2 da clase_operaciones_unitarias_farmaceuticas_presentacion_2012-2

OPERACIONES
UNITARIAS
FARMACEUTICAS
Q.F. MARIO BARTESAGHI P.

OPERACIONES Y PROCESOS
CONCEPTOS
Conjunto de actividades involucradas dentro
de la producción ( Desarrollo, Investigación ,
Transformación , Obtención , Generación de
Energía , Investigación, etc.) que conducen a
la obtención de un producto , un bien o un
servicio.

OPERACIONES UNITARIAS
DEFINICION:
Termino introducido en 1915 por el profesor Little, del
Massachussets Institute of Technology (M.I.T.).
La definición dada entonces, fue la siguiente: "... todo
proceso químico conducido en cualquier escala puede
descomponerse en una serie ordenada de lo que
pudieran Ilamarse OPERACIONES UNITARIAS, tales
como la pulverización, secado, cristalización, filtración,
evaporación, destilación, etc.
Q.F. EDGAR PALOMINO FERNANDEZ

• Cada OPERACIÓN UNITARIA en
particular tiene como objetivo el modificar
las condiciones de una determinada
cantidad de materia en forma mas útil a
nuestros fines .
• Este cambio puede realizarse por tres
caminos:

• Modificando su masa o composición:
Separación de Fases , Mezcla , Reacción
Química.
• Modificando el nivel o calidad de la energía
que posee: Enfriamiento , Vaporización ,
Aumento de Presión, etc.
• Modificando sus condiciones de Movimiento:
Aumentando o Disminuyendo su Velocidad o su
Dirección.

• CARACTERISTICAS:
– Elementales .
– Modificables.
– Adaptables.
– Requieren energía.

FARMACEUTICOS
OBJETIVO
Permitir que un principio
los excipientes ,
activo y
sean transformados en
MEDICAMENTO.
(TECNOLOGIA
FARMACEUTICA)

FARMACEUTICOS
• ¿PARA QUE ?
– Facilitar Administración del Principio Activo.
– Proteger al Principio Activo :
Medio Externo.
Medio Interno.
– Enmascarar (mejorar) Características Organolépticas.
en formas
– Incorporar Principios Activos sólidos
liquidas.
– Favorecer Administración (usos de vías).
– Regular la Absorción del Principio activo.

.Es cada una de las etapas de um proceso. Son
procedimientos elementales en el trancurso de la
producción. Durante las cuales no tienen lugar a la
transformación en la naturaleza de las sustancias.
Caracteristicas:
No es muy grande el numero de Operaciones.
Las operaciones unitarias involucran una serie de
factores como la T°,concentración, presión,etc. es decir
involucre las propiedades fisicas y quimicas , asi como la
naturaleza de las sustancias.
Esta situación determina la dependencia de instrumentos
y aparatos en la cual puede realizarse estas operaciones

CLASIFICACIÓN DE LAS
POR SU FUNCIÓN ESPECIFICA
POR EL ESTADO FISICO DE LA MATERIA
POR EL ESTADO (FASE) DEL MATERIAL SOMETIDO A
UN PROCESO. Ejm: Operaciones Unitarias que manejan
cuerpos solidos ( Desintegración
mecanica,tamizado,etc.). Operaciones unitarias que
intervienen en fluidos (filtración).

CLASIFICACIÓN DE LAS
POR SU FUNCIÓN ESPECIFICA
SEPARAR UNIR DAR FORMA TRANSMITIR
CALOR
Tamizar Mezclar Granular Calentar
Extraer Disolver Triturar Fundir
Prensar Suspender Comprimir enfriar
Filtrar Emulsionar Vaciar
Solidificar
Colar Amasar
Centrifugar
Decantar
Evaporar
Destilar
Secar
Concentrar

De todas , quizás la Transmisión de Calor
dea la mas importante, por que , entre
muchas razones, siempre está presente en
los procesos industrials.
La forma de utilización de las
Operaciones depende:
FINALIDAD - CAPACIDAD Y
DESTINO DE USO

SEPARAR
Tamizar: Separar material granulosos según el tamaño
de particular. Se realiza en aparatos llamados
TAMICES, los cuales son mallas graduados de acuerdo a
la abertura del tramado.
Extraer: Separar una mezcla de sustancias por
disolución de uno o mas components por medio de
disolventes o mezclas de de ellos. Pueden ser:
Percolación o Lixiviación, Maceración, digestion,
decocción,etc.
Prensar: Separar un liquid de un material por
compression del mismo contra una plancha perforada
Filtrar: Pasar una suapensión a travéz de un material
poroso, llamado filtro. Se conoce la porosidad del
filtro.
Colar: Parecido a la filtración, pero no se conoce la
porosidad del filtro utilizado

SEPARAR
Centrifugar: Seporar solidos de liquidos por acción de la
fuerza centrifuga.
Decantar: Eliminación del liquid de una suspension en
reposo, cuyo solido se ha dejado sedimentar.
Evaporar: Eliminar completamente el disolvente de una
solución por aporte de
Destilar: Separar una mezcla de liquidos o una solución
por evaporación y posterior condensación del
Secar: Rliminar la humedad de un material, aplicando
calor o sales anhidras.
Concentrar: Eliminar parcialmente el disolvente de una
solución.

UNIR
Mezclar: Homogenizar, repartir uniformemente dos o
mas sustancias entre si
Disolver: Repartir una sustancia solida, liquida o
gaseosa en un vehiculo, generalmente liquid.
Suspender: Dispersión homogenea de un insoluble en un
vehiculo apropiado.
Emulsionar: Unir 2 o mas fases no miscibles. Mediante
una tercera llamado tensioactivos a agente emulsificante

DAR FORMA
Granular: Aglomerar sustancias finamente divididas
mediante presión o por impregnación con un liquidos
aglutinante
Triturar: Dividir los solidos hasta un pequeño tamaño de
particula.
Compromir: Dar forma a un granulado o polvo hacienda
que se adhieran por la presión ejercida.
Vaciar: Dar forma a una masa fundida que solidifica
sobre un molde.

TRANSMITIR CALOR
Calentar: Ganancia de calor de un cuerpo por acción del
calor
Fundir: Cambio de estado de solido a liquido por acción
del calor.
Enfriar: Perdida de calor de un cuerpo
Solidificar: Cambio de estado de liquido a solido por
perdida de calor.

FARMACEUTICOS
CLASIFICACION :
Atendiendo a la propiedad que predomina en una
transformación pueden ser:
• OPERACIONES UNITARIAS FISICAS.
• OPERACIONES UNITARIAS QUIMICAS.

OPERACIONES UNITARIAS FISICAS
OPERACIONES UNITARIAS FISICAS :
1.- De Transferencia de Materia.
2.- De Transferencia de Energía.
3.- De Transferencia Simultanea de Materia y
Energía.
de Cantidad de
4.- De Transferencia
Movimiento.
5.- Complementarias.

Energía.

4.- De transferencia de cantidad de Movimiento.

5.-Operaciones unitarias complementarias:

Están basadas en un fenómeno denominado
DIFUSIÓN.
movimiento
consecuencia
Las Masas se ponen en
o intentan mezclarse
de que existen en el
como
fluido
gradientes de concentración.
Cuando se colocan dos fases que
encuentran en equilibrio en relación
no se
con un
determinado componente lo que ocurre es que
dicho componente se transfiere de una a otra
intentando alcanzar el equilibrio.

Aprovechando este fenómeno de la DIFUSIÓN
se ponen en contacto fases distintas y lo que
sucede es que los componentes van a intentar
igualarse y se realiza el diseño de aparatos
para lograr dicha separación.
Esta separación puede tener dos objetivos:
• Separar una sustancia que esté
impurificando un fluido.
• Separar un compuesto que tenga un valor
intrínseco mayor estando libre

a.DESTILACIÓN:
Es la más utilizada en
ingeniería química y
consiste en separar 2
o más componentes
de una mezcla líquida
aprovechando
diferencias en
sus
cuanto
a la presión de vapor.

b. ABSORCIÓN : Es una operación unitaria regida
por transferencias de materia que consiste en poner
en contacto un gas con líquido con el objetivo de
que en él se disuelva alguno de los componentes
del gas.
– DESORCIÓN: Operación continua a la absorción
y en ella un gas disuelto en un líquido es arrastrado
por un gas inerte quedando eliminado del líquido
inicial.
Los procesos químicos en los que se aplica la absorción
es la eliminación de gases ácidos; secado del cloro (con
H2SO4 ).

c. EXTRACCIÓN: Está basada en la disolución de
uno o varios componentes de una mezcla en un
disolvente selectivo. La mezcla puede ser líquida o
sólida:
•EXTRACCIÓN LÍQUIDO - LÍQUIDO: Se requiere
que los dos líquidos que se ponen en contacto sean
inmiscibles. Representa una solución ventajosa con
relación a la destilación porque permite extraer
varias sustancias que tengan un grupo funcional
parecido. Para no utilizar la destilación con arrastre
de vapor se emplea este método.

• EXTRACCIÓN SÓLIDO - LÍQUIDO: también
llamada Lavado, Lixiviación, Percolación.
Si pretendemos un componente no deseado de un
sólido se denomina Lavado.
Lixiviación se emplea cuando se desea extraer un
componente valioso.
Percolación se emplea para indicar que existe el
vertido de un líquido sobre un sólido.

d. ADSORCIÓN:
Operación unitaria física regida por la transferencia
de materia.
Consiste en la eliminación de algún componente de
una fase fluida mediante un sólido que lo retiene.
El fluido puede ser un líquido o un gas.
La adsorción es un fenómeno de superficie.
En la superficie del sólido se dan interacciones que
hacen que las moléculas del fluido queden
retenidas.

Si son retenidas mediante un enlace químico fuerte
se denomina quimisorción.
Si son retenidas mediante una interacción débil se
denomina fisisorción. El fenómeno contrario a la
adsorción se denomina desorción.
Los sólidos empleados han de tener una gran
superficie de adsorción como es el caso del carbón
activado, gel de sílice, alúmina activada. Para que
por ejemplo se de la adsorción tenemos 1 gramo
de carbón activo que presenta una superficie de
1000 m².

e. INTERCAMBIO IÓNICO: Es una operación
unitaria física regida por transferencia de materia
que consiste en la sustitución de uno o varios iones
de una disolución por otros que inicialmente forman
parte de la llamada resina de intercambio iónico.
En toda operación que hay intercambio iónico hay
reacción química, una reacción química lo
suficientemente rápida que lo que rige la velocidad
del proceso es la diferencia de concentraciones
entre los componentes (difusión).
Q.F. EDGA PALOMINO FERNANDEZ

Las resinas son neutras y formadas por iones; al
ponerse en contacto con el fluido se produce un
intercambio iónico que produce dos tipos de
resinas:
•Resinas catiónicas: el anión es fijo e intercambian
el catión.
•Resinas aniónicas: el catión es fijo e intercambian
el anión.

para
Se emplean en el tratamiento de aguas:
ablandar el agua se sustituyen Mg ²+, Ca ²+.
La resina en este caso debe ser catiónica con
catión Na + que es más soluble que los otros dos lo
que facilita su eliminación.
Para regenerar la resina empleamos cloruro sódio
y lo hacemos pasar por la disolución.

También se emplea
desmineralización de
en la desionización
aguas: se colocan 2
columnas (catiónica y aniónica) consecutivas.
La catiónica hará el intercambio con cationes , la
aniónica lo hará con los aniones dando OH -.
La resina catiónica se regenera con HCl y la
aniónica se regenera con NaOH.
Al final se añade un tampón para que el agua sea
neutra.

Regidas por transferencia de calor y son solo una
parte de aquellas que están regidas por un
intercambio de energía.
• Aislamiento térmico.
• Calentamiento o enfriamiento de fluidos:
Intercambio de calor sin cambio de fase .
• Evaporación , Condensación , Sublimación
(liofilización), Solidificación (cristalización):
Intercambio de calor con cambio de fase .

Energía.
Puede darse al poner en contacto dos fases
entre si , se da un intercambio de materia y
calor en sentidos contrarios.

3.- De Transferencia Simultanea de Materia y Energía.
Acondicionamiento de gases o enfriamiento
de líquidos
El gas suele ser el aire y el líquido el agua pero
el fundamento es universal. Es la operación
unitaria que tiene por objeto modificar las
condiciones de humedad y temperatura de una
corriente de aire por interacción directa con otra
corriente de agua. También se suele hablar de
humidificar el aire, deshumidificar el aire,
enfriamiento del agua.

La HUMIDIFICACIÓN se consigue poniendo en contacto
aire no saturado con una corriente de agua a unas
temperaturas en las que el aire aumente su contenido en
humedad.
La DESHUMIDIFICACIÓN se conseguirá al poner en
contacto aire húmedo con un líquido más frío; de esta
manera conseguiremos que se condense el agua que
había en el aire y por lo tanto disminuya su contenido en
agua inicial. De esta manera obtendremos un valor
deseado de humedad absoluta. A continuación el aire lo
puedo calentar al valor que deseemos y este es el
funcionamiento de los acondicionadores de aire que se
utilizan actualmente.

OTROS TIPOS:
DELISCUESCENCIA: Sustancias sólidas que tienen
una elevada solubilidad en agua. Tenemos un sólido
en contacto con humedad. En la superficie del sólido
se forma una película que absorbe agua hasta que
se satura. Si la disolución es saturada tendrá una
presión de vapor muy pequeña y atraerá mayor
cantidad de agua del aire. Esas nuevas moléculas
van a seguir disolviendo el sólido y llegará un
momento en que todo el sólido pasa a líquido
(disolución). El sólido llega a convertirse en líquido.

Deliscuescencia:
delicuescentes
materiales
deliquescere,
sustancias (en su
líquido)
sales)
hacerse
mayoría
afinidad química
Los
(del latín
son
que
por
tienen una fuerte
la humedad y que
absorben cantidades relativamente altas
de agua si son expuestos a la atmósfera,
formando una solución líquida. Ejemplos
de sustancias delicuescentes son: cloruro
de calcio, cloruro férrico, cloruro de
magnesio, cloruro de zinc, carbonato de
potasio, hidróxido de potasio y el hidróxido
de sodio.
Debido a su gran afinidad por el agua,
estas sustancias suelen ser usadas
como desecantes.

OTROS TIPOS:
•HIGROSCOPIA: Sustancias que tienen tendencia
a coger moléculas de agua pero sin llegar a
disolverse. Todas las sustancias delicuescentes son
higroscópicas pero no al revés.
• Son HIGROSCÓPICOS todos los compuestos que
atraen agua en forma de vapor o de líquido de su
ambiente, por eso a menudo son utilizados como
desecantes.

OTROS TIPOS:
Algunos de los compuestos higroscópicos reaccionan
químicamente con el agua como los hidruros o los metales
alcalinos.
Otros la atrapan como agua de hidratación en su
estructura cristalina como es el caso del sulfato de sodio.
El agua también puede adsorberse físicamente.
En estos dos últimos casos, la retención es reversible y el
agua puede ser desorbida.
En el primer caso, al haber reaccionado, no se puede
recuperar de forma simple.

OTROS TIPOS:
Algunos ejemplos de los compuestos higroscópicos más
conocidos son:
 Cloruro cálcico (CaCl2)
 Cloruro de Sodio (NaCl)
 Hidróxido de Sodio (NaOH)
 Ácido sulfúrico (H2SO4)
 Sulfato de cobre (CuSO4)
 Pentóxido de fósforo (P4O10)
 Silica gel
 Miel.

OTROS TIPOS:
Eflorescencia:
Es la pérdida de agua de cristalización, se pone de
manifiesto cuando disminuye la humedad relativa del
ambiente.
En la lista de sustancias susceptibles de este problema
hay sustancias terapeuticas muy activas (citostáticos),
en una misma dosis a igual peso, al perder agua hay
mayor riqueza de principio activo con lo cual aparece
una supradosificación, aparece una dosificación
erronea con efectos secundarios imprevisibles.

OTROS TIPOS:
Eflorescencia:
Controlar la humedad de
humedad relativa así como
los laboratorios,
la humedad del
 Prevención:
controlar la
envase.
 Hay sustancias de gran actividad terapeutica que lo pueden
sufrir, la ciclofosfamida, la sacarina sódica que es un
edulcorante habitual en formas orales; si está cristalizada no
es eflorescente pero si está pulverizada puede perder hasta
2/3 partes de su agua. El sulfato de morfina, la cafeina, sales
de hierro, los sulfatos, malatos, atropina, fumaratos, acetatos,
sales de magnesio, sales de Zn. Desconocer este riesgo
supone un riesgo para el paciente.

OTROS TIPOS:
 Cristalización:
Formación de partículas sólidas cristalinas en el
seno de una fase homogénea.
Desde el punto de vista industrial la cristalización
más importante es la que con lleva la formación de
cristales a partir de disoluciones líquidas
sobresaturadas.

Sus objetivos son:
– Formar sustancias con presentación más agradable.
– Grado de pureza.
Características:
– Tamaño.
– Forma.
– Uniformidad.
– Pureza.
en el
Las tres primeras son propias de la cristalización.
La pureza depende además de la disolución
disolvente, es decir, recristalización.

OTROS TIPOS:
Secado:
Operación unitaria física regida por la transferencia
simultánea.
Su objetivo es reducir el contenido de agua de un sólido.
En algunas ocasiones es el punto final para conseguir un
producto listo para el envasado.
Si tengo un sólido con mucha agua intento eliminarla mediante medios
mecánicos y esto es previo al secado pero no es el secado.
El término secado indica la disminución de la humedad del sólido.
Todo el agua del sólido no tiene las mismas características.
Un sólido tendrá mayor o menor cantidad de agua según la higroscopía
que presente este sólido.

4.- De transferencia de cantidad de Movimiento.
Circulación interna de fluidos:
circulación de fluidos por tuberías
Circulación externa de fluidos:
circulación de fluidos por lechos porosos
Movimiento de sólidos en el seno de fluidos:
Sedimentación, filtración ...

5.-Operaciones unitarias complementarias:
No se basan en ninguno de los fenómenos
de transporte citados anteriormente
a. Trituración
b. Molienda
c. Tamizado
d. Mezclado

Avances en tecnología.
• Nuevos excipientes: facilitan procedimientos
• Desarrollo de técnicas de caracterización : Digitalización,
microscopia electronica,tecnicas analíticas, etc.
• Mayores y mejores conocimientos físico - químicos:
dispersiones , emulsiones , reología.
• Operaciones Unitarias mas científicas : Técnicas de
filtración , secado , Mezclado etc. (sustancias termolabiles).
• Automatización de procedimientos : reducción de espacio
y tiempo.
• Necesidad de nuevos sistemas terapéuticos : Principio
Activo no convencionales.
• Criterios Biofarmaceuticos.
• Exigencias de calidad.

Conjunto
operaciones
utilizadas o
ordenada
de
unitarias
aplicadas
y
secuencialmente para
obtener un producto de
características
definidas.
PROCESO

PROCESO
Ejemplo :
Obtención de tabletas:
1.- Selección de Materia Prima.
2.- Elegir Proveedor.
3.- Obtención de Materia Prima.
4.- Recepcionar y almacenar la materia prima
5.- Controlar la materia prima.
6.- Pesar cantidades (dispensar).
7.- Homogenizar tamaños.
8.- Grado de humedad.
9.- Mezclar.
10.- Granular.
11.- Secar.
12.- Comprimir.
13.- Empacar.

PROCESO
Diagrama de Flujo :
Secuencia ordenada y
simbolizada de diferentes
pasos de un proceso propia
de cada producto.
Indica las operaciones
requeridas y su secuencia.
Especifica las maquinas o equipos que se deben emplear.
Expresan el tiempo estimado de preparación.
Se conservan como registros de operación.

PROCESO
Diagrama de Flujo :
Facilitan la uniformizacion de métodos de trabajo.
Se utiliza para entrenar personal nuevo en los
procedimientos de trabajo.
Se modifican periódicamente cuando se incorporan
cambios en el método de trabajo o se introduce
nueva tecnología.

PROCESO
Diagrama de Flujo :
Reglas para la construcción :
1.-Tener inicio y fin
2.-Líneas de dirección : rectas , horizontales ,
verticales.
3.- Líneas de dirección conectadas.
4.-Construcción : de arriba hacia abajo y de derecha
a izquierda.
5.- Notación con lenguaje propio.
6.- Tarea compleja , notas de ayuda.
7.- Fuera de pagina , usar conectores.
8.- No usar mas de una línea a un símbolo

Diagrama de flujo : Símbolos

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