Universidad Veracruzana

Facultad de Química Farmacéutica Biológica

Experiencia Educativa:

Laboratorio de Tecnología Farmacéutica

Catedrático:

Q.F.B Mauro Villanueva Lendechy

Practica # 11

“Operaciones unitarias. Secado”

Equipo #3

Alumna: Miriam Castillo Castillo.

Fecha de entrega: 11 de mayo de 2012

OBJETIVO

Que el alumno realice la operación de secado a ungranulado farmacéutico, utilizando un horno de

lecho fijo concirculación de aire.

INTRODUCCIÓN

SECADO: Es la operación que tiene como objetivo la separación deun líquido de un gas, un líquido

o un sólido. Es una operaciónunitaria en la que por aporte de calor retiramos un líquido

contenidoen diferentes materiales, con el objetivo de favorecer la estabilidadfísica, química y

microbiológica.

Se debe considerar que algunos fármacos son sensibles a lastemperaturas altas y por esto se

recomienda que el secado serealice a una temperatura que va de los 30 a 45°C.Para secar un

granulado se emplean equipos cuya función es poneren contacto el sólido húmedo con aire

caliente y de esta manerasecar el material. Existen diferentes secadores industriales.

FUNDAMENTO

Es la operación unitaria que tiene como objetivo la separación de un líquido en un gas o en un

sólido. Es una operación unitaria en la que por aporte de calor retiramos un líquido contenido en

diferentes materiales, con el objetivo de favorecer la estabilidad física, química y microbiológica.

Dentro de la definición de secado o desecación entran diversas operaciones unitarias, como por

ejemplo, la evaporación, la filtración, el liofilizado, et.

Es por ello que se suele definir también como aquélla operación unitaria en la cual, por aporte de

calor se retira la humedad contenida en materiales sólidos o casi sólidos.

El secado es una operación muy importante en la industria farmacéutica, ya que uno de los fines

de la desecación es conseguir un producto en condiciones óptimas de inalterabilidad, durante

largos tiempos de almacenamiento.

Se debe considerar que muchos fármacos son sensibles a las temperaturas altas y por esto se

recomienda que el secado se realice a una temperatura que vaya de los 30 a los 45° c.

Para lograr un correcto secado es necesario tomar en cuenta las características del material que se

va a secar y el equipo con el que contamos, en cuanto al tamaño de partícula, la técnica de secado

sirve tanto para polvos finos como para granulados.

La higometría puede definirse como el estudio de las relaciones entre balances de materia y

energía en mezclas de vapor y agua (humedad).

RAZONES POR LAS CUALES LOS MATERIALES SE SOMETEN A LA PRUEBA DE SECADO

a) Para conferir determinadas propiedades a un material, mejorar la velocidad de flujo,

compresibilidad, etc.

b) Preservar ciertos productos susceptibles de descomponerse en presencia de humedad.

c) Facilitar el manejo posterior del producto y reducción de costos de transporte y distribución.

El mecanismo del proceso de secado depende considerablemente de la forma de enlace de la

humedad con el material: Cuanto más fuerte es dicho enlace, tanto más difícil transcurre el

secado.

Las formas de enlace de la humedad con el material se clasifica en: Químicos, físico químico y

físico mecánico.

La humedad ligada químicamente es la que se une con mayor solidez al material en determinadas

proporciones (estequiométricas) y pueden eliminarse sólo calentando el material hasta altas

temperaturas o como resultado de una reacción química. Ésta humedad es muy difícil de ser

eliminada en el proceso de secado.

Durante el secado se elimina como regla, sólo la humedad enlazada en formas físicas, químicas y

físico mecánico.

CINÉTICA DEL SECADO

El modo de aportar el calor necesario para la vaporización del agua (secado) puede efectuarse por

distintos mecanismos que se dan de manera individual o conjuntamente.

1.- CONDUCCIÓN.- Es la transferencia de calor de un cuerpo a otra parte del mismo cuerpo o a

otro cuerpo en contacto físico directo con el primero, en este tipo de transferencia no se produce

desplazamiento de las partículas del cuerpo, si no que el calor se transmite por vibraciones

atómicas o moleculares.

Ejemplo de este tipo de conducción es el calentamiento de tubos de metal por un líquido caliente

en el interior.

2.- CONVECCIÓN.- Es la transferencia de calor desde un punto a otro punto dentro de una mezcla.

En la convección el movimiento del fluido es provocado por un equilibrio entre la temperatura y la

humedad.

3.- RADIACIÓN.- Es la transferencia de energía calorífica (o cualquier clase de energía radiante

entre 2 cuerpos por medio de ondas electromagnéticas, son ejemplo de esto el secado por

infrarrojo o microondas.

Lactosa

La lactosa es un carbohidrato simple de origen natural, o azúcar, que sólo se encuentra en la leche

de los mamíferos. Por esta razón, también se conoce comúnmente como "azúcar de la leche".

Toda lactosa comercial se obtiene de la leche de las vacas como un subproducto de la industria

láctea. Químicamente, la lactosa es el disacárido de los azúcares simples de D-galactosa y D-

glucosa (Figura 1). En otras palabras, la molécula de lactosa comprende una molécula de D-

galactosa unido químicamente a una molécula de D-glucosa. La lactosa existe en dos formas

isoméricas, conocidos como alfa y beta (designado a-lactosa y lactosa b-).

Fugura 11. Estructura de la molecula de lactosa.

La lactosa de grado farmacéutico tiene una alta

producida específicamente para cumplir las

normas de identidad y pureza establecidos en las

monografías de lalactosa de farmacopeas

diversas, incluida la Farmacopea de los Estados

Unidos / Formulario Nacional (USP / NF). La

lactosa se utiliza ampliamente como un relleno o

diluyente en tabletas y cápsulas, y en un grado

más limitado en productos liofilizados, fórmulas

infantiles de alimentación, y un diluyente en

inhalaciones de polvo seco.

Propiedades generales de lactosa como excipiente

La lactosa se utiliza ampliamente como una carga o relleno de aglutinante en la fabricación de

comprimidos y cápsulas farmacéuticas. Las propiedades generales de la lactosa que contribuyen a

su popularidad como un excipiente son:

su rentabilidad;

disponibilidad;

sabor suave;

baja higroscopicidad;

compatibilidad con los ingredientes activos y otros excipientes;

excelente estabilidad física y química, y

solubilidad en el agua

Varios grados lactosa están disponibles comercialmente que tienen diferentes propiedades físicas,

tales como la distribución de tamaño de partículas y las características de flujo. La forma más

común de lactosa usada en la formulación farmacéutica es una cristalina-lactosa monohidrato.

Esta forma está disponible en un rango de molido y tamizado grados farmacéuticos que difieren

en sus propiedades físicas, tales como fluidez, densidad aparente, y la distribución de tamaño de

partículas.

La lactosa también está disponible en formas modificadas para su uso como relleno-aglutinante en

la producción de comprimidos por el método de compresión directa. Las dos formas más

importantes para esta aplicación son la lactosa secada por pulverización y la lactosa anhidra

(Figura 3). Estas formas tienen la propiedad clave que son inherentemente compactable, es decir,

son capaces de formar un compacto sólido (es decir, tabletas) bajo compresión.

Aplicaciones farmacéuticas de LACTOSA

Con el fin de hacer tabletas o cápsulas, una mezcla de excipientes e ingredientes activos primero

debe estar preparado. En su forma final, como la prensa de tabletas o cápsulas de llenado material

de alimentación, esta mezcla se le conoce como el polvo en funcionamiento. Tres procesos

principales se utilizan para preparar el polvo que va desde sus componentes, que son:

wetgranulation;

drygranulationo slugging, y

drymixing.

Para granulación en húmedo, el aglutinante se puede añadir a la mezcla seca en polvo, o como

una solución en el disolvente. El disolvente es generalmente etanol, agua, o una mezcla de ambos.

La granulación real se lleva a cabo ya sea en un mezclador de tipo de alta cizalladura, o de bajo

cizallamiento. De baja cizalladura granulación requiere más barato equipo y produce un gránulo

más poroso. De alta cizalladura granulación es más rápido y permite un buen control sobre el

tamaño de partícula.

Los grados más finos molidos se utilizan comúnmente como cargas en la producción de tabletas

por la granulación en húmedo, o en aplicaciones en las que se requiere un tamaño de partícula

pequeño. Los grados más gruesa tamizados se utilizan cuando la fluidez es importante, por

ejemplo, como diluyentes en la cápsula y aplicaciones de llenado de sobres de dosis, y como un

mejorador de flujo. Algunos grados tamizadas también se utilizan como cargas en la granulación y

formulaciones de compresión directa, aunque se debe utilizar con un aglutinante, como un

cristalino-lactosa monohidrato tiene compactabilidad inherente poco.

Granulación en lecho fluido húmedo

Variación del proceso en el que se lleva a la granulación y secado a cabo en el mismo recipiente

(un granulador de lecho fluido). La mezcla en polvo se fluidiza por el aire seco dentro de una

cámara. La solución de aglutinante se pulveriza sobre el polvo fluidizado para formar los

aglomerados. Aire de fluidización continúa hasta que los aglomerados están secos. El proceso

requiere equipo costoso, pero es más sencillo y produce una muy poroso de baja densidad

gránulo, que puede resultar en la disolución del fármaco más rápido. Lenta disolución del fármaco

a veces es un problema asociado con la granulación húmeda, como el ingrediente activo está

bloqueado en el gránulo, y la desintegración del comprimido inicial libera los gránulos en lugar de

las partículas de fármaco primarios.

En granulación en seco, la ampliación del tamaño de partícula se logra mediante la agregación de

las partículas de polvo a alta presión (es decir, por compactación) y luego triturando el material

comprimido al tamaño deseado. Multas generadas por molienda se recicla de nuevo a través del

compactador. La etapa de compresión se lleva a cabo típicamente en un compactador de rodillos

en el cual se comprime el polvo entre dos rodillos.

En la compresión directa, los requisitos clave que se ejecutan en polvo (principalmente

homogeneidad mezcla, densidad aparente constante, el flujo y compactabilidad) deben ser

cumplidos por la mezcla seca de excipientes ya que no hay otra modificación física o química antes

de la formación de comprimidos. Así, las propiedades físicas y funcionales de los excipientes, en

particular la encuadernación con relleno-, son muy importante y debe ser consistente de un lote a

otro.

Lactosa anhidra para la compresión directa es producida generalmente por secado de una solución

de lactosa en la superficie de un tambor calentado. Esto resulta en un producto compuesto de

pequeños cristales de aglomerados anhidro b-lactosa, con algunos anhidro un-lactosa presente. El

producto anhidro tiene excelente capacidad de compactación y alta solubilidad, debido a su alto

contenido de B-lactosa. Las Tablas 1 a 4 son ejemplos de formulaciones de compresión directa de

comprimidos que utilizan un polvo de lactosa altamente compactable compuesto de aglomerados

de micro-cristales de beta-lactosa anhidra y estable anhidro alfa-lactosa como relleno-

aglomerante.

Generalmente, el grado de lactosa elegida depende del tipo de forma de dosificación se están

desarrollando. Además de las propiedades generales de la lactosa, varias características de la

lactosa será beneficioso para las formulaciones farmacéuticas, si la lactosa podría ofrecer la EEB

condición de zona libre, de muy alta pureza / residuos de baja en proteínas, una excelente

funcionalidad, las formas especiales modificados para aplicaciones de compresión directa, y cuajo

de ternero libre de lactosa farmacéutica.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Determinar la curva de humedad del granulado de lactosa, comprobando con la variación de peso

la pérdida de humedad relativa, la operación unitaria que será evaluada es la de secado.

Investigar los grados de lactosa que existen.

MÉTODO

Pesar 5 charolas con 25 g de un granulado farmacéutico,previamente tamizado y humectado con

agua destilada, extender elgranulado de modo que el lecho sea lo más delgado posibleColocar las

charolas en el horno de secado a una temperatura nomayor de 60°C.Monitorear el secado a cada

una de las 5 muestras, a diferentestiempos y determinar el porcentaje de humedad con los

datosobtenidos en la siguiente tabla:

Tiempo

(minutos)

Temperatura (º

Celsius)

Peso de la muestra

húmeda

Peso de la muestra

seca

% de

humedad

5

15

25

35

45

Los resultados obtenidos representarlos en graficas de variaciones,para cada uno de los tiempos.

Diagrama

OBSERVACIONES

Algunos polvos necesitan perder humedad antes de ser utilizados, este proceso es de gran

importancia para la industria farmaceutica, entre otras ventajas, puede disminiur los costos de

transportación y reducir perdidas. Sin embargo se debe considerar si realmente es conveniente

llevar a cabo un secado ya que a veces no es economicamente rebituable ya que implica gasto de

energia y en ocaciones la degradacion de la materia, he aquí la importancia de conocer sus

propiedades y de mantener bajo control la operación unitaria.

En la presente práctica se determinó experimentalmente por medio del proceso de secado, la

humedad de una materia prima, la lactosa, colocando un granulado en una charola de aluminio y

tomando pequeños lotes aproximadamente cada 10 minutos, debido a la falta de tiempo solo fue

posible tomar 4 muestras. En la industria farmacéutica lo mas conveniente es utilizar lactosa

monohidrato, pero ya que en el laboratorio no esta disponible se utilizo lactosa spraydried para la

realización del secado.

Para secar un material es importante tomar en cuenta la sensibilidad al calor de este, se deben

conocer las características físicas, de desecación, las fuentes de calor disponibles; cuando se

mantiene una temperatura constante, y se aumenta el tiempo de exposición de un granulado al

calor en la estufa, la perdida de agua por efecto del secado serámayor, por lo tanto su porcentaje

de humedad disminuirá.

Inicialmente los granulos son humedos, al tacto la superficie tiene un aspecto mojado, sobre ella

existe una pelicula de agua libre que ejerce sobre el polvo una presion de vapor tan alta como la

del agua comun a la misma temperatura, el agua sin combinar actua como si el solido no estuviera

presente. La velocidad de secado no depende del solido, es igual a la que tendria la superficie de

agua pura, esto sera así mientras el agua del centro del granulo siga llegando a la superficie;

cuando la superficie ya no esta mojada, la humedad que se desplaza desde el interior del solida

hasta la superficie provoca un descenso en la velocidad de secado.

Figura 11.1 Preparación de la solución Figura 11.2 Granulado

de PVP K-90 7% obtenido para posterior

secado

Figura 11.3 Termobalanza utilizada para la determinación de humedad.

RESULTADOS

Actividades:

Se determino el % de humedad de un granulado de lactosa spraydried, tomando lotes cada 10

minutos, se obtuvo lo siguiente:

Tiempo

(minutos)

Temperatura

(º Celsius)

Peso de la

muestra

húmeda

Peso de la

muestra seca

% de humedad

10 60ºC 1.98g 1.83g 7.5%

20 60ºC 1.86g 1.74g 6.46%

30 60ºC 3.39g 3.19g 5.89%

40 60ºC 2.28g 2.16g 5.26%

* Se tomaron los datos de un solo equipo de trabajo debido a que solo hay una termobalanza y

por falta de tiempo no fue posible que todos hicieran la determinación a sus lotes.

Se observa como va disminuyendo el % de humedad, no se llega a un punto crítico en la velocidad

de secado.

Conclusión

Con la realización de la practica se comprendió el proceso de secado, y su cinética, además del

efecto que el tamaño del granulo tiene sobre la velocidad de secado. Fue posible la familiarización

con la termobalanza y se aprendió a calcular el porcentaje de humedad. Se preparo una solución

con un polímero y se observo en comparación con la practica anterior que se necesito menos

solución para realizar el granulado, esto por el aumento de la concentración de PVP en el liquido.

El secado de materias primas es de gran importancia en la industria farmacéutica, se debe seguir

un control de calidad en el que se mantiene una cierta humedad en los polvos utilizados para

formulación, por ello es necesario conocer las propiedades de las materias primas utilizadas y la

utilización de herramientas como el secado que nos permiten modificar algunas propiedades

físicas para ajustarlas a nuestra conveniencia.

Durante el proceso de secado es necesario estar monitoreando el proceso y la toma de lotes cada

determinado tiempo para no degradar el material, sino obtenerlo en una condición que sea

estable y la que realmente necesitamos.

BIBLIOGRAFÍA

ALVA BAZALAR N. F.; Evaluación del cambio de formulación y mejora del procedimiento de

fabricación de tabletas , LIMA-PERÚ 2002

Arévalo FernándezMercedes; Secado. MANUAL DE PRÁCTICASDE LABORATORIOTECNOLOGÍA

FARMACÉUTICA II. UNAM 2011

Guo-HwaJian; Lactose in Pharmaceutical Applications. Drug Development and delivery. 03-2008