UNIVERSIDAD NACIONAL “JOSE FAUSTINO SANCHEZ CARRION”
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA, METALURGIA Y AMBIENTAL
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA
Informe de Práctica Pre-Profesional para optar el Grado Académico de Bachiller en
Ingeniería Química
PROPUESTA METODOLOGICA:
CALCULO DEL NÚMERO DE ETAPAS DE RELLENO EN UNA COLUMNA DE DESTILACION
BATCH PARA OPTIMIZAR LA RECUPERACION DE SOLVENTES DE LA SINTESIS DE AMOXICILINA
EN LA FARMOQUIMICA SINQUISA S.A.C
SEPTIEMBRE – DICIEMBRE, 2009
PPrreesseennttaaddoo ppoorr::
NNEELLSSOONN AASSEENNCCIIOO HHUUAAYYAANNAAYY
Asesor:
Ing. BENITO LIZARRAGA ZAVALETA
Ingeniero Químico – Registro CIP Nº 57152 Profesor Asociado DE – Código Docente DNU054
Huacho, Diciembre del 2009
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DEDICATORIA
A los lectores de este documento que se
esfuerzan continuamente para crecer en el
bello y maravilloso mundo del saber,
esperando que sea de aporte de alguna u
otra forma.
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AGRADECIMIENTO
Deseo hacer constar mi agradecimiento a todas las personas que directa o
indirectamente han contribuido en la elaboración de este informe.
Al Ing. José Luis Castro Vargas, Gerente General; al Ing. Roberto Ayarza Puyo,
Gerente de Producción; al Ing. Antonio Peralta Flores, Jefe de Síntesis/Producción y al
Dr. Hernán Sánchez Merino, Jefe de Control de Calidad de la Farmoquímica
SINQUISA S.A.C, por brindarme sus apoyos, confianzas y sus enseñanzas durante la
realización de mis Prácticas Pre-Profesionales.
A mis padres y hermanos, por su cariño, comprensión y por sus diversas formas de
apoyo incondicional que hicieron posible la culminación y materialización del presente
documento.
A mis maestros y amigos por compartir sus conocimientos y su amistad conmigo, en
especial al Docente de la Escuela Académico Profesional de Ingeniería Química
Ing. Benito Lizárraga Zavaleta, por el asesoramiento para el desarrollo del presente
Informe de Prácticas Pre-Profesionales.
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TABLA DE CONTENIDO
RREESSUUMMEENN __________________________________________________________________________________________________ 55
IINNTTRROODDUUCCCCIIOONN ______________________________________________________________________________________ 66
CCAAPPIITTUULLOO II:: ______________________________________________________________________________________________ 77
GGEENNEERRAALLIIDDAADDEESS ____________________________________________________________________________________ 77
1.1. OBJETIVOS: ______________________________________________________ 7 1.1.1. Objetivo General. _________________________________________________________ 7 1.1.2. Objetivos específicos. _____________________________________________________ 7
1.2. IMPORTANCIA: ___________________________________________________ 7
1.3. ALCANCES Y/O LIMITACIONES: ___________________________________ 8 1.3.1. Alcances _______________________________________________________________ 8 1.3.2. Limitaciones ____________________________________________________________ 8
CCAAPPIITTUULLOO IIII:: ____________________________________________________________________________________________ 99
SSIITTUUAACCIIOONN AACCTTUUAALL DDEE LLAA EEMMPPRREESSAA ____________________________________________ 99
2.1. RESEÑA HISTORICA O ANTECEDENTES: ___________________________ 9
2.2. ORGANIZACIÓN DE LA EMPRESA: ________________________________ 10
2.3. ORGANIGRAMA: _________________________________________________ 11
2.4. VISION Y MISION DE LA EMPRESA: _______________________________ 12 2.4.1. Visión. ________________________________________________________________ 12 2.4.2. Misión. ________________________________________________________________ 12
2.5. PRODUCTOS QUE OFRECE LA EMPRESA. _________________________ 13
2.6. PROCESO PRODUCTIVO. _________________________________________ 13 2.6.1. Materia prima e insumos. _________________________________________________ 13 2.6.2. Materiales y Equipos. ____________________________________________________ 23 2.6.3. Servicios y suministros. ___________________________________________________ 26 2.6.4. Descripción del proceso productivo de la síntesis de Amoxicilina. __________________ 26 2.6.5. Diagramas de Flujo y Balance de materia del proceso ___________________________ 34
2.7. CONTROL DE CALIDAD __________________________________________ 37 2.7.1. Análisis en el Control de Calidad. ___________________________________________ 37 2.7.2. Análisis y Control de Calidad durante el Proceso._______________________________ 37 2.7.2.1. Análisis de las materias primas y/o insumos. ________________________________ 37 2.7.2.2. Control durante el Proceso. ______________________________________________ 38 2.7.2.3. Análisis de Calidad del Producto final. _____________________________________ 38
2.8. VOLUMEN DE PRODUCCION DE LA EMPRESA. ____________________ 40
2.9. SITUACION ACTUAL DEL AREA A ESTUDIAR ______________________ 41 2.9.1. Área de Síntesis (Producción) ______________________________________________ 41 2.9.2. Área de Recuperación de Solventes (Área de Destilación) ________________________ 42
2.10. PROBLEMA DE EMPRESA RESPECTO AL AREA DE ESTUDIO _______ 42
CCAAPPIITTUULLOO IIIIII:: ________________________________________________________________________________________ 4433
MMAARRCCOO TTEEOORRIICCOO:: DDEESSTTIILLAACCIIOONN BBAATTCCHH____________________________________ 4433
3.1. DESTILACION. ___________________________________________________ 43
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3.2. DATOS DE EQUILIBRIO. __________________________________________ 45 3.2.1. Diagramas de equilibrio. __________________________________________________ 45 3.2.2. Ley de Raoult. __________________________________________________________ 47 3.2.3. Valores K y Volatilidad Relativa. ___________________________________________ 47 3.2.4. Método de McCabe-Thiele. ________________________________________________ 50 3.2.5. Construcción de etapa de equilibrio. _________________________________________ 55 3.2.6. Construcción de una columna total. __________________________________________ 56
3.3. DESTILACION BATCH. ___________________________________________ 57 3.3.1. Destilación batch con Rectificación. _________________________________________ 62 3.3.2. Procedimiento de cálculo aproximado para mezclas binarias. ______________________ 64 3.3.3. Rectificación batch a reflujo constante. _______________________________________ 66 3.3.4. Relación de reflujo variable. _______________________________________________ 67 3.3.5. Columnas de platos. ______________________________________________________ 68 3.3.6. Columnas Empacadas. ____________________________________________________ 69 3.3.7. Secciones de Empaque (“numero de platos”). __________________________________ 71
CCAAPPIITTUULLOO IIVV:: ________________________________________________________________________________________ 7722
MMEETTOODDOOLLOOGGIIAA PPAARRAA SSOOLLUUCCIIOONNAARR EELL PPRROOBBLLEEMMAA ______________ 7722
4.1. FORMULACION DEL PROBLEMA. _________________________________ 72
4.2. OBJETIVOS.______________________________________________________ 72 4.2.1. Objetivo general. ________________________________________________________ 72 4.2.2. Objetivos específicos. ____________________________________________________ 72
4.3. METODOLOGIA UTILIZADA. _____________________________________ 73
4.4. PROCEDIMIENTO. _______________________________________________ 73 4.4.1. Técnicas de recolección de datos. ___________________________________________ 73 4.4.2. Técnicas de análisis de datos. ______________________________________________ 74
4.5. ACTIVIDADES DESARROLLADAS PARA LA EMPRESA. _____________ 74
4.6. DESARROLLO/EJECUCION AL PROBLEMA. _______________________ 75 4.6.1. Funciones principales del Área de Destilación. _________________________________ 76 4.6.2. Características actuales de diseño de la Columna Empacada. ______________________ 76 4.6.3. En Proceso de destilación batch Isopropanol-Agua. _____________________________ 77 4.6.4. Balance de Materia. ______________________________________________________ 78 4.6.5. Datos de Equilibrio Liquido-vapor de Isopropanol-Agua. ________________________ 80 4.6.6. Calculo de secciones de empaque. ___________________________________________ 81 4.6.7. Altura equivalente (HETP). ________________________________________________ 83
4.7. RESULTADOS. ___________________________________________________ 84
CCAAPPIITTUULLOO VV:: __________________________________________________________________________________________ 8855
CCOONNCCLLUUSSIIOONNEESS YY RREECCOOMMEENNDDAACCIIOONNEESS ______________________________________ 8855
5.1. CONCLUSIONES _________________________________________________ 85
5.2. RECOMENDACIONES: ____________________________________________ 86
BBIIBBLLIIOOGGRRAAFFIIAA.. ______________________________________________________________________________________ 8877
6.1. Referencias Consultadas. ____________________________________________ 87
6.2. Referencias Electrónicas. ____________________________________________ 87
AANNEEXXOOSS ____________________________________________________________________________________________________ 8888
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RESUMEN
El presente trabajo resume nuestra labor como practicante en el área de
Producción (Síntesis) y de Proyectos de Ampliación que incluye diseño de
planta farmoquimica y de equipos, de las líneas de Síntesis de Antibióticos
(Amoxicilina, Dicloxacilina, Ampicilina, etc.) e Implementación SCADA a las
líneas de producción en la Empresa SINQUISA SAC, haciéndose un énfasis
especial en el Proceso de la recuperación de solventes de la síntesis de
Amoxicilina, en el que se me encargo de verificar las características del diseño
actual de la columna y dar una solución al problema para la nueva capacidad de
destilación, es por ello que en el presente informe se ha elaborado propuestas
metodológicas y operacionales que ponemos a consideración.
Este informe de prácticas Pre Profesionales intitulado “Propuesta
Metodológica: Calculo del numero de etapas de relleno en una Columna de
Destilación Batch para Optimizar la Recuperación de Solventes de la Síntesis
de Amoxicilina en la Farmoquimica Sinquisa S.A.C”, tiene por finalidad
describir, evaluar y hacer un cálculo teórico del numero de etapas de relleno
(secciones de empaque) de la columna de destilación, de tal forma que permita
corregir, optimizar y hacer los cálculos para un futuro diseño final del equipo,
con la finalidad de aportar las nuevas características de la columna y así poder
incrementar la recuperación de solventes en la Síntesis de Amoxicilina.
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INTRODUCCION
La industria farmacéutica es un sector que ha venido creciendo muy ligeramente
en este nuevo milenio, a pesar del conocimiento y tecnología disponible para la
fabricación de fármacos. A pesar de haber pocas barreras de entrada para los fármacos,
por ende, los insumos y excipientes, deben ser importados debido a la escasa actividad
en el sector farmacéutico en el país. Sin embargo, este sector implica altas barreras de
salida, debido a la alta inversión que se debe hacer para entrar a este sector.
La baja actividad en el sector de productos fármacos en nuestro país se refleja en
el bajo consumo de medicinas, lo cual deja al descubierto un potencial de demanda
interna falto de desarrollo.
La oferta de productos farmacéuticos en el país incluye una amplia variedad de
formas farmacéuticas y medicamentos genéricos elaborados con información
proporcionada por la DIGEMID. Estas formas incluyen prácticamente todas las
posibilidades de la oferta actual, fabricándose sin embargo en el país los siguientes
grupos de formas farmacéuticas: SÓLIDOS: barras, capsulas, granulados, pastillas,
polvos, supositorios, tabletas; SEMISÓLIDOS: cremas / emulsiones, geles, ungüentos;
LÍQUIDOS: champús, jarabes, lociones, soluciones suspensiones; ESTÉRILES:
ampollas inyectables, viales, soluciones de gran volumen; OTROS: aerosoles.
Las empresas instaladas en el Perú disponen de tecnología de fabricación para
formular y producir las formas farmacéuticas enunciadas. Otras formas farmacéuticas
que requieren de equipamiento y know how sofisticado como los implantes de
liberación prolongada, sistemas terapéuticos, o preparados que requieren del empleo de
tecnología de punta no se formulan y elaboran en el país.
El país no contaba con planta farmoquímica, luego del cierre de la única
existente (SINQUISA) a finales de los 90, que ahora fue reabierta desde el año 2006 por
nuevos inversionistas, produciendo sustancias activas necesarias para la elaboración de
un medicamento.
El presente trabajo resume nuestra labor como practicante en el área de Producción
(Síntesis) y Proyectos de Ampliación de líneas de Síntesis y futura Implementación
SCADA a las líneas de producción en la Empresa SINQUISA SAC, haciéndose un
énfasis especial en la recuperación de solventes de la síntesis de Amoxicilina, para lo
cual se ha elaborado propuestas metodológicas que ponemos a consideración.
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CAPITULO I:
GENERALIDADES
1.1. OBJETIVOS:
1.1.1. Objetivo General.
Contrastar los conocimientos teóricos adquiridos en la formación
en ingeniería Química con la experiencia asimilada durante la
realización de las Prácticas Pre-Profesionales en la Farmoquímica
SINTESIS QUIMICA S.A.C (SINQUISA SAC), para entender y describir
un proceso productivo en situaciones reales de trabajo del Ingeniero
Químico.
1.1.2. Objetivos específicos.
Familiarizarse, observando y entendiendo el proceso de la síntesis
orgánica de Antibióticos (Amoxacilina, Dicloxacilina, etc.).
Evaluar y desarrollar un cálculo teórico del número de etapas de relleno
de una columna empacada de destilación batch (por lotes) binaria para
optimizar la recuperación de solventes de la Síntesis de Amoxicilina.
Elaborar el informe de las Prácticas Pre-Profesionales, considerando
las normas de redacción técnica apropiadas, que incluyen las
propuestas necesarias basadas en la experiencia adquirida durante la
estadía.
1.2. IMPORTANCIA:
El nivel de desarrollo de un país se mide, entre otras cosas, por los
indicadores de salud de la población y dentro de estos, la producción de
medicamentos es un parámetro importante para el progreso social.
La industria farmacéutica es una actividad que desarrolla un conjunto de
procesos y operaciones unitarias, empleando tecnología, know how, materias
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primas, energía y recursos humanos calificados. La información se constituye
en el elemento más importante del ciclo productivo al establecer las condiciones
de la demanda, la disponibilidad de recursos y optimizar el proceso.
Las principales empresas peruanas tienen la capacidad de desarrollar
formulaciones, procesos de fabricación, adaptar métodos de control de calidad y
realizar otros aspectos relacionados al diseño y elaboración de nuevos
productos farmacéuticos. Esta situación restringe las posibilidades de
lanzamiento de productos genéricos o similares al vencimiento de la patente de
la empresa innovadora.
Debe mencionarse que la industria farmacéutica peruana no es una industria de
ensamblaje, pues por las características del producto, requiere del desarrollo de
know how especializado, manejo de procesos de producción, y el estricto
cumplimiento de normas y procedimientos que garanticen la calidad. Es
pertinente mencionar que desde la década de los 60 se establecieron plantas
farmacéuticas en el país, empleando profesionales peruanos, quienes
desplegaron sus capacidades y obtuvieron importante experiencia.
1.3. ALCANCES Y/O LIMITACIONES:
1.3.1. Alcances
El presente informe contiene conocimientos teóricos y prácticos sobre el
proceso de la Síntesis Orgánica de Antibióticos (Amoxicilina,
Dicloxacilina, etc.); y está dirigido a todos los lectores de este documento,
a los estudiantes y egresados de Ingeniería Química y ramas afines.
1.3.2. Limitaciones
El desarrollo del presente informe se base en la experiencia adquirida
durante la práctica pre-profesional realizada en la farmoquimica
SINQUISA SAC y en algunas investigaciones realizadas para recopilar
informaciones necesarias.
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CAPITULO II:
SITUACION ACTUAL DE LA EMPRESA
2.1. RESEÑA HISTORICA O ANTECEDENTES:
La Planta Farmoquimica SINQUISA S.A.C, es una empresa especializada en la
síntesis química para la elaboración de productos intermedios betalactámicos
para la industria farmoquímica y productos betalactámicos en bulk para la
industria farmacéutica. Sinquisa SAC fue fundada en 1975. El prestigio de la
denominación "SINQUISA", ha sido un estándar de calidad en antibióticos, no
sólo en el Perú y América del Sur, sino en los países de sus proveedores de
intermedios de betalactámicos (China y la India), así como en países de Europa
del Este y el Medio Oriente.
Sinquisa es muy apreciada y respetada por ser un fabricante que cumple con
todos los estándares de calidad y normas ISO, GMP y FDA en 37 países de
todo el mundo. Sinquisa dispone de una moderna planta de producción ubicada
en Lima, Perú (Calle 7 Mz. C1 Lote 11-17 Urb. Las Vegas, Puente Piedra) y un
equipo de profesionales y técnicos de la más alta calificación, experiencia y
capacidad.
Como una de sus principales actividades, Sinquisa, fabrica antibióticos semi-
sintéticos derivados de la penicilina cruda, para su utilización posterior en la
elaboración de medicamentos de uso humano y veterinario. Sinquisa vende
directamente a los laboratorios farmacéuticos formuladores, para que éstos a su
vez los distribuyan a hospitales y farmacias.
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2.2. ORGANIZACIÓN DE LA EMPRESA:
La farmoquimica SINQUISA S.A.C, tiene la estructura organizacional
siguiente:
a) GERENTE GENERAL: Ing. Industrial, José Luis Castro Vargas.
b) GERENTE DE ADMINISTRACION Y FINANZAS: Lic.
Administración, Renzo Rubianes Avilez.
c) CONTADOR. Lic. William Marzano.
d) GERENTE COMERCIAL: Lic. Nemesio Ramírez Ortigoza.
e) GERENTE DE LOGISTICA: Lic. Franco Baca Quiroz.
f) GERENTE DE PRODUCCION: Ing. Químico, Roberto Ayarza Puyo.
g) GERENTE DE ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD: Química
Farmacéutica, Lily Llauca Flores.
h) JEFE DE ALMACEN: Ing. Guillermo Dávila Vela.
i) JEFE DE SINTESIS/PRODUCCION: Ing. Químico, Antonio Peralta
Flores.
j) JEFE DE SEGURIDAD INDUSTRIAL: Orlando Miñano Ramirez
k) JEFE DE CONTROL DE CALIDAD: Químico Farmacéutico, Hernán
Sánchez Merino.
l) SUBJEFE DE DESTILACION: Raúl Vilela
m) JEFE DE MANTENIMIENTO MECANICO – ELECTRICO: Daniel
Garay Olivero.
n) ALMACENEROS
o) TECNICOS
p) OPERADORES
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2.3. ORGANIGRAMA:
Figura 2.3. Organigrama de la Farmoquimica SINQUISA SAC
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2.4. VISION Y MISION DE LA EMPRESA:
2.4.1. Visión.
Liderar el mercado regional de América del Sur en la producción de
antibióticos a granel y otros productos farmacéuticos y lograr el
reconocimiento de nuestros productos en el mercado mundial.
La marca SINQUISA es altamente reconocida por la calidad, nuestros
productos se consideran los mejores en la clase. SINQUISA es
actualmente el único centro en América del Sur que produce antibióticos.
Al ampliar y mejorar nuestra capacidad y la capacidad en América del
Sur, tenemos previsto ofrecer una ventaja competitiva a nivel mundial.
2.4.2. Misión.
Para mantener y mejorar nuestra reputación como proveedor de clase
mundial de productos farmacéuticos de los productos químicos que
ofrece innovadoras y potentes ventajas competitivas para nuestros socios.
Elementos de la misión:
Liderazgo de un equipo altamente motivado y comprometido.
Mayor calidad de los productos.
Seguir ofreciendo productos de alta calidad, compromiso en
materia de salud, la seguridad y los elementos del medio
ambiente.
100% de satisfacción.
Entrega de nuevos productos con rapidez y flexibilidad.
La mejora continua, mejorar la relación costo de bienes y
servicios comprometer la calidad.
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2.5. PRODUCTOS QUE OFRECE LA EMPRESA.
El grupo de productos que inicialmente oferta la Farmoquimica SINQUISA
S.A.C al mercado farmacéutico son los siguientes:
Dicloxacilina Sódica monohidrato, es un antibiótico betalactámico derivado
de las penicilinas. Se utiliza para tratar infecciones causadas por bacterias gram-
positivas. En particular este antibiótico es activo contra los organismos como el
Staphylococcus aureus.
Amoxicilina Tihidrato, es un antibiótico betalactámico de espectro moderado
utilizado para tratar infecciones bacterianas causadas por microorganismos.
Normalmente es el fármaco de primera elección, de mejor absorción, tras la
administración oral, que otros antibióticos betalactámicos.
Nuestros productos son fabricados por síntesis química orgánica a partir de la
unión del 6-Ácido Aminopenicilánico (6-APA), con las cadenas laterales
químicamente conocido como DCIMC (cloruro de dicloxacilina) y para-
hidroxipenil glicina (PHPG Dane Salt) para obtener dicloxacilina sódica y
amoxicilina tihidrato, respectivamente. Al final de la síntesis, el producto
terminado, se adapta a las especificaciones de cada cliente en términos de
tamaño de las partículas, presentación física (polvo, compactado, micronizado),
formas de embalaje, etc. Nuestro proceso de recuperación de solventes hace que
nuestros productos sean competitivos en términos de costos. Además, nos
permite mantener un adecuado medio ambiente de producción.
Otros de los productos que ofrece la farmoquimica son cefalexina, oxacilina,
ampicilina entre otros.
2.6. PROCESO PRODUCTIVO.
2.6.1. Materia prima e insumos.
a. ACIDO 6- AMINOPENICILANICO (6-APA). es un compuesto
químico que forma el núcleo fundamental de la molécula de los
antibióticos del grupo de las penicilinas y usado en la fabricación de
penicilinas sintéticas. La estructura comprende un anillo betalactámico
unido a un anillo tiazolidínico. La adición de diferentes moléculas sobre
el 6-aminopenicilánico determina la farmacología esencial y las
propiedades antibacterianas de los compuestos así formados.
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N
S
O
NH2CH3
CH3
O
OH
Molecular Formula = C8H
12N
2O
3S
Formula Weight = 216.25748
Density = 1.52 ± 0.1 g/cm3
Figura 2.6.1 (a). Estructura molecular de 6-APA
N
S
O
R-NH CH3
CH3
O
O-
Anillo -Lactam Anillo Thiazolidina
Figura 2.6.1 (b). Estructura química del 6-APA, formado por el anillo β-
lactámico, el anillo de tiazolidina y la cadena lateral (R).
El 6-APA que es importado desde India, llega a la planta sinquisa en
unas cajas de 25 Kg.
b. PARAHIDROXIFENILGLICINA SAL DE DANE (PHPG Dane
Sal). es un polvo cristalino blanco intermediario de la cadena lateral de la
penicilina, antibióticos tipo cefalosporina como la amoxicilina, celadroxil
y cefatrizin y otras semi-antibióticos sintéticos. En la síntesis de
antibióticos se utiliza para preparar el anhídrido mixto.
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OH
NHCH3
O
O
O
O
CH3
K
Molecular Formula = C13
H14
KNO5
Formula Weight = 303.35226
El PHPG Dane Sal es importado de China, que llega a la planta sinquisa
en unas bolsas de 25 Kg.
SAL DE DANE 25 kg
c. ACIDO PIVALICO. es un carboxílico con una fórmula molecular de
(CH3)3CCO2H. La sustancia es una base débil que reacciona
violentamente con oxidantes fuertes. En la síntesis de antibióticos se
utiliza como un medio de solvente de la sal de dane.
OH
OCH3
CH3 CH3
Molecular Formula = C5H
10O
2
Formula Weight = 102.1317
Density = 0.965 ± 0.06 g/cm3
d. ÁCIDO ETILENDIAMINOTETRAACÉTICO (EDTA)
Es un acido cristalino, C10H16N2O8, que actúa como un agente quelante
fuerte. La sal sódica del EDTA se utiliza como antídoto para la
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intoxicación por metales, un anticoagulante, y un ingrediente en una
variedad de reactivos industriales.
O
OH
N
N
O
OH
O
OH
OH
O
Molecular Formula = C10
H16
N2O
8
Formula Weight = 292.24264
Density = 1.566 ± 0.06 g/cm3
e. UREA.
La urea es un compuesto químico cristalino e incoloro, de fórmula
CO(NH2)2
O
NH2
NH2
Molecular Formula = CH4N
2O
Formula Weight = 60.05526
Density = 1.212 ± 0.06 g/cm3
f. AGUA DESIONIZADA.
El agua des ionizada es aquella a la cual se le han quitado los cationes,
como los de sodio, calcio, hierro, cobre, y otros, y aniones como el
carbonato, fluoruro, cloruro, etc. mediante un proceso de intercambio
iónico. Esto significa que al agua se le han quitado todos los iones
excepto el H+, o más rigurosamente H3O
+ y el OH
-, pero puede contener
pequeñas cantidades de impurezas no iónicas como compuestos
orgánicos.
Es parecida al agua destilada en el sentido de su utilidad para
experimentos científicos, por ejemplo en el área de la química analítica
donde se necesitan aguas puras libres de iones interferentes.
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El agua desionizada tiene valores típicos de resistividad de 18,2 MΩ·cm-
1, o su inversa, la conductividad, de 0,055 μS·cm
-1.
El agua desionizada puede cambiar su pH con facilidad al ser
almacenada, debido a que absorbe el CO2 atmosférico. Éste, al
disolverse, forma acido carbónico, de ahí el aumento de la acidez, que
puede ser eliminada hirviendo el agua.
El agua desionizada es bastante agresiva con los metales, incluso con el
acero inoxidable, por lo tanto debe utilizarse plástico o vidrio para su
almacenaje y manejo.
g. ACIDO CLORHIDRICO. El acido clorhídrico o hidroclórico o todavía
ocasionalmente llamado, acido muriático (por su extracción a partir de
sal marina en América) o agua fuerte (en España), es una disolución
acuosa del gas cloruro de hidrogeno (HCl). Es muy corrosivo y acido. Se
emplea comúnmente como reactivo químico y se trata de un ácido fuerte
que se disocia completamente en disolución acuosa
h. HIDROXIDO DE AMONIO.
Agua de amoníaco o amoníaco acuoso es una solución de amoniaco en
agua. Técnicamente, el término "hidróxido de amonio" es incorrecto
debido a que dicho compuesto no es aislable. Sin embargo, dicho término
da una fiel descripción de cómo se comporta una solución de amoníaco,
siendo incluso este término usado por científicos e ingenieros. El agua de
amoníaco se encuentra comúnmente en soluciones de limpieza
doméstica; también existen equipos de química que contienen restos de
esta sustancia.
i. CLORURO DE METILENO. es un líquido incoloro de leve aroma
dulce, también conocido como diclorometano. El cloruro de metileno no
se presenta de forma natural en el medio ambiente. Su fórmula es
CH2Cl2. El cloruro de metileno se usa como solvente industrial y para
eliminar pintura.
Punto de ebullición: 39/40 º C
Humedad (K.F.): 0,01 en peso
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Densidad: 1,32
Residuo de la evaporación: se evaporan 67 ml en un lote de agua y
residuo seco a 105 ° C durante 1 hora: Peso de residuos no debe ser
superior a 1,0 mg (0,001%).
j. ACETONA. es un compuesto químico de fórmula química CH3(CO)CH3
del grupo de las cetonas que se encuentra naturalmente en el medio
ambiente. A temperatura ambiente se presenta como un líquido incoloro
de olor característico. Se evapora fácilmente, es inflamable y es soluble
en agua. La acetona sintetizada se usa como disolvente de otras
sustancias químicas.
Identificación: incoloro líquido con características olor, Miscible con
agua, etanol, éter.
Densidad: 0.790-0 .793
Teb(760): 56,1 ± 0,5 ° C
Acidez: máx. 1 ml de 0,1 N de hidróxido de sodio puede ser utilizado
para neutralizar una muestra de 40 ml que contiene (correspondiente a
0,002% CH3COOH)
Humedad: max. 0,1% w / w (K.F.)
K2MnO4 la reducción de Sustancias: a una muestra de 10 ml añadir 0,55
ml de solución de permanganato de potasio 0,1 N de. El rosa color debe
ser estable durante 15 minutos.
Acidez: no más del 0,002% en ácido acético
CH3
CH3
O
Molecular Formula = C3H
6O
Formula Weight = 58.07914
k. ALCOHOL ISOPROPILICO (IPA).
También llamado penelol, 2-propanol, propan-2-ol, es un alcohol
incoloro, inflamable, con un olor intenso y muy miscible con el agua. Su
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fórmula química semidesarrollada es H3C-HCOH-CH3 y es el ejemplo
más sencillo de alcohol secundario, donde el carbono del grupo alcohol
está unido a otros dos carbonos. Es un isómero del propanol.
CH3
CH3
OH
Molecular Formula = C3H
8O
Formula Weight = 60.09502
Density = 0.791 ± 0.06 g/cm3
l. TRIETILAMINA. Es un compuesto químico de formula N (CH2CH3)3,
a menudo abreviada como Et3N. Se presenta de forma común en la
síntesis orgánica probablemente porque es la amina trisustituída simétrica
(esto es, una amina terciaria) más simple que es líquida a temperatura
ambiente. Presenta un fuerte olor a pescado reminiscente del amoniaco.
La diisopropiletilamina (la base de Hunig, CAS # 7087-68-5) es un
compuesto relacionado con la trietilamina muy utilizado. La trietilamina
también es el olor de la planta del espino, así como el del semen, entre
otros. La trietilamina se emplea frecuentemente en la síntesis orgánica
como base, generalmente en la preparación de esteres y amidas a partir
de cloruros de acilo. Estas reacciones conducen a la producción de
cloruro de hidrogeno, que reacciona con la trietilamina para formar la sal
hidrocloruro de trietilamina, más conocida como cloruro de trietilamonio.
N
CH3
CH3
CH3
Molecular Formula = C6H
15N
Formula Weight = 101.19
m. N,N, DIMETILACETAMIDA
Es un compuesto químico incoloro, miscible en agua, líquido de alto
punto de ebullición se utiliza comúnmente como un polar disolvente en
química orgánica. Es miscible en la mayoría de los disolventes, aunque
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es poco soluble en alifáticos hidrocarburos. Es útil como un medio de
bases fuertes tales como hidróxido de sodio. Dimetilacetamida es
comúnmente utilizado como disolvente de fibras o en el adhesivo de la
industria. También se emplea en la producción de productos
farmacéuticos y plastificantes como un medio de reacción.
CH3
N
O
CH3
CH3
N,N-dimethylacetamide
Molecular Formula = C4H
9NO
Formula Weight = 87.12036
Density = 0.880 ± 0.06 g/cm3
n. CLORURO DE PIVALOIL. Es un líquido incoloro, se utiliza como
solvente en la producción de la ampicilina, amoxicilina, cefazolina,
cefradina, ceftezole, cefaclor, pivoxilo cefteram y pivoxilo cefetamete en
la industria farmacéutica. Para la producción de Clomazone en la
industria de la agricultura química.
CH3
CH3
O
Cl
CH3
Molecular Formula = C5H
9ClO
Formula Weight = 120.57736
o. PIRIDINA
Es un líquido incoloro de olor desagradable, similar al pescado.
Pertenece a la familia de los compuestos aromáticos heterocíclicos, y está
estructuralmente relacionada al benceno, siendo la única diferencia entre
ellos el reemplazo de un grupo CH del anillo bencénico por un atomo de
nitrógeno.
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N
Molecular Formula = C5H
5N
Formula Weight = 79.0999
Density = 0.956 ± 0.06 g/cm3
p. HIDROXIDO DE SODIO
El hidróxido de sodio o hidróxido sódico, también conocido como sosa
cáustica o soda cáustica, es un hidróxido caustico usado en la industria
(principalmente como una base química) en la fabricación de papel,
tejidos, y detergentes. Además es usado en la Industria Petrolera en la
elaboración de Lodos de Perforación base Agua.
A temperatura ambiente, el hidróxido de sodio es un sólido blanco
cristalino sin olor que absorbe humedad del aire (higroscópico). Es una
sustancia manufacturada. Cuando se disuelve en agua o se neutraliza con
un ácido libera una gran cantidad de calor que puede ser suficiente como
para encender materiales combustibles. El hidróxido de sodio es muy
corrosivo. Generalmente se usa en forma sólida o como una solución de
50%.
q. ACIDO 2-ETILHEXANOICO. Es un compuesto orgánico con la
formula CH3(CH2)3CH(C2H5)CO2H. Este ácido carboxílico es
ampliamente utilizado para la preparación de derivados de metal que son
solubles en disolventes orgánicos no polares.
CH3
CH3 OH
O
2-ethylhexanoic acid
Molecular Formula = C8H
16O
2
Formula Weight = 144.21144
Density = 0.926 ± 0.06 g/cm3
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r. 2-ETHIL EXANOATO DE SODIO (DENA)
Es un compuesto de color blanco o ligeramente amarillo, color de polvo
altamente higroscópico.
Olor: indeterminado
Solubilidad: Soluble en agua.
Claridad de la solución: 10% w / V solución en el agua es casi
transparente e incoloro.
% Agua por K / F: NMT: 2,0% w / w
pH: Entre: 7,0 a 9,50
% Acidez libre: NMT: 0,50% w / w
% Determinación: NLT: 98,0% w / w en base seca.
CH3
CH3 O
O
Na
sodium 2-ethylhexanoate
Molecular Formula = C8H
15NaO
2
Formula Weight = 166.193269
s. NITROGENO LÍQUIDO.
El nitrógeno líquido es nitrógeno puro en estado líquido a una
temperatura igual o menor a su temperatura de ebullición, que es de –
195,8°C a una presión de una atmósfera. El nitrógeno líquido es incoloro
e inodoro. Su densidad en el punto triple es de 0,707 g/ml.
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Tanque hermético de 3000 galones de nitrógeno, sinquisa.
t. AMONIACO GAS. El amoníaco o amoniaco es un compuesto químico
cuya molécula consiste en un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de
hidrogeno (H) de acuerdo a la formula NH3. Según la VSEPR, los pares
electrónicos de valencia del nitrógeno en la molécula se orientan hacia
los vértices de un tetraedro, distribución característica cuando existe
hibridación sp³. Existe un par solitario, por lo que la geometría de la
molécula es piramidal trigonal (grupo puntual de simetría C3v). En
disolución acuosa se puede comportar como una base y formarse el ion
amonio, NH4+, con un átomo de hidrógeno en cada vértice de un
tetraedro: El amoníaco, a temperatura ambiente, es un gas incoloro de
olor muy penetrante y nauseabundo. Se produce naturalmente por
descomposición de la materia orgánica y también se fabrica
industrialmente. Se disuelve fácilmente en el agua y se evapora
rápidamente. Generalmente se vende en forma líquida.
2.6.2. Materiales y Equipos.
Los principales materiales y equipos utilizados según el área
correspondiente, son los siguientes:
AREA DE SINTESIS (PRODUCCION):
a) REACTOR. Hay cuatro reactores con agitación, para las reacciones
de acilación, hidrolisis, cristalización, etc. que operan desde una
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temperatura de 25ºC hasta -54ºC, con las siguientes capacidades de
4000, 5500, 6000 y 7000 litros, para la línea de síntesis de la
Amoxicilina.
b) FILTRO PRENSA. Son filtros de placas de acero inoxidable a
presión para separar algunos sólidos e impurezas presentes en fase
acuosa de la hidrólisis.
c) CENTRIFUGA. Hay cuatro centrifugas en esta área para separar los
cristales (producto) de los solventes por fuerza centrifuga en función
de su densidad.
d) ENFRIADOR CHILLER. Es un sistema de enfriamiento que utiliza
el monoetilenglicol como refrigerante.
e) BACHINELA (TK). Son tanques de almacenamientos de solventes
y/o reactivos.
AREA FARMACEUTICA
a) SECADOR DE LECHO FLUIDIZADO.
b) COMPACTADOR.
c) SEPARADOR VIBRATORIO.
d) MEZCLADOR
e) GRANULADOR
f) MICRONIZADOR
g) SECADOR A VACIO
h) BALANZA ELECTRICA
i) MALLAS A INOX.
j) PARIHUELAS PLASTICAS
AREA CONTROL DE CALIDAD (FISICOQUIMICO -
MICROBIOLOGICO)
a) HPLC
b) CROMATOGRAFO DE GASES
c) ESPECTROFOTOMETRO INFRARROJO
d) PH METRO DIGITAL
e) MEDIDORES DE HUMEDAD KARL FISCHER (KF)
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f) FUSIOMETRO DIGITAL AUTOMATICO
g) MICROSCOPIO
h) BALANZA DIGITAL
i) BALANZA ANALITICA
j) ESTUFAS DE AIRE CALIENTE
k) AUTOCLAVE
l) PLACAS PETRI
m) INCUBADOR
n) ESPECTROFOTOMETRO
o) TAMIZ MECANICO
p) CAMARA DE PRUEBA
AREA PLANTA DE DESTILACION
a) COLUMNAS DE DESTILACIÓN BATCH. Hay tres columnas
empacadas de destilación batch con una capacidad de carga en el
calderin de 6000 litros cada una, para destilar alcohol isopropílico,
cloruro de metileno, acetona, etc.
Una columna empacada consiste de una estructura metalica
cilíndrica, con una altura de empaque comprendida entre dos bridas
en cuyo tramo se ubica el empaque o relleno de acuerdo a un diseño
prestablecido
b) TANQUES DE SEPARACION.
Son equipos que reciben el condensado desde el condesador de tope
de la columna a través de una línea del tipo comunicante o
“cachimba”, la que esta conectada al venteo del condensador a través
de una línea de equilibrio de presiones.
c) CONDENSADOR DE TOPE
Este equipo es un intercambiador de calor de casco y tubos, donde los
vapores del solvente fluyen por los tubos, mientras que por el lado del
casco fluye agua fría de la torre de enfriamineto.
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d) TANQUES DE RECEPCION
Son tanques verticales ubicados al pie de cada columna que reciben
los destilados de la primera etapa o etapa extractiva, siendo
denominados “producto de cabeza” y/o producto húmedo.
e) CALDERA.- Es un equipo a presión, generadas a vapor de agua,
mediante un sistema de combustión. Este vapor se aplica básicamente
para transferir energía a los solventes en el calderín de la columna de
destilación.
f) EQUIPO DE OSMOSIS INVERSA.- Es un equipo de marca
Culligan el que posee SINQUISA, este recibe agua ablandada y
filtrada, de tal modo que su función principal es completar el retiro de
dureza y retener los cloruros, quedando así el agua prácticamente
exenta de sales.
2.6.3. Servicios y suministros.
Agua. Se dispone de un abastecimiento suficiente de agua potable
Combustible y vapor. Para la planta de destilación de solventes, se
utiliza el petróleo como combustible de la caldera de vapor.
Sistema de vacío. Se dispone de sistemas de vacío, mediantes bombas de
vacío y las compresoras.
Sistema de enfriamiento. Se dispone de un enfriador chiller para las
chaquetas de los reactores y otro sistema con nitrógeno liquido para bajar
la temperatura a -54ºC.
Electricidad. Se dispone de la energía eléctrica para procesos de la
síntesis e iluminación de planta.
2.6.4. Descripción del proceso productivo de la síntesis de Amoxicilina.
En las tecnologías de síntesis orgánica química de los antibióticos, las
diferentes fases, desde la recepción de los insumos hasta la obtención
del producto final sintetizado y listo para ser comercializado serán
descritas a continuación con cierto detalle.
Los procesos de preparación de anhídrido mixto, disolución de la
cadena lateral, hidrolisis, extracción, filtración, cristalización,
centrifugación, granulación, secado a lecho fluido, compactado,
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envasado, etiquetado y almacén, estas etapas son comunes para la
síntesis de otros tipos de antibióticos. En los siguientes puntos
detallaremos las etapas para la síntesis de amoxicilina trihidrato.
a) PREPARACION DE ANHIDRIDO MIXTO.- En el reactor R-1 de
acero inoxidable limpio y anhidrificado, se carga cloruro de metileno
y bajo agitación se le carga para-hidroxi-fenil-glicina metil potásico
Sal de Dane. Se enfría la suspensión a 10±1ºC mediante salmuera en
la chaqueta.
Cargar dimetilacetamida contenido en el tanque de adición, seguido
se adiciona piridina y de una mezcla de acido pivalico en cloruro de
metileno.
Continuar el enfriamiento con salmuera primero y nitrógeno después,
hasta alcanzar los -53±1ºC.
Al alcanzar los -53ºC, agregar pivaloil cloruro en 20 minutos.
Durante la adición la temperatura ascenderá en forma gradual hasta -
35ºC, enviar que supere esta temperatura regulando la adición del
pivaloil cloruro.
Agitar por 90 minutos a -32±1ºC.
Enfriar la solución a -52±1ºC y cargar por la boca del reactor una
mezcla de acido pivalico en cloruro de metileno.
Llene todos los datos en el cuadernillo de elaboración (actual batch
record).
Figura 2.6.4.(a). Reacciones en la preparación de Anhídrido mixto.
OH
NHCH3
O
O
O
CH3 CH3
CH3
O
O
CH3
Molecular Formula = C18
H23
NO6
Formula Weight = 349.37832
OH
NHCH3
O
O
O
O
CH3
K
Molecular Formula = C13
H14
KNO5
Formula Weight = 303.35226
CH3
CH3
O
Cl
CH3
Molecular Formula = C5H
9ClO
Formula Weight = 120.57736
Parahidroxifenil glicina sal de dane
+
Cloruro de pivaliol
B: N_Dimetilacetamida
+
A: Cloruro de metileno
C: PiridinaD: Acido pivalico
K Cl
Anhidrido mixto
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b) DISOLUCION DE 6-APA.- En el reactor R-2 debidamente limpio
cargar cloruro de metileno.
Enfriar el cloruro de metileno a 0ºC, usando salmuera en la chaqueta.
Bajo agitación, cargar 6-APA a través de la boca del reactor.
Inmediatamente después cargar trietilamina en 10 a 15 minutos. La
temperatura ascenderá a +10/+12ºC.
Cargar agua des ionizada en 15 minutos. La temperatura permanecerá
entre 12 y 15ºC.
Enfriar el contenido con salmuera en la chaqueta y a los 15 minutos
tomar una muestra para chequear visualmente que la solución este
completamente clara. De no ser así, detener el enfriamiento y agitar
hasta disolución total por no más de 15 minutos.
Añadir alcohol isopropilico (KF entre 14% y 16.5%) cuando la
temperatura se encuentra entre 5 a 8ºC.
Continuar el enfriamiento hasta -20ºC, usando primero salmuera y
luego nitrógeno liquido.
Tan pronto como el anhídrido mixto este frio en el R-1, transferir de
manera controlada el contenido del R-3 al R-1, usando presión en el
R-2 (10 psi).
Enjuagar el R-2 con una mezcla de cloruro de metileno y alcohol
isopropilico fresco y transferir al R-1.
Figura 2.6.4. (b). Disolución de 6-APA.
Molecular Formula = C8H
12N
2O
3S
Formula Weight = 216.25748
N
CH3
CH3
CH3
Molecular Formula = C6H
15N
Formula Weight = 101.19
6_APA
+
Trietilamina Solucion de 6_APA
A: Cloruro de metileno
B: Agua desionizadaN
S
O
NH2CH3
CH3
O
OH
NH+
CH3
CH3
CH3
N
S
O
NH2CH3
CH3
O
O-
Molecular Formula = C14
H27
N3O
3S
Formula Weight = 317.44748
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Solucion de 6_APA
OH
NH CH3
O
O
O
CH3
CH3
CH3
O
O
CH3
+NH
+
CH3
CH3
CH3
N
S
O
NH2CH3
CH3
O
O-
OH
NH
CH3
NH
O
O
O
CH3
N
S
O
CH3
CH3
O
O-
NH+
CH3
CH3
CH3
CH2Cl2
Molecular Formula = C27
H40
N4O
7S
Formula Weight = 564.6941
Molecular Formula = C18
H23
NO6
Formula Weight = 349.37832
Molecular Formula = C14
H27
N3O
3S
Formula Weight = 317.44748
CH3
CH3
O
OH
CH3
Molecular Formula = C5H
10O
2
Formula Weight = 102.1317
+
Anhidrido mixto
Figura 2.6.4. (b-2). Reacción de Acilación.
c) HIDRÓLISIS.- En el reactor R-2 perfectamente limpio, cargar lo
siguiente: agua des ionizada, alcohol isopropilico (KF=14.0% -
16.5%), acido clorhídrico al 37% (debe ser cargado 5 minutos antes
del trasvase de la masa condensada).
Mantener la temperatura de la mezcla indicada en +25±2ºC.
Transferir la masa condensada del R-2, mediante nitrógeno gaseoso
en el R-1 y vacio en R-2.
A los 3 minutos de iniciado el trasvase añadir acido clorhídrico al
37%, manteniendo el pH en 1.5±1.
Una vez terminado el trasvase, ajustar el pH a 1.45±0.005 con la
temperatura entre 7 y 10ºC.
Agitar el contenido por 20 minutos a dicho pH y temperatura. Ajustar
el pH si fuera necesario, usando acido clorhídrico al 37%.
Detener la agitación y dejar en reposos por 15 minutos para permitir
la separación de fases.
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Descargar la fase orgánica al reactor R-3 y la fase acuosa al reactor
R-4.
Descargar la interfase, si hubiera, a un recipiente vacio y limpio.
Figura 2.6.4 (c). Reacciones en la Hidrólisis.
d) CONDENSACION.
El anhídrido mixto es mantenido a -52ºC.
Añadir el contenido del R-2, usando presión de nitrógeno gaseoso en
el R-2 (10 psi) y controlando el flujo de manera tal que la solución se
transfiera en 45/60 minutos y que la temperatura se mantenga entre -
47±1ºC utilizando nitrógeno liquido para su control.
Agitar la solución por 150 minutos dejando que la temperatura
ascienda gradualmente de -45ºC hasta -30ºC.
Transferir la solución acilada al R-2 a -30+-2ºC. Usar presión de
nitrógeno gaseoso en el R-1 y vacio en el R-2.
Lavar el reactor con 20 lts de cloruro de metileno y trasvasar al R-2.
OH
NH
CH3
NH
O
O
O
CH3
N
S
O
CH3
CH3
O
O-
NH+
CH3
CH3
CH3
Molecular Formula = C27
H40
N4O
7S
Formula Weight = 564.6941
+ ClH + OH2
CH3
O
O
CH3
O
OH
NH2
NH
O
N
S
O
CH3
CH3
O
OH
Molecular Formula = C5H
8O
3
Formula Weight = 116.11522
+ +NH
+
CH3
CH3
CH3
Cl-
Molecular Formula = C6H
16ClN
Formula Weight = 137.65094
OH2
OH2
OH2
Molecular Formula = C16
H25
N3O
8S
Formula Weight = 419.45
AMOXICILINA TRIHIDRATO
Urea IPA
O
NH2
NH2
+ + CH3
CH3
OHAguaAc. clorhidrico
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e) CRISTALIZACION Y AÑEJAMIENTO.
En el R-4 perfectamente limpio preparar una suspensión contenido:
de alcohol isopropilico de 14 – 16.5 % de KF; de Amoxicilina
trihidrato seca, (añadir momentos antes de cargar la fase acuosa).
Mantener la temperatura ambiente y agitar a alta velocidad.
Iniciar la trasferencia de la fase acuosa al R-4 y simultáneamente
añadir la solución amoniacal (18-20%) del tanque de adiciona TAA-4
manteniendo el pH en 3.7 y la temperatura en 20±2ºC. esta operación
debe llevarse a cabo en 60 minutos por lo que la solución filtrada se
deberá pasar a través del flujometro para su regulación.
Luego de transferir la interfase y el alcohol de lavado al R-4, corregir
el pH a 5.1 – 5.2 con solución Amoniacal, a la temperatura de
20±2ºC.
Poner el agitador del R-4 en baja velocidad e iniciar el enfriamiento
de la suspensión con salmuera.
Transferir al R-4 la fase acuosa de la segunda extracción.
Corregir el pH a 5.1 con la solución amoniacal, contenida en el TA4
Corregir el enfriamiento de la suspensión hasta 0ºC.
f) EXTRACCION DE LA FASE ORGANICA.
Al finalizar la transferencia de fase acuosa, cargar al R-2, agua des
ionizada a 10ºC.
Transferir la fase orgánica hacia el R-3. Agitar.
Corregir el pH a 1.5±0.1 con acido clorhídrico al 37% y agitar por 15
minutos.
Dejar en reposo por 10 minutos a 10±2ºC
Descargar la fase orgánica (R-3) a R-2.
Transferir la fase acuosa al R-4 pasándola a través del filtro prensa F-
1.
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g) CRISTALIZACION Y AÑEJAMIENTO DE LA SEGUNDA
EXTRACCION.
Dejar en reposo el R-4 por 5 horas.
Centrifugar la suspensión.
Pasar por el granulador, secar, compactar.
h) CENTRIFUGACION
Los cristales en suspensión del reactor R-4 son descargados en las
cuatro centrifugas.
Filtrar las aguas exhaustas de la centrifuga que se encuentra libre.
i) GRANULACION
La torta de producto húmedo fue trazada y granulada a través del
granulador, siendo recibidas en bolsas plásticas dobles de cada
centrifuga.
Las bolsas de producto húmedo se transportan al área física de
farmacotecnia donde se pesan bolsa por bolsa, controlando peso de
humedad.
j) SECADO A LECHO FLUIDO
El producto granulado se carga a una bachinela del secador, luego el
producto es aireado a, de 20ºC a 25ºC durante 90 minutos (90 min. A
120 min.)
El producto es tratado con vapor 55ºC (50ºC a 65ºC) durante 60
minutos (30 min. A 60 min.)
Al término de este tiempo la bachinela se retira del secador
El producto se lleva al micronizador para ser cernido con malla.
Se inicia con el cernido de la bachinela y se pesa el antibiótico en el
proceso del secado.
Después de controlar el peso del producto, se carga a la bachinela
nuevamente. Se sigue el procedimiento descrito anteriormente para el
secado.
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Al término de este, se toma una muestra y se lleva al laboratorio de
control de calidad para verificar el contenido de agua por el método
Karl Fisher y otras variables de control.
Luego se pasa a homogenizar el batch, cargando en una bachinela del
secador.
Se airea por un promedio de 10 a 20 minutos a una temperatura de 20
a 25ºC.
El producto se embolsa en bolsas plásticas etiquetadas con etiquetas
de empaque primario correspondiente.
k) COMPACTADO
De acuerdo a la solicitud del cliente se procede a compactar el
producto en unos compactadores.
l) EMPAQUE / ENVASADO.
Al término de la homogenización de toda la elaboración, esta se
transporta a la sala de empaque, en bolsas dobles de 25 kg.
El antibiótico se muestrea
Las muestras son entregadas al jefe de control de calidad
Las bolsas de 25 kg mas el saldo respectivo identificado como tal, se
pesan nuevamente en la balanza de la sala de empaque y puestos en
cajas debidamente desinfectadas.
Las bolsas contenidas en las cajas son amarradas con alambre
plastificado la primera bolsa y con el precinto de seguridad la
segunda bolsa.
Se registra el número de los precintos de seguridad.
Las cajas son etiquetadas con las etiquetas de identificación temporal
y cuarentena.
Toda la elaboración debidamente empaquetada se entrega al personal
encargado de almacén de producto terminado.
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2.6.5. Diagramas de Flujo y Balance de materia del proceso
Diagramas del Proceso.
Fuente: SINQUISA SAC.
Balance de Materia.
Fuente: Elaborado por el autor, con datos de la planta, para la síntesis de Amoxicilina Trihidrato
2.7. CONTROL DE CALIDAD
2.7.1. Análisis en el Control de Calidad.
El seguimiento de la calidad, las buenas prácticas de manufactura (GMP)
de los productos medicinales (ej. Antibióticos) son muy importantes ya
que un producto de mala calidad no solamente ponen en peligro la salud
humana (ya sea conteniendo sustancias toxicas que pudieran haber sido
agregadas no intencionalmente, o bien careciendo del efecto terapéutico
previsto si la cantidad de los ingredientes demandados es diferente que la
debida), sino son una pérdida de dinero para la industria farmacoquímica
y los consumidores individuales. Es por ello que existen normas
rigurosas en cuanto al GMP y al análisis en el control de calidad.
Casi todos los países (excepto nuestro país, Perú) cuentan en su
documentación oficial con un elemento denominado FARMACOPEA o
FORMULARIO NACIONAL. La Farmacopea es el texto oficial que
describe los principios activos, excipientes, productos biológicos y
productos farmacéuticos, y contiene las especificaciones que estos deben
cumplir para demostrar su calidad.
Los parámetros que definen la calidad de un producto, se pueden
clasificar en los siguientes campos:
Calidad Microbiológica
Calidad Físico-Química
Calidad Farmacológica
Calidad Bioquímica
2.7.2. Análisis y Control de Calidad durante el Proceso.
2.7.2.1. Análisis de las materias primas y/o insumos.
a) En el análisis del muestreo del 6-APA, se tienen los siguientes
parámetros que debe cumplir este insumo. El pH debe ser de 3.5 a
3.9, grado de rotación de 270 a 285 grados, la concentración en la
titulación por HPLC 97.5 a 99.5 grados de concentración, el
porcentaje de humedad máxima de 0.5% y un mínimo de 0.1%, la
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solubilidad debe ser de 15 g aprox. por 15 minutos y con un índice
de color igual a 10.
b) En el análisis del muestreo de la SAL DE DANE, se tienen los
siguientes parámetros que debe cumplir este insumo. El pH debe
ser 7.5 aprox., la humedad debe ser menor o igual a 0.5%, el grado
de rotación debe ser de -87 a -90, la concentración por título debe
ser de 98.5 a 99.5 y con un índice de color igual a 5.
2.7.2.2. Control durante el Proceso.
Durante el proceso de la síntesis del producto se realizan
diferentes controles de parámetros y la toma de muestras para su
posterior análisis, las etapas en las cuales se realizan los controles
son las siguientes: En la etapa de la preparación del anhídrido
mixto, en la reacción de acilación, en el proceso de la
cristalización y en la centrifugación.
Los siguientes parámetros que deben cumplirse en el proceso de
la síntesis de la Amoxicilina son:
Control de humedad del solvente.
En la etapa de la preparación de Anhídrido mixto: control del
porcentaje de solubilidad de la SAL DE DANE.
En la etapa de Acilación, se controla el pH que debe ser
menor o igual a 2.0 a una temperatura de -54ºC.
En la etapa de Cristalización, se controla el pH que debe ser
de 5 a 5.1.
En la etapa de Centrifugación, se controla la presencia de
puntos negros y la solubilidad en amoniaco y el acido
clorhídrico.
2.7.2.3. Análisis de Calidad del Producto final.
Según la FARMOCOPEA de los Estados Unidos USP 31
(2009), para la AMOXICILINA es:
Identificación. Absorción en el infrarrojo
Cristalinidad: cumple con los requisitos.
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pH entre 3.5 y 6.0 en una solución que contiene 2mg por mL.
Agua. entre 11.5% y 14.5 %.
Dimetilanilina. Cumple con el requisito.
Otros requisitos.
Cuando la etiqueta declara que la amoxicilina es estéril, cumple
con los requisitos de esterilidad y endotoxinas bacterianas en
amoxicilina para suspensión inyectable. Cuando la etiqueta indica
que la amoxicilina debe someterse a algún otro proceso durante la
preparación de formas farmacéuticas inyectables cumple con los
requisitos para endotoxinas bacterianas en amoxicilina para
suspensión inyectable. [5]
Valoración.
Diluyente- disolver 13.6 g de fosfato monobásico de potasio en
2000 mL de agua y ajustar con una solución de hidróxido de
potasio al 45% (p/p) a un pH de 5.0±0.1.
Fase móvil- preparar una mezcla filtrada adecuada de diluyente y
acetonitrilo (96:4). Hacer ajustes si fuera necesario (ver aptitud
del sistema en cromatografía <621>). Disminuir la concentración
de acetonitrilo para aumentar el tiempo de retención de la
amoxicilina. [5]
Preparación estándar.- disolver cuantitativamente una cantidad
pesada con exactitud de ER Amoxicilina USP en diluyente para
obtener una solución con una concentración conocida de
aproximadamente 1.2 mg por mL. Usar esta solución dentro de
las 6 horas.
Preparación de valoración.- transferir aproximadamente 240 mg
de Amoxicilina, pesados con exactitud, a un matraz volumétrico
de 200mL. Disolver y diluir a volumen ceon Diluyente y mezclar.
Usar esta solución dentro de las 6 horas. [5]
Sistema cromatografico.- equipar un cromatografo de líquidos
con un detector a 230 nm y una columna de 4 mm x 25 cm
rellena con material L1. La velocidad de flujo es de
aproximadamente 1.5 mL por minuto. Inyectar en el cromatografo
la preparación estándar y registrar el cromatograma según se
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indica en el procedimiento: el factor de capacidad, k’, está entre
1.1 y 2.8; la eficiencia de la columna no es menor de 1700 platos
teóricos; el factor de asimetría no es mayor de 2.5, y la desviación
estándar relativa para inyecciones repetidas no es mas de 2.0%.
Procedimiento.- inyectar por separado en el cromatografo
volúmenes iguales (aproximadamente 10 uL) de la Preparacion
estándar y de la Preparacion de valoración, registrar los
cromatogramas y medir las respuestas correspondientes a los
picos principales. Calcular la cantidad, en ug, de C16H19N3O5
por mg de Amoxicilina tomada, por la formula:
200(CP/W)(ru/rs)
En donde C es la concentración, en mg por mL, en ER
Amoxicilina USP en la preparación estándar, P es el contenido
especificado de amoxicilina, en ug por mg, de ER Amoxiclina
USP; W es la cantidad, en mg de amoxicilina tomada para
preparar la preparación estándar, respectivamente. [5]
2.8. VOLUMEN DE PRODUCCION DE LA EMPRESA.
SINQUISA SAC tiene la planta de producción ubicada en el distrito industrial
de Puente Piedra, Lima. Sus oficinas administrativas y comerciales están
situadas en el céntrico distrito de Miraflores, Lima. La Planta Industrial tiene
un área 12,600 metros cuadrados.
Las instalaciones productivas y de laboratorio de aseguramiento y control de
calidad cuentan con equipos de última generación, así como una torre de
destilación de solventes, que para este rubro se requiere. En virtud de su
configuración actual Sinquisa puede producir aproximadamente 25 a 30
toneladas métricas de producto al mes. Dada las áreas libres con las que se
cuenta, se tiene proyectado hacer expansiones para llegar a producir 90
toneladas métricas de por mes
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2.9. SITUACION ACTUAL DEL AREA A ESTUDIAR
La empresa farmacoquimica SINQUISA S.A.C se dedica a la producción de
antibióticos mediante síntesis orgánica química; sinquisa actualmente se
encuentra en la ampliación de su producción (líneas de síntesis), para ello se
están ampliando todas las líneas de producción, área de síntesis, área de
farmacéutica, área de recuperación de solventes (área de destilación) y las áreas
de control de calidad. La empresa también está en proyectos para una buena y
correcta instrumentación, adquisición de datos y control de supervisión
(SCADA) a todo el sistema de producción y las líneas de recuperación.
En el periodo de prácticas pre-profesionales, la situación del área era la
siguiente:
2.9.1. Área de Síntesis (Producción)
No cuenta con un equipamiento adecuado (capacidad adecuada,
equipo adecuado, etc.) para una producción mayor; los equipos y
maquinarias, antiguos y algunos oxidadas en su mayor parte, están
actualmente deteriorados que comprometen así el crecimiento
productivo.
No existe una buena recirculación del enfriador chiller (salmuera)
utilizado en los reactores, produciéndose perdidas hacia el ambiente
de trabajo, debido al desgaste de las chaquetas de los reactores y por
la falta del tamaño y/o capacidad adecuado del enfriador chiller, es
por ello que se emplea nitrógeno liquido en contacto con el producto
para enfriar y éste luego es desfogado al ambiente produciendo
efectos al ambiente y un costo para la farmoquimica.
Requiere implementar con un diseño adecuado de un tanque vidriado
con visores, para la adición de solventes a los reactores y las líneas
correctas para el trasvase de productos.
Los reactores, tanques de adición y las tuberías no cuentan con un
sistema adecuado instrumentación.
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2.9.2. Área de Recuperación de Solventes (Área de Destilación)
Las columnas de destilación batch no cuentan con una buena,
completa y correcta instrumentación.
El sistema de control automático de las líneas de vapor y de la caldera
no funciona correctamente, además el sistema de aislamiento de
estas líneas están incompletas.
La columna de destilación batch no tiene las características
adecuadas de diseño (número de secciones de empaque y la altura
equivalente a una sección de empaque) para la nueva capacidad de
producción de la farmoquimica. Lo cual se contrasta con el desarrollo
de la propuesta metodológica.
2.10. PROBLEMA DE EMPRESA RESPECTO AL AREA DE ESTUDIO
Debido a la ampliación de todas sus líneas de producción, incluyendo el área
de destilación (que son las líneas de recuperación de solventes), se requiere de
una columna empacada adecuada en diseño de destilación batch para la nueva
capacidad de producción.
Es por ello que en el presente informe, teniendo en consideración todas
las pautas anteriores y las características actuales de la columna empacada, s e
presenta algunas propuestas metodológicas para ser tomados en cuenta, en
el diseño final y adecuado de una columna de destilación batch con platos
empacados.
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CAPITULO III:
MARCO TEORICO: DESTILACION
BATCH
3.1. DESTILACION.
La destilación separa los componentes de una mezcla líquida basándose en las
diferencias de sus puntos de ebullición, es una operación de separación de uno
o varios componentes de una mezcla líquida o gaseosa mediante la acción de
un vapor o líquido generado respectivamente por calefacción o enfriamiento de
la mezcla original. [6]
La destilación es una separación de equilibrio-limitada. El Equilibrio líquido-
vapor (ELV) es el tipo de equilibrio que interviene en las columnas de
destilación, y la presión de vapor es la diferencia de propiedad primaria que
forma la base para la separación. Normalmente, la destilación puede diseñarse
usando solamente propiedades físicas y datos de ELV; el escalamiento es a
menudo muy fiable.
En la Figura 3.1. Se representa una columna de relleno para la destilación con
dos alimentos, uno líquido y otro vapor, y en la que existen tres sectores:
El superior denominado de enriquecimiento que contiene un relleno
estructurado sobre un soporte colocado por encima de un colector de
líquido. En la parte superior del relleno se encuentra el distribuidor de
líquido de reflujo y la salida de vapor al condensador.
El intermedio, comprendido entre los dos alimentos, con un relleno donde
sus elementos se disponen al azar.
El inferior denominado de agotamiento, que contiene un relleno
estructurado sobre un soporte, sobre el que fluye hacia abajo el producto de
fondo y hacia arriba el reflujo de vapor. En una columna batch de relleno,
no existe esta sección de agotamiento, ya que la alimentación se carga en el
calderin.
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Figura 3.1. Separación de los dos componentes de una mezcla binaria en una
columna de relleno, con caldera y condensador. [6]
Los principales tipos de destilación son:
- Destilación continúa (por fraccionamiento)
- Destilación extractiva
- Destilación azeotrópica
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- Destilación por lotes (Batch)
- Destilación de equilibrio (“flash”)
- Destilación dinámica.
3.2. DATOS DE EQUILIBRIO.
La separación de componentes de una mezcla liquida por destilación requiere
que la composición del vapor producido en la ebullición de la mezcla sea
diferente de la composición del liquido al inicio; por ello, el conocimiento de
las relaciones de equilibrio entre ambas fases son indispensables para el cálculo
y diseño de los aparatos donde se desarrollan las operaciones que implican
transferencia de materia entre ellas, para que el limite entre ambas fases se
alcance las condiciones de equilibrio.
En este tema se profundiza el estudio del equilibrio líquido-vapor, en el caso de
mezclas binarias en los procesos físicos que ocurren durante la destilación.
El diseño de columnas de etapas múltiples se puede realizar por técnicas
graficas, cuando la mezcla de alimentación contiene solo dos componentes. El
diagrama x-y (McCabe y Thiele) utiliza solo las relaciones de equilibrio y
balance de masa y se acerca a lo riguroso solo para los pocos sistemas en los
que los efectos de energía son desdeñados. Este método el diagrama x-y es el
que se escoge aquí para hacer el desarrollo.
3.2.1. Diagramas de equilibrio.
En estos diagramas se representan las composiciones del líquido frente a las
del vapor en equilibrio, a presión total constante.
En la figura 3.2.1 se muestran los tres tipos de curvas de equilibrio binario.
El diagrama x-y, cuando es posible, se traza siempre para el componente
más volátil. La curva A muestra el caso más habitual en el que el
componente 1 permanece más volátil en toda la gama de composiciones. La
curva B es típica de muchos sistemas (por ejemplo, etanol-agua) en los que
el componente que es mas volátil en valores bajos de xi se hace menos
volátil que el otro en valores altos de xi. Las composiciones de vapor y
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líquido son idénticas en el punto en que la curva B cruza la diagonal de 45
grados. El termino azeótropo se utiliza para describir esta condición. Si solo
se encuentra presente una fase liquida (como en el caso de la curva B) a la
composición azeotrópica, se dice que el azeótropo es homogéneo. Si
aparece en el azeótropo una segunda fase liquida (dos fases liquidas en
equilibrio con la misma fase de vapor), el azeotropo es heterogéneo y la
curva de equilibrio tiene la misma forma general de la curva C. el sistema
de butanol normal agua es un buen ejemplo de azeotrapo heterogéneo. [1]
Figura 3.2.1. Curva típica de equilibrio binario. Curva A, sistema con
volatilidad normal. Curva B, sistema con azeotropo homogéneo (una fase
liquida). Curva C, sistema con azeotropo heterogéneo (dos fases liquidas en
equilibrio con una fase vapor).
Sin tomar en cuenta si un azeotropo es homogéneo o heterogéneo, su
presencia en un sistema limita la separación que se puede obtener entre los
componentes por destilación simple.
Se debe recordar que la regla de las fases permite solo dos variables
especificadas arbitrariamente en un sistema binario de dos fases, en
equilibrio. En consecuencia las curvas de la figura 3.2.1 se puede trazar ya
sea a temperatura constante o a presión constante; pero no a las dos.
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3.2.2. Ley de Raoult.
Cuando se trata de disoluciones ideales se pueden determinar los datos para
la construcción de los diagramas anteriores a partir de las tensiones de vapor
de los componentes puros. Este comportamiento ideal se presenta en
mezclas cuyos constituyentes muestran gran semejanza química, y se
aproximan a este comportamiento las mezclas cuyos componentes tienen
iguales presiones críticas. Estas disoluciones obedecen a la ley de Raoult,
según la cual «la presión de vapor de cada componente es igual al producto
de la fracción molar de dicho componente en la fase líquida por la tensión
de vapor del componente puro a la misma temperatura.
Si la mezcla cumple con la ley de Dalton (p = pA±pH), la presión
necesaria para que la mezcla hierva será
Por otra parte, como la fracción molar en la fase de vapor es la relación
entre la presión parcial y la presión total, tendremos
3.2.3. Valores K y Volatilidad Relativa.
El valor K es una medida de la tendencia del componente i a vaporizarse.
Si el valor K es alto, el componente tiende a concentrarse en el vapor;
si es bajo, tiende a concentrarse en el liquido. Si el valor K es la unidad, el
componente se dividirá igualmente entre el vapor y el liquido.
El valor K es una función de la temperatura, presión y composición.
En el equilibrio, si se fijan dos de estas tres variables, se fija la tercera.
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Entonces el valor K puede considerarse como una función de la presión y
composición, o temperatura y composición (o temperatura y presión)
La volatilidad relativa o del componente 1 al 2, para una mezcla
binaria se define como:
Que puede volver a escribirse como (usando y )
Para su uso en el cálculo de puntos para la curva de equilibrio.
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Fig. 3.2.3 (a). Concepto de volatilidad relativa. (a) concentración del componente más
volátil en el vapor. (b) efecto de la volatilidad relativa sobre la concentración la
concentración más volátil en el vapor.
Figura 3.2.3 (b). Diagrama esquemático y nomenclatura para una columna de
destilación con una alimentación, un condensador total superior y un re hervidor parcial.
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Figura 3.2.3 (c). Columna real de un Proceso de Destilación.
3.2.4. Método de McCabe-Thiele.
El método de McCabe-Thiele se basa en la representación de las ecuaciones
de balance de materiales como las líneas que operan en el diagrama y-x. Por
tanto, la resolución de un problema de separación binaria se convierte en un
ejercicio sencillo de Geometría Analítica, en que las ecuaciones algebraicas
se representan por medio de líneas rectas. [1]
Las líneas se hacen rectas (y se evita la necesidad del balance de energía)
mediante suposición de que hay un derrame molar constante. Se supone que
el flujo de la fase liquida es constante de bandeja en cada sección de la
columna entre el punto de adición (alimentación) y el de retiro (producto).
Si el flujo del líquido es constante, el flujo de vapor tendrá que ser también
constante.
La suposición de balance molar constante: calores molares de vaporización
iguales para los dos componentes; la operación es adiabática (sin fugas de
calor) y no hay efectos de calor de mezcla o de calor sensible
El efecto de las suposiciones sobre el método de cálculo se puede ilustrar
mediante la Figura 3.2.4. (a), que muestra dos envolventes de balance de
materiales que cortan la sección superior (por encima de la alimentación
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superior o la corriente lateral) de la columna. Si se supone que Ln+1
identico en índice a Ln-1, se tendrá Vn=Vn-2 y el balance de materiales de
componentes para las dos envolventes 1 y 2 se puede representar por medio
de:
En donde “y” y “x” tienen subíndices de etapa; pero L y V se deben
identificar solo con la sección de la columna a la que se aplican; L/V es la
pendiente y es intersección “y” en x1=0.
Figura 3.2.4. (a) Dos envolventes de balance de materiales en la sección
superior de una columna de destilación. [1]
V=V’, si se retira una corriente lateral liquida y L=L’, si se trata de un
vapor.
Si la corriente lateral en la Figura 3.2.4. (b) fuera una alimentación, el
balance para la sección por debajo de la alimentación seria.
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Figura 3.2.4. (b) Envolvente de balance de materiales que contiene dos
corrientes externas, D y S, donde S representa un producto de corriente
lateral que se retira por encima del plato de alimentación.
Para la sección del fondo de la columna, las ecuaciones son similares. Para
la envolvente que se muestra en la Figura 3.2.4. (c).
Donde el subíndice “m” indica el número de la etapa en la sección del
fondo. Esta última ecuación como la primera, cuando son trazadas en el
diagrama x-x, proporciona líneas que se denominan “líneas de operación”.
[1]
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Figura 3.2.4. (c) Envolvente de balance de materiales en torno al extremo
inferior de la columna. El rehervidor parcial es la etapa de equilibrio 1.
La pendiente L/V de la línea de operación se denomina razón de reflujo
interno. Esta razón, en la ecuación de línea de operación para la sección
superior de la columna se relaciona con la razón de reflujo externo
por medio de:
La pendiente de la línea de operación cambiara siempre que pase una
alimentación o una corriente lateral. Para calcular este cambio, es
conveniente introducir una cantidad “q” que se define mediante las
ecuaciones que siguen para una corriente de alimentación F.
La “q” es la medida de la condición térmica de la alimentación y representa
los moles de liquido saturado que se forman en la etapa de alimentación por
mol de material alimentado. Toma los siguientes valores para las diversas
condiciones térmicas posibles de la alimentación:
Alimentación de liquido subenfriado: q>1
Alimentación de liquido saturado: q=1
Alimentación parcialmente vaporizada: 1>q>0
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Alimentación de vapor saturado: q=0
Alimentación de vapor sobrecalentado: q<0
El valor de q para una alimentación dada se puede estimar a partir de:
La q se puede utilizar para deducir la ecuación de línea q para una
alimentación o una corriente lateral. La línea q es el sitio de intersección de
todos los puntos de las dos líneas de operación que se encuentran en la etapa
de alimentación o corriente lateral. Esta intersección se debe producir a lo
largo de la sección de la línea q entre la curva de equilibrio y la diagonal
x=y. En el punto de intersección el mismo punto x-y debe satisfacer tanto la
ecuación de la línea de operación por encima de la etapa de alimentación (o
corriente lateral) como la que se encuentra por debajo de la etapa de
alimentación o corriente lateral. Al restar una ecuación de la otra se obtiene,
para una etapa de alimentación
La pendiente de la línea q es q/(q-1).
Figura 3.2.4. (d) Intersección típica de las dos líneas de operación en línea
q para una etapa de alimentación. La línea q que se muestra corresponde a
una alimentación parcialmente vaporizada. [1]
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3.2.5. Construcción de etapa de equilibrio.
En la Figura 3.2.5 (a) se muestra el uso alternativo de la curva de
equilibrio y la línea de operación para elevar etapas de equilibrio. Las
porciones trazadas de la curva de equilibrio (curvadas) y la línea de
operación (recta) cubren el rango de composiciones que existen en la
sección de la columna que se muestra en la esquina inferior derecha.
Si y representan las composiciones (en función del componente
mas volátil) del vapor y el liquido en equilibrio que salen de la etapa n,
entonces, el punto ( ) en la curva de equilibrio debe representar la
etapa de equilibrio n. la línea de operación es el sitio para las
composiciones de todos los pares posibles de corrientes de paso dentro de
la sección y, por consiguiente una línea horizontal (de guiones) en
debe pasar por el punto ( ) de la línea de operación, puesto que
representan corrientes de paso. De modo similar, una línea
vertical (de guiones) en debe intersecar a la línea operacional en el
punto ( ). Las etapas de equilibrio por encima y por debajo de la
etapa n se pueden localizar mediante una línea vertical a través de
( ) para encontrar ( ) y una línea horizontal a través de
( ) para encontrar ( ). Se puede ver que es factible
trabajar hacia arriba o hacia debajo de la columna, modificando el uso de
la línea de operación y la de equilibrio. [1]
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Figura 3.2.5 (a). Ilustración del modo en que se pueden localizar etapas
de equilibrio en el diagrama x-x mediante el uso alternativo de la curva
de equilibrio y la línea de operación.
3.2.6. Construcción de una columna total.
En la Figura 3.2.6. (a) se muestra la construcción grafica de una columna
completa. El proceso trazado gráficamente se representa en la esquina
inferior derecha del diagrama. Se trata de una columna existente con un
número de bandejas reales equivalente a ocho etapas de equilibrio. Se
usan un rehervidor parcial (equivalente a una etapa de equilibrio) y un
condensador total.
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Figura 3.2.6. (a) Construcción para una columna con una alimentación de
punto de burbuja, un condensador total y un rehervidor parcial. [1]
3.3. DESTILACION BATCH.
Aunque sin uso amplio ni tan sofisticado como la destilación continua, la
destilación batch (por lotes) juega un rol importante en las industrias de procesos
químicos. Las destilaciones “batch” son típicamente usadas
Cuando las composiciones de los materiales a ser separados varían sobre
amplios rangos
Cuando la separación solamente necesita ser realizada de manera no frecuente
tal como en operaciones de planta piloto
Cuando los materiales a ser separados son producidos en relativamente pequeñas
cantidades, tal como en facilidades comerciales a pequeña escala
Cuando el producto principal contiene relativamente solo pequeñas cantidades
de impurezas ligeras y/o pesadas
La selección de una destilería “batch” usualmente involucra la evaluación del
desempeño de un sistema de destilación existente para determinar si su desempeño es
aceptable. Sin embargo, puede ser necesario diseñar un nuevo sistema para llevar a cabo
la separación especificada.
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Con un sistema existente, los siguientes aspectos son de interés
Que composiciones de productos podrían ser obtenidas
a. sin reflujo, o
b. con reflujo, usando
(1) una razón constante de reflujo, o
(2) una razón variable de reflujo
Cuánto tiempo habría exigido obtener alguna composición especifica del
producto a alguna razón de ebullición constante, o que proporción de ebullición
se exigiría para obtener alguna composición especifica del producto dentro de
algún tiempo especificado bajo las condiciones de,
a. razón de reflujo constante,
b. razón de reflujo variable
El diseño de un sistema nuevo para una separación específica involucra
determinar una razón mínima de reflujo y seleccionar un protocolo de control (relación
de reflujo fija o variable) y una cantidad de tiempo permitido para destilar un lote de
algún tamaño dado.
Antes de la discusión del diseño se hará una breve revisión de la nomenclatura usada.
Si V son los moles de vapor, W los de líquidos, “x” la fracción molar del componente
mas volátil en el liquido y “y” la fracción molar del mismo componente en el vapor, un
balance de materiales dará.
Puesto que dV=-dW, la sustitución y la expansión dan
Al reacomodar e integrar se obtiene
En donde el subíndice “i” representa la composición inicial y “f” la final de la olla del
alambique. Se invirtieron los límites de la integración, para obtener una integral
positiva. Si se puede dar por sentado el equilibrio entre el liquido y el vapor de la olla,
se podrá evaluar la ecuación al trazar 1/(y-x) en función de “x” y medir el area bajo la
curva entre los limites xwi y xwf. Si es constante la volatilidad relativa α o si se puede
obtener un valor promedio que sirve para el rango que se toma en consideración, se
podrá sustituir la relación
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Para una mezcla multicomponente con valores de α constantes,
. Al integrar, se obtiene:
En donde y son los moles del componente A en la olla, antes y después de
la destilación y y , los del componente B.
Balance total de materiales es
W = D + B
Donde W = carga en el calderín, moles
D = destilado, moles
B = fondos, moles
(en el caso de destilación “batch”, los fondos son generalmente denominados residuo).
Un balance de materiales del componente “ligero” (bajo punto de ebullición) en una
mezcla binaria, o del componente “clave” ligero en una mezcla más compleja es
Wxw = DxD + BxB
donde x es la fracción molar en la fase liquida
Un balance de materiales alrededor de un condensador total da
V = L + D
donde V = vapor desde la columna
L = liquido retornando a la columna (igual a cero en destilación “simple” y en
este caso V = D)
Por definición
L/D = R = relación de reflujo (a veces llamado relación de reflujo externo)
V = D(R + 1)
De la ecuación, V = L + D
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pero de la definición de relación de reflujo
La volatilidad relativa, , la cual describe las relaciones de equilibrio entre las
composiciones del vapor y el liquido, se define como
Donde = volatilidad relativa
y = fracción molar del componente ligero o clave en la fase vapor
Esta relación es usualmente dada en la forma
y usada para calcular las composiciones en la fase vapor en equilibrio con una
composición particular de la fase liquida
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Figura 3.3 (a). Destilación Batch Convencional (CBD). [2]
Figura 3.3 (b). Columna Batch Nº 1 de SINQUISA
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3.3.1. Destilación batch con Rectificación.
La operación de rectificación consiste en hacer circular en
contracorriente el vapor de una mezcla con el condensado procedente del
mismo vapor, en un aparato denominado columna de rectificación.
Las partes esenciales de una columna de rectificación son: la columna
propiamente dicha, que es en donde se verifica el contacto intimo entre el
liquido y el vapor; el calderin, situado en la base de la columna en donde
se hace hervir la mezcla a separar; y el condensador de reflujo situado en
la cúspide de la columna, que se encarga de suministrar el liquido
descendente para su contacto con el vapor.
Para lograr el íntimo contacto entre las fases liquida y vapor al objeto de
establecer el intercambio de materia entre ambas fases, interesa que la
superficie y el tiempo de contacto sean suficientes. En la practica este
contacto se logra con dos dispositivos diferentes: el de los platos de
borboteo que retienen el liquido a través del cual se ve obligado a pasar
el vapor, y el de los cuerpos de relleno, que llenan el interior de la
columna verificándose el contacto entre fases sobre la superficie de estos
cuerpos de relleno.
El progreso de la destilación batch se puede controlar de varios modos
distintos:
El reflujo constante, composición en el domo variable. El reflujo se
ajusta en un valor predeterminado, donde se mantiene para la
operación. Puesto que la composición en el calderin cambia, lo hace
también la del destilado. El progreso se ilustra en la Figura 3.3.1. (a).
las formas de las curvas son funciones de la volatilidad relativa, la
relación de reflujo y el numero de platos teoricos. La destilación
prosigue hasta que la composición promedio del destilado tiene el
valor deseado. A continuación se desvía el producto del domo a otro
acumulador y se retira un corte intermedio, hasta que el líquido que
queda en el calderin satisface la especificación requerida. El corte
intermedio se suele agregar al lote siguiente.
Composición constante en el domo, reflujo variable. Si se desea
mantener una composición constante en el domo, la cantidad de
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reflujo que vuelve a la columna debe ir aumentando constantemente,
durante toda la operación. Conforme transcurre el tiempo, rehervidor
se vacía en forma del componente mas ligero. Finalmente, se llega al
punto en que la relación de reflujo alcanza un valor muy alto.
Entonces se cambia los acumuladores, se reduce el reflujo y se toma
un corte intermedio, como antes.
Otros métodos de control. Con frecuencia se usa un procedimiento de
ciclaje para establecer el patrón de funcionamiento de la columna. La
unidad función a reflujo total hasta que es establecida el equilibrio.
Entonces se toma el destilado como producto total durante un espacio
de tiempo breve y después de ello, se hace regresar a la columna al
reflujo total. Este ciclo se repite durante la destilaicon. Otra
posibilidad es la de optimizar la relación de reflujo para lograr la
separación deseada en un tiempo minimo. [1]
Figura 3.3.1. (a). variación típica de las composiciones del destilado y el
re hervidor con la cantidad destilada en destilación batch a una relación
constante de reflujo.
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3.3.2. Procedimiento de cálculo aproximado para mezclas binarias.
Puesto que las composiciones cambian constantemente en el interior de
la columna, los métodos rigurosos de cálculo son muy complejos. El
método habitual consiste en utilizar un análisis basado en el método
grafico de McCabe-Thiele. Además de las suposiciones habituales de
columna adiabática, sobre flujo equimolar y calor de mezcla
despreciable, los cálculos por lotes que se presentan a continuación
presuponen una retención despreciable del líquido en la columna.
Como primera etapa de cálculo, se debe determinar la relación mínima
de reflujo. En la figura 3.3.2. (a), el punto D, que representa el destilado,
se encuentra sobre la diagonal, puesto que, se supone, hay un
condensador total y ; el punto F representa la condición en el
calderin del alambique que coordina ( , ). El reflujo interno mínimo
se representa mediante la pendiente de la línea DF.
En donde L es el flujo de líquido y V es flujo de vapor, los dos valores en
moles/h. Puesto que V=L+D (en donde D es el flujo de destilado) y la
relación de reflujo externo R se define como R=L/D, se tiene
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Figura 3.3.2. (a). Determinación de la curva de equilibrio normal y
reflujo mínimo. [1]
En la figura 3.3.2. (b). se muestra la condición de reflujo mínimo para
una curva de equilibrio con un punto de inflexión. En este caso, el reflujo
interno mínimo es
Por lo común, la relación de relujo operacional es de 1.5 a10 veces el
mínimo. Al utilizar la curva de equilibrio de etanol-agua de la figura
3.3.2 (b). Extendiéndola a un punto conveniente para facilitar la lectura,
(L/V)min=(0.800-0.695)/(0.800-0.600)=0.52.
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Figura 3.3.2. (b). determinación de la curva de equilibrio de reflujo
mínimo con inflexión.
3.3.3. Rectificación batch a reflujo constante.
La destilación batch bajo condiciones de reflujo constante es similar a la
destilación simple ya que las composiciones del destilado y del tanque varían
continuamente con el tiempo. Asimismo, el destilado inicial contiene la más alta
concentración del componente ligero, y la composición del destilado
continuamente se vuelve pesada a medida que procede la destilación. Sin
embargo, debido a la interacción entre el reflujo liquido que cae a lo largo de la
columna y el vapor que asciende, la velocidad de cambio del destilado es mucho
más baja.
La destilación por lotes bajo reflujo constante es analizada
matemáticamente considerando que los moles perdidos por el destilador
representan moles de destilado que van al acumulador. Entonces,
– dW = dD
donde W = moles en el destilador (cargados al calderin)
D = moles de destilado
Haciendo un balance de materiales sobre la base del componente más ligero
– d (xW W) = xD dD
donde xW = fracción molar en el destilador
xD = fracción molar en el acumulador
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Diferenciando
– (xW dW + W dxw) = xD dD
y reemplazando
xW dW + W dxW = xD dW
Reacomodando,
(xW – xD) dW = – W dxW
El número de platos teóricos se escalona para determinar la composición de
los productos del fondo en equilibrio. En la figura 3.3.3, la línea de operación L-1,
con la pendiente L/V, trazada a partir del punto D1, donde la composición del
destilado es xD1, tiene una composición del contenido de la obra en equilibrio de
xw1-3, para tres platos teóricos, xD2 tiene una composición de contenido del calderin
en equilibrio de xw2-3, etc.
Figura 3.3.3. Método grafico para operaciones de reflujo constante. [1]
3.3.4. Relación de reflujo variable.
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Mediante la variación continúa de la relación de reflujo durante el curso
de la destilación, se puede obtener una concentración esencialmente constante
del producto del tope. La razón de evaporación es constante en este caso, así
mismo, a medida que la relación de reflujo se incrementa, la cantidad de liquido
retornado a la columna se incrementa. Entonces, la relación L/V se incrementa a
medida que procede la destilación.
El caso de reflujo variable es analizado matemáticamente exactamente de
la misma manera que el caso de reflujo constante.
3.3.5. Columnas de platos.
La columna consiste de varios platos o bandejas en los cuales se lleva a
cabo el contacto entre las fases, líquida y vapor. El vapor es generado por
medio de calentamiento del líquido de fondos que se compone
básicamente de la sustancia menos volátil del sistema y por tanto está a la
mayor temperatura de la torre, mientras que el líquido que va
descendiendo a través de la torre desde el primer plato, el cual es más
rico en el componente más volátil y está con la menor temperatura de la
torre, es obtenido del condensado del vapor más ligero. La a1imentación
de la torre puede consistir desde líquido subenfriado hasta vapor
sobrecalentado, lo cual modifica el número de platos necesarios para la
separación deseada. La sección por encima del plato de alimentación se
denomina sección de absorción, enriquecimiento o rectificadora;
mientras que la que se encuentra debajo de éste se denomina como
desorberdora, o de agotamiento. En una columna de destilación batch
solo existe sección de enriquecimiento o rectificadora.
Las ecuaciones involucradas en el diseño de estas columnas de platos
son las mismas que los de columnas empacadas.
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Figura 3.3.5. Sección esquemática de una torre de platos perforados
3.3.6. Columnas Empacadas.
Las columnas empacadas en destilación, como en el de los platos se
aplican los mismos métodos de diseño como se mencionó anteriormente.
El contacto liquido – gas en una columna empacada es continua, no
por etapas, como en una columna de platos. El flujo de liquido cae hacia
abajo en la columna sobre el área de empaque y el gas o vapor, asciende
en contracorriente, en la columna. La performance de una columna
empacada depende mucho del mantenimiento de una buena distribución
de líquido y gas a través del lecho empacado, y esto es una consideración
importante en el diseño de columnas empacadas.
Un diagrama esquemático mostrando las principales partes de una
columna empacada es dado en la Figura 3.3.6. Una columna de
destilación con empaque será similar a la columna de platos mostrada en
la Figura 3.3.6 con los platos reemplazados por secciones de empaque.
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Figura 3.3.6. Partes principales de una columna empacada.
Elección entre platos o empaques
La elección entre columnas de platos o empaques para una aplicación
particular puede ser hecha solamente en base a los costos para cada
diseño. Sin embargo, esto no siempre será posible, o necesario, y la
elección puede usualmente hacerse, sobre la base de la experiencia
mediante la consideración de las principales ventajas o desventajas de
cada tipo, las cuales son listadas a continuación.
Las columnas de platos pueden ser diseñadas para manipular un
amplio rango de velocidades de flujo de gases y líquidos antes
que las columnas empacadas.
Las columnas empacadas no son convenientes para velocidades
de líquido muy bajas.
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3.3.7. Secciones de Empaque (“numero de platos”).
Son las divisiones (equivalente a los números de platos en una torre de
platos) que hacen en las columnas empacadas para un contacto mejor
entre las fases liquidas y vapores.
Figura 3.3.7. (a). Ejemplo de tipos de empaque.
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CAPITULO IV:
METODOLOGIA PARA
SOLUCIONAR EL PROBLEMA
4.1. FORMULACION DEL PROBLEMA.
¿Qué conocimientos y métodos serán necesarios para elaborar propuestas
de cálculo de numero de etapas de relleno en una columna de destilación batch?
¿Qué cambios de diseño y de instrumentación deben efectuarse para tener
respuestas óptimas en el proceso de la recuperación de solventes?
¿Será posible incrementar la recuperación de solventes con la implementación
de la metodología propuesta?
¿Cuáles serán los factores que influyen en la inestabilidad del proceso en la
recuperación de solventes?
4.2. OBJETIVOS.
4.2.1. Objetivo general.
Elaborar y promover propuestas para mejorar la recuperación de
solventes a través de un cálculo teórico del número de etapas de relleno
en la columna de destilación batch.
4.2.2. Objetivos específicos.
Identificar los parámetros operacionales, de diseño y otros factores,
para mejorar la recuperación de solventes en la nueva columna de
destilación batch a ser diseñada.
Desarrollar un cálculo teórico del número de etapas de relleno para
que sean tenidas en cuenta en el diseño final de la nueva columna de
destilación batch.
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Apoyar con propuestas para el diseño detallado de la columna de
relleno, para que le permita obtener un diseño y dimensionamiento
adecuados para la nueva capacidad de producción de la farmoquimica
Sinquisa SAC.
4.3. METODOLOGIA UTILIZADA.
El presente trabajo es de tipo cuasiexperimental; consiste en efectuar un
análisis detallado del proceso tecnológico utilizado actualmente, conjugando
los principios teórico-práctico, las observaciones y comprobación existente
entre la investigación científica y tecnológica; generando las condiciones
necesarias y suficientes para medir y evaluar los diferentes parámetros
involucrados del proceso en la recuperación de solventes (área de destilación).
Fortaleciendo la capacidad de generación, difusión, articulación, demanda,
y transferencia de conocimientos tecnológicos.
La metodología se basara en el análisis de la información recolectada en
tablas de control de procesos, manual de Perry y del destilado final en días de
producción, comenzaremos el estudio con un análisis comparativo del diagrama
de flujo del proceso de la destilación batch, del sistema de Control de
procesos, de los factores operacionales de una columna batch, comportamiento
del personal involucrado frente al cumplimiento de los planes
operativos, para determinar los factores que influyen en el aspecto productivo.
4.4. PROCEDIMIENTO.
Para elaborar la propuesta metodológica, analizar y adaptar la tecnología
adecuada a la realidad de la farmoquimica, en términos de racionalidad y
optimización de recursos, se aplicaron las técnicas procedimentales siguientes:
4.4.1. Técnicas de recolección de datos.
Se utilizaron los siguientes:
Formulación del problema.
Establecimiento de objetivos y criterios apropiados.
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Obtención de la información pública y privada, medios físicos y
virtuales.
Estudio analítico de la información: inducción, deducción y
sintetización.
Contrastación teórico-práctico.
Análisis y evaluación de resultados.
Retroalimentación y formulación de conclusiones.
4.4.2. Técnicas de análisis de datos.
Se efectuaron los siguientes:
Procesos ordenados de clasificación, registro y codificación de
datos.
Técnicas estadísticas para el análisis de datos, que se expresan
en formas de cuadros, tablas y gráficos; necesarios para la
interpretación de resultados.
Técnicas de análisis lógico-matemáticos para la deducción de
modelos matemáticos relevantes.
Análisis de la ingeniería de procesos.
Análisis de la ingeniería de detalle (especificaciones técnicas,
diseño de equipos, detalle de planta, etc.).
Distribución de productos; etc.
4.5. ACTIVIDADES DESARROLLADAS PARA LA EMPRESA.
Las actividades que se realizaron como Practicante Profesional en el Área de
Producción (Áreas de Síntesis y Áreas de Destilación) y de Proyectos de
Ampliación de líneas de Síntesis de Antibióticos e Implementación SCADA a
las líneas de producción en la Empresa SINQUISA SAC, son las siguientes:
Apoyo directo a las áreas de producción y supervisión de producción
Registro de datos, control y seguimiento del inicio al final de todo
proceso de producción, balances de materia y energía de las líneas
producción.
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Participar en el desarrollo e implementación de herramientas de mejora
orientadas a incrementar la productividad de los procesos así como el
uso eficiente de la materia prima. Documentar los procesos existentes
que faciliten el análisis de flujo de proceso, uso de mano de obra y de
materia prima. Definir la metodología para la medición de tiempos y de
capacidad de cada proceso y efectuar esta actividad en coordinación con
los jefes de línea.
Cálculos en el diseño de planta, diseño de equipos, líneas de producción
y verificar las capacidades de los equipos, las instrumentaciones de
líneas y otros, para el proyecto de ampliación de la planta e
implementación SCADA a todo el sistema de producción.
En este último punto de las actividades realizadas se me encargo de verificar las
características del diseño actual de la columna y dar una solución al problema
para la nueva capacidad de destilación, es por ello que en el presente informe se
presenta la propuesta metodológica de “Calculo del numero de etapas de
relleno en una Columna de Destilación Batch para Optimizar la
Recuperación de Solventes de la Síntesis de Amoxicilina en la
Farmoquimica Sinquisa S.A.C”.
4.6. DESARROLLO/EJECUCION AL PROBLEMA.
Para desarrollar ésta propuesta de cálculo de número de etapas de relleno en una
columna batch para ser tomadas en cuenta en el diseño final de una nueva
columna batch para la nueva capacidad de producción de la farmoquimica,
usaremos el método habitual sencilla que consiste en el método grafico de
McCabe-Thiele, para esto usaremos las herramientas computacionales
(software) Excel, Chemcad y otros, como ayuda para realizar los cálculos,
graficas, etc.
Comenzaremos el estudio con la toma de datos de la operación de la
columna batch durante la destilación de los solventes extraídos de la síntesis de
Amoxicilina que consiste en una mezcla de alcohol isopropílico (isopropanol)-
agua en mayores porcentajes de concentración, por ello en este trabajo nos
limitaremos a mezclas binarias (isopropanol-agua).
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4.6.1. Funciones principales del Área de Destilación.
Recepción del solvente recuperado en síntesis y lavados.
Carga de solvente recuperado a columnas de destilación
Control operativo de procesos en las 3 columnas de destilación
Descarga del solvente destilado en especificación
Tratamiento/ anhidrificacion de solventes húmedos en reactores.
Control operativo de la planta de tratamiento de agua:
o Desmineralizador Rovic
o Equipo de osmosis inversa Culligan
Ablandado
Membranas
Control operativo del sistema de enfriamiento industrial
o Torre Baltimore
o Bombas 60 psi/20 psi.
o Niveles de pozas.
Chequeo operativo del caldero
o Generación y distribución de vapor en planta a 80 psig
o Recuperación de condensado
Preparación de soluciones de acido sulfúrico, soda caustica y
amoniaco.
4.6.2. Características actuales de diseño de la Columna Empacada.
Las características actuales de la columna nº1 para la destilación de
isopropanol, son:
COLUMNA DE RECTIFICACION de 8 m de altura por 30 cm de
diámetro de acero inoxidable AISI 316 de relleno. El relleno es del
tipo convencional, tipo anillos de pall de 15x15 mm.
CALDERIN de 6000 litros de capacidad, de acero inoxidable AISI
316 con serpentín interior de calentamiento de 10 m2
de superficie
(serpentín de 18 vueltas) fabricados en acero inoxidable AISI 316 de
1 pulg de diámetro.
PRECONDENSADOR de 6 m2 de superficie de 2.2 m de longitud y
40 cm de diámetro
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DOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE DESTILADO de
acero inoxidable AISI 316 de 3000 litros de capacidad cada uno.
TUBERIAS DE ACERO INOXIDABLE AISI 316. Interconecta todo
el sistema.
SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO. Incluye termómetros,
relays, etc., marca JULKER, están malogradas, removidas de sus
lugares adecuados e incompletos.
4.6.3. En Proceso de destilación batch Isopropanol-Agua.
Es una operación unitaria que consiste en el suministro de energía (calor)
a una mezcla de solventes, esto servirá para que los componentes se
separen de acuerdo al nivel de temperatura de ebullición que tengan.
Para el caso de la planta de sinquisa, uno de los principales objetivos es
retirar agua del solvente principal, es decir anhidrificar a los niveles
permisibles por control de calidad el solvente principal. Además de la
separación del resto de solventes mezclados con el solvente principal.
A continuación se describe en forma general el proceso de destilación.
Primera etapa.
Una vez cargado el solvente al calderin, se inicia la inyección del vapor
saturado (vapor fácilmente condensable) a través del serpentín interno del
equipo.
En esta etapa, según sea el caso del solvente principal de la mezcla que se
destila, deberá tenerse mucho cuidado en no sobrecargar el calor a toda la
masa del líquido, es decir no sobrepasar la presión de vapor de 18 psi.
El principal problema de suministrar demasiado calor radica en la
incapacidad que podría ocasionársele al sistema de condensación y la
demora en equilibrar el sistema vapor que sube/reflujo liquido que baja,
lo cual sucede en el empaque o relleno.
El relleno cumple la función vital de darle al sistema el área de contacto
superficial para el enriquecimiento del vapor ascendente, ya que así este
se condensara como un solvente liquido de mejor calidad.
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Segunda etapa.
Normalmente se usa una posición alta de reflujo (15-14 en la columna
Nº1), esto nos asegura una mínima obtención de destilado hacia los
tanques y mas bien nos maximiza el reflujo hacia la columna.
Tercera etapa.
Cuando comienza a obtenerse condensado (o destilado), se procede a
muestrear analizar el contenido de agua por el método de Karl Fisher (KF
o % de humedad) y otros parámetros que dependerán del solvente, por
ejemplo: pH, densidad, índice de refracción y otros.
Dependiendo de los resultados del control analítico, se procederá a la
descarga del destilado hacia el tanque de recepción que le corresponda.
Es necesario tener en cuenta que una de las principales fuentes de
contaminación para los solventes que destilamos radica en las
condiciones de limpieza en que se encuentren los cilindros de recepción.
En esta área es muy importante el acondicionamiento de los cilindros de
recepción como etapa previa a la descarga, lo cual es de responsabilidad
directa del operador de turno. Para cumplir este objetivo se deberá
utilizar el procedimiento adecuado.
4.6.4. Balance de Materia.
El proceso de la destilación batch a presión atmosférica de los solventes
de la mezcla isopropanol-agua, comienza con la carga en el calderin un
promedio de 6000 litros, conteniendo un 50% de isopropanol como
máximo (aproximado) y está a una temperatura de 18ºC, del cual se
desea obtener un producto de tope con una concentración de isopropanol
del 88% y casi cero de concentración en el fondo. La relación de reflujo
es variable para obtener las concentraciones deseadas, en el presente
informe se empleara un promedio de la relación reflujo externo de 1.5.
Ahora el objetivo es calcular el número de etapas de relleno o secciones
de empaque (numero de platos para relleno) en la columna para destilar a
las concentraciones y la capacidad mencionadas.
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Figura 4.6.3. Esquema de una columna de destilación batch desarrollada en Chemcad v6
Balance de materia total en la columna:
W=B+D
Balance de materia por componente en la columna total
Balance de materia en la sección superior (en el tope)
V=D+L
COMPONENTE moles frac. mol
en W
frac. mol
en B
frac. mol
en D
CARGA(W)
(L)
FONDO(B)
(L)
TOPE(D)
(L)
%ISOPROPANOL 39940.1 0.1933 0.0002 0.6373 3000 2.59 2997.41
%AGUA 166666.7 0.8067 0.9998 0.3627 3000 2591.26 408.74
TOTAL 206606.8 1 1 1 6000 2593.86 3406.14
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Reemplazando los datos anteriores del destilado y el del líquido que
retorna a la columna se obtiene que el flujo de vapor de salida (V) de la
columna es 8515.36 litros.
4.6.5. Datos de Equilibrio Liquido-vapor de Isopropanol-Agua.
Los datos de equilibrio liquido-vapor para el alcohol isopropílico
(isopropanol o 2-propanol) se obtuvieron en el simulador ChemCAD v6,
utilizando el modelo NRTL (Non-Random-Two-Liquid) para dos
componentes en un rango de temperatura de 1ºC a 100ºC y considerando
un rango de presión máxima de 10 bar.
El modelo NRTL es un método termodinámico, método de coeficiente de
actividad disponible en el simulador ChemCAD para el cálculo de
valores de K (datos de equilibrio).
Figura 4.6.4. Datos de ELV para Isopropanol-Agua
Los valores obtenidos por el modelo NRTL para las fracciones molares
se muestran en la sección de A.5 del anexo.
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4.6.6. Calculo de secciones de empaque.
Para calcular las secciones de empaque en la columna batch o su
equivalente “número de platos”, primeros calculemos la ecuación de la
línea de operación para la zona de rectificación (rectifying) o
enriquecimiento, recordemos que no existe la línea de agotamiento
(stripping) o empobrecimiento llamado también despojamiento, debido a
que no hay una línea de alimentación constante.
Según el método de McCabe-Thiele, las líneas de operación se hacen
rectas, suponiendo de hay un derrame molar constante (Lo= L1=
L2=L3=… =Ln y V1 = V2 = V3=… = Vn, entonces, L/V = constante) para
dos componentes y se representa por medio de la siguiente ecuación:
La ecuación de la línea de operación para la sección de rectificación en
función de la razón de reflujo externo es:
En la figura siguiente se muestra la grafica de los valores de ésta
ecuación de la línea de operación desarrollada en Ms. Office Excel 2010,
para diferentes valores de “x”, estos datos los puede ver en la tabla A.5.
(Anexo).
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Figura 4.6.5.(a). Sección de Rectificación, columna de destilación bacth, graficada en
la hoja de calculo Ms. Office Excel 2010
Ahora calculemos el número de las secciones de empaque, usando el
método de trazar los escalones a partir del punto (0.6373 ; 0.6373) (el
punto de intersección de la línea de operación con la línea de 45º) entre la
recta superior de operación y la curva de equilibrio, hasta el punto de la
intersección de la curva de equilibrio con la línea de operación. Luego
contamos el número de escalones.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Seccion de Rectificacion
Isopropanol VaporMole Fraction
y=x, 45º
Linea de Operación, Rectificacion
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Figura 4.6.5.(b). Calculo del número de secciones de empaque en la hoja de cálculo
Ms. Office Excel 2010 para la columna de destilación bacth
Contabilizando el numero de escalones con la hoja de cálculo, Excel, se
obtiene ocho (8) escalones, por lo tanto el numero de secciones de
empaque en la columna batch de destilación es de ocho secciones de
empaque (Nt=8) o “números de platos” para relleno.
4.6.7. Altura equivalente (HETP).
La altura equivalente a un plato teórico (altura equivalente a una sección
de empaque) se determina de acuerdo a la siguiente ecuación:
Siendo “H” la altura total de empaque y “Nt” numero de secciones de
empaque.
La altura total de empaque de la columna batch nº1 para la destilación de
alcohol isopropílico es de ocho metros (8 m) y el numero de secciones de
empaque es de ocho (8), luego reemplazando estos valores en la ecuación
anterior, se obtiene que el la altura equivalente a una sección de empaque
es de 1 m (39.37 pulg).
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
RECTIFICACION, SECCIONES DE EMPAQUE
Curva de EVL Isopropanol-Agua
y=x, 45°
Linea de operación, Rectificacion
escalone
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4.7. RESULTADOS.
En este capítulo se presentan los resultados obtenidos al aplicar la propuesta
metodológica, para el diseño final de la columna empacada de destilación batch
en la farmoquimica sinquisa sac.
La presentación de los resultados se muestra como sigue.
Composición de la carga en fracciones molares: Alcohol isopropílico (IPA):
0,1933; Agua: 0,8067.
Composición en el destilado en fracciones molares: Alcohol isopropílico
(IPA): 0,6373; Agua: 0,3627.
La recta de operación superior (rectificación) es representada mediante la
ecuación siguiente:
La correlación de los datos de equilibrio líquido-vapor, se ha procedido a la
correlación de los datos de equilibrio generados mediante la ecuación NRTL,
utilizando el simulador ChemCAD v6, para el sistema estudiado. Estos
resultados los puede apreciar en la tabla A-5.
Numero de etapas de relleno (numero de secciones de empaque): 8
Altura equivalente a una sección de empaque (HETP): 39.37 pulg.
La carencia de actividad farmoquimica hace que se importe la totalidad de
sustancias activas, que constituye la fracción más importante del costo de
materia prima de un medicamento.
La nueva columna empacada de destilación batch para un lote de 6000 litros
de solventes (alcohol isopropilico, agua y otros) tendría las siguientes
características: ocho secciones de empaque con una altura equivalente a una
sección de empaque de 100 centímetros (39.37 pulg.) y una altura total de
empaque de 8 metros.
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CAPITULO V:
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
5.1. CONCLUSIONES
La práctica pre-profesional permite el contrastar y complementar los
conocimientos teóricos adquiridos en la universidad, consolidando así
una mejor formación profesional.
La industria farmacéutica y/o farmoquimica juega un papel muy
importante dentro del país, debido a que es una fuente de divisas y
generadora de trabajo.
Para obtener las técnicas operatorias para el control de calidad se pueden
emplear procedimientos propios a cada empresa, pero que en razón de
su complejidad se prefiere utilizar las farmacopeas de distintos países,
siendo aceptadas por la autoridad sanitaria prácticamente cualquiera de
las existentes. Las empresas peruanas utilizan principalmente la United
States Pharmacopeia (USP) o Farmacopea de los EE.UU. de América en
sus últimas versiones.
La instrumentación adecuada y completa de todas las líneas de
producción incluyendo las áreas de destilación son muy importantes ya
que esto influye en la calidad del producto final y optimiza el proceso de
producción.
La maquinaria con que cuenta la planta de Sinquisa, tiene varios años
de antigüedad. Esto provoca cuellos de botellas en el proceso de
producción.
Se observa que las nuevas características obtenidas en la propuesta
metodológica de la columna empacada son distintas a las características
actuales que tiene la columna.
El tipo de destilación batch resulta apropiado para mezclas que tienen
comportamiento cercano al de una solución ideal.
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Las líneas de producción en la planta de Sinquisa no se encuentran
organizadas siguiendo un flujo ordenado. Además, la planta fabrica
diferentes formas farmacéuticas, en áreas relativamente limitadas
(plantas multiproposito) y las más pequeñas no siempre cumplen los
criterios técnicos necesarios.
5.2. RECOMENDACIONES:
Surge la necesidad de una instrumentación adecuada y completa de
todas las líneas de producción incluyendo las áreas de destilación que
son muy importantes ya que esto influye en la calidad del producto final
y optimiza el proceso de producción.
El método McCabe-Thiele es recomendable usarlo en el caso de
mezclas binarias.
Es recomendable esta propuesta de solución para optimizar o mejorar el
destilado de alguna u otra forma considerando las nuevas características
obtenidas en esta propuesta metodológica para el diseño de una columna
empacada de destilación batch.
La farmoquimica sinquisa debe invertir en capacitación continua para
sus trabajadores, ya que en la estadía de practicas no hubo ninguna, por
lo que aumenta los riesgos de accidentes laborales y malas practicas de
manufactura.
Se recomienda al lector, dar una revisión detallada de algunos de estos
informes acerca de la industria farmoquimica y/o farmacéutica antes de
adentrarse a las prácticas pre-profesionales, ya que cuenta con contenido
muy útil sobre los procesos de la síntesis orgánica de antibióticos.
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BIBLIOGRAFIA.
6.1. Referencias Consultadas.
[1] Don W. Green - Robert H. Perry; Perry's Chemical Engineers Handbook –
8th Ed. 2008, section 13.
[2] I. M. Mujtaba - Batch Distillation, Design and Operation. Vol. 3, 2004.
[3] J. Ocon G. y G. Tojo B.; Problemas en Ingeniería Química, Operaciones
Básicas, tomo I, cap. 5.
[4] Robert B. Morin and Marvin Gorman; Chemistry and Biology of β-Lactam
Antibiotics. Vol. 1.
[5] Farmacopea de los Estados Unidos de América: USP 32-2009.
[6] Pedro J. Martínez de la Cuesta y Eloísa Rus Martínez; Operaciones de
Separación en Ingeniería Química, 2004, Cap. 8.
[7] Robert E. Treybal; Operaciones de Transferencia de Masa, 2da. Ed., Cap. 9.
6.2. Referencias Electrónicas.
[8] Legislación sobre Antibióticos en América Latina
http://www.paho.org/Spanish/AD/DPC/CD/amr-legis.pdf
[9] Ley General de la Salud: Cap. III. De los Productos Farmacéuticos
http://medicina.unmsm.edu.pe/investigacion/documentos/8.%20Ley%20gen
eral%20de%20salud.pdf
[10] Dpto. Ing. Química, Universidad de Alicante. Método de Diseño para
Columnas de Rectificación: McCABE-THIELE. http://iq.ua.es/McCabe-
V2/index.htm.
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ANEXOS
A.1. Glosario de Términos.
2-EHZ (Acido 2-etilhexanoico).- Es un compuesto orgánico, un acido
carboxilico con la formula CH3(CH2)3CH(C2H5)CO2H.
6-APA (acido 6-aminopenicilanico).- es un compuesto químico que forma el
núcleo fundamental de la molécula de los antibióticos del grupo de las
penicilinas y usado en la fabricación de penicilinas sintéticas. La estructura
comprende un anillo betalactámico unido a un anillo tiazolidínico
7-ACA (Acido 7-aminocefalosporanico).- es un compuesto químico (+)-7-
ácido aminocefalosporánico, es la base para la síntesis de cefalosporinas y
productos intermedios; obtenidos por hidrólisis de la cefalosporina C.
Acido pivalico.- es un carboxílico con una fórmula molecular de
(CH3)3CCO2H. La sustancia es una base débil que reacciona violentamente
con oxidantes fuertes. En la síntesis de antibióticos se utiliza como un medio
de solvente de la sal de dane.
Acilación.- es una reacción química orgánica, es el proceso de agregar un
grupo acilo a un compuesto. El compuesto que provee el grupo acilo es
denominado el grupo acilante.
Agua des ionizada.- El agua des ionizada es aquella a la cual se le han
quitado los cationes, como los de sodio, calcio, hierro, cobre, y otros, y
aniones como el carbonato, fluoruro, cloruro, etc. mediante un proceso de
intercambio iónico. Esto significa que al agua se le han quitado todos los
iones excepto el H+, o más rigurosamente H3O
+ y el OH
-, pero puede contener
pequeñas cantidades de impurezas no iónicas como compuestos orgánicos
Amoxicilina.- es un p-hidroxiderivado de la ampicilina, un antibiótico
betalactámico de espectro moderado utilizado para tratar infecciones
bacterianas causadas por microorganismos
Antibiótico.- son sustancias químicas, un antibiótico del betalactamicos, que
tienen capacidad, a bajas concentraciones, de inhibir el desarrollo o destruir
bacterias.
Añejamiento.- es un proceso de reposo en condiciones adecuadas y
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estrictamente controladas (temperatura, humedad, etc.) dado a la masa
cristalizada, para lograr su estado óptimo.
Autoclave.- recipiente a presión destinado al tratamiento térmico de los
alimentos envasados en recipientes herméticamente cerrados, bien mediante
vapor saturado o mediante el calentamiento de agua con presión de aire
superpuesta.
BKE: Fenilglicina sal de dane (K, Et.).- es un polvo cristalino blanco
intermediario de la cadena lateral de la penicilina, antibióticos tipo
cefalosporina como la amoxicilina, celadroxil y cefatrizin y otras semi-
antibióticos sintéticos.
Calderin (caldera).- es donde se vaporiza parcialmente el liquido que llega
al fondo de la columna o cargados en el fondo en columna batch, generando
un vapor que asciende por la columna.
Centrifugación.- es un método por el cual se pueden separar sólidos de
líquidos de diferente densidad mediante una centrifugadora, la cual imprime a
la mezcla un movimiento rotatorio con una fuerza mayor que la de la
gravedad, provocando la sedimentación de los sólidos o de las partículas de
mayor densidad. Este es uno de los principios en los que la densidad: Todas
lículas, por posa, sectadas por cualquier y una extensa variedad de técnicas
derivadas de esta. Donde la fuerza es mayor a la gravedad.
ChemCAD.- es un software de simulación de procesos químicos
[industriales], que permite a los especialistas: la investigación de nuevos
procesos mediante la simulación de alternativas para determinar la
factibilidad de cada una de ellas; simulación de procesos existentes para
determinar condiciones optimas, identificar o analizar la sensibilidad para las
modificaciones de las operaciones de los procesos; trabajos rutinarios de
apoyo de ingeniería de procesos.
Chiller.- es un sistema de enfriamiento de los líquidos que emplea el
monoetilenglicol como refrigerante (R-404A) líquido. Caso de Sinquisa.
Cloruro de pivaloil.- Es un líquido incoloro, se utiliza como solvente en la
producción de la ampicilina, amoxicilina, cefazolina, cefradina, ceftezole,
cefaclor, pivoxilo cefteram y pivoxilo cefetamete en la industria farmacéutica
Columna de Rectificación.- es aquélla formada por una caldera, un
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condensador total y una alimentación.
Columna Empacada.- es un dispositivo simple en comparación con las
columnas de platos, una columna típica consistente en un envolvente
cilíndrico que contiene un plato de soporte para el material de empaque, un
dispositivo de distribución de liquido, diseñado para proporcionar la
irrigación efectiva del empaque.
Compactador.- es un equipo que se utilizan para comprimir de baja
densidad, materiales de gran volumen, tales como cartón, textiles, plásticos,
latas de aluminio, papel, residuos de alimentos, entre otros.
Condensador de Columna.- el condensador es donde llega el vapor que sale
de la columna, se enfria y se condensa, total o parcialmente.
Cristalización.- La cristalización es el proceso por el cual se forma un sólido
cristalino, ya sea a partir de un gas, un líquido o una disolución, es un proceso
que se emplea en química con bastante frecuencia para purificar una sustancia
sólida de una solución liquida transfiriéndolo a la fase sólida en forma de
cristales que precipitan. Es una operación necesaria para todo producto
químico que se presenta comercialmente en forma de polvos o cristales, ya
sea el azúcar o sacarosa, la sal común o cloruro de sodio, fármacos, etc.
DENA (2-etil hexanoato de sodio).- es un compuesto químico de color
blanco o ligeramente amarillo, color de polvo altamente higroscópico.
Destilación.- es un proceso que consiste en calentar un líquido hasta que sus
componentes más volátiles pasan a la fase de vapor y, a continuación, enfriar
el vapor para recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de la
condensación. El objetivo principal de la destilación es separar una mezcla de
varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar
los materiales volátiles de los no volátiles.
Destilación Batch.- es una destilación por lotes también llamada destilación
por cargas, una operación que no ocurre en estado estable, debido a que la
composición de la materia prima cargada varía con el tiempo. Las primeras
trazas obtenidas son ricas en el compuesto más volátil, pero a medida que
procede la vaporización el contenido de este compuesto va disminuyendo. Lo
anterior se ve reflejado en el aumento de la temperatura de todo el sistema de
destilación, debido a que en el recipiente se concentran los componentes
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menos volátiles.
Destilado.- es el producto obtenido en la cabeza de la columna. Su
composición es rica en los componentes más volátiles y puede recogerse en
forma de vapor, líquido o como una mezcla, dependiente del tipo de
condensador.
Dicloxacilina.- es un antibiótico que pertenece al grupo de las penicilinas,
específicamente a las isoxazolilpenicilinas. Es la más activa de éstas y la que
mejor absorción gástrica tiene.
La dicloxacilina se emplea para tratar infecciones causadas por bacterias. Su
acción bactericida ataca la mayoría de cepas de Staphylococcus y
Streptococcus. Generalmente se utiliza para tratar infecciones de las vías
respiratorias superiores e inferiores, de los huesos, la piel, vías urinarias y
oídos.
EDTA (Acido etilendiaminotetraacetico).- Es un acido cristalino,
C10H16N2O8, que actúa como un agente quelante fuerte. La sal sódica del
EDTA se utiliza como antídoto para la intoxicación por metales, un
anticoagulante, y un ingrediente en una variedad de reactivos industriales.
Empaque.- Los empaques son dispositivos que funcionan como contactores
gas-líquido, lecho o empaques en columnas de absorción, desorción,
destilación y extracción líquido-líquido.
Enfriamiento.- consiste en enfriar o refrigerar los solventes en la síntesis
de los antibióticos hasta una temperatura de 0º hasta -10ºC.
Farmacopea (Pharmacopeia).- La farmacopea se refiere a libros
recopilatorios de recetas de productos con propiedades medicinales reales o
supuestas, en los que se incluyen elementos de su composición y modo de
preparación, editados desde el Renacimiento y, que más tarde, serían de
obligada tenencia en las oficinas de farmacia. Libro oficial que cada país
redacta y que es norma legal para la preparación y dispensación de los
medicamentos, texto oficial que describe los principios activos, excipientes,
productos biológicos y productos farmacéuticos, y contiene las
especificaciones que estos deben cumplir para demostrar su calidad.
HETP.- es el acrónimo de Height Equivalent to the Theoretical Plate (altura
equivalente a un plato teórico), un plato teórico en muchos procesos de
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separación es una zona hipotética o etapa en la que dos fases, como líquido y
vapor de una sustancia, establecen un equilibrio unos con otros.
Hidrólisis.- La descomposición de compuestos orgánicos por la interacción
del agua en productos más simples. Proceso por el cual una sustancia
reacciona con el agua, interactuando sus componentes con iones H + y OH -
.procedentes de la disociación del agua
IPA (Alcohol isopropilico).- también llamado penelol, 2-propanol, propan-2-
ol, isopropanol, es un alcohol incoloro, inflamable, con un olor intenso y muy
miscible con el agua. Su fórmula química semidesarrollada es H3C-HCOH-
CH3 y es el ejemplo más sencillo de alcohol secundario, donde el carbono del
grupo alcohol está unido a otros dos carbonos. Es un isómero de propanol.
Micronizador.- es un equipo o aparato usado para dividir un cuerpo en
fragmentos o partículas muy pequeñas:
Modelo NRTL (Non-Random Two Liquid).- es un modelo de coeficiente
de actividad que relaciona los coeficientes de actividad γi de un compuesto i
con sus fracciones molares xi en la fase líquida. Se aplica con frecuencia en el
campo de la ingeniería química para calcular equilibrio de fase.
Piridina.- Es un líquido incoloro de olor desagradable, similar al pescado.
Pertenece a la familia de los compuestos aromáticos heterocíclicos, y está
estructuralmente relacionada al benceno, siendo la única diferencia entre ellos
el reemplazo de un grupo CH del anillo bencénico por un átomo de nitrógeno.
Producto de Fondo (Residuo).- es el residuo o producto obtenido en el
fondo de la columna. Se recoge como liquido y es rico en los componentes
menos volátiles.
Reactor.- Un reactor químico es equipo en cuyo interior tiene lugar una
reacción química, estando éste diseñado para maximizar la conversión y
selectividad de la reacción con el menor coste posible.
Reactor batch.- son aquellos que trabajan por cargas, es decir se introduce
una alimentación, y se espera un tiempo dado, que viene determinado por la
cinética de la reacción, tras el cual se saca el producto.
Reflujo.- es una fracción del líquido condensado que se devuelve a la
columna.
Secciones de empaque.- llamado también número de platos (bandejas) o
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lechos de relleno, son las etapas de equilibrio donde se efectúa el intercambio
de líquido con gas.
Sección de Enriquecimiento.- es el sector de la columna, situado por encima
de la zona de introducción del alimento o por encima del calderin en una
columna batch, donde tiene lugar el enriquecimiento de vapor.
Síntesis Quimica.- es el proceso de obtener compuestos químicos a partir de
sustancias más simples, además de producir nuevas sustancias químicas, es el
desarrollo de métodos más económicos y eficientes para sintetizar sustancias
naturales ya conocidas.
Síntesis Orgánica.- La síntesis orgánica es la construcción planificada de
moléculas orgánicas mediante reacciones químicas. A menudo las moléculas
orgánicas pueden tener un mayor grado de complejidad comparadas con los
compuestos puramente inorgánicos.
Solventes.- son los disolventes, es la parte de una solución que está presente
en la mayor cantidad, o el compuesto que es normalmente líquido en estado
puro (como para las soluciones de sólidos o gases en líquidos).
TEA (Trietilamina).- es el compuesto químico con la fórmula N(CH2CH3)3,
comúnmente abreviado Et3N. Es comúnmente encontrado en la síntesis
orgánica, probablemente porque es el más simple simétricamente amino
trisustituido, es decir, una amina terciaria, que es un líquido a temperatura
ambiente. Posee un fuerte olor a pescado que recuerda a amoníaco, es
también el olor de la planta de espino y de semen, entre otros.
Vapor saturado.- el vapor puro en equilibrio con el agua a la misma
temperatura. En estas condiciones, la temperatura del vapor depende
totalmente de su presión
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A.2. Manual de Buenas Prácticas de Manufactura de Productos Farmacéuticos
(Valido para laboratorios de fabricación de productos farmacéuticos)
R. M. Nº 055-99-SA/DM
CONSIDERACIONES GENERALES
Los productos farmacéuticos y afines autorizados serán producidos solamente
por las empresas debidamente constituidas y facultadas, conforme a la
regulación correspondiente, sin perjuicio que puedan ser inspeccionadas por las
Autoridades Nacionales de Salud.
El Manual de Buenas Prácticas de Manufactura es un instructivo de carácter
obligatorio que cubre todos los aspectos del ciclo de fabricación. En él se
establecen normas sobre idoneidad y experiencia del personal encargado,
diseño e instalación del área de producción y almacenamiento, mantenimiento
de equipos, verificación de la calidad de las materias primas, supervisión de las
operaciones de fabricación, controles de la calidad, documentación, rotulación
y envasado.
A.3. Reglamento de Establecimientos Farmacéuticos.
(Conceptos básicos para la operación de establecimientos de producción y
comercialización de Productos Farmacéuticos)
(D.S. 021 - 2001 SA)
Artículo 49°.- Droguería es el establecimiento o sección de éste, dedicado a la
importación y/o comercialización al por mayor de cualquiera de los productos
a que se refiere el Artículo 1° del presente Reglamento, dedicados a la
fabricación, importación, distribución, dispensación o expendio de productos
farmacéuticos, galénicos dietético y edulcorantes, recursos terapéuticos
naturales, insumos de uso médico-quirúrgico u odontológico estériles, y
productos sanitarios estériles, así como a la fabricación de productos
cosméticos, se sujeta a las condiciones técnicas y sanitarias que establece el
presente Reglamento.
Artículo 59°.- Entiéndase por laboratorio farmacéutico, el establecimiento
dedicado a la fabricación de productos farmacéuticos, galénicos, dietético y
edulcorantes, recursos terapéuticos naturales, cosméticos, insumos o material
de uso médico-quirúrgico u odontológico estériles y productos sanitarios
estériles, así como al fraccionamiento, empacado y reenvase de los productos
mencionados. Estos establecimientos podrán, igualmente, fabricar materias
primas que se utilicen en la industria químico-farmacéutica.
Artículo 61°.- Los departamentos de producción y de control de calidad de los
laboratorios farmacéuticos deberán funcionar bajo la responsabilidad o jefatura
de profesionales químico-farmacéuticos, quienes no tendrán, el uno respecto
del otro, ningún tipo de relación jerárquica. Ambos responsables desarrollan
sus funciones bajo la autoridad del director técnico.
Artículo 67°.- La planta física de los laboratorios farmacéuticos deberá contar
con las áreas siguientes:
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a) De producción;
b) De control de calidad;
c) De almacenamiento;
d) Areas Auxiliares.
Artículo 68°.- El área correspondiente al departamento de producción deberá
contar con secciones diseñadas, estructuradas, acondicionadas y equipadas
según las formas farmacéuticas, cosméticas o de otros grupos de productos que
se elaboran, a fin de evitar la contaminación cruzada y, en general, toda otra
condición que pueda influir negativamente en la calidad de los productos.
Cada una de las secciones del área de producción deberá contar, a su vez, con
áreas físicamente separadas para la realización de las operaciones que
comprende el proceso de elaboración de los productos.
Artículo 69°.- El departamento de control de calidad deberá cumplir con las
Buenas Prácticas de Laboratorio y contar con el personal, las instalaciones y
los equipos necesarios para realizar los ensayos y determinaciones físico-
químicas, biológicas, microbiológicas o farmacológicas, que permitan verificar
el cumplimiento de las especificaciones declaradas y aprobadas al otorgarse el
Registro Sanitario del producto.
Artículo 70°.- Cuando en el departamento de control de calidad del
laboratorio se deba realizar un ensayo especial que requiera de equipo o
instrumental especializado, podrá recurrirse a cualquier laboratorio de control
de calidad de productos farmacéuticos acreditado en el país.
Artículo 72°.- Los almacenes deberán contar con zonas separadas para
almacenar materias primas, material de empaque, productos a granel y
productos terminados. Dentro de cada una de dichas zonas deberán existir
espacios destinados a almacenar materiales y productos aprobados y
rechazados, así como productos en cuarentena. Asimismo, deberá destinarse
un área para almacenar los productos devueltos o retirados del mercado.
Cualquier sistema que se utilice en sustitución de la separación física de los
productos en cuarentena deberá proporcionar una seguridad equivalente.
En los almacenes habrá zonas acondicionadas para la conservación de las
sustancias y productos, de acuerdo con su naturaleza y peligrosidad, teniendo
debidamente separados y conservados los que contengan sustancias peligrosas,
inflamables, explosivas, o que requieran condiciones especiales de temperatura
y humedad, entre otras.
Las materias primas y los productos que contengan estupefacientes y
psicotrópicos deberán almacenarse en espacios separados, dotados de
adecuadas medidas de seguridad.
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A.4. Cálculos de Balance de materia.
Balance de materia total en la columna:
W=B+D
Dato: W=6000 L, B+D=6000.
En la carga: 50 % de IPA y 50 % de H2O
En el tope: 88 % de IPA y 12 % de H2O
En el fondo: 99.9 % de H2O y 0.1 % (aprox.) de IPA
Propiedades de Alcohol Isopropílico:
Peso molecular: 60.09 g/mol = 0.06009 Kg/mol.
Densidad: 0.8 Kg/L
Calor latente de condensación: 663.17191 KJ/Kg
Propiedades de Agua:
Peso molecular: 18.0 g/mol
Densidad: 1.0 Kg/L
Calor latente de condensación: 2480.48 KJ/Kg.
EN LA CARGA:
Wy=3000 L de isopropanol, Wx=3000 L de agua.
Reemplazando estos datos en m=ρ*V, para calcular la masa de cada uno de
los componentes en la carga, se obtiene:
mWy=0.8*3000=2400 Kg de isopropanol
mWx=1*3000=3000 Kg de agua.
Calculando los moles en la carga:
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Moles totales = nt=206606.8 moles en la carga.
Calculando las fracciones molares de cada componente en la carga:
Figura A.4. Esquema de una columna de destilación batch desarrollada en
Chemcad v6
EN EL TOPE:
Balance de materia por componente en la columna total
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Reemplazando B =6000-D en la ecuación ,
siendo “%y” y “%x” concentraciones en volumen.
D=3406.14 L
Dy=0.88*3406.14=2997 L de isopropanol, Dx=0.12*3406.14=408.7 L de
agua.
Reemplazando estos datos en m=ρ*V, para calcular la masa de cada uno de
los componentes en el tope, se obtiene:
mDy=0.8*2997=2398 Kg de isopropanol
mDx=1*408.7=408.7 Kg de agua.
Calculando los moles en el tope:
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Moles totales = nt=62613.18 moles en el tope.
Calculando las fracciones molares de cada componente en el tope:
EN EL FONDO:
De la ecuación B+D=6000, para D=3406.14 L
B=6000-3406.14=2593.86 L
B=2593.86 L
By=0.001*2593.86=2.59 L de isopropanol, Bx=0.999*2593.86=2591 L de
agua.
Reemplazando estos datos en m=ρ*V, para calcular la masa de cada uno de
los componentes en el fondo, se obtiene:
mDy=0.8*2.59=2.075 Kg de isopropanol
mDx=1*2591=2591 Kg de agua.
Calculando los moles en el fondo:
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Moles totales = nt=143993.6 moles en el fondo.
Calculando las fracciones molares de cada componente en el fondo:
La razón de reflujo externo es:
L=1.5*3406.14=5109.21
L=5109.21 L.
Balance de materia en la sección superior de la columna.
V=D+L
V=3406.14+5109.21=8515.36
V=8515.36 L.
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A.5. Calculo de la Línea de Operación.
Método de McCabe-Thiele.
La ecuación de la línea de operación para la sección de rectificación en
función de la razón de reflujo externo es:
Valores calculados anteriormente para:
L=5109.21 L, D=3406.14 L, R=1.5, xD=0.3627
A.6. Valores ELV Isopropanol – Agua y Otros
DATOS DE ELV: ISOPROPANOL – AGUA, OBTENIDAS EN EL
SIMULADOR CHEMCAD V6.0.1
Plot Title: Isopropanol / Water at 101325.39 Pa By NRTL
Set Name: XY Data
Data Points: 51 / 2
Axis Labels: Isopropanol Liquid
Mole Fraction
Isopropanol Vapor
Mole Fraction
Op. Line
y=0,6x+0,25
0 0 0.254933913
0.02 0.25097 0.266933913
0.04 0.3699 0.278933913
0.06 0.434812 0.290933913
0.08 0.473497 0.302933913
0.1 0.49792 0.314933913
0.12 0.513973 0.326933913
0.14 0.52486 0.338933913
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0.16 0.532457 0.350933913
0.18 0.537925 0.362933913
0.2 0.542019 0.374933913
0.22 0.545244 0.386933913
0.24 0.547952 0.398933913
0.26 0.550392 0.410933913
0.28 0.552744 0.422933913
0.3 0.555141 0.434933913
0.32 0.557684 0.446933913
0.34 0.56045 0.458933913
0.36 0.563498 0.470933913
0.38 0.566875 0.482933913
0.4 0.57062 0.494933913
0.42 0.574765 0.506933913
0.44 0.579337 0.518933913
0.46 0.58436 0.530933913
0.48 0.589857 0.542933913
0.5 0.595849 0.554933913
0.52 0.602355 0.566933913
0.54 0.609397 0.578933913
0.56 0.616994 0.590933913
0.58 0.625169 0.602933913
0.6 0.633945 0.614933913
0.62 0.643347 0.626933913
0.64 0.653401 0.638933913
0.66 0.664136 0.650933913
0.68 0.675584 0.662933913
0.7 0.687781 0.674933913
0.72 0.700764 0.686933913
0.74 0.714576 0.698933913
0.76 0.729264 0.710933913
0.78 0.744878 0.722933913
0.8 0.761478 0.734933913
0.82 0.779124 0.746933913
0.84 0.79789 0.758933913
0.86 0.817852 0.770933913
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0.88 0.839099 0.782933913
0.9 0.861729 0.794933913
0.92 0.885852 0.806933913
0.94 0.911592 0.818933913
0.96 0.939087 0.830933913
0.98 0.968497 0.842933913
1 1 0.854933913
Tabla A.5. Valores de K y línea de operación
Figura A.5 (1). Relación de Temperatura vs fracción molar de isopropanol
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Figura A.5 (2). Curva de equilibrio L-V de Isopropanol-Agua
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A.7. Formatos Técnicos varios.