UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Aplicación de la Cristalización en la Industria Farmacéutica
01/07/2014
ÍNDICE 1.
INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 2
2.
OBJETIVOS: ............................................................................................................................. 3 2.1. OBJETIVO GENERAL. ........................................................................................................ 3 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ........................................................................................... 3
3.
MARCO TEÓRICO: ................................................................................................................. 3 3.1.
DEFINICIÓN ...................................................................................................................... 3
3.3.
POLIMORFISMO EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICA .......................................................... 5
3.4. MÉTODOS FÍSICOS DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN DE SUSTANCIAS ORGÁNICAS ...................................................................................................... 6 3.3.1.
FILTRACIÓN POR GRAVEDAD ...................................................................................... 6
3.3.2.
FILTRACIÓN POR SUCCIÓN .......................................................................................... 7
3.3.3.
DECANTACIÓN ............................................................................................................. 7
3.3.4.
CRISTALIZACIÓN .......................................................................................................... 8
3.3.5.
EL PROCESO DE CRISTALIZACIÓN ................................................................................ 9
3.3.6.
RECRISTALIZACIÓN .................................................................................................... 10
3.3.7.
SUBLIMACIÓN ........................................................................................................... 11
3.3.8.
DESTILACIÓN ............................................................................................................. 12
3.3.9.
EXTRACCIÓN .............................................................................................................. 13
4.
CONCLUSIONES: .................................................................................................................. 14
5
BIBLIOGRAFIA: ...................................................................................................................... 15
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Aplicacio n de la Cristalizacio n en la Industria Farmaceutica
1. INTRODUCCIÓN La Cristalización es un Proceso de separación de tipo Sólido-Líquido en el que existe transferencia de masa de un soluto de una solución líquida a una fase cristalina sólida pura. Un fármaco es un compuesto químico de estructura bien definida con utilidad terapéutica o de diagnóstico. Su asociación con loscomponentes necesarios para dotarlo de una forma de dosificaciónadecuada constituye el medicamento. Existen diversos métodos para la separación de compuestos. Para separar un producto orgánico de una mezcla de reacciones o para aislarlo de susfuentes naturales la técnica más empleada es la extracción. Los disolventes orgánicos utilizados en extracción deben tener baja solubilidad Laboratorio de Operaciones Unitarias II
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en agua, alta capacidad de solvatación hacia la sustancia quese va a extraer y bajo punto de ebullición para facilitar su eliminación posterior Otro método de separación de sustancias es la cristalización que es un proceso (selectivo) por medio del cual unsoluto disuelto se separa de la disolución y forma cristales. Esto se debe a que al enfriarse un líquido puro, experimenta un decremento en la energía de translación promedio de las moléculas, lo queconduce al un punto de congelamiento, en el cual, las fuerzas de atracción vencen la energía de traslación y las moléculas se acomodan en una configuración geométrica, características de cada sustancia.La Recristalización es un proceso que consiste en colocar los cristales obtenidos de una reacción en la mínima cantidad de un disolvente inerte, que permita la disolución en caliente del sólido y alenfriar, se favorezca la cristalización del compuesto y no de las impurezas. A este disolvente se le llama “disolvente ideal”.
2. OBJETIVOS: 2.1. OBJETIVO GENERAL.
Conocer la aplicación de la cristalización en la industria farmacéutica. 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Conocer los equipos empleados en la cristalización para la obtención de fármacos.
3. MARCO TEÓRICO: 3.1.
DEFINICIÓN
La cristalización es un método común de separación de un sólido homogéneo de sus impurezas. La técnica de cristalización depende del incremento de la solubilidad de un compuesto en un solvente cuando el solvente es calentado. Laboratorio de Operaciones Unitarias II
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La importancia de este punto es que una solución saturada a una temperatura elevada normalmente contiene más soluto que una solución del mismo pero a una temperatura más baja. Por lo que el soluto precipita cuando la solución se enfría. Los procedimientos detallados para una cristalización dependen de la cantidad de producto a purificar y de sus propiedades físicas y químicas. La formación de un cristal de un soluto a partir de una solución es un proceso selectivo. Cuando un sólido cristaliza a una velocidad elevada bajo las condiciones apropiadas de concentración y disolvente, un material cristalino casi perfectamente puro se obtiene como resultado, porque solamente las moléculas de la forma adecuada pueden entrar en la red cristalina, y la cristalización a partir del enfriamiento del disolvente produce una red de mayor pureza. El enfriamiento lento de la solución saturada promueve la formación de los cristales puros, porque las moléculas de las impurezas no entran nuevamente para formar la red. Los cristales que se forman son más largos y puros que los que se forman rápidamente. La cristalización destaca sobre otros procesos de separación por su potencial para combinar purificación y producción de partículas en un solo proceso. Ventajas: El producto se obtiene casi sin impurezas. En bastantes ocasiones
se puede recuperar un producto con una pureza de 99% en una única etapa de cristalización, separación y lavado. Precisa menos energía para la separación que la destilación u otros métodos empleados habitualmente y puede realizarse a temperaturas relativamente bajas. Desventajas : No se puede purificar más de un componente ni recuperar todo
el soluto en una única etapa. Es necesario equipo adicional para retirar el soluto restante de las aguas madres.
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3.3.
POLIMORFISMO EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICA
El polimorfismo se define como la habilidad que posee una sustancia de existir en varias formas cristalinas con una diferente disposición espacial de las moléculas que forman el cristal. Los polimorfos tienen diferentes propiedades físicas en fase sólida, pero se comportan de igual manera en disolución. Cada forma cristalina tiene una estructura única y se trata, por tanto, de un material con propiedades físicas y químicaspropias. En cualquier proceso industrial, se requiere una serie de operaciones dirigidas a la obtención de un material de una pureza determinada según las exigencias del mercado. La cristalización es una operación fundamental para ello, pero en un sistema polimórfico esta técnica puede llevar a la obtención de una mezcla de polimorfos. Por tanto, se hace necesario disponer de suficiente información sobre los procesos de nucleación y crecimiento cristalino, así como de técnicas que permitan la caracterización de los diferentes polimorfos. La cristalización de un sólido cristalino a partir de una disolución es un fenómeno complejo que implica que un número considerable de moléculas, inicialmente
con
una
distribución
desordenada,
se
organicen
espontáneamente para formar una estructura perfectamente definida. Las condiciones experimentales bajo las que este fenómeno se produce (disolvente, temperatura, velocidad de evaporación o de enfriamiento…) son infinitas y, por tanto, es posible, en principio, elegir las que nos permitan obtener el polimorfo deseado. Naturalmente, un conjunto de condiciones de cristalización puede no ser exclusivo de un polimorfo y, en consecuencia, Laboratorio de Operaciones Unitarias II
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hacer que se obtengan mezclas, pero si se obtienen unas condiciones que sean exclusivas de un polimorfo, entonces eso se convierte en una gran ventaja a la hora de diseñar un proceso robusto de obtención de una especie polimórfica pura. En general, las cristalizaciones realizadas mediante un lento enfriamiento o una lenta evaporación de una disolución saturada permiten la obtención de polimorfos termodinámicamente estables. En cambio, los enfriamientos o evaporaciones rápidas permiten obtener polimorfos metaestables (es decir, aquellos que se deberían acabar transformando con el tiempo en las formas estables).
3.4.
MÉTODOS FÍSICOS DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN DE SUSTANCIAS ORGÁNICAS
3.3.1. FILTRACIÓN POR GRAVEDAD
Consiste en retener partículas sólidas suspendidas de un líquido o un gas forzando la mezcla a través de una barrera porosa que puede ser mallas, fibras, material poroso o un relleno sólido.
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3.3.2. FILTRACIÓN POR SUCCIÓN
La filtración a vacío o por succión se utiliza para mezclas como barros y pastas. El agua al pasar a través de la trompa, en el estrechamiento interior, aumenta su velocidad originando una disminución de presión. Esto origina una succión del aire a través de la conexión con el matraz, originando un pequeño vacío en éste. También se emplea para separar los cristales obtenidos a partir de una disolución.
3.3.3. DECANTACIÓN
Consiste en separar componentes que contienen diferentes fases siempre que exista una diferencia significativa entre las densidades de las fases ( dos líquidos no miscibles, un sólido de un líquido. etc.)
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3.3.4. CRISTALIZACIÓN
Proceso de separación de un soluto a partir de su disolución, por sobresaturación de la misma, aumento de la concentración o por enfriamiento de esa disolución. La cristalización permite separar solutos prácticamente puros. ¿Cómo se sobresatura una disolución para que comience a cristalizar el soluto? Saturando la disolución en caliente con posterior enfriamiento de la misma Aumentando su concentración evaporando una parte del disolvente Adicionando a la disolución otra sustancia más soluble en el disolvente que el compuesto que se desea separar
TIPOS DE DISOLUCIONES
Disolución no saturada: concentración de soluto es inferior a su solubilidad Disolución saturada: concentración de soluto es igual a su solubilidad Disolución sobresaturada: concentración de soluto es superior a su solubilidad (sistema inestable)
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3.3.5. EL PROCESO DE CRISTALIZACIÓN
Técnica más simple y eficaz para purificar compuestos orgánicos sólidos. Consiste en disolver el sólido impuro en la menor cantidad de disolvente posible y en caliente. En estas condiciones se genera una disolución saturada que a medida que se va enfriando se sobresatura y origina la cristalización. Como el proceso de cristalización es dinámico, las moléculas que están en la disolución alcanzan el equilibrio con las que forman parte de la red cristalina. El alto grado de ordenación de esa red no permite la participación de impurezas en la misma. Por eso es conveniente que el proceso de enfriamiento sea lento para que los cristales se formen poco a poco y el lento crecimiento de la red cristalina excluya las impurezas. Si el enfriamiento de la disolución es muy rápido las impurezas pueden quedar atrapadas en la red cristalina.
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EL ECCIÓN DEL DISOL VENTE DE CR ISTAL IZAC IÓN
Para su elección es muy útil la r egla “semejante disuelve semejante”. Los disolventes más usados en orden de polaridad creciente son: hexano, cloroformo, acetona, acetato de etilo, etanol y agua. Es conveniente elegir un disolvente cuyo punto de ebullición no sea superior a 60ºC y que a su vez sea por lo menos 10 ºC menor que el punto de fusión del sólido que se desea cristalizar, para que se pueda eliminar fácilmente por evaporación. Muchas veces es necesario usar una mezcla de disolventes y es conveniente probar diferentes mezclas hasta encontrar aquella que nos proporciones la cristalización más efectiva. Una vez obtenidos los cristales se procede a eliminar el líquido sobrenadante llamado “aguas madres” generalmente mediante un proceso de decantación.
3.3.6. RECRISTALIZACIÓN
Con el fin de conseguir una cristalización más correcta algunas veces es necesario llevar a cabo un
recristalización
La finalidad de este proceso es
conseguir un adecuado grado de pureza que nos permita determinar el punto de fusión de la sustancia. El punto de fusión de un compuesto es una característica física que nos confirma el grado de pureza de una muestra. No se puede hablar de punto de fusión exacto sino de un intervalo de fusión. Si la muestra está impura el intervalo de fusión es alto.
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3.3.7. SUBLIMACIÓN
Es el paso de una sustancia del estado sólido al gaseoso sin pasar por el estado líquido. Se puede considerar como una forma especial de destilar una sustancia sólida. El sólido que sublima se convierte directamente por calefacción (sin fundir) en su vapor, después se condensan sus vapores a sólido mediante enfriamiento La temperatura de sublimación es aquella a la cual la presión de vapor del sólido iguala a la presión externa. Para que una sustancia sublime debe tener una elevada presión de vapor, es decir, las atracciones intermoleculares en estado sólido deben ser débiles Cuanto menor sea la diferencia entre la presión externa y la presión de vapor de una sustancia más fácilmente sublimará. La sublimación es un método excelente para la purificación de sustancias relativamente volátiles. Ejemplos: la desaparición de la nieve, sin fundir, en un día de invierno frío pero soleado, el dióxido de carbono sólido, la naftalina y el yodo que subliman a la temperatura ambiente. TÉCNICA DE SUB LIMA CIÓN
Se calienta en el vaso de precipitados el yodo sólido y lo tapamos con una superficie fría, en esta caso un balón al que Se le añade agua – hielo para evitar que el vapor de yodo eleve peligrosamente su temperatura. El vapor de yodo choca con el fondo del balón, y la rápida disminución de la temperatura hace que el yodo vuelva al estado sólido en forma de pequeños cristales que se pueden observar al levantar el balón.
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3.3.8. DESTILACIÓN
La separación y purificación de líquidos por destilación constituye una de las principales técnicas para purificar líquidos volátiles. La destilación hace uso de la diferencia entre los puntos de ebullición de las sustancias que constituyen una mezcla. Las dos fases en una destilación son la vaporización o transformación del líquido en vapor y la condensación o transformación del vapor en líquido. Existen varios tipos de destilaciones. La elección en cada caso se hace de acuerdo con las propiedades del líquido que se pretenda purificar y de las impurezas que lo contaminan. El método físico consiste en suministrar calor a la mezcla logrando que el líquido de menor punto de ebullición se vaporice en primer lugar y luego se produzca la condensación de ese vapor al ponerlo en contacto con una superficie fría. DEST ILA CIÓN SIMPLE
Técnica utilizada en la purificación de líquidos cuyo punto de ebullición es inferior a 150ºC a la presión atmosférica. Útil para eliminar impurezas no volátiles
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También sirve para separar dos líquidos con puntos de ebullición que difieran en al menos 25 ºC. El vapor formado por la ebullición del componente, simplemente se condensa y se recoge en el matraz.
3.3.9. EXTRACCIÓN
Técnica general más utilizada para el aislamiento y purificación de un compuesto orgánico de una mezcla de reacción o de sus fuentes naturales Se aplica a todo tipo de mezclas ya sean sólidas, líquidas o gaseosas Está fundamentada en la diferencia de solubilidades de los compuestos
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4. CONCLUSIONES:
Se conoció la aplicación de la cristalización en la fabricación de medicamentos.
Se describió el proceso de cristalización y obtención de medicamentos. Se logró describir los métodos físicos de separación y purificación de sustancias orgánicas
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5 BIBLIOGRAFIA: http://www.ecured.cu/index.php/Alimentos_extruidos http://industrias-alimentarias.blogspot.com/2008/03/qu-son-los-alimentosextrudos.html http://rsanmames.com/secaderos_productos_laminados_bobinados.htm Secadores/enfriadores de cinta diseñados para altas cargas permanentes, Amandus Khal http://www.powdersystems.com/es/pdf/TrayDryer_brochureSPANISHweb.pdf
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