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1. Introducción
2. Secado
3. Filtración
4. Mezclado
5. Tamizado
6. Evaporación
7. Videos de operaciones unitarias

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Cada operación es considerada una operación unitaria. El profesor Little, del Massachussets Institute of Technology en 1915 introdujo el concepto de operación unitaria. Dicha definición en ese entonces fue: "todo proceso químico conducido en cualquier escala puede descomponerse en una serie ordenada de lo que pudiera llamarse operaciones unitarias como pulverización, secado, cristalización, filtración, evaporación, destilación, etc". Las operaciones unitarias tienen en común el aspecto  de la fuerza impulsora, causante que una transferencia de propiedad se produzca o cese.

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 Los procesos químicos, en general, y cada operación unitaria en particular, tienen como objetivo modificar las condiciones de una determinada cantidad de materia en forma más útil para nuestros fines.  Este cambio puede hacerse por tres caminos: modificando su masa o composición,  modificando el nivel o calidad de la energía que posee y modificando  su condición de movimiento. En el presente trabajo se hablará sobre operaciones unitarias de secado, filtración, tamizado, mezclado y evaporación que son de importancia dentro de la tecnología farmacéutica.

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MGA 0671 "Perdida por secado"

El procedimiento establecido en este ensayo se emplea para determinar la cantidad de materia volátil de cualquier naturaleza que se elimina bajo las condiciones especificadas. Para las sustancias

que únicamente contienen agua como constituyente volátil. En este método se especifica que si la muestra es de forma de cristal se deben reducir a un tamaño de 2 mm, sí la muestra son capsulas utilizar una porción de no menos de 4 capsulas. Por otra parte si la muestra es una tableta utilizar una porción no menos de 4 tabletas finamente pulverizadas. El tamaño de particula en un proceso de secado, de forma en que si la muestra de un producto es una tableta esta debe ser degradada hasta lo más minimo trituradas posibles para quitar el exceso de humedad.

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Los análisis térmicos son el conjunto de técnicas instrumentales de análisis que permiten medir propiedades asociadas a cambios físicos o químicos de una sustancia. La medición se puede hacer sobre el valor absoluto de una propiedad como el peso o modelo de compresibilidad o bien entre diferencia de propiedades de la muestra.
Compuestos puros: medir temperatura y calor de los cambios de fase.
Mezclas: identificar la no interaccion de compuestos que son sólidos
Cocriztalizados: identificar y cuantificar cocristalización.

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MGA 0041 "determinacion de agua por Kharl-Fisher

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MGA 0041 "determinacion de agua por Kharl-Fisher

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El metodo se basa en la relación cuantitativa que se produce entre el agua y un reactivo constituido por dióxido de azufre y Yodo en piridina anhidra y metanol anhidro, Despues de que el agua reacciona con el yodo libre en la Sln. se produce un  cambio de color y el punto final de la titulación puede determinarse utilizando un microamperimétro debido a que se produce una diferencia de potencial en el seno de la reacción.

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La prueba de pérdida por secado determina tanto agua como material volátil y se lleva a cabo a una temperatura entre 100 °C – 105 °C o en un desecador sobre pentóxido de fósforo a presión atmosférica o a presión reducida y temperatura ambiente.

Un exceso de agua en materiales de plantas medicinales favorece el crecimiento microbiano, la presencia de hongos y bacterias así como el deterioro del material seguido de hidrólisis. El límite para el contenido de agua es específico para cada material vegetal.

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El punto de rocio se podrá entender como la formación de pequeñas nubes (niebla), y que ejerce el rocio sobre los objetos
El proceso de secado de una industria debido a que con la formación de  humedad se puede llevar a cabo la proliferacion de Microorganismos patogenos y/o contaminantes que pueden afectar los productos.
Un lecho fluidizado es un fenomeno fisico que ocurre cuando una cantidad de una sustancia solida particulada se coloca en condiciones apropiadas par hacer que una mezcla solida se comporte como fluido.

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Para el cloruro de sodio se deben tener las siguientes condiciones de secado, secar aproximadamente 3.0g de NaCl a 140°C dentro de un horno de secado.
El psicrométro es una herramienta que nos ayuda a medir la humedad relativa o contenido de vapor de agua en el aire.
La humedad relativa es la relación entre la cantidad de agua contenida en el aire y la máxima cantidad que el aire seria capaz de contener a esta temperatura
La humedad absoluta es la cantidad de vapor de agua contenido en un determinado volumen de aire.

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La mayoría de los filtros industriales operan a vacío o a presión superior a la atmosférica. También son continuos o discontinuos, dependiendo de que la descarga de los sólidos sea continua o intermitente. 

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Una operación unitaria de filtración es en la cual el componente sólido-liquido se separa del componente liquido haciendo pasar este ultimo a través de una membrana porosa la cuál retiene a los sólidos en su superficie o interior.
Mecanismos de filtración:
Interceptción directa: Es esencialmente un tamizado que tiene mecánicamente las partículas.
Impacto inercial: Ayuda a remover las partículas más pequeñas que el tamaño del poro del medio filtrante.
Interpretación difusional: Las moléculas de gas golpean a gotas de aerosol o partículas pequeñas suspendidas en el mismo.

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Características de los medios filtrantes

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Características de los medios filtrantes

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Debe ser eficaz, Procedimiento facilitado, garantiza mejoras en la calidad y claridad del filtrado, rendimiento y volumen del filtrado , características físicas deseadas, tamaño especifico, gravedad y granulometría.

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Principales Filtros utilizados en la Industria Farmacéutica 

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Principales Filtros utilizados en la Industria Farmacéutica 

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Secador de lecho fluido:  es un procedimiento muy utilizado dentro de la industria farmacéutica, por la elevada eficiencia para secar los granulados obtenidos por vía húmeda de granulación
Tamices: se utilizan para tamizar en distintos procesos, están indicados en ensayos de pequeñas muestras, de tipo seco y por vía húmeda, son programables y tienen un sistema de fijación por distintas capas de tamices, para distintos tipos de polvo: grueso, fino y muy fino.
Micronizador: es un molino de micronización clásico de chorro en espiral que utiliza gas comprimido para producir materiales superfinos mediante la conminución autógena.

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Secadores de Lecho Fluido

Secadores de pulverización

Filtros Nutsche

Colectores de polvo

Filtros de disco horizontales

Granuladores

Micronizadores

Tamices

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La importancia de realizar un buen mezclado en la industria farmacéutica para asegurar la uniformidad de los componentes de medicamentos y por lo tanto su eficacia.
Algunos factores que intervienen en la homogeneidad de una mezcla de polvos son que las partículas no tengan las mismas propiedades para la segregación, es decir que no hay una distribución del tamaño.

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1. Mezcladores de Tambor Rotatorio: El mecanismo predominante es el difusivo (ocurre segregación).

2. Mezcladores convectivos: En este tipo de equipos la circulación de sólidos se logra dentro de carcasas estáticas en las que se disponen paletas que rotan.

3.  Lechos fluidizados: En estos mezcladores el mecanismo de mezclado predominante es la convección. En este equipo se puede llevar a cabo más de una operación unitaria.

4. Mezcladores de alto corte: Son parecidos a los rotogranuladores, en este caso el mecanismo principal de mezclado son los esfuerzos de corte generados. Son muy usados para el mezclado de polvos cohesivos

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Las propiedades que favorecen la segregación son las siguientes:

Distribución de tamaño

Densidad:

Forma:

Adhesión

Cohesividad

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1. Segregación por trayectoria: Las distancias recorridas por las partículas son proporcionales al tamaño de las mismas, cuanto más grandes son se descargan a mayor distancia.

2. Percolación de finos: Si la mezcla vibra, las partículas más pequeñas pueden percolar entre las grandes.

3. Ascenso de partículas grandes debido a efectos de vibración: Si una mezcla es sometida a vibración, las partículas más grandes se mueven hacia arriba.

4.  Segregación por elutriación: Cuando una mezcla se fluidiza, las partículas más pequeñas pueden elutriar siempre y cuando la velocidad del gas que circula exceda la velocidad terminal de las mismas

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En la industria generalmente se trabaja con sólidos los cuales precisan de una reducción previa del tamaño de los trozos, gránulos o partículas.
Las partículas finas presenta un comportamiento que puede ser representado por una ecuación empírica .En la medida en que el tamaño de las partículas disminuye se incrementa considerablemente el aporte de la energía.

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La farmacopea americana (USP) clasifica la forma externa o hábito de los cristales en 6 categorías :

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La farmacopea americana (USP) clasifica la forma externa o hábito de los cristales en 6 categorías :

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1. Acicular:Tienen forma de agujas cuya altura y anchura son similares.

2. Columnar: Estas son delgadas y alargadas con anchura y longitudes mucho más grandes que las partículas aciculares.

3. Hojuela: Son delgadas, aplanadas de longitud y anchura similar.

4. Placa: Son planas de longitud y anchura similar pero con una mayor altura.

5. Laminar:Son planas, alargadas en forma de cuchillas.

6. Cúbica: Son de similar altura, longitud y anchura. Aquí se incluyen también las formas esferoidales.

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 Medida del tamaño y distribución de partícula

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 Medida del tamaño y distribución de partícula

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El tamaño y distribución de tamaño de partícula son esenciales para lograr un llenado uniforme de las matrices y por lo tanto, tener una buena dosificación del fármaco. Existen diversos métodos para determinar el tamaño de partícula, los cuales poseen ventajas y desventajas dependiendo del tipo de material a analizar

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MGA 0891 " Determinacion del tamaño de particulas sólidas por tamizado" 

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MGA 0891 " Determinacion del tamaño de particulas sólidas por tamizado" 

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Seleccionar la malla de acuerdo a lo que se indique en la monografía del producto correspondiente y ensamblarla al receptor.

Pesar exactamente de 25 a 100 gramos del polvo y transferirlo a la malla seleccionada.

Ensamblar la tapa.

Agitar vigorosamente sobre una superficie lisa y plana, en forma rotatoria circular y en plano horizontal por un lapso de 15 a 20 segundos.

Cambiar la agitación en forma de vaivén en plano vertical por 15 a 20 segundos.

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Es uno de los métodos más sencillos para medir el tamaño y distribución de partícula. Consiste en hacer pasar el material a través de una serie de tamices circulares de cerca de 20 cm de diámetro y 7 cm de altura; cada uno de diferente tamaño de poro organizado desde el más grande hasta el más pequeño de manera que cada tamiz encaje en el siguiente herméticamente para minimizar la pérdida de polvo. Se debe tener en cuenta que los tamices deben quedar alineados en el mismo plano vertical. Los tamices se someten a movimiento axial y diametral constante durante 10-15 minutos de manera tal que el material pase por todos los tamices y que al final de la prueba el material quede disperso en diversas fracciones entre los tamices

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Es una operación unitaria que permite remover un líquido de una mezcla, con el objetivo de separar componentes o concentrar una solución, suministrando energía. En el proceso de evaporación se comienza con un producto líquido y termina con uno más concentrado pero bombeable. Este producto más concentrado pasa a ser el producto principal del proceso en esta etapa.

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Evaporadores de Película descendente

Evaporadores de Película Ascendente

Evaporadores de Circulación forzada

Evaporadores de Placa

Evaporadores Compactos

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En las unidades de evaporación existen 3 tipos de calentamiento posibles: vapor bajo presión o en vacío, agua caliente y fluido térmico. Estos tres métodos ofrecen un campo de acción más amplio. Los diferentes tipos de evaporación tienen el mismo objetivo de calidad: obtener más productos con un consumo menor de energía y materias primas.

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Presión del vapor producido por determinado líquido a cierta temperatura. Representa la tendencia de dicho liquido a evaporarse. A la temperatura de ebullición le corresponde una tensión de vapor igual a la presión del ambiente.

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La evaporación industrial tiene el objetivo de concentrar los extractos de un producto, eliminado, mediante calor y/o presión reducida, el agua o cualquier otro compuesto volátil que contenga. Las materias primas son los ingredientes básicos utilizados en la química fina, farmacia, agro alimentación, y más concreta mente, en la perfumería.

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https://www.youtube.com/watch?v=IPQ4k-aOgI4
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