Operações Unitárias e Tecnologia Farmacêutica: Guia Completo

Operações Unitárias (OU)

Etapas individuais que constituem os processos que transformam uma matéria-prima em produto final. Podem ser classificadas por:

• Transferência de Calor;
• Transferência de Massa;
• Transferência de Quantidade de Movimento;
• Transferência de Energia ou Biotecnologia.

Objetivos das Operações Unitárias

Cada etapa favorece:

• Otimização e interação das conversões químicas nos processos industriais;
• Preparação das matérias-primas a serem processadas;
• Otimização da racionalização energética dos processos;
• Separação e/ou purificação dos processos intermediários e/ou finais.

(Gradiente de potencial x Coeficiente de transferência = força ou fluxo por unidade de superfície.)

Operações Unitárias Mecânicas

Envolvem o transporte e a separação dos fluidos.

Fluido: É uma substância que, ao ser submetida a uma tensão de cisalhamento, escoa, ao invés de deformar-se como um sólido. Características mais importantes: viscosidade e pressão.

Separação dos fluidos: Centrifugação e filtração.

Operações Unitárias de Quantidade de Movimento

Exemplos incluem: fluidização, concentração sólido-líquido, mistura líquido-sólido, moagem, trituração, filtração, tamisação (peneiramento), e mistura sólido-sólido.

Transferência de Calor

Os mecanismos principais são:

• Condução: Contato direto entre dois corpos.
• Convecção: Mistura de fluidos.
• Radiação: Ondas de calor.

Equipamentos de Transferência de Calor

Os principais equipamentos são os trocadores de calor e os evaporadores (utilizados para concentração de soluções, retirando o solvente).

A transferência de calor pode ser efetuada:

• Pela mistura de fluidos;
• Pelo contato entre os fluidos;
• Com armazenagem intermediária;
• Através de uma parede que separa os fluidos quente e frio.

Transferência de Massa

Envolve a separação de fluidos miscíveis. Exemplos de operações:

• Destilação;
• Secagem;
• Separação por membranas;
• Absorção (sólido-líquido-gás).

Princípios Fundamentais dos Sistemas

Para descrever o comportamento dos sistemas, utilizamos:

1. Princípios ou leis da conservação de massa, quantidade de movimento e entalpia;
2. Equações constitutivas ou descritivas do fenômeno de transferência;
3. Equações de estado;
4. Condições de contorno.

Granulometria e Mesh

A classificação granulométrica é dada em mesh:

• Grosseiro: 20 mesh
• Intermediário: entre 20 e 200 mesh
• Fino: 200 mesh

O tamanho das partículas é expresso em mesh por centímetro linear. Mesh é uma unidade de medida de malha de peneiras: quanto maior o número, menor o tamanho do furo e, portanto, menor a granulometria do material peneirado.

Moagem (Redução de Tamanho)

Operação mecânica de redução do tamanho das partículas de sólido, visando a adequação da matéria-prima à sequência das etapas de produção. É uma operação dependente do produto, do equipamento e do processo.

Aplicações Farmacêuticas da Moagem

A superfície específica aumenta com a diminuição do tamanho da partícula, o que é crucial para a quantidade e uniformidade do produto final.

Tipos de Equipamentos de Moagem

Moinho de Martelos

Funciona por impacto, utilizando um rotor de alta velocidade. A distância entre a parede do moinho e os martelos varia o tamanho das partículas. É adequado para materiais secos, resíduos de filtração, pomadas e pastas.

Moinho de Bolas

Consiste em uma capa cilíndrica que gira em um eixo horizontal, carregada com bolas de aço ou porcelana. A redução do tamanho é feita pela ação do impacto e da fricção das bolas ao girar no moinho.

Trituradores de Mandíbulas

A alimentação passa entre duas mandíbulas pesadas, e o material é triturado ao passar lentamente por um espaço progressivamente menor.

Granulação

Processo onde partículas primárias pulverulentas se aglomeram, formando entidades multiparticuladas maiores chamadas grânulos.

Vantagens da Granulação

• Conservação da homogeneidade de distribuição dos componentes e das fases granulométricas;
• Maior densidade;
• Facilidade de escoamento;
• Maior reprodutibilidade em medições volumétricas;
• Maior compressibilidade e resistência mecânica superior.

Métodos de Granulação

Via Úmida

Adição de líquido sobre o pó. A massa é forçada através de uma malha para produzir grânulos úmidos, seguida de secagem.

Via Seca

Utiliza altas pressões:

1. Prensagem (Briquetagem): A mistura de pós é compactada dentro de um molde por uma prensa, formando um briquete.
2. Rolos Compactadores: A mistura de pós é comprimida entre rolos para produzir uma folha laminada de material.

Comprimidos

Formas farmacêuticas sólidas obtidas por agregação de substâncias medicamentosas e adjuvantes (excipientes) por meio de pressão.

Vantagens dos Comprimidos

• Boa apresentação;
• Rapidez e economia de fabricação;
• Precisão de dosagem;
• Volume reduzido;
• Comodidade de ingestão e transporte;
• Boa estabilidade.

Tipos de Pós para Compressão

Pós Diretamente Compressíveis

Possuem densidade e escoamento adequados para a câmara de compressão, garantindo o enchimento adequado da matriz e não provocando atrito na máquina.

Pós Não Diretamente Compressíveis (Excipientes)

Requerem a adição de adjuvantes, como adsorventes, aglutinantes, molhantes, tampões, corantes, aromatizantes e edulcorantes.

Diluentes

• Solúveis: Lactose e sacarose.
• Insolúveis: Amido.
• Mistos: Granulado (ex: lactose + amido).

Funções dos Excipientes

Adsorventes

Absorção da água de extratos, fixação de princípios ativos (PA), incorporação de princípios higroscópicos ou hidrolisáveis.

Aglutinantes

Substâncias que agregam pós não compressíveis ou com dificuldades compressíveis. Ex: goma arábica, gelatina, PVP.

Desagregantes

Aceleram a desagregação dos comprimidos nos líquidos corporais. A fase externa do granulado incha em contato com a água ou se dissolve. Ex: manitol, sorbitol, isomalt.

Lubrificantes

Asseguram o completo enchimento da matriz.

• Ação Deslizante: Facilita o escoamento do pó ou granulado do escoador para a matriz da máquina.
• Ação Antiaderente: Impede a aderência do pó ou granulado nas paredes da máquina.

Molhantes

Combatem a repulsão da água causada pelos lubrificantes hidrofóbicos. Ex: Laurilsulfato de sódio, Tween 80.

Tampões

Mantêm o pH da fórmula estável (importante para fármacos de liberação prolongada).

Corantes, Aromatizantes e Edulcorantes

Melhoram a aparência e aceitação do comprimido.

Molhadores da Dissolução

Substâncias capazes de retardar ou acelerar a dissolução do fármaco.

Etapas da Compressão

A punção superior se eleva e a inferior desce, criando o volume programado para a dosagem (micropellets).