Tecnología farmacéutica I, desecación

TEMA 7: OPERACIONES BÁSICAS. DESECACION.

Desecar: extraer el líquido que contiene un sólido por medios térmicos.

En farmacia los sólidos que empleamos como materias primas deben estar secos, ya que el agua puede ser fuente de inestabilidad química. Además, también en los sólidos, el agua puede intervenir en un aumento de la contaminación microbiológica. El contenido en agua en un sólido adultera (diluye al principio activo). El contenido en agua debe ser menor al 5%, pero cada materia prima tiene un valor. Además, el proceso de secado forma parte del procesado del medicamento.

Podemos diferenciar varios tipos de secado

·         Convencional: se va a arrastrar el agua por corriente de aire calefactado. Hay que diferenciar desecación de concentración, puesto que la desecación se realiza sobre sólidos y la concentración sobre líquidos, en los que se va a eliminar el agua por ebullición o congelación

·         Liofilización.

TEORIA DEL SECADO.

Vamos a diferenciar dos aspectos:

·         Comportamiento del aire: la desecación es un proceso de transferencia líquido-gas. El vapor de agua pasa al aire atmosférico que tiene cierta humedad. La cantidad de agua que va a desecarse va a depender de la capacidad del aire de captar agua, y esta cantidad va a depender de la temperatura. Aires muy secos tendrán más capacidad de captar agua. A temperaturas más bajas tiene menor capacidad el aire de absorber agua. Humedad absoluta: gramos de agua que contiene el aire por metro cúbico a una determinada temperatura. Humedad relativa: relación de saturación. Recurrimos a los diagramas sicrométricos o diagrama de motlier. Relacionan las temperaturas con la cantidad de agua. Determinación de la humedad:

ü  Higrómetro mecánico: nos va a indicar la humedad del entorno en base a una fibra o pelo, y a la elongación de la fibra conforme a la humedad.

ü  Higrómetro eléctrico: sonda eléctrica que marca la humedad conforme a la resistividad al paso de la corriente. A mayor humedad menor resistividad.

ü  Termómetro de bulbo seco, bulbo húmedo y de rocío

§  Termómetro de rocío: sistema que se basa en un termómetro en el interior de una caja. Detrás del bulbo hay un espejo. Anotamos la temperatura del entorno y bajamos la temperatura del sistema, enfriando la caja, haciendo que se sature y se licue, apareciendo una nube (temperatura de saturación)

§  Termómetro de bulbos seco y húmedo: contamos con dos termómetros. Uno de ellos presenta una gasa seca y otro una gasa húmeda en el bulbo. Se anotan las temperaturas obtenidas y se llevan al diafragma. Si el entorno está muy seco la temperatura del bulbo húmedo será más baja que la temperatura del bulbo seco, puesto que el agua se está evaporando y enfría la temperatura del bulbo. Cuando la humedad es del 100% coincide la temperatura del bulbo seco con la del bulbo húmedo.

·         Comportamiento del sólido: tenemos que considerar la humedad total que tiene el sólido. Nos interesa conocer el comportamiento higroscópico. Definimos que la humedad de un sólido será igual al equilibrio de humedad de este sólido a una temperatura y a una humedad más la humedad libre presente en el sólido. Nunca debemos de desecar el sólido por debajo de la humedad en equilibrio, puesto que el sólido, una vez se exponga al ambiente, va a captar agua.

EQUIPOS DE SECADO

A la hora de elegir un equipo tendremos que tener en cuenta la temperatura del aire, la velocidad del aire, junto con la humedad del aire, la superficie del sólido y el espesor del sólido.

Hay dos tipos:

·         Estáticos:

ü  Estufa de desecación, armario de desecación o hasta salas de desecación. El procedimiento de desecación es por convección. Este sistema de secado puede forzar el aire por un ventilador o no, depende del tamaño del equipo. El aire se introduce desde el exterior y pasa a través de unas resistencias térmicas. A veces se emplean lámparas Infrarrojas. El aire circula por todo el equipo. El producto se dispone en bandejas perforadas, que permiten la entrada y salida del aire. Es un equipo muy económico. Por ser un sistema estático, el producto no se erosiona. El sistema permite funcionar con menores cantidades de polvo o de granulado. Es un secado lento. Este secado puede ser irregular (no es homogéneo), por lo que en el producto se pueden formar costras, que impiden que las moléculas de agua salgan a la superficie. En su flujo desde el interior del producto a la superficie pueden solubilizar algunas sustancias que se concentran en la superficie.

ü  Microondas: radiación que se encuentra entre los 300mHz y los 300 gHz. La radiación produce una interacción entre las moléculas de agua que forman dipolos y se produce entonces una energía en el producto que hace que se caliente. No se emplea demasiado en farmacia. Se pueden incluir en granuladores de un solo paso.

·         Secado dinámico

ü  Lecho fluido: el equipo es definido con anterioridad pero se elimina la adición de soluciones aglutinantes. El aire entra, se calienta y remueve las partículas. Produce un excelente movimiento de las partículas a unos 50°C. es muy rápido, sin embargo el producto se erosiona.

ü  Atomizador (Spray-Drying): se emplea para secar materias primas. Nos permite diseñar partículas y nos permite desecarlas. Se atomiza el producto (naturaleza pastosa) con gran cantidad de agua. Este producto se aerosoliza por medio de una presión con un tamaño de gotícula muy pequeño, en una cámara que se llama ciclón, que tiene un chorro de aire caliente. Estas gotículas en contacto con una corriente de aire caliente (80°C) va a permitir que el líquido se evapore. Vale para desecar productos bastante termolábiles. Este sistema puede tener diferentes cámaras o ciclones, donde se van a ir depositando por pesos o por tamaños.

Tecnología farmacéutica I, granulación

TEMA 6: OPERACIONES BÁSICAS. GRANULACIÓN.

Granulación: operación farmacéutica que va a transformar una mezcla de partículas agregadas sólidas más o menos porosas y más o menos duras. Trata de conseguir un diseño de partículas (aglomerado o granulado). Es importante. Es una operación industrial. No tiene razón de ser en oficina de farmacia. El producto farmacéutico obtenido son granulados que pueden constituir una forma farmacéutica. Van a servir para elaborar otras formas farmacéuticas (comprimidos y cápsulas).

Se evita la segregación, puesto que se diseña un aglomerado. Además este aglomerado va a mejorar las propiedades de flujo y de deslizamiento (propiedades reológicas).

Permiten o posibilitan una mejor compactación (facilita la elaboración de granulados). Van a incidir en las propiedades de comprimidos y cápsulas. Mejoran la humectación, la uniformidad de contenido, la dureza,…

Parámetros que caracterizan a un granulado:

·         Aspecto: de forma esférica y porosa, en forma filamentosa (magdaleones), compactos más o menos irregulares (briquetas)

·         Granulometría o tamaño de partícula: se puede diseñar el tamaño que se quiera, y el rango de tamaño es muy estrecho.

·         Densidad aparente específica propia para cada granulado. Se detiene a partir del volumen aparente. El volumen aparente se calcula colocando una masa determinada de gránulo o granulado, por ejemplo, en una probeta. Se calcula el peso de granulado adicionado, que se aloja de una forma aleatoria. A la altura que llega este granulado se denomina volumen aparente.

·         Densidad aparente tras compactación: el volumen aparente compactado se calcula tras someter a una vibración el soporte del granulado.

·         Friabilidad o erosionabilidad, que puede ser mayor que la de los polvos originales. Es importante que estos polvos tengan características cohesivas.

·         Humedad: en el caso de que el proceso de granulación opte por el empleo de agua.

·         Capacidad para disgregarse y disolverse.

·         Comportamiento reológico: los polvos adicionados sobre una superficie forman un ángulo de superficie menor a 45°

·         Virtud para la compresión.

Tipos de granulación:

·         Por vía humeda: vamos a incorporar una solución aglutinante de un polímero hidrofílico con propiedades adhesivas, que va a facilitar la adhesión entre las partículas. El solvente suele ser agua (agua farmacéutica o agua purificada) y caracteriza la granulación (granulación por vía acuosa o granulación acuosa). También puede ser granulación alcohólica o granulación anhidra. Depende del solvente empleado para granular. Empleamos el solvente agua por ser el más barato. El alcohol se empleará cuando el agua sea fuente de inestabilidad. La granulación por vía alcohólica es más cara, precisa de instalaciones antideflagrantes, deberá determinarse la tasa de solvente residual en la forma farmacéutica. En estos líquidos vamos a disolver los aglutinantes:

ü  Almidón: de maíz por la mejor resistencia al ataque microbiano. Se prepara en una suspensión de entre el 10% y el 20% en agua, a la manera de engrudo. Se pone el agua a hervir y se adiciona el almidón, que gelatiniza, formando una pasta transparente muy adhesiva. Es soluble solo en agua. Polímero de glucopiranosa

ü  Povidona o polivinilpirrolidona: sopore adhesivo del yodo. Puede ser soluble en agua y en alcohol y se diluye al 10%. También se emplea como expansor del plasma.

ü  Ésteres de la celulosa: las funciones alcohólicas están en forma de ésteres y éteres. La más conocida es la carboxi-metil-celulosa (CMC). La solución es al 5% y tiene excelentes propiedades adhesivas. En Europa se conoce como carmelosa. También destaca la hidroxi-propil-metil-celulosa. En Europa se conoce como hipromelosa. Se diluye al 5%. No son solubles en alcohol.

ü  Goma arábiga: no se emplea por ser fácilmente contaminable microbiológicamente y químicamente degradable.

ü  Gelatina: no se emplea. No es excesivamente adhesiva.

La proporción de la solución aglutinante con respecto a los polvos es entre un 10% y un 20% del total. Todas las soluciones aglutinantes se suelen preparar en caliente. Por vía húmeda tenemos un procedimiento clásico y dos variantes.

ü  Procedimiento clásico: realizamos una mezcla de los polvos a granular. Esta mezcla se va a realizar en sistema de mezclado dinámicos. Se pueden emplear mezcladores fijos o dinámicos. Es importante controlar la duración del proceso, así como la velocidad y el equipo. Se prepara la solución aglutinante a parte. Se añade la solución aglutinante sobre los polvos y requerimos de una amasadora, que va a ser un mezclador en sigma o un mezclador planetario. El punto de finalización es cuando tenga unas determinadas propiedades de humectación. El siguiente paso es la granulación. Esa masa se va a forzar a través de un tamiz o de unas placas perforadas, obteniendo fracciones circulares o filamentos. Estos filamentos se van a llevar a secar, para retirar el agua o alcohol incorporado. Finalmente hay que volver a tamizar sobre una maya para elegir un tamaño de gránulo.

ü  Variante 1: granulación por vía húmeda con granuladores de un solo paso. Se va a emplear una mezcladora con un pulverizador a media altura. Se adicionan las materias primas por succión sin dar lugar a contaminación. Mezclado de alta eficacia. La separación entre palas y pared es de apenas 1cm.

ü  Variante 2: granulador-secador por lecho fluido. Aspecto troncocónico. En la parte inferior entra un chorro de aire que es filtrado para evitar partículas. Puede ser también calefactado, al hacerlo pasar por unas resistencias térmicas (caudal de 4000 m³ por hora). El equipo presenta una cámara donde se produce la granulación. En la parte superior del equipo presenta un sistema de filtros que evite que al salir el aire, nos quedemos sin producto. Se denominan mangas. Ofrecen una alta superficie (no se van a colmatar con facilidad). Con un movimiento mecánico se sacuden para que el producto que pueda quedar adherido caiga. Se introducen los polvos a granular y se conecta el sistema de aire que produce un torbellino con un movimiento continuo de las partículas, que produce el mezclado. A continuación se administra la solución aglutinante, bien por la parte inferior del lecho fluido o por la parte superior. Si se administra por abajo necesita un cono (sistema Wurster) y si está en la parte superior se denomina ducha. Hay otros equipos en los cuales la adición se lleva a cabo de forma perpendicular. Se administran aproximadamente 500g de solución por minuto, variables. A continuación el aire se calefacta (en torno a 50°C) para que la evaporación del agua sea muy rápida. Toda esta energía se emplea en evaporar el agua, por lo que el gránulo no se calienta (se encuentra a unos 30°C). Finalmente, cuando el granulado va a aumentar su temperatura ya no queda agua, por lo que acaba el proceso. A continuación el producto se descarga.

·         Granulación por vía seca o granulación por precompresión. No emplea solvenes. Evitamos los inconvenientes de los solventes, y no requiere fase de secado. Los procesos son más cortos. La granulación se consigue por compactación de la masa de polvos (disminuye la compactación para los comprimidos). Las fases del proceso son:

ü  Pulverización

ü  Mezclado

ü  Compactación con dos tipos de máquinas

§  Compactadoras de rodillos

§  Máquinas de comprimir

ü  Regulación por una maya (granulación)

ü  Tamización

Los gránulos son muy densos. Este proceso se puede realizar en continuo. Equipos:

·         Compactadora de doble rodillo. Vamos a obtener una masa continua, que llega a una granuladora oscilante y finalmente se separa.

·         Máquina de comprimir: a estos comprimidos se les denomina briquetas (especie de comprimidos de unos 3cm de diámetro). A continuación se pasan por la granuladora oscilante.