el contrario requiere temperatura de congelamiento, en donde se elimina el líquido por sublimación.  En el secado térmico de un sólido ocurren dos procesos simultáneos: La transferencia de masa ocurre cuando el sólido pierde humedad y la transferencia de calor se verifica cuando el medio ambiente entrega calor al sólido ETAPAS DE SECADO 1ra etapa -La partícula se precalienta -Pierde algo de agua con elevada velocidad de evaporación -La humedad es todavía alta 2da etapa -Se produce un fenómeno de equilibrio entre el agua que se evapora de la superficie y la que fluye desde el interior hasta la superficie -La temperatura de la superfcie permanece constante lo mismo que la velocidad de secado. 3era etapa -La humedad a disminuido considerablemente -La afuencia de agua desde el centro se realiza con mas dificultad -La velocidad de evaporación comiensa a disminuir -La superfcie se seca no se mantiene el efecto re!rigerante producido por la evaporación de la humedad superficial -La temperatura comiensa a aumentar y esta situación persiste hasta que se llega al equilibrio con la atmosfera que la rodea -El secado es un proceso unitario que se utiliza en la fabricación de medicamentos -La preparación de gránulos, que pueden utilizarse en esa forma o convertirse en tabletas o cápsulas. ´También se utiliza en el proceso de materiales, por ejemplo, la preparación de hidróxido de aluminio seco, lactosa secada por atomización Y la preparación de extractos en polvo. -El secado se utiliza para reducir el volumen y el peso -Baja el costo de transporte y almacenaje. -Ayudar en la conservación de fármacos de origen animal o vegetal, minimizando el crecimiento de bacterias y hongos en materiales que contienen agua -Facilita la molienda porque el material se vuelve más friable -Mejora sus propiedades físicas (los polvos secos fluyen más fácilmente) -Previene la corrosión de los recipientes por la humedad Previene la descomposición por hidrólisis. Los productos secos son más estables que los húmedos, como en el caso de diferentes sustancias como aspirina, ácido ascórbico, penicilina, sales efervescentes y polvos higroscópicos. El secado del agua que queda. reduce la reactividad química Después de eliminar la humedad de esos materiales, estos se mantienen con bajos de niveles de humedad por el uso de desecantes y/o materiales de empaque con baja transmisión de humedad. Procesos del método térmico del secado 1) La transferencia de calor 2) Transferencia de masa. El calor se transfiere al material a secar para proporcionarle el calor latente necesario para vaporizar la humedad. La transferencia de masa se encuentra en la difusión del agua a través del material a la superficie de evaporación, con la subsecuente evaporación del agua de la superficie y la difusión del vapor resultante dentro del flujo de aire que pasa. LA PSICOMETRÍA Es la determinación de la concentración de vapor y la capacidad de transporte del gas El sistema aire-vapor de agua es el sistema más comúnmente empleado en las operaciones de secado farmacéutico. La concentración de vapor de agua en un gas se llama humedad del gas. Comportamiento de los sólidos durante el secado Sólidos granulares o cristalinos : Los materiales farmacéuticos típicos de esta categoría son sulfato de calcio, óxido de zinc y óxido de magnesio. Sólidos amorfos :Los materiales son almidón, caseína, insulina y materiales inorgánicos gelatinosos como el hidróxido de aluminio. Todos los materiales sólidos amorfos son más difíciles de secar que los cristalinos o granulares. Finalidad: Facilitar el proceso en etapas posteriores de manufactura Mantener la estabilidad de los insumos Mejorar las propiedades a un insumo (velocidad de flujo, compresibilidad, etc.) SLF:Son sistemas en los cuales no hay movimiento relativo entre las partículas a ser secadas, SLM:Son sistemas en los cuales las partículas a secar están parcialmente separadas, fluyendo una sobre la otra. SLF:Son sistemas en los cuales las partículas sólidas están parcialmente suspendidas en el flujo de gas en un movimiento ascendente SN:Son sistemas en los cuales las partículas entran y son transportadas en un flujo de gas a alta velocidad. Los sistemas neumáticos son mejores que los de lecho fluidizado. Tipos de secado: según la transmisión del calor a los sólidos húmedos Bandejas Túnel Contacto directo entre los sólidos húmedos y los gases calientes Lecho fluidizado Spray Secado Circulación a través del lecho Contacto Indirecto, el calor de desecación se transfiere al sólido Bandejas al vacío húmedo a través de una pared de retención. Tambor  Secador de bandejas Se caracteriza por contener una serie de bandejas en donde se coloca el material húmedo, que luego se exponen al aire caliente. Túnel de secado En el túnel de secado se seca el producto en una corriente de aire ascendente que atraviesa la cinta transportadora. Secador de lecho fluidizado Los secadores de lecho fluido funcionan según el principio de fluidización, un proceso en el que se introduce gas caliente o aire en los espacios entre partículas sólidas. Las fuerzas hacia arriba sobre las partículas aumentan a medida que aumenta la velocidad del aire, lo que hace que sean iguales a las fuerzas gravitacionales a continuación.  Secador spray Una de las aplicaciones principales del secado por atomizado es en aquellos productos sensibles al calor -que de otro modo pueden requerir de vacío y bajas temperaturas- siendo también uno de los métodos más apropiados para el secado de extractos acuosos de plantas conteniendo compuestos termolábiles.  Secadores de tambor Consta de un tambor de metal calentado, en las paredes se evapora el líquido, mientras una cuchilla metálica, raspa lentamente el sólido, para que descienda por el tambor, hasta la salida. Este tipo de secadores son típicos del trabajo con pastas, suspensiones, y soluciones.  Secadores al vacío Estos secadores pueden ser utilizados para secar materias termolábiles, como lo son algunos materiales biológicos y en ocasiones los farmacéuticos. Formado por un gabinete de hierro con puertas herméticas, para trabajar al vacío y de anaqueles dónde se colocan las bandejas con los materiales húmedos. Aplicaciones Fabricación de capsulas, polvos, tabletas y otros procesos que requieran granulación húmeda. Conservación y estabilidad de productos de origen natural (prevenir el crecimiento de hongos y bacterias) Variar las características de productos higroscópicos, sales efervescentes, penicilinas, etc.) Obtención de algunos insumos (extractos en polvo, lactosa seca, hidróxido de aluminio) Reducción de volumen y peso de materia prima. 4. Actividades 1.-Expliquen en que otras aplicaciones se utiliza esta operación 2.-Qué equipos se utilizan para el secado de sustancias termolábiles 3.-Qué equipos se utiliza por contacto directo entre sólidos húmedos y gases calientes  Sintetiza lo aprendido ¿Algunas dudas? … 6. Referencias Bibliográficas Vila Jato,J.(2005).Tecnología farmacéutica.Aspectos fundamentales de los sistemas farmacéuticos.y operaciones unitarias.Vol.I.Editorial síntesis S.A.España. Thomson, J.(2005).Práctica contemporanea en farmacia.Segunda Edición.Edit.Mc Graw Hill.México. Punín Crespo, E y Ballester V.(2011).Aspectos prácticos de la farmacotécnia en un servicio de farmacia.Primera edición.Edición Master line &Prodigio,S.L. España. Fauli Trillo.(2017).Tratado de farmacia galénica.España. Banarer Parijer y Pareja Pareja,B.(1980). Farmacotécnia. Lima, Ed. UNMSM.Perú ¡GRACIAS!