Practica 11 tf. secado

Practica 11 tf. secado

• 1.
  Universidad Veracruzana Facultad deQuímica Farmacéutica Biológica Experiencia Educativa: Laboratorio de Tecnología Farmacéutica Catedrático: Q.F.B Mauro Villanueva Lendechy Practica # 11 “Operaciones unitarias. Secado” Equipo #3 Alumna: Miriam Castillo Castillo. Fecha de entrega: 11 de mayo de 2012
• 2.
  OBJETIVO Que el alumnorealice la operación de secado a ungranulado farmacéutico, utilizando un horno de lecho fijo concirculación de aire. INTRODUCCIÓN SECADO: Es la operación que tiene como objetivo la separación deun líquido de un gas, un líquido o un sólido. Es una operaciónunitaria en la que por aporte de calor retiramos un líquido contenidoen diferentes materiales, con el objetivo de favorecer la estabilidadfísica, química y microbiológica. Se debe considerar que algunos fármacos son sensibles a lastemperaturas altas y por esto se recomienda que el secado serealice a una temperatura que va de los 30 a 45°C.Para secar un granulado se emplean equipos cuya función es poneren contacto el sólido húmedo con aire caliente y de esta manerasecar el material. Existen diferentes secadores industriales. FUNDAMENTO Es la operación unitaria que tiene como objetivo la separación de un líquido en un gas o en un sólido. Es una operación unitaria en la que por aporte de calor retiramos un líquido contenido en diferentes materiales, con el objetivo de favorecer la estabilidad física, química y microbiológica. Dentro de la definición de secado o desecación entran diversas operaciones unitarias, como por ejemplo, la evaporación, la filtración, el liofilizado, et. Es por ello que se suele definir también como aquélla operación unitaria en la cual, por aporte de calor se retira la humedad contenida en materiales sólidos o casi sólidos. El secado es una operación muy importante en la industria farmacéutica, ya que uno de los fines de la desecación es conseguir un producto en condiciones óptimas de inalterabilidad, durante largos tiempos de almacenamiento. Se debe considerar que muchos fármacos son sensibles a las temperaturas altas y por esto se recomienda que el secado se realice a una temperatura que vaya de los 30 a los 45° c. Para lograr un correcto secado es necesario tomar en cuenta las características del material que se va a secar y el equipo con el que contamos, en cuanto al tamaño de partícula, la técnica de secado sirve tanto para polvos finos como para granulados.
• 3.
  La higometría puededefinirse como el estudio de las relaciones entre balances de materia y energía en mezclas de vapor y agua (humedad). RAZONES POR LAS CUALES LOS MATERIALES SE SOMETEN A LA PRUEBA DE SECADO a) Para conferir determinadas propiedades a un material, mejorar la velocidad de flujo, compresibilidad, etc. b) Preservar ciertos productos susceptibles de descomponerse en presencia de humedad. c) Facilitar el manejo posterior del producto y reducción de costos de transporte y distribución. El mecanismo del proceso de secado depende considerablemente de la forma de enlace de la humedad con el material: Cuanto más fuerte es dicho enlace, tanto más difícil transcurre el secado. Las formas de enlace de la humedad con el material se clasifica en: Químicos, físico químico y físico mecánico. La humedad ligada químicamente es la que se une con mayor solidez al material en determinadas proporciones (estequiométricas) y pueden eliminarse sólo calentando el material hasta altas temperaturas o como resultado de una reacción química. Ésta humedad es muy difícil de ser eliminada en el proceso de secado. Durante el secado se elimina como regla, sólo la humedad enlazada en formas físicas, químicas y físico mecánico. CINÉTICA DEL SECADO El modo de aportar el calor necesario para la vaporización del agua (secado) puede efectuarse por distintos mecanismos que se dan de manera individual o conjuntamente. 1.- CONDUCCIÓN.- Es la transferencia de calor de un cuerpo a otra parte del mismo cuerpo o a otro cuerpo en contacto físico directo con el primero, en este tipo de transferencia no se produce desplazamiento de las partículas del cuerpo, si no que el calor se transmite por vibraciones atómicas o moleculares. Ejemplo de este tipo de conducción es el calentamiento de tubos de metal por un líquido caliente en el interior. 2.- CONVECCIÓN.- Es la transferencia de calor desde un punto a otro punto dentro de una mezcla. En la convección el movimiento del fluido es provocado por un equilibrio entre la temperatura y la humedad. 3.- RADIACIÓN.- Es la transferencia de energía calorífica (o cualquier clase de energía radiante entre 2 cuerpos por medio de ondas electromagnéticas, son ejemplo de esto el secado por infrarrojo o microondas.
• 4.
  Lactosa La lactosa esun carbohidrato simple de origen natural, o azúcar, que sólo se encuentra en la leche de los mamíferos. Por esta razón, también se conoce comúnmente como "azúcar de la leche". Toda lactosa comercial se obtiene de la leche de las vacas como un subproducto de la industria láctea. Químicamente, la lactosa es el disacárido de los azúcares simples de D-galactosa y D- glucosa (Figura 1). En otras palabras, la molécula de lactosa comprende una molécula de D- galactosa unido químicamente a una molécula de D-glucosa. La lactosa existe en dos formas isoméricas, conocidos como alfa y beta (designado a-lactosa y lactosa b-). Fugura 11. Estructura de la molecula de lactosa. La lactosa de grado farmacéutico tiene una alta producida específicamente para cumplir las normas de identidad y pureza establecidos en las monografías de lalactosa de farmacopeas diversas, incluida la Farmacopea de los Estados Unidos / Formulario Nacional (USP / NF). La lactosa se utiliza ampliamente como un relleno o diluyente en tabletas y cápsulas, y en un grado más limitado en productos liofilizados, fórmulas infantiles de alimentación, y un diluyente en inhalaciones de polvo seco. Propiedades generales de lactosa como excipiente La lactosa se utiliza ampliamente como una carga o relleno de aglutinante en la fabricación de comprimidos y cápsulas farmacéuticas. Las propiedades generales de la lactosa que contribuyen a su popularidad como un excipiente son:  su rentabilidad;  disponibilidad;  sabor suave;  baja higroscopicidad;  compatibilidad con los ingredientes activos y otros excipientes;  excelente estabilidad física y química, y  solubilidad en el agua Varios grados lactosa están disponibles comercialmente que tienen diferentes propiedades físicas, tales como la distribución de tamaño de partículas y las características de flujo. La forma más común de lactosa usada en la formulación farmacéutica es una cristalina-lactosa monohidrato.
• 5.
  Esta forma estádisponible en un rango de molido y tamizado grados farmacéuticos que difieren en sus propiedades físicas, tales como fluidez, densidad aparente, y la distribución de tamaño de partículas. La lactosa también está disponible en formas modificadas para su uso como relleno-aglutinante en la producción de comprimidos por el método de compresión directa. Las dos formas más importantes para esta aplicación son la lactosa secada por pulverización y la lactosa anhidra (Figura 3). Estas formas tienen la propiedad clave que son inherentemente compactable, es decir, son capaces de formar un compacto sólido (es decir, tabletas) bajo compresión. Aplicaciones farmacéuticas de LACTOSA Con el fin de hacer tabletas o cápsulas, una mezcla de excipientes e ingredientes activos primero debe estar preparado. En su forma final, como la prensa de tabletas o cápsulas de llenado material de alimentación, esta mezcla se le conoce como el polvo en funcionamiento. Tres procesos principales se utilizan para preparar el polvo que va desde sus componentes, que son:  wetgranulation;  drygranulationo slugging, y  drymixing. Para granulación en húmedo, el aglutinante se puede añadir a la mezcla seca en polvo, o como una solución en el disolvente. El disolvente es generalmente etanol, agua, o una mezcla de ambos. La granulación real se lleva a cabo ya sea en un mezclador de tipo de alta cizalladura, o de bajo cizallamiento. De baja cizalladura granulación requiere más barato equipo y produce un gránulo más poroso. De alta cizalladura granulación es más rápido y permite un buen control sobre el tamaño de partícula. Los grados más finos molidos se utilizan comúnmente como cargas en la producción de tabletas por la granulación en húmedo, o en aplicaciones en las que se requiere un tamaño de partícula pequeño. Los grados más gruesa tamizados se utilizan cuando la fluidez es importante, por ejemplo, como diluyentes en la cápsula y aplicaciones de llenado de sobres de dosis, y como un mejorador de flujo. Algunos grados tamizadas también se utilizan como cargas en la granulación y
• 6.
  formulaciones de compresióndirecta, aunque se debe utilizar con un aglutinante, como un cristalino-lactosa monohidrato tiene compactabilidad inherente poco. Granulación en lecho fluido húmedo Variación del proceso en el que se lleva a la granulación y secado a cabo en el mismo recipiente (un granulador de lecho fluido). La mezcla en polvo se fluidiza por el aire seco dentro de una cámara. La solución de aglutinante se pulveriza sobre el polvo fluidizado para formar los aglomerados. Aire de fluidización continúa hasta que los aglomerados están secos. El proceso requiere equipo costoso, pero es más sencillo y produce una muy poroso de baja densidad gránulo, que puede resultar en la disolución del fármaco más rápido. Lenta disolución del fármaco a veces es un problema asociado con la granulación húmeda, como el ingrediente activo está bloqueado en el gránulo, y la desintegración del comprimido inicial libera los gránulos en lugar de las partículas de fármaco primarios. En granulación en seco, la ampliación del tamaño de partícula se logra mediante la agregación de las partículas de polvo a alta presión (es decir, por compactación) y luego triturando el material comprimido al tamaño deseado. Multas generadas por molienda se recicla de nuevo a través del compactador. La etapa de compresión se lleva a cabo típicamente en un compactador de rodillos en el cual se comprime el polvo entre dos rodillos. En la compresión directa, los requisitos clave que se ejecutan en polvo (principalmente homogeneidad mezcla, densidad aparente constante, el flujo y compactabilidad) deben ser cumplidos por la mezcla seca de excipientes ya que no hay otra modificación física o química antes de la formación de comprimidos. Así, las propiedades físicas y funcionales de los excipientes, en particular la encuadernación con relleno-, son muy importante y debe ser consistente de un lote a otro. Lactosa anhidra para la compresión directa es producida generalmente por secado de una solución de lactosa en la superficie de un tambor calentado. Esto resulta en un producto compuesto de pequeños cristales de aglomerados anhidro b-lactosa, con algunos anhidro un-lactosa presente. El producto anhidro tiene excelente capacidad de compactación y alta solubilidad, debido a su alto contenido de B-lactosa. Las Tablas 1 a 4 son ejemplos de formulaciones de compresión directa de comprimidos que utilizan un polvo de lactosa altamente compactable compuesto de aglomerados de micro-cristales de beta-lactosa anhidra y estable anhidro alfa-lactosa como relleno- aglomerante. Generalmente, el grado de lactosa elegida depende del tipo de forma de dosificación se están desarrollando. Además de las propiedades generales de la lactosa, varias características de la lactosa será beneficioso para las formulaciones farmacéuticas, si la lactosa podría ofrecer la EEB condición de zona libre, de muy alta pureza / residuos de baja en proteínas, una excelente funcionalidad, las formas especiales modificados para aplicaciones de compresión directa, y cuajo de ternero libre de lactosa farmacéutica.
• 7.
  PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Determinarla curva de humedad del granulado de lactosa, comprobando con la variación de peso la pérdida de humedad relativa, la operación unitaria que será evaluada es la de secado. Investigar los grados de lactosa que existen. MÉTODO Pesar 5 charolas con 25 g de un granulado farmacéutico,previamente tamizado y humectado con agua destilada, extender elgranulado de modo que el lecho sea lo más delgado posibleColocar las charolas en el horno de secado a una temperatura nomayor de 60°C.Monitorear el secado a cada una de las 5 muestras, a diferentestiempos y determinar el porcentaje de humedad con los datosobtenidos en la siguiente tabla: Tiempo (minutos) Temperatura (º Celsius) Peso de la muestra húmeda Peso de la muestra seca % de humedad 5 15 25 35 45 Los resultados obtenidos representarlos en graficas de variaciones,para cada uno de los tiempos.
• 8.
  Diagrama OBSERVACIONES Algunos polvos necesitanperder humedad antes de ser utilizados, este proceso es de gran importancia para la industria farmaceutica, entre otras ventajas, puede disminiur los costos de transportación y reducir perdidas. Sin embargo se debe considerar si realmente es conveniente llevar a cabo un secado ya que a veces no es economicamente rebituable ya que implica gasto de energia y en ocaciones la degradacion de la materia, he aquí la importancia de conocer sus propiedades y de mantener bajo control la operación unitaria. En la presente práctica se determinó experimentalmente por medio del proceso de secado, la humedad de una materia prima, la lactosa, colocando un granulado en una charola de aluminio y tomando pequeños lotes aproximadamente cada 10 minutos, debido a la falta de tiempo solo fue posible tomar 4 muestras. En la industria farmacéutica lo mas conveniente es utilizar lactosa monohidrato, pero ya que en el laboratorio no esta disponible se utilizo lactosa spraydried para la realización del secado.
• 9.
  Para secar unmaterial es importante tomar en cuenta la sensibilidad al calor de este, se deben conocer las características físicas, de desecación, las fuentes de calor disponibles; cuando se mantiene una temperatura constante, y se aumenta el tiempo de exposición de un granulado al calor en la estufa, la perdida de agua por efecto del secado serámayor, por lo tanto su porcentaje de humedad disminuirá. Inicialmente los granulos son humedos, al tacto la superficie tiene un aspecto mojado, sobre ella existe una pelicula de agua libre que ejerce sobre el polvo una presion de vapor tan alta como la del agua comun a la misma temperatura, el agua sin combinar actua como si el solido no estuviera presente. La velocidad de secado no depende del solido, es igual a la que tendria la superficie de agua pura, esto sera así mientras el agua del centro del granulo siga llegando a la superficie; cuando la superficie ya no esta mojada, la humedad que se desplaza desde el interior del solida hasta la superficie provoca un descenso en la velocidad de secado. Figura 11.1 Preparación de la solución Figura 11.2 Granulado de PVP K-90 7% obtenido para posterior secado Figura 11.3 Termobalanza utilizada para la determinación de humedad.
• 10.
  RESULTADOS Actividades: Se determino el% de humedad de un granulado de lactosa spraydried, tomando lotes cada 10 minutos, se obtuvo lo siguiente: Tiempo (minutos) Temperatura (º Celsius) Peso de la muestra húmeda Peso de la muestra seca % de humedad 10 60ºC 1.98g 1.83g 7.5% 20 60ºC 1.86g 1.74g 6.46% 30 60ºC 3.39g 3.19g 5.89% 40 60ºC 2.28g 2.16g 5.26% * Se tomaron los datos de un solo equipo de trabajo debido a que solo hay una termobalanza y por falta de tiempo no fue posible que todos hicieran la determinación a sus lotes. Se observa como va disminuyendo el % de humedad, no se llega a un punto crítico en la velocidad de secado.
• 11.
  Conclusión Con la realizaciónde la practica se comprendió el proceso de secado, y su cinética, además del efecto que el tamaño del granulo tiene sobre la velocidad de secado. Fue posible la familiarización con la termobalanza y se aprendió a calcular el porcentaje de humedad. Se preparo una solución con un polímero y se observo en comparación con la practica anterior que se necesito menos solución para realizar el granulado, esto por el aumento de la concentración de PVP en el liquido. El secado de materias primas es de gran importancia en la industria farmacéutica, se debe seguir un control de calidad en el que se mantiene una cierta humedad en los polvos utilizados para formulación, por ello es necesario conocer las propiedades de las materias primas utilizadas y la utilización de herramientas como el secado que nos permiten modificar algunas propiedades físicas para ajustarlas a nuestra conveniencia. Durante el proceso de secado es necesario estar monitoreando el proceso y la toma de lotes cada determinado tiempo para no degradar el material, sino obtenerlo en una condición que sea estable y la que realmente necesitamos. BIBLIOGRAFÍA ALVA BAZALAR N. F.; Evaluación del cambio de formulación y mejora del procedimiento de fabricación de tabletas , LIMA-PERÚ 2002 Arévalo FernándezMercedes; Secado. MANUAL DE PRÁCTICASDE LABORATORIOTECNOLOGÍA FARMACÉUTICA II. UNAM 2011 Guo-HwaJian; Lactose in Pharmaceutical Applications. Drug Development and delivery. 03-2008