Manual de Prácticas de Laboratorio de Operaciones Unitarias

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Manual de Prácticas de
Laboratorio de
Operaciones Unitarias
Farmacéuticas
M. en C. Nadezhda Christel Marín Mosquera
QFB Carlos Martín Ahumada Mendoza
Lic. en Químico Farmacobiólogo
Operaciones Unitarias Farmacéuticas
Extracto del Reglamento de Laboratorios
de Química (D-CL-20) del Centro Universitario UTEG
Artículo 1.- El presente reglamento es obligatorio y de observancia general, tanto para
el personal como para los alumnos que conforman la comunidad universitaria UTEG, y
tiene por objeto regular el uso y conservación de los laboratorios y equipos
especializados en química, incluyendo a sus ramas disciplinarias, así como los
derechos y obligaciones de los usuarios y encargados de los mismos.
Artículo 3.- Para los efectos de este reglamento se entiende por:
a. Agente Infeccioso: microorganismo capaz de causar una enfermedad si se
reúnen las condiciones para ello y cuya presencia en un residuo lo hace
peligroso.
b. Laboratorio de Química: lugar habilitado con material e instrumentos
especializados para realizar investigaciones y experimentos de tipo científico, en
la materia de química incluyendo sus ramas disciplinarias.
c. Residuos Peligrosos: son aquellos que posean alguna de las características de
corrosividad, reactividad, explosividad, toxicidad, inflamabilidad, o que contengan
agentes infecciosos que les confieran peligrosidad, así como envases,
recipientes, embalajes y suelos que hayan sido contaminados cuando se
transfieran a otro sitio.
d. Residuos Peligroso Biológico-Infecciosos: aquellos clasificados como tales
en las Normas Oficiales Mexicanas, como la sangre, sus componentes y
derivados; cultivos y cepas almacenadas de agentes infecciosos; desechos
patológicos como tejidos, órganos, cadáveres y partes de animales; muestras
biológicas para análisis químico, microbiológico, citológico e histológico,
excluyendo orina y excremento; residuos no anatómicos como materiales de
curación que contengan algún tipo de líquido corporal y derivados de los
laboratorios; y objetos punzocortantes contaminados y no contaminados
(lancetas, jeringas, porta y cubreobjetos, navajas de bisturí).
e. Usuario: toda persona miembro de la comunidad universitaria UTEG, sea
personal académico, alumnos y trabajadores administrativos, que utilice o haga
uso de los laboratorios de química.
Artículo 6.- Toda persona que haga uso de los laboratorios deberá registrar su ingreso
en las bitácoras correspondientes que, para el efecto de registro, posea el centro
universitario, anotando su nombre, matricula o número de empleado y firma.
Artículo 7.- Todas las prácticas y/o experimentos que se realicen en los laboratorios
deberán estar supervisados por el docente de la asignatura correspondiente.
I
Artículo 8.- Los usuarios deberán portar, al ingresar a los laboratorios, el siguiente
atuendo:
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
i.
j.
k.
Bata blanca de manga larga abotonada, con el logo de la institución.
Lentes de seguridad.
Paño o franela para limpiar su área de trabajo.
No usar lentes de contacto, quienes necesiten lentes correctivos deberán portar
anteojos.
Calzado cerrado, de piso, no de tela y suela antiderrapante (el zapato deberá
cubrir completamente el empeine; no se permitirá la entrada con zapato abierto o
semicerrado, con o sin calcetines).
Pantalón largo de mezclilla o gabardina de algodón. No se permite la entrada con
pantalón corto, faldas, blusas escotadas o de tirantes.
Cabello recogido (en el laboratorio que se requiera portar cofia).
Uñas cortas y limpias, sin esmalte.
No accesorios como aretes, anillos, cadenas, pulseras, esclavas y/o relojes.
Portar guantes de látex y cubre bocas (bajo indicación del docente, de acuerdo al
tipo de práctica y de laboratorio).
Mujeres sin maquillaje, de acuerdo al tipo de práctica y de laboratorio, bajo la
indicación del docente.
Asimismo, es obligatorio llevar a cabo la técnica de lavado de manos indicada por los
docentes al iniciar y al terminar la práctica.
Artículo 9.- El docente deberá identificar los riesgos específicos de cada práctica e
indicar las medidas y procedimientos de seguridad adecuados para su realización, en
especial si el alumno pudiera estar expuesto a situaciones de peligro o riesgo, con
sustancias peligrosas por el tipo de sus características explosivas, volátiles, corrosivas,
reactivas, tóxicas, inflamables o infeccionas.
Artículo 11.- Durante el desarrollo de las prácticas en los laboratorios, los docentes a
cargo son responsables directos del correcto uso de las instalaciones, material, equipo,
reactivos y sustancias, siendo su obligación reportar cualquier irregularidad descubierta
en los mismos, notificando por escrito de inmediato al personal a cargo de los
laboratorios, así como de los eventuales infractores en su caso.
Artículo 12.- El docente que utilice los laboratorios deberá permanecer en los mismos
hasta que concluya la práctica, siendo responsable de proporcionar una asesoría
adecuada y de calidad a los alumnos durante su desarrollo, así como del
comportamiento de los alumnos.
Artículo 13.- Los alumnos son responsables del material y equipo de los laboratorios
que empleen durante las prácticas. En caso de falla o desperfecto en los equipos,
deberán reportarlo de inmediato al docente a cargo de la práctica y/o al Técnico
Laboratorista y/o Coordinador de Laboratorios. Para el caso de que algún alumno
II
rompa de manera accidental o intencionada el material o instrumentos del laboratorio,
deberá reponerlo en la misma calidad, cantidad y de la misma marca que el que le fue
entregado.
Artículo 14.- Son obligaciones de los usuarios de los Laboratorios de Química, las
siguientes:
a. Asistir con puntualidad a las prácticas.
b. Permanecer en orden y guardar silencio.
c. Abstenerse de jugar, correr, hacer bromas y emplear lenguaje inadecuado dentro
de las instalaciones.
d. Realizar el lavado de manos indicado por el docente antes de iniciar la práctica.
e. Atender a las indicaciones de vestimenta y atuendo indispensable para asistir a
las prácticas.
f. Acatar a la brevedad las indicaciones del docente o encargado del laboratorio y/o
técnico auxiliar de laboratorio.
g. Hacer un uso adecuado de las instalaciones, equipo, materiales, sustancias y/o
reactivos.
h. Respetar los horarios y condiciones de uso de los laboratorios y sus equipos
especializados.
i. Revisar con antelación al desarrollo de la práctica, en el manual correspondiente,
el material necesario para su realización, solicitado por el docente y/o técnico y/o
encargado de laboratorio, ya que sin él no podrán realizarla, ni ingresar al
laboratorio, sin excepción.
j. Atender a las indicaciones del docente y/o técnico y/o encargado de laboratorio,
para la disposición final de las sustancias y reactivos empleados durante las
prácticas.
k. Localizar el equipo de seguridad para que, en cualquier contingencia, puedan
operarlo.
l. Usar solamente equipo que se encuentre en buenas condiciones y reportar
cualquier desperfecto de inmediato a su docente y/o encargado de laboratorio.
m. Guardar su material limpio, seco y completo en la gaveta asignada para tal
efecto.
n. Una vez concluida la actividad dentro del laboratorio, dejar en perfecto orden el
entorno en el cual estuvo trabajando; apagar y entregar equipos y materiales,
limpiar las mesas de trabajo, acomodar las bancas o sillas; retirar y limpiar los
papeles y elementos utilizados, y reportar cualquier falla del equipo.
Artículo 15.- Los alumnos tienen la posibilidad de alquilar en la dirección administrativa
del plantel, un lócker al inicio de cada ciclo escolar, para el efecto de que guarden sus
objetos personales durante las prácticas de laboratorio; en caso contrario, los alumnos
no podrán dejar sus pertenencias en los pasillos, aulas o dentro del laboratorio, y la
institución no se hace responsable de los daños que puedan sufrir.
III
Artículo 16.-El alumno deberá leer cuidadosamente las etiquetas de los reactivos; en
caso de accidente, deberá actuar con calma y reportar inmediatamente lo sucedido al
docente y/o técnico y/o encargado de laboratorio.
Artículo 17.- Los alumnos deberán observar los cuidados necesarios para el manejo de
los equipos utilizados en la práctica y leer previamente el instructivo de trabajo, el cual
se encontrará al lado del equipo. Cualquier duda al respecto deberá consultarla con el
encargado y/o técnico del laboratorio y/o docente.
Artículo 25.- Para poder ingresar a los laboratorios, el alumno deberá portar el atuendo
establecido en el presente reglamento, en caso contrario, será facultad del Docente y/o
encargado y/o técnico de laboratorio, restringirle el acceso al mismo; de igual manera,
deberá asistir con puntualidad en las horas programadas para la práctica.
Se nombrará lista de asistencia 10 diez minutos después de la hora señalada para la
práctica, después de lo cual no se permitirá el acceso o salida a ningún alumno; sin
excepción.
Artículo 26.- Se dará una tolerancia de sólo 5 cinco minutos para desocupar las
instalaciones, una vez concluido el horario designado. La ausencia de un docente o
grupo de alumnos en el horario posterior al que le corresponde, no da derecho a seguir
ocupando los laboratorios. Ante la omisión reiterada en el cumplimiento de este artículo
(dos o más veces), se podrá negar una nueva reservación, a criterio del Director
Académico.
Artículo 28.- El docente deberá respetar las fechas y número de prácticas establecidas
por él mismo en el programa de prácticas del laboratorio. Si el docente planea realizar
una práctica diferente a la programada, deberá notificar con preferencia 3 tres días de
anticipación para evitar el gasto innecesario de reactivos y/o uso de equipos. Ante la
omisión reiterada en el cumplimiento de este artículo (dos o más veces), se podrá negar
una nueva reservación, a criterio del Director Académico.
Artículo 29.- El usuario conservará y mantendrá el orden y limpieza de las instalaciones
y equipos de los laboratorios de química. Si el laboratorio se encuentra sucio antes de
empezar la sesión, el usuario deberá reportarlo al encargado y/o técnico en turno; en
caso de no recibir respuesta favorable, se deberá reportar a la Dirección Académica.
Artículo 30.- Al inicio de cada semestre los alumnos deberán agruparse por equipos o
mesas de laboratorio para realizar las prácticas que les corresponda durante todo el
ciclo escolar, nombrando un representante. El docente y/o encargado y/o técnico de
laboratorio les entregará por equipo o mesa el material que requerirán a lo largo del
semestre, firmando el responsable del equipo, mismo que deberán guardar en la gaveta
que les corresponda. Al final del semestre, el material deberá ser devuelto íntegro, de lo
contrario le será condicionada la reinscripción al equipo completo.
IV
Existe material que no debe reusarse por la naturaleza de las muestras que se manejan
(como portaobjetos, cubreobjetos), este material deberá desecharse en su contenedor
correspondiente y el alumno deberá reponerlo en la práctica inmediata posterior en que
fue desechado.
Artículo 31.- Al inicio de cada práctica el alumno deberá solicitar al docente y/o
encargado y/o técnico de laboratorio la llave de la gaveta donde se encuentra su
material, para poder emplear el requerido durante la práctica; al final de la misma el
material deberá ser devuelto completamente limpio y seco. En caso de que éste sufra
algún desperfecto, deberá reportarlo al docente y/o encargado del laboratorio, de lo
contrario, asumirá la responsabilidad correspondiente.
Artículo 32.- Por ningún motivo el alumno deberá tratar de abrir o reparar el material o
equipo del laboratorio por sí mismo. Cualquier falla en el equipo o material deberá ser
reportada al docente o técnico y/o encargado del laboratorio.
Artículo 33.- El material y/o equipo utilizado debe ser devuelto en las condiciones que
fue prestado. Por tal motivo, en caso de que el usuario dañe el equipo y/o material a su
cargo de manera accidental o intencional, deberá reponerlo en la práctica inmediata
posterior por uno igual en marca y características. En caso contrario, se le negará el
servicio por tiempo indefinido y se levantará el acta correspondiente, ajeno a la sanción
que le corresponda de acuerdo al Reglamento de Alumnos.
En el caso de docentes y/o técnicos laboratoristas que dañen algún equipo o material,
se valorará el por parte de Coordinación de Laboratorios y la Dirección Académica; en
caso de que tengan que pagar o reponer el material esto se puede hacer mediante un
descuento vía nómina previo Vo. Bo. del departamento de Recursos Humanos.
Artículo 34.- Para el caso de que el laboratorio no cuente con las muestras necesarias
para el desarrollo de la práctica, el docente deberá solicitarlas a sus alumnos con
anticipación.
Artículo 38.- Se debe conservar siempre limpia la mesa de trabajo al inicio, durante y al
finalizar cada práctica; depositar toda la basura en los cestos correspondientes.
Los vertederos deberán estar siempre libres de residuos, no se deberán arrojar cuerpos
sólidos ni papeles.
Artículo 44.- Queda estrictamente prohibido a los usuarios lo siguiente:
a. Mascar chicle, introducir y consumir bebidas, alimentos, cigarrillos o cualquier
tipo de golosina dentro del área de laboratorios.
V
b. El uso de lentes oscuros, gorras, audífonos, teléfonos celulares, reproductor de
música o video; videojuegos o cualquier equipo electrónico de entretenimiento o
comunicación no permitido durante el uso de los laboratorios.
c. El uso de sandalias, bermudas, pantalones cortos, cabello largo suelto,
accesorios prominentes y corbata.
d. Ingresar al laboratorio, tanto alumnos como docentes, sin bata de marga larga o
con una bata diferente a la reglamentaria.
e. El desorden y ruidos fuera de lo normal, dentro y fuera de los laboratorios; en
todo caso los usuarios deberán esperar para su ingreso en el perímetro de
acceso a que llegue su docente.
f. La entrada a personas ajenas a la comunidad Universitaria UTEG.
g. Correr, jugar, hacer bromas o acciones que pongan el peligro su seguridad y la
de sus compañeros.
h. Ingresar a los laboratorios si no está presente el docente o encargado de
laboratorio.
i. Utilizar computadora durante la clase, excepto si se requiere para exponer algún
tema.
j. Introducirse objetos en la boca.
k. Hacer uso del equipo de seguridad y/o salida de emergencia cuando no sea
necesario.
l. Mezclar sustancias y reactivos sin la debida autorización del docente o
encargado de laboratorio.
m. Hacer un uso incorrecto del mobiliario, equipos, instalaciones, sustancias o
reactivos de los laboratorios.
n. Proferir palabras altisonantes u ofensivas entre los alumnos, docentes, técnicos
y/o encargados de laboratorio.
o. Las demás que sean establecidas por el docente, encargado y/o técnico o
Director Académico, para garantizar el buen funcionamiento y conservación de
los equipos y laboratorios de química.
Artículo 45.- Ningún alumno podrá permanecer en el recinto de los laboratorios en
ausencia de sus docentes o del responsable de laboratorio, ni portando una bata ajena
a la reglamentaria.
Ningún docente podrá permanecer en los laboratorios fuera de su programa de
prácticas sin la autorización del encargado de laboratorio y/o Director Académico de la
carrera y/o portando bata ajena a la reglamentaria.
Artículo 46.- En caso de incumplimiento a los lineamientos establecidos en el presente
reglamento, podrán ser aplicadas por el encargado o personal responsable del
laboratorio, el docente, el Director Académico y/o Administrativo, según sea el caso, sin
perjuicio de exigir la reparación de los daños ocasionados, las siguientes sanciones:
a. Amonestación verbal o escrita.
b. Retención de credenciales.
c. Suspensión del servicio.
VI
d. Las sanciones establecidas en el reglamento que por su relación con el Centro
Universitario le correspondan.
Artículo 47.- El alumno debe comportarse adecuadamente dentro de las instalaciones
del laboratorio, hacer uso apropiado del lenguaje oral y escrito, respetar a sus
profesores y compañeros de clase técnicos y/o encargados de laboratorio; en caso
contrario se le suspenderá el servicio temporalmente o en casos graves
indefinidamente, a criterio del docente o del encargado y/o técnico del laboratorio,
previo el aval de Dirección Académica.
Artículo 48.- Los alumnos que incumplan con las disposiciones contenidas en el
presente reglamento, deberán ser reportados por el docente y/o encargado y/o técnico
de laboratorio al Director Académico que corresponda, para que con base en el
Procedimiento de Determinación de Responsabilidad y Aplicación de Sanciones
establecido en el Reglamento de Alumnos, se determine la sanción que le corresponda
de acuerdo a la gravedad de la infracción y se glose copia del acta respectiva al
expediente del alumno.
Artículo 49.- Los docentes y técnicos y/o encargados de laboratorios que incumplan las
obligaciones que este reglamento les confiere, podrán ser sancionados con base en la
gravedad de la infracción, de acuerdo al Reglamento de Docentes o Interior de Trabajo,
según corresponda.
Artículo 50.- Los casos no previstos en este Reglamento serán solucionados por el
encargado o técnico del laboratorio, o por el Director Académico en su caso, atendiendo
a los intereses de la comunidad y teniendo a la vista el cumplimiento de las finalidades
que son propias del servicio de los laboratorios de Química del Centro Universitario.
El presente reglamento fue modificado a petición del Director Académico de la
Licenciatura en Químico Farmacobiólogo durante revisión oficiosa R03/0114 en el mes
de enero de 2014; en virtud de lo anterior se deberá entender que subsiste el contenido
en todas sus partes del presente reglamento, en lo que ve a aquellas disposiciones que
no fueron modificadas. Estas reformas entrarán en vigor a partir del mes de enero de
2014, previa autorización del Director del Macroproceso correspondiente.
TABLA DE MODIFICACIONES
REVISIÓN
R02
FECHA APROBACIÓN
Enero de 2013
MODIFICACIONES
Artículo 4, 8 inciso e) y f) y 18.
VII
Contenido
Introducción, 1
Práctica Nº 1. Secado de polvos, 3
Práctica Nº 2. Influencia del tamaño de gránulo en la determinación de humedad de un
polvo por secado en estufa, 9
Práctica Nº 3. Validación del proceso de mezclado para la fabricación de un granulado
efervescente, 13
Práctica Nº 4. Molienda, 21
Práctica Nº 5. Tamizado, 27
Práctica Nº 6. Sedimentación, 35
Práctica Nº 7. Número de Reynolds, 43
Práctica Nº 8. Agitación y mezclado de líquidos en un tanque, 49
Práctica Nº 9. Validación de una autoclave para proceso de esterilización (1ª parte), 55
Práctica Nº 10. Validación de una autoclave para proceso de esterilización (2ª parte), 61
Práctica Nº 11. Filtración (1ª parte), 67
Práctica Nº 12. Filtración (2ª parte), 73
Bibliografía, 79
Introducción
Al ser los procesos el conjunto de actividades u operaciones que tienden a modificar las
propiedades de las materias primas, estas modificaciones deben ir encaminadas a la
obtención de productos que tengan una mayor aceptación, o bien presenten mayores
posibilidades de almacenamiento o transporte, en un acúmulo de resultados que
platean satisfacer las necesidades del consumidor.
Este esquema va cambiando a la medida de la evolución del desarrollo técnico y
científico, de forma que, actualmente, las materias primas son sometidas a una serie de
transformaciones físicas y químicas que las cambian en otros productos de propiedades
diferentes.
Las operaciones unitarias implementadas en la elaboración de productos
farmacéuticos han evolucionado con el desarrollo industrial, éstas son utilizadas
ampliamente para efectuar las etapas físicas o químicas fundamentales de la
preparación en las diversas formas posológicas, controlando la transferencia de materia
o energía hacia o desde un reactor.
Aunque las operaciones unitarias son una rama de la ingeniería, se basan de
igual manera en la ciencia y la experiencia, teniendo una amplia aplicación dentro de la
industria farmacéutica. Se debe combinar la teoría y la práctica para el diseño de
equipos y procesos.
Para un estudio completo de cada operación implementada, es preciso
considerar de manera conjunta la teoría con el equipo y la práctica, lo que constituye el
objeto de este compendio de prácticas de laboratorio; todo con la finalidad de asegurar
el cumplimiento de las buenas prácticas de fabricación, que son un requisito de ley, y
garantizando con ello la seguridad, identidad, pureza y eficacia de nuestros
medicamentos elaborados.
M. en C. Nadezhda Christel Marín Mosquera
QFB Carlos Martín Ahumada Mendoza
1
Práctica Nº 1
Secado de polvos
Fundamento
El secado es una operación muy importante en la industria farmacéutica, ya que uno de
los fines de la desecación es conseguir un producto en condiciones óptimas de
inalterabilidad, durante largos tiempos de almacenamiento.
Se debe considerar que muchos fármacos son sensibles a las temperaturas altas
y por esto se recomienda que el secado se efectúe a una temperatura entre 30 y 45 °C.
Para lograr un correcto secado es necesario tomar en cuenta las características
del material a secar y el equipo con que contamos; en cuanto al tamaño de partícula, la
técnica de secado sirve tanto para polvos finos como para granulados.
Razones por las cuales los materiales se someten a la prueba de secado:
a) Para conferir determinadas propiedades a un material, mejorar la velocidad de flujo,
compresibilidad, etcétera.
b) Preservar ciertos productos susceptibles de descomponerse en presencia de
humedad.
c) Facilitar el manejo posterior del producto y reducción de costos de transporte y
distribución.
El modo de aportar el calor necesario para la vaporización del agua (secado) puede
seguir distintos mecanismos que se dan de manera individual o conjuntamente:
conducción, convección y evaporación.
Objetivos
•
•
El alumno elaborará la curva de humedad-temperatura de un granulado de lactosa
monohidrato para comprobar la pérdida de humedad relativa por secado.
El alumno determinará el tiempo óptimo de mezclado de un granulado de lactosa
monohidrato.
Recursos
•
•
•
•
•
Material
Charolas de acero inoxidable 25x30.
Espátula.
Tamiz malla 18.
Cristalizador 170x90 cm.
Probeta 100 ml.
Reactivos
• Agua destilada.
• Lactosa
monohidrato polvo.
Equipo
• Balanza analítica.
• Horno de secado
con 5 charolas.
3
Procedimiento
1. Humectar 120 g de lactosa con 15 ml de agua.
2. Para obtener un granulado farmacéutico, pasarlo a través de malla Nº 18.
3. Pesar 3 charolas con 20 g del granulado anterior, registrar los pesos de cada
charola con el material granulado.
4. Extender el granulado de modo que el lecho sea lo más delgado posible.
5. Colocar las charolas en el horno de secado cuando éste alcance una temperatura
de 60 °C.
6. Permitir que la charola esté dentro del horno de secado durante 10 minutos.
7. Transcurrido el tiempo, apagar el horno, abrir lentamente y dejar que la temperatura
baje a la del ambiente.
8. Pese cada charola con su material y registre esos valores.
9. Repita los puntos 1 a 7 anteriores, cambiando el tiempo de secado a 20, 30 y
45 minutos respectivamente.
10. Con los datos obtenidos de los diferentes tiempos, determine el porcentaje de
humedad, como sigue:
%
100
11. Los resultados obtenidos de %humedad representarlos en una gráfica vs. tiempo de
secado.
12. Con los datos de todo el grupo, calcular el promedio y la desviación estándar del
proceso.
13. Discutir en equipo los resultados, estableciendo conclusiones y recomendaciones.
Actividades de la práctica
Cuestionario
1. Investigue cómo sucede cada uno de los mecanismos de secado: conducción,
convección y evaporación.
4
Diagrama de flujo
5
Resultados
Tiempo
(minutos)
10
Peso de muestra húmeda (g)
Peso de muestra seca (g)
20
30
45
Tiempo
(minutos)
Promedio del
Peso de la
muestra
húmeda
Promedio del
Peso de la
muestra seca
% de
humedad
perdida
10
20
30
45
Curva de % humedad vs. tiempo
6
Observaciones
Conclusiones
Bibliografía consultada
Título
1.-
Autor
Página
Editorial
2.-
3.-
Datos del alumno
Nombre del alumno
Fecha
Grado/grupo/turno
Calificación
7
Práctica Nº 2
Influencia del tamaño de gránulo en la determinación
de humedad de un polvo por secado en estufa
Fundamento
El secado es la operación que tiene como objetivo la separación de un líquido de un
gas, otro líquido o un sólido. Es una operación unitaria en la que, por aporte de calor,
retiramos un líquido contenido en diferentes materiales, con el objetivo de favorecer la
estabilidad física, química y microbiológica.
Se debe considerar que algunos fármacos son sensibles a las temperaturas altas
y por esto se recomienda que el secado se haga a una temperatura que de 30 a 45 °C.
Para secar un granulado se emplean equipos cuya función es poner en contacto el
sólido húmedo con aire caliente y, de esta manera, secar el material. Existen diferentes
secadores industriales.
La determinación de secado en estufa se basa en la pérdida de peso de la
muestra por evaporación del agua. Para esto se requiere que la muestra sea
térmicamente estable y que no contenga una cantidad significativa de compuestos
volátiles. El principio operacional del método de determinación de humedad utilizando
estufa y balanza analítica, incluye la preparación de la muestra, pesado, secado,
enfriado y pesado nuevamente de la muestra.
Objetivo
Que el alumno compruebe la influencia del tamaño de gránulo en un proceso de
secado.
Recursos
Material
• Cápsula de porcelana 50 g.
• Pinzas para crisol.
• Espátula.
• Mortero.
Reactivos
• Etanol al 70 %.
• Agua destilada.
• Lactosa polvo.
Equipo
• Estufa con control de
temperatura.
• Desecador.
Procedimiento
1. Humectar la lactosa de la siguiente manera: en un mortero mezclar 30 g de lactosa
con 3.0 ml de agua para representar un proceso de humectación.
2. Separar la mezcla en partes iguales A, B y C.
9
3.
4.
5.
6.
7.
La parte A pasarla por tamiz Nº 18.
La parte B pasarla por tamiz N° 15.
La parte C pasarla por tamiz Nº 10.
Identificar cada una y colocar en un crisol llevado a peso constante previamente.
Llevar las muestras a la estufa, que ya debe tener una temperatura entre 95 y
100 °C.
8. El tiempo de secado será de 30 minutos.
9. Transferir la cápsula al interior del desecador hasta que ésta alcance temperatura
ambiente (15 a 30 minutos).
10. Pesar cada crisol con muestra.
11. Por diferencia de peso, calcular el porcentaje de humedad.
12. Utilizar los datos de todo el grupo para calcular el promedio y la desviación
estándar.
13. En equipo, discutan sus resultados y establezcan conclusiones.
Cuestionario
1. ¿Considera usted posible que este método de secado pueda emplearse a gran
escala en la fabricación de medicamentos?
2. Investigue las ventajas y desventajas de un lecho fluidizado.
10
Diagrama de flujo
11
Observaciones
Conclusiones
Título
1.-
Autor
Página
Editorial
2.-
3.-
Datos del alumno
Nombre del alumno
Fecha
Grado/grupo/turno
Calificación
12
Práctica Nº 3
Validación del proceso de mezclado para
la fabricación de un granulado efervescente
Fundamento
El mezclado es un proceso esencial en la industria para la transformación de materias
primas en productos. Para que esto se lleve a cabo, se tienen diversos procesos y
maquinaria de acuerdo con los elementos que se quieran incorporar, consistiendo en la
integración o combinación de dos o más sustancias con el fin de obtener un producto o
subproducto cuya característica es la homogeneidad de contenido.
Las sales efervescentes son mezclas de acidógeno, carbonato monosódico y
sales o fármacos diversos. En caso de utilizarse sustancias de cierta actividad
terapéutica, ésta tiene una concentración determinada para la unidad posológica:
cucharada, cucharadita, a menudo también la tapa del frasco. Dicha dosis se verterá en
un vaso con algo de agua, produciendo entonces la reacción bicarbonato-ácido, con
gran desprendimiento de gas carbónico; debe ingerirse mientras dure la efervescencia.
La ventaja de esta forma posológica radica en que el CO2 desprendido actúa como
anestésico suave de las papilas gustativas y enmascara sustancias amargas o de sabor
excesivamente salado; además, favorece la expulsión de los gases en el tubo digestivo.
Como materiales acidógenos se emplean fosfatos ácidos, ácido cítrico o tartárico,
o bien mezclas de ellos. Utilizando un ácido orgánico, el sabor final quedará más
atenuado que empleando fosfatos. Obviamente, todo polvo efervescente requiere
preformulación para ajustar las cantidades de fármaco diluyente, ácido y bicarbonato.
En general, se emplea 80 % de ácido orgánico con relación a la cantidad de NaHCO3
añadida (Helman, 1982).
Otros ingredientes comunes de las sales efervescentes son el azúcar, glucosa,
sorbitol, esencias diversas, etcétera. Dependiendo del modo operatorio, quizá el azúcar
no sea adecuado (método por calentamiento), pues puede colorear el preparado final,
siendo preferible en tal caso utilizar sacarina u otro edulcorante permitido por la
legislación (Helman, 1982).
La composición se completará por mezcla de los polvos secos, efectuada en
ambiente de humedad controlada (inferior a 40 % de humedad relativa). La repartición a
los envases finales se hará igualmente en ambientes controlados. Si bien las mezclas
efervescentes en general no son higroscópicas, son en cambio bastante sensibles a la
humedad, que produce el hinchamiento de la masa, una producción de gas dentro del
envase y una sinterización de toda la masa en una torta sólida, que, ulteriormente,
seguirá reaccionando si el acceso de humedad continúa.
Los recipientes que reciben los polvos efervescentes se deberán secar
cuidadosamente, y nunca se envasará mientras los mismos estén aún calientes. Todo
envase de efervescentes estará probado –según la farmacopea– en cuanto a
hermeticidad; los de vidrio en cuanto a su cerramiento; los de plástico en cuanto
13
permeabilidad al vapor de agua, y los sachets se confeccionarán con tira triple
(aluminio, polietileno, resina vinílica).
Otro procedimiento para preparar polvos efervescentes es hacer un granulado,
éste requiere de ácido cítrico como material auxiliar de granulación. Una vez obtenido
tal granulado, se pasa por molino impalpable, tomado las precauciones descritas en
cuanto a contenido acuoso ambiental y evitando la elevación de temperatura a causa de
la molienda. En opinión de algunos, este método indirecto de obtener polvos
efervescentes es superior al de la simple mezcla, en cuanto a calidad del preparado
final (Helman, 1982).
Objetivos
•
•
Determinar el tiempo óptimo de mezclado, analizando la concentración del ácido
tartárico presente en la muestra a distintos tiempos de dicha operación unitaria, y el
porcentaje de merma obtenido en la fase de tamizado.
Con los datos obtenidos, evaluar el tiempo óptimo con cual el producto alcanza
homogeneidad.
Recursos
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Material
Malla Nº 100.
Malla Nº 60.
Vasos de precipitado
50 ml.
Cápsulas de porcelana.
Matraz Erlenmeyer (2).
Probeta de 100 ml (2).
Bureta.
Soporte universal.
Espátula.
Papel aluminio.
Bolsas plásticas con
cierre hermético.
Cronómetro.
•
•
•
•
•
•
Reactivos
Ácido ascórbico.
Ácido cítrico.
Ácido tartárico.
Bicarbonato de sodio.
SI de fenolftaleína.
SV de hidróxido de
sodio 1N.
•
•
•
•
•
Equipo
Placa de
calentamiento y
agitación.
Balanza analítica.
Termómetro.
Mezcladora de
pantalón.
Tamizadora.
Procedimiento
Preparación
1. Pesar las cantidades correspondientes de la formulación:
Ácido ascórbico
18.0 g
Ácido cítrico
30.0 g
14
Ácido tartárico
Bicarbonato de sodio
60.0 g
108.0 g
2. Tamizar por separado cada una de las materias primas con la malla Nº 100.
3. Colocar en la mezcladora de pantalón cada una de éstas por el método de dilución,
en el cual se van mezclando cantidades iguales en peso, comenzando con el
compuesto que se encuentre en menor proporción. Así, el ácido ascórbico se
mezcla primeramente con una cantidad igual de ácido cítrico, y posteriormente los
demás ingredientes de la mezcla hasta completar con el añadido de todas las
materias primas.
4. Rotular los vasos de precipitado con los tiempos a los cuales se obtuvo la muestra.
5. A los 30 segundos parar la operación del mezclado, obtener una muestra de
aproximadamente 5 g.
6. Volver a encender la mezcladora y suspender la operación a los próximos
30 segundos.
7. Obtener nuevamente una muestra de aproximadamente 15 g.
8. Registrar el peso obtenido en cada tiempo de muestreo.
9. Repetir el proceso hasta un tiempo total de mezclado de 5 minutos.
10. Proceder a la aglomeración de cada una de las muestras (previamente
identificadas), la cual se ejecuta conteniendo la mezcla en un vaso de precipitados,
calentando con la placa a 180 °C y agitando constantemente la mezcla. Esta
operación permite que en la mezcla se libere el agua interna de las sustancias, con
lo que se generan los grumos. Debe tenerse especial cuidado en no calentar
demasiado, ya que la mezcla puede ponerse amarilla, caso no deseado. La
operación termina cuando en la mezcla se llena de grumos, en aproximadamente
12 a 15 minutos.
11. Colocar la mezcla granulada en una cápsula de porcelana dentro de una estufa a
60 °C por una hora.
12. Al día siguiente del proceso de mezclado, el equipo de trabajo se encargará de
sacar la cápsula de la estufa; tamizar el granulado seco con la malla Nº 60 y pesar
el producto obtenido, para calcular el porcentaje de merma en cada una de las
muestras procesadas de los distintos tiempos de mezclado.
13. Pasar el polvo efervescente obtenido a una bolsa plástica con cierre hermético,
rotular identificando el tiempo en el cual se tomó la muestra y guardar en el
desecador.
14. La siguiente semana, en el horario de práctica de laboratorio se hará en equipos la
valoración del producto terminado. Hacer por duplicado lo siguiente:
a. Pesar exactamente 2 g de la muestra, previamente seca.
b. Colocar en un matraz Erlenmeyer de 250 ml.
c. Agregar 40 ml de agua y disolver.
d. Agregar 2 gotas de solución indicadora (SI) de fenolftaleína.
e. Valorar con solución valorada (SV) de hidróxido de sodio 1 N.
f. Cada mililitro de solución 1 N de hidróxido de sodio equivale a 75.04 mg de
ácido tartárico.
g. Graficar el contenido de recuperación obtenido del ácido tartárico vs. el tiempo
de mezclado.
h. Graficar el % de merma del granulado vs. el tiempo de mezclado.
15
Disposición de residuos
• Desechar los reactivos líquidos resultantes de la valoración cuyo pH haya sido
neutralizado en los contenedores asignados por el responsable del laboratorio.
• Desechar los restos sólidos resultantes de la práctica en el contenedor asignado por
el responsable del laboratorio.
Cuestionario
1. ¿Qué es el porcentaje de merma?
2. ¿Cómo se clasifican los aparatos de mezclado que existen y cuáles son sus
características?
3. ¿Cuál es el concepto de validación?
4. ¿Cuál es el orden en que deben colocarse en los tamices Tyler y por qué?
16
5. ¿Cómo se diferencia la uniformidad de contenido de la uniformidad de dosis?
Investigación previa
Ficha de datos de seguridad para:
•
•
•
•
•
Ácido ascórbico.
Ácido cítrico.
Ácido tartárico.
Bicarbonato de sodio.
SV de hidróxido de sodio 1 N
Diagrama de flujo
17
Resultados
1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.-
Tiempo de
mezclado
30 s
60 s
90 s
120 s
150 s
180 s
210 s
240 s
270 s
300 s
% de
Merma
Tiempo de Recuperación
mezclado
del ácido
tartárico
1.- 30 s
2.- 60 s
3.- 90 s
4.- 120 s
5.- 150 s
6.- 180 s
7.- 210 s
8.- 240 s
9.- 270 s
10.- 300 s
Observaciones
18
Conclusiones
Título
1.-
Autor
Página
Editorial
2.-
3.-
Datos del alumno
Nombre del alumno
Fecha
Grado/grupo/turno
Calificación
19
Práctica Nº 4
Molienda
Fundamento
Muchos materiales sólidos se presentan con dimensiones demasiado grandes para su
uso, por lo que se les debe reducir. La reducción de tamaño de los sólidos se lleva a
cabo para separar sus diversos ingredientes.
Los términos ‘trituración’ y ‘molienda’ se usan para denotar la subdivisión de
partículas sólidas grandes en partículas más pequeñas. Un método muy común para la
medición del tamaño de éstas consiste en construir una curva del diámetro de las
aberturas de los tamices en la malla en mm o en µm, en un eje, y el % acumulado
retenido para dicho tamaño en otro.
Los métodos de reducción más empleados en las máquinas de molienda son
compresión, impacto, frotamiento de cizalla, cortado y desgarre.
En general se usa compresión para reducir sólidos duros, obteniendo partículas
gruesas en su mayoría. El impacto da productos gruesos, medios y finos; el frotamiento
da productos muy finos a partir de materiales blandos no abrasivos. El cortado se usa
con materiales dúctiles y flexibles; además con este principio se puede escoger la
forma. El desgarramiento se usa con materiales fibrosos.
Factores importantes a considerar en el proceso de molienda:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Coeficiente de reducción.
Índice de triturabilidad.
Humedad.
Dureza.
Densidad aparente (ρb).
Peso específico (PE).
Fragilidad.
Tenacidad.
Ductibilidad.
Maleabilidad.
Frotamiento.
Forma de la partícula.
Tamaño de la partícula.
Tipos de molino
•
•
Trituradora de mandíbulas Fritsch. Se pueden transformar muestras de hasta 12 cm
de diámetro en granulometría de 0.5 cm.
Molino de aros. Se transforman muestras de 1 cm de diámetro en polvo de hasta
0.62 μ. Se utilizan dos tipos de aros, de hierro y de ágata, siendo este último menos
contaminante para la muestra molida.
21
•
•
Molino de bolas. Se transforman muestras de polvo de 5 mm de diámetro en polvo
de hasta 0.65 μ. Se utiliza como agente de molienda bolas de ágata. Es un cilindro
metálico cuyas paredes están reforzadas con material fabricado en aleaciones de
acero al manganeso. Estas molduras van apernadas al casco del molino y se
sustituyen cuando se gastan. El molino gira y la molienda se efectúa por efecto de la
bolas de acero al cromo o manganeso que, al girar con el molino, son retenidas por
las ondulaciones de las molduras a una altura determinada, desde donde caen
pulverizando por efecto del impacto el material mineralizado mezclado con agua.
Molino de barras. Son molinos de máquinas cilíndricas que tienen en su interior
barras de acero que, cuando el molino gira, caen sobre el material. Los molinos de
barras hacen la molienda fina, que es la última etapa, entregando material capaz de
pasar por un tamiz de malla de 1 mm2 de sección.
Etapas de la operación de molienda
La primera etapa consiste en fraccionar sólidos de gran tamaño. Para ello se utilizan los
trituradores o molinos primarios. Los más utilizados son el de martillos, muy común en
la industria cementera, y el de mandíbulas.
Los trituradores de quijadas o molinos de mandíbulas se dividen en tres grupos
principales: Blake, Dodge y excéntricos. La alimentación se recibe entre las mandíbulas,
que forman una ‘V’. Una de las mandíbulas es fija y la otra tiene un movimiento
alternativo en un plano horizontal. Está seccionado por una excéntrica, de modo que
aplica un gran esfuerzo de compresión sobre los trozos atrapados en las mandíbulas.
La posición inclinada de la quijada móvil determina una obstrucción al material por
triturarse cuanto más abajo se encuentre éste, de tal forma que el material se va
acercando a la boca, donde es triturado. La abertura de la boca puede ser regulada y
con esto obtener variaciones en la granulometría obtenida de este triturador.
La segunda etapa sirve para reducir el tamaño con más control, manejándose
tamaños intermedios y finos. Para esta etapa el molino más empleado en la industria es
el molino de bolas. El molino de bolas o de guijarros lleva a cabo la mayor parte de la
reducción por impacto. Cuando éste gira sobre su propio eje, provoca que las bolas
caigan en cascada desde la altura máxima del molino. Esta acción causa un golpeteo
sobre el material a moler; además de un buen mezclado. De esta manera la molienda
es uniforme.
El molino de bolas a escala industrial trabaja con flujo continuo, teniendo dos
cámaras en su interior. La primera contiene bolas grandes, de dos a tres pulgadas de
diámetro, mientras a segunda tendrá bolas de 1 a 1 ½ pulgadas. Estos molinos
generalmente trabajan en circuito cerrado.
Objetivo
Efectuar la molienda de una muestra, determinando la influencia de las variables típicas
de la materia prima a considerar en el proceso y dictaminar la eficiencia en los tiempos
de operación.
22
Recursos
Material
•
•
•
•
•
•
Arroz.
Frijol.
Maíz.
Nuez.
Almendras.
Probeta graduada.
Reactivos
• N/A.
Equipo
• Trituradora mecánica.
• Cronómetro.
Procedimiento
1. Recolecte una muestra representativa de cada uno de los ingredientes que le
fueron solicitados, de aproximadamente 220 g.
2. Triture en los tiempos establecidos de 1, 3, 6 y 9 minutos, cada uno de los
ingredientes solicitados.
3. Al primer tiempo de molienda, parar la trituración en cada uno de los ingredientes y
tomar una muestra representativa mediante el método de cuarteo, de
aproximadamente 50 g.
4. Una vez colectada la muestra separarla del resto, guardándola en una bolsa con
cierre hermético previamente identificada con el tiempo de molienda al cual fue
sometida.
5. La parte restante volver a introducirla en la trituradora mecánica y completar el
segundo tiempo establecido de molienda.
6. Repetir esta operación en cada una de las muestras a cada uno de los tiempos
establecidos.
7. Calcular la densidad aparente y la densidad específica de cada uno de los
productos procesados, a cada uno de los tiempos establecidos.
Cuestionario
1. ¿Cómo se determina la densidad aparente de las muestras analizadas?
2. ¿Qué es y cómo se determina la densidad específica?
23
3. ¿A que llamamos ‘índice de triturabilidad’?
4. ¿En qué consiste que la muestra sea colectada mediante el método de cuarteo?
Elabore un esquema los siguientes equipos:
•
•
•
Molino de aros.
Molino de bolas.
Molino de barras.
Diagrama de flujo
24
Resultados
Observaciones
Conclusiones
Título
1.-
Autor
Página
Editorial
2.3.-
Datos del alumno
Nombre del alumno
Fecha
Grado/grupo/turno
Calificación
25
Práctica Nº 5
Tamizado
En algunos procesos dentro de diversas industrias las materias primas se tamizan para
determinar los tamaños de las partículas de los productos obtenidos o de los materiales
recibidos, registrando el porcentaje retenido en cada uno de los tamaños de malla de la
serie Tyler.
Los datos se grafican como diámetros de partícula (abertura de la malla del
tamiz) en milímetros, en función del porcentaje acumulado en cada tamaño, por medio
del análisis granulométrico.
El tamiz consiste de una superficie con perforaciones uniformes por donde
pasará parte del material y el resto será retenido por él. Para efectuar el tamizado es
requisito que exista vibración, para permitir que el material más fino traspase el tamiz.
De un tamiz o malla se obtienen dos fracciones, los gruesos y los finos. La
nomenclatura es la siguiente: para la malla 100, +100 indica los gruesos y -100 indica
los finos. Si de un producto se requieren N fracciones (clasificaciones), se requerirán
N-1 tamices.
Los tipos de tamices que vibran rápidamente con pequeñas amplitudes se les
llama ‘tamices vibratorios’. Las vibraciones pueden ser generadas mecánica o
eléctricamente. Las vibraciones mecánicas usualmente son transmitidas por excéntricos
de alta velocidad hacia la cubierta de la unidad, y de ahí hacia los tamices. El rango de
vibraciones es aproximadamente 1800 a 3600 vibraciones por minuto.
Un tamiz es una malla metálica constituida por barras tejidas y que dejan un
espacio entre sí por donde se hace pasar el alimento previamente triturado. Las
aberturas que deja el tejido y que en conjunto constituyen la superficie de tamizado,
pueden ser de forma distinta, según la clase de tejido. Las mallas cuadradas se
aconsejan para productos de grano plano, escamas o alargado.
Serie de tamices Tyler
Ésta es una serie de tamices estandarizados, usados para la medición del tamaño y
distribución de las partículas en un rango muy amplio de dimensiones. Las aberturas
son cuadradas y se identifican por un número que indica la cantidad de aberturas por
pulgada cuadrada.
Una serie de tamices patrón muy conocida es la serie Tyler. Ésta se basa en la
abertura del tamiz 200, establecida en 0.0074 cm, y enuncia que «el área de la abertura
del tamiz superior es exactamente el doble del área de la abertura del tamiz inmediato
inferior». Matemáticamente nos queda:
D ρn -1 = √2 D ρn (V)
27
Objetivos
Efectuar el análisis granulométrico (clasificación del gránulo de una muestra dada) de
los productos o materias primas, previo proceso de molienda, para observar la
eficiencia de éste y el control en los tiempos de operación.
Recursos
Material
• Muestra con pretratamiento
en el proceso de molienda.
• Mallas Tyler de varios
tamaños de apertura.
• Brochas.
Reactivos
• N/A.
Equipo
• Tamizadora.
• Cronómetro.
Procedimiento
1. Tenga a la mano un conjunto de tamices.
2. Colóquelos uno sobre otro, de manera que los que tienen las aberturas más
grandes quedan arriba y, en sucesión hacia abajo, los de menor tamaño, en estricto
orden. Debajo del último tamiz coloque el recipiente colector.
3. Vierta la muestra (previo proceso de molienda) en la parte superior del conjunto.
4. Coloque la cubierta en la parte superior del conjunto de tamices.
5. Coloque el conjunto en el agitador mecánico y déjelo agitando de 10 a 15 minutos.
6. Cuando se detenga el agitador mecánico, retire el conjunto de tamices y sepárelos.
7. Haga una limpieza minuciosa con ayuda de la brocha en cada uno de los tamices,
para que las partículas retenidas logren pasar y sean consideradas en su análisis.
8. Pese las partículas retenidas en cada uno de los tamices y registre el dato
correspondiente en el apartado de resultados.
9. Determine la masa de la muestra retenida en cada tamiz.
10. Elabore una gráfica log-log que muestre la fracción de masa retenida vs. el diámetro
de la malla (curva granulométrica).
11. Elabore el análisis y presente las tendencias de los resultados.
Disposición de residuos
Desechar los restos solidos resultantes de la práctica en el contenedor asignado por el
responsable del laboratorio.
28
Cuestionario
1. ¿Con qué propósito colocamos un recipiente colector al final de la serie de tamices
Tyler?
2. En la serie Tyler, ¿qué significa expresar la forma de una fracción?
3. En la serie Tyler, ¿qué significa sólo nombrar un número entero?
4. ¿A qué nos referimos con ‘análisis acumulativo’?
29
Diagrama de flujo
30
Resultados
Datos obtenidos del laboratorio
Muestra 1
Nº de tamiz
Peso (acumulado en gramos)
Nº de tamiz
Fondo
Muestra 1
Nº de
tamiz
Diámetro Masa retenida
(mm)
(tiempos)
1
3
6
9
% Retenido
(tiempos)
1
3
6
9
% QUE pasa
(tiempos)
1
3
6
9
Fondo
Elabore una gráfica log-log que muestre la fracción de masa retenida vs. el diámetro de
la malla (curva granulométrica).
31
32
Muestra 2
Nº de tamiz
Nº de tamiz
33
Fondo
Muestra 2
Nº de
tamiz
(mm)
(tiempos)
1
3
6
9
% Retenido
(tiempos)
1
3
6
9
% Que pasa
(tiempos)
1
3
6
9
Fondo
Elabore una gráfica log-log que muestre la fracción de masa retenida vs el diámetro de
Muestra 3
Nº de tamiz
Nº de tamiz
34
Fondo
Muestra 3
Nº de
tamiz
(mm)
(tiempos)
1
3
6
9
% Retenido
(tiempos)
1
3
6
9
% Que pasa
(tiempos)
1
3
6
9
Fondo
Elabore una gráfica log-log que muestre la fracción de masa retenida vs. el diámetro de
Observaciones
Conclusiones
35
Título
1.-
Autor
Página
Editorial
2.-
3.-
Datos del alumno
Nombre del alumno
Fecha
Grado/grupo/turno
Calificación
36
Práctica Nº 6
Sedimentación
Fundamento
Cuando una suspensión diluida precipita por gravedad en un fluido claro y en una
suspensión de mayor concentración de sólidos, el proceso se llama ‘sedimentación’ o
‘espesamiento’.
La sedimentación es una operación unitaria consistente en la separación, por
acción de la gravedad, de las fases sólida y líquida de una suspensión diluida, para
obtener una suspensión concentrada y un líquido claro.
Se emplea para retirar arenas, agregados químicos y biológicos; espesar fangos,
etcétera. Es un proceso barato pero en muchos casos ineficiente cuando se trata de
partículas de muy bajo peso, como materiales biológicos. A pesar de esto, la
sedimentación se utiliza actualmente en tratamiento de aguas.
Se pueden distinguir dos tipos de sedimentación, atendiendo al movimiento de
las partículas que sedimentan:
•
•
Sedimentación libre. Se produce en suspensiones de baja concentración de sólidos.
La interacción entre partículas puede considerarse despreciable, por lo que
sedimentan a su velocidad de caída libre en el fluido.
Sedimentación por zonas. Se observa en la sedimentación de suspensiones
concentradas. Las interacciones entre las partículas son importantes, alcanzándose
velocidades de sedimentación menores que en la sedimentación libre. La
sedimentación se encuentra retardada o impedida. Dentro del sedimentador se
desarrollan varias zonas, caracterizadas por diferente concentración de sólidos y,
por lo tanto, diferente velocidad de sedimentación.
Dependiendo de cómo se ejecute la operación, la sedimentación puede clasificarse en
los siguientes tipos:
•
•
Sedimentación intermitente. El flujo volumétrico total de materia fuera del sistema es
nulo, transcurre en régimen no estacionario. Este tipo de sedimentación es la que
tiene lugar en una probeta de laboratorio, donde la suspensión se deja reposar.
Sedimentación continua. La suspensión diluida se alimenta continuamente y se
separa en un líquido claro y una segunda suspensión de mayor concentración.
Transcurre en régimen estacionario.
La sedimentación suele llevarse a cabo en combinación con otras operaciones unitarias
para conseguir el máximo rendimiento en la separación de las fases. Para que la
sedimentación sea viable en la práctica, el tamaño de las partículas debe oscilar entre
1 y 10 micras, y la concentración de dichas partículas debe tener unos valores mínimos
de 0.2 % de sólido en suspensión.
37
Objetivo
El alumno evaluará y comparará la velocidad de sedimentación de diferentes tamaños
de partícula en suspensión y la concentración de diferentes diluciones, en relación con
el tiempo en que éstas precipitan, dentro de un sistema intermitente.
Recursos
•
•
•
•
•
•
•
Material
Fécula de maíz.
Probetas graduadas 250 ml.
Vasos de precipitado 500 ml.
Agitador de vidrio.
Vidrio de reloj.
Espátula.
Regla.
Reactivos
• Agua destilada.
• CaCO3.
Equipo
Procedimiento
1. Cada equipo preparará dos diluciones (200 ml) de cada uno de los materiales
solicitados, a concentraciones de 3 % w/v y 10 % w/v, en el vaso de precipitados.
2. Verter las mezclas a la probeta (previamente identificada); este momento se
considera como tiempo 0.
3. Se comienza con la corrida del tiempo a partir del vaciado a la probeta.
4. Distinguir las diferencias en la suspensión original uniforme y de las zonas de
precipitación, con respecto a las zonas de compresión.
5. Medir con ayuda de la regla y registrar la altura de la interfaz del líquido claro de la
suspensión cada 5 minutos, elaborando un registro de este dato a manera de tabla.
6. Elaborar una gráfica de la altura de la interfaz, ‘z’, vs. el tiempo, ‘t’.
7. Determinar la velocidad de precipitación trazando una tangente a la curva obtenida
de su gráfico en un tiempo dado t1 y la pendiente, -dz/dt=v1.
8. En este punto, la altura es z1 y zi es la intersección de la tangente de la curva;
entonces,
1
38
1
1
i
0
Cuestionario
1. ¿Cuáles son las características de cada una de las zonas de un sistema de
sedimentación?
2. ¿Por qué considera usted importante determinar la velocidad de sedimentación
dentro de la industria farmacéutica?
3. ¿Qué es la ley de Stokes y cuál es su aplicación dentro del análisis de
sedimentación?
39
4. Elabore el esquema de cada uno de los equipos más usuales para efectuar
sedimentación, señalando sus partes.
40
Diagrama de flujo
41
Resultados
42
Observaciones
Conclusiones
Título
1.-
Autor
Página
Editorial
2.-
3.-
Datos del alumno
Nombre del alumno
Fecha
Grado/grupo/turno
Calificación
43
Práctica Nº 7
Número de Reynolds
Fundamento
El tipo de flujo que se presenta en el desplazamiento de un fluido por un canal es muy
importante en los problemas de dinámica de fluidos. Cuando los fluidos se mueven por
un canal cerrado, de cualquier área de corte transversal se puede presentar cualquiera
de dos tipos diferentes de flujo, dependiendo de las condiciones existentes. Estos dos
tipos de flujo pueden verse con frecuencia en un río o en cualquier corriente abierta.
Cuando la velocidad del flujo es baja, su desplazamiento es uniforme y terso. Sin
embargo, cuando la velocidad es bastante alta, se observa una corriente inestable en la
que se forman remolinos o pequeños paquetes de partículas de fluido que se mueven
en todas direcciones y con gran diversidad de ángulos respecto a la dirección normal
del flujo.
El primer tipo de flujo a velocidades bajas, donde las capas de fluido parecen
desplazarse unas sobre otras sin turbulencia, se llama ‘flujo laminar’, y obedece la ley
de viscosidad de Newton. El segundo tipo de flujo a velocidades más altas, donde se
forman remolinos que imparten al fluido una naturaleza fluctuante, se llama ‘flujo
turbulento’.
La existencia de flujo laminar y turbulento puede comprobarse con facilidad por
medio de los experimentos de Reynolds, donde se hace fluir agua de manera uniforme
a través de una tubería transparente, controlando la velocidad por medio de una válvula
situada al final del tubo. Se introduce una corriente muy fina de agua con colorante a
través de una boquilla en forma de una sola línea, esto es, una corriente similar a un
cordel; en este caso no hay mezclado lateral del fluido y éste se desplaza en una línea
recta por el tubo. Al colocar varios inyectores en otros puntos de la tubería se
demuestra que no hay mezclado en ninguna parte del mismo y que el líquido fluye en
líneas paralelas. Éste es el tipo de flujo se le llama ‘laminar’ o ‘viscoso’.
Al aumentar la velocidad, se ve llegando a cierto límite, la línea del colorante se
dispersa y su movimiento se vuelve errático. Esta velocidad en la que se presenta el
cambio de flujo, se llama ‘velocidad crítica’.
Con diversos estudios se ha podido demostrar que la transición del flujo laminar
al turbulento no sólo es en función de la velocidad, sino también de la viscosidad del
fluido y el diámetro del tubo. Estas variables se combinan en la expresión del número
de Reynolds, que es adimensional:
NRe =
Donde NRe es el número de Reynolds, D es el diámetro en m, ρ es la densidad del fluido
en kg/m3, µ es la viscosidad del fluido en Pa s y v es la velocidad promedio del fluido en
m/s (definiendo la velocidad promedio como la velocidad volumétrica del flujo dividida
entre el área del corte transversal de la tubería). Las unidades en el sistema cgs son cm
45
para D, g/cm3 para ρ, g/cm s para µ y cm/s para v. En el sistema inglés, D se da en
pies, ρ en lbm/pie3, µ en lbm/pie s, y v en pie/s.
La inestabilidad del flujo que conduce a un régimen perturbado o turbulento está
determinada por la relación de las fuerzas de inercia o cinéticas y las fuerzas viscosas
de la corriente fluida. Las fuerzas de inercia son proporcionales a ρv2 y las viscosas a
µv/D, y la relación ρv2 (µv/D) es el número de Reynolds Dvρ/µ.
Cuando el número de Reynolds es menor a 2100 para una tubería circular recta,
el flujo siempre es laminar; cuando el valor es superior a 4000 el flujo será turbulento,
excepto en algunos casos especiales. Entre estos dos valores o región de transición, el
flujo puede ser viscoso o turbulento, dependiendo de los detalles del sistema que no se
pueden predecir.
Objetivo
Caracterizar el flujo de un sistema montado mediante el número de Reynolds como
laminar o turbulento, y el papel que desempeña la temperatura dentro del sistema.
Recursos
Material
Reactivos
• Tanque de preparación de líquidos
• Azul de
(capacidad de 20 l) con dren de válvula de
metileno.
mariposa.
• Manguera transparente de 1.5 in 0.5 m.
• Aguja hipodérmica de calibre adecuado.
• Grifo (llave de paso).
• Vaso de precipitados de capacidad
adecuada (min. 500 ml).
• Bolsa para infusión intravenosa vacía 250 ml.
Equipo
• Balanza
analítica.
• Placa de
calentamiento.
• Cronómetro.
• Termómetro.
Procedimiento
1. Monte el sistema con el tanque de preparación de líquidos y llénelo
permanentemente de agua con ayuda de una manguera, procurando estar siempre
en el afore donde comenzó.
2. Conecte al dren del tanque la manguera transparente que le fue solicitada y guíela
hacia el drenaje o de preferencia a algún contenedor de capacidad adecuada,
procurando que la misma no se desperdicie.
3. Dosifique la cantidad necesaria (aproximadamente 100 ml) de azul de metileno
dentro de la bolsa para infusión.
4. Para mostrar el flujo que pasa a través de la manguera transparente, inyecte azul
de metileno con ayuda de la bolsa para infusión, la cual en la parte de la aguja se
ha deformado en un ángulo de 90°, de manera que la inyección procure ser lo más
46
perpendicular al flujo de la corriente y ubicada de manera firme lo más aproximado
del centro de la misma.
5. La manguera en la parte final cuenta con un grifo adaptado, que regula la velocidad
del flujo de forma ininterrumpida.
6. Regulando la velocidad de salida del agua, procure formar una pequeña línea que
viaja con el flujo de manera perpendicular (flujo laminar), procure no abrir de más el
grifo ya que puede afectar en la velocidad del flujo y en consecuencia la
caracterización del mismo.
7. Una vez obtenido el flujo laminar, determine la velocidad del mismo mediante la
ayuda de una partícula flotante pequeña.
8. Coloque la partícula cuidadosamente en el dren de salida del tanque colector y
mida cuanto tiempo tarda en salir la partícula de un extremo a otro de la manguera.
9. Divida el largo de la manguera por el tiempo en que la partícula es expulsada, por
ejemplo, si la manguera mide 2 metros de largo y es expulsada en dos segundos, la
velocidad del flujo es 1 m/s.
10. Después de caracterizar el flujo laminar, aumente le velocidad del flujo abriendo el
grifo de la parte que drena la manguera.
11. Cuando la línea que viaja de manera perpendicular comienza a tener un flujo
turbulento, detenga la apertura del grifo.
12. Determine la velocidad del flujo de manera idéntica a como lo consiguió cuando el
flujo era laminar.
13. Repita ambas caracterizaciones del flujo con la variante en la temperatura del agua
y discuta el porqué de las diferencias.
Cuestionario
1. ¿A qué denominamos ‘viscosidad’?
2. ¿Qué es un fluido newtoniano y qué un fluido no newtoniano?
47
3. ¿Qué es el ‘retardo viscoso’?
4. ¿Qué papel desempeña la temperatura en el estudio de la mecánica de fluidos?
5. ¿Por qué se considera importante la determinación del número de Reynolds dentro
de la industria farmacéutica?
Elabore un esquema los siguientes experimentos para la caracterización del flujo:
•
•
48
Flujo laminar.
Flujo turbulento.
Diagrama de flujo
49
Resultados
Observaciones
Conclusiones
Título
1.-
Autor
Página
Editorial
2.3.-
Datos del alumno
Nombre del alumno
Fecha
Grado/grupo/turno
Calificación
50
Práctica Nº 8
Agitación y mezclado de líquidos en un tanque
Fundamento
El éxito de muchas operaciones industriales depende de la eficaz agitación y mezcla de
líquidos. Aunque con frecuencia tienden a confundirse, ‘agitación’ y ‘mezcla’ no son
sinónimos. La agitación se refiere al movimiento inducido de un material en una forma
específica, generalmente con un modelo circulatorio dentro de algún tipo de contenedor.
La mezcla es una distribución al azar de dos o más fases inicialmente separadas. Un
único material homogéneo, tal como un tanque con agua fría, puede ser agitado pero,
en cambio, no puede mezclarse mientras no se le adicione otro material, tal como una
cierta cantidad de agua caliente o algún sólido pulverulento.
El término ‘mezcla’ o ‘mezclado’ se aplica a una gran variedad de operaciones
que difieren ampliamente en el grado de homogeneidad del material «mezclado».
Consideremos, en un caso, dos gases que han de mezclarse totalmente, y un segundo
caso en el que arena, grava, cemento y agua que se voltean en un tambor rotatorio
durante un largo periodo de tiempo. En ambos casos se dice que el producto final está
mezclado. Es evidente que los productos no son igualmente homogéneos. Las
muestras de gases mezclados –aun cuando las muestras sean muy pequeñas– tienen,
todas, las mismas composiciones. Por otra parte, pequeñas muestras de hormigón
mezclado difieren mucho en su composición.
La eficiencia del proceso de mezclado depende de una efectiva utilización de la
energía que se emplea para generar el flujo de componentes. Para proporcionar un
suministro de energía adecuado, hay que considerar las propiedades físicas de los
componentes, el diseño del agitador que transmite la energía y la configuración del
tanque de mezclado.
Los materiales a ser mezclados pueden ser líquidos de muy baja viscosidad,
hasta pastas altamente viscosas. Esencialmente, existen dos tipos de sistemas de
mezclado:
1. Tanque estacionario conteniendo un sistema de impulsión montado en un eje que
rota. Para líquidos poco viscosos, se emplean impulsores de tipo paleta o propelas
tipo marino montados en tanques verticales, o también la recirculación de los
líquidos efectuada por una bomba.
2. Tanque móvil con impulsor móvil o estacionario, generalmente utilizado para
materiales altamente consistentes como masa o plásticos fundidos.
Objetivos
•
El alumno practicará el proceso de agitación y mezclado de una solución salina al
0.9 % en un tanque estacionario.
51
•
Se determinará el tiempo de agitación y mezclado óptimo del proceso.
Recursos
Material
• Material de vidrio:
matraces, vasos,
buretas, probetas.
•
•
•
•
Reactivos
Cloruro de sodio.
Agua destilada.
Nitrato de plata.
Dicromato de
potasio.
Equipo
• Tanque de agitación con regleta
de aforo, capacidad 20 l.
• Tacómetro calibrado.
• Muestreador de líquidos.
Procedimiento
1. Antes de comenzar la preparación, comprobar el número de revoluciones por
minuto en el sistema de agitación con el tanque vacío. Use un tacómetro calibrado
(de preferencia); registre este valor.
2. Preparar una solución de cloruro de sodio al 0.9 % en el tanque y aforar a 10 l.
3. Iniciar la agitación y tomar muestras consecutivas a los 5, 10, 15 y 20 minutos
(sin detener la agitación).
4. Antes de tomar la muestra de los 15 minutos determine las rpm del agitador. Use un
tacómetro calibrado (de preferencia); registre este valor.
5. Identificar las muestras de acuerdo con el tiempo en que fueron tomadas y en cada
una hacer la prueba de cuantificación de cloruros por el método de Mohr.
6. Registrar la cantidad de cloruros cuantificados por cada muestra analizada.
7. No olvidar la preparación de un blanco inicial, para eliminar la cantidad de cloruros
propios del agua.
8. Repetir 3 veces a partir del punto 2; no será necesario registrar las rpm.
9. Criterio de aceptación: la cuantificación de cloruros debe ser de 95 a 105 %.
10. Registrar los resultados y determinar cuál es el mejor tiempo de agitación, basado
en un tratamiento estadístico de los datos.
11. Establecer el número de rpm y tiempo del sistema de agitación para un óptimo
mezclado.
52
Cuestionario
1. ¿En qué consiste la técnica de Mohr para determinar cloruros?
2. ¿Qué son tanques encamisados y cuál es su utilidad?
3. Según la posición del agitador, ¿cuáles son los tipos de flujo que se presentan?
53
Diagrama de flujo
54
Resultados
Registro de la cantidad de cloruros encontrada en las muestras
Corrida
5 min
Cantidad de cloruro de sodio (%)
10 min
15 min
20 min
1
2
3
Promedio: ____________
Desv. Est: ____________
Número de rpm del sistema de agitación sin producto: __________________
Número de rpm del sistema de agitación con producto: __________________
Tiempo de agitación cuya valoración de contenido de
cloruro de sodio está entre 95 y 105 %:………………….__________________
55
Observaciones
Conclusiones
Título
1.-
Autor
Página
Editorial
2.-
3.-
Datos del alumno
Nombre del alumno
Fecha
Grado/grupo/turno
Calificación
56
Práctica Nº 9
Validación de una autoclave para proceso de esterilización (1ª parte)
Fundamento
Una autoclave es un recipiente sometido a presión que utiliza el vapor presurizado para
calentar el producto y conseguir la esterilización de los elementos que previamente han
sido introducidos. Con base en esta definición, se pueden diseñar desde pequeños
dispositivos de sobremesa, hasta equipos de gran tamaño para producciones
industriales.
Los autoclaves de gran tamaño pueden ser utilizados para esterilizar grandes
volúmenes de parentales, como los que son envasados en pouches o bolsas, mientras
que las botellas o ampollas lo suelen ser en autoclaves de tamaño más reducido.
Sea cual sea la naturaleza de la carga, el producto se ubica en bandejas o jaulas
para optimizar la distribución de la carga.
Un factor importante para el proceso de validación es que la carga sea
estandarizada (patrón de carga). Ésta es la principal razón por la que se suele trabajar
con carga completa. Dentro de los procesos de esterilización en autoclaves, el vapor es
el agente más comúnmente utilizado, aunque existen otros métodos, tales como
cascada de agua, aerosol de agua y mezcla de vapor-aire.
El calor latente que se libera al condensar el vapor en los objetos que han de ser
esterilizados, hace que este proceso sea muy eficiente. Los rangos de temperaturas
que se alcanzan durante los procesos de esterilización varían entre 115 y 134 °C.
Independientemente del método utilizado para conseguir la esterilidad de un
producto, es indiscutible la importancia que tiene el equipamiento empleado para este
proceso, ocupando un lugar fundamental las autoclaves o esterilizadores. Es debido a
esto que la calificación de los equipos involucrados y la validación de los procesos
ejecutados en ellos, sean de sumo interés para garantizar la calidad y seguridad de los
productos farmacéuticos.
Además, las regulaciones nacionales e internacionales establecen que todos los
procesos críticos deben ser validados, haciendo marcado énfasis en los procesos de
esterilización. Los esterilizadores modernos son diseñados y fabricados bajo estrictas
normas y cuentan, además de los dispositivos de seguridad y otras características que
aseguran la fiabilidad de los procesos, con un sistema de control completamente
automatizado que se ocupa no sólo de la ejecución de todas y cada una de las etapas
de un ciclo de esterilización, sino también de la verificación de las condiciones de
operación, para evitar daños en el equipo, en el proceso e incluso al operador.
Una particularidad importante es que estos sistemas de control permiten el
registro, en papel o en formato electrónico, de todos los parámetros de los ciclos
ejecutados, lo cual además de ser un requisito exigido por las regulaciones y las buenas
prácticas de producción, permite la detección de posibles condiciones de fallo, aun
antes de que ocurran.
57Lic. en Químico Farmacobiólogo
Objetivos
•
•
Que el alumno aprenda el manejo, los cuidados y las medidas de seguridad a tomar
en cuenta con el uso de una autoclave.
Que el alumno efectúe una prueba de uniformidad de temperatura dentro de la
autoclave; como requisito indispensable para llevar hacer una validación.
Recursos
•
Material
PNO del manejo del
•
autoclave de laboratorio
de farmacia.
Reactivos
N/A.
Equipo
• Autoclave de laboratorio de
farmacia.
• 5 datalogger específicos para
autoclaves.
Procedimiento
1. Ubicar los dataloggers dentro del autoclave en 5 posiciones equidistantes. No
olvidar la posición central.
2. Programar los dataloggers para que registren las temperaturas cada 1 minuto
durante 30 minutos.
3. Elabore un dibujo o fotografía donde se observe la posición de los dataloggers
dentro de la autoclave.
4. Operar la autoclave de acuerdo con el procedimiento respectivo.
Importante. Siga todas las medidas de seguridad al operar este equipo.
5. Esperar a que la temperatura indicada por el instrumento de la autoclave llegue a
121 °C (inicio de la fase de esterilización ciclo). En ese momento registre la hora y
contabilice 30 minutos.
6. Una vez alcanzado el tiempo de 30 minutos registre la hora (fin de la fase de
esterilización) y siga las indicaciones del procedimiento de operación de la
autoclave hasta que pueda abrir el equipo sin riesgo.
7. Colecte los dataloggers y descargue los datos de cada uno en una hoja de cálculo,
agrupándolos según la posición dentro de la autoclave.
8. Repita esta metodología por triplicado.
9. Análisis de datos:
a. Identifique la hora de inicio y fin de la fase de esterilización de acuerdo con sus
registros.
b. Calcule promedio y desviación estándar de cada grupo de datos según la
posición del instrumento dentro de la autoclave.
58
c. Criterio de aceptación: la desviación estándar en cada una de las posiciones de
la autoclave no debe ser mayor a 5 % entre ellas.
Cuestionario
1. Elabore un esquema de la autoclave, indicando sus partes.
2. Investigue las variables críticas que deben ser controladas en una autoclave para
que el proceso de esterilización sea reproducible.
3. ¿Por qué es necesario validar el ciclo de la autoclave estando ésta vacía?
4. ¿Qué es un termopar y cómo está constituido?
Diagrama de flujo
60
Resultados
Observaciones
Conclusiones
Título
1.-
Autor
Página
Editorial
2.-
3.-
Datos del alumno
Nombre del alumno
Fecha
Grado/grupo/turno
Calificación
62
Práctica Nº 10
Validación de una autoclave para proceso de esterilización (2ª parte)
Objetivos
•
•
Que el alumno efectúe la validación del proceso de esterilización en una autoclave,
usando un patrón de carga.
Comprobar si el ciclo de esterilización para el patrón de carga a probar es capaz de
entregar una letalidad mínima de 12 minutos.
Recursos
•
•
•
•
Material
Reactivos
Papel estraza.
• No aplica.
Cinta testigo.
Material de vidrio.
Patrón de carga consistente en:
3 matraces de 500 ml, 3 probetas
de 250 ml y 10 pipetas de 10 ml.
Equipo
• Autoclave de laboratorio de
farmacia.
• 5 dataloggers específicos
para autoclaves.
Procedimiento
1. Ubicar los dataloggers dentro del material que compone al patrón de carga.
2. Los dataloggers deben colocarse en la materiales donde más difícil sea la
penetración del calor.
3. Los dataloggers deben programarse para que registren las temperaturas cada
1 minuto durante todo el ciclo de esterilización.
4. Elaborar un dibujo o fotografía donde se observe la posición del material en el
autoclave; indique el número de cada datalogger colocado en el material.
5. Opere la autoclave de acuerdo con el procedimiento respectivo.
Importante. Siga todas las medidas de seguridad al operar este equipo.
6. Esperar a que la temperatura indicada por el instrumento del autoclave llegue a
121 °C (inicio de la fase de esterilización ciclo). En ese momento registre la hora y
contabilice 30 minutos.
7. Una vez alcanzado el tiempo de 30 minutos, registre la hora (fin de la fase de
esterilización) y siga las indicaciones del procedimiento de operación de la
autoclave hasta que pueda abrir el equipo sin riesgo.
8. Colecte los dataloggers y descargue los datos. Agrupar los datos de cada
datalogger una hoja de cálculo.
9. Análisis de datos:
a. Identificar la hora de inicio y fin de la fase de esterilización de acuerdo con sus
registros.
b. A partir del inicio de la fase de esterilización hasta su fin, para cada datalogger
aplique la siguiente fórmula a las temperaturas obtenidas:
∆
10
/
Donde:
Δt = frecuencia de muestreo de temperatura; para este caso 1 minuto.
Tb = temperatura del datalogger.
Z = constante para ciclos a 121 °C.
Fo = letalidad instantánea, expresada en minutos.
10. Una vez aplicada la fórmula anterior a cada temperatura de cada datalogger,
obtener la letalidad instantánea, Fo.
11. Sumar las Fo (por cada datalogger) y obtener la Fo acumulada durante la fase de
esterilización para cada datalogger (individualmente).
12. Repetir esta metodología por triplicado.
13. Calcular promedio y desviación estándar de la Fo acumulada para cada datalogger
y cada ciclo de esterilización.
14. Criterio de aceptación: la Fo acumulada en cada datalogger debe ser mayor a
12 minutos en cada ciclo de esterilización.
Cuestionario
1. ¿Cuáles son los tipos de esterilización en las formas farmacéuticas inyectables?
64
2. ¿Cree usted necesaria una prueba de hermeticidad antes efectuar la validación?
¿Por qué?
3. ¿Por qué es necesario validar un proceso de esterilización?
4. ¿Qué es el patrón de carga?
5. ¿Considera usted que una autoclave puede ser evaluada con múltiples patrones de
carga sin mermar su desempeño? ¿Por qué?
Diagrama de flujo
66
Resultados
Observaciones
Conclusiones
Título
1.-
Autor
Página
Editorial
2.-
3.-
Datos del alumno
Nombre del alumno
Fecha
Grado/grupo/turno
Calificación
68
Práctica Nº 11
Filtración (1ª parte)
Fundamento
La filtración se considera como una operación unitaria y está comprendida entre las
separaciones mecánicas, basadas en diferencias físicas de las partículas. Se define
como la separación de las partículas sólidas suspendidas en un fluido, forzándolas a
pasar a través de un medio poroso, fibroso o granular.
La filtración a escala industrial es similar a la practicada en la escala de
laboratorios: las experimentaciones en un filtro ilustran importantes aplicaciones de los
principios básicos de la dinámica de fluidos a través de los lechos granulares porosos
estáticos, y se lleva a cabo por la diferencia de presión total entre la suspensión a filtrar,
el medio filtrante y el filtrado obtenido. Existe además una resistencia ocasionada por el
depósito de partículas sólidas sobre el medio filtrante (torta), que va incrementándose
conforme la filtración avanza, hasta agotar el volumen filtrante disponible. La filtración
propiamente dicha es aquella que contiene más de 1 % de sólidos en volumen. Otro
tipo importante de filtración es la usada para clarificar o ‘limpiar fluidos’ que contienen
cantidades de sólidos relativamente pequeñas, ± 0.15 % en volumen.
El agua es la sustancia más utilizada en la industria farmacéutica, ya sea como
disolvente o ingrediente de los preparados farmacéuticos, en los lavados de los
envases, en las operaciones de limpieza de áreas y equipos durante procesos de
fabricación. Existen diversos tipos de agua para uso farmacéutico, cuyas características
se detallan en las monografías correspondientes.
Tipos de agua
-
-
Agua potable. El agua debe provenir de diversas fuentes, lo que incluye servicios
públicos de distribución de agua, o el abastecimiento de fuentes privadas (pozos
concesionados). También puede ser una combinación de ellos.
El agua potable puede emplearse en las etapas iniciales de la síntesis química
de las sustancias activas farmacéuticas, así como en la limpieza de los equipos
empleados para su producción.
Agua purificada nivel 1. el agua purificada nivel 1 debe cumplir con las
especificaciones establecidas en la monografía respectiva. Se usa como ingrediente
en la fabricación de productos farmacéuticos no inyectables, en la limpieza de
algunos equipos y en las fases finales de síntesis de algunos principios activos. Los
sistemas de purificación, circulación y almacenamiento del agua purificada deben
considerar elementos protectores que eviten la proliferación microbiana. Estos
sistemas también requieren de un programa frecuente de sanitización y monitoreo
microbiológico que garantice la adecuada calidad microbiológica en los puntos de
uso. Se prepara a partir de agua potable, sometiéndola a procesos combinados de
desionización, ablandamiento, descloración y filtración.
-
-
-
-
-
-
Agua purificada nivel 2. Debe cumplir con las especificaciones establecidas en la
monografía respectiva. Se usa como ingrediente en la fabricación de productos
farmacéuticos no inyectables que requieren una alta pureza química y
microbiológica. Los sistemas de purificación, circulación y almacenamiento del agua
purificada nivel 2 deben considerar elementos protectores que eviten la proliferación
microbiana. Estos sistemas también requieren de un programa frecuente de
sanitización y monitoreo microbiológico que garantice la adecuada calidad
microbiológica en los puntos de uso. El agua purificada nivel 2 se prepara a partir de
agua potable con los pretratamientos necesarios, que pueden incluir desionización,
ósmosis inversa y ultrafiltración. La destilación en la etapa final, también es
adecuada para la producción de agua purificada nivel 2.
Agua para la fabricación de inyectables. Se prepara a partir de agua potable a la que
se dan los tratamientos adecuados, seguidos de un proceso terminal de destilación
u otra tecnología equivalente o superior, que demuestre la eliminación de sustancias
químicas, microorganismos y endotoxinas y que no contiene sustancias adicionadas.
El agua purificada también puede ser utilizada como punto de partida, sometiéndola
de igual manera a un proceso de destilación. Este tipo de agua se utiliza como
vehículo o solvente en la fabricación de productos farmacéuticos inyectables o
fabricación de principios activos de uso parenteral; también se usa en los últimos
pasos de la limpieza de equipos, tuberías y recipientes involucrados en estos
procesos. El sistema usado para la producción, almacenamiento y dispensado o
distribución de agua para la fabricación de inyectables, debe estar diseñado para
prevenir la contaminación microbiana, la formación de endotoxinas bacterianas y
debe estar validado. Debe cumplir con las especificaciones establecidas en la
monografía respectiva.
Agua estéril para uso inyectable. Es agua para fabricación de inyectables envasada
en recipientes adecuados de plástico o vidrio tipo I o II con volumen máximo de 1 l y
esterilizada terminalmente por un método validado. Generalmente es usada como
diluyente de preparaciones parenterales. Debe cumplir con las especificaciones
establecidas en la monografía respectiva.
Agua bacteriostática estéril para uso inyectable. Es agua para fabricación de
inyectables esterilizada, que contiene uno o varios agentes antimicrobianos. Se
emplea como diluyente de preparaciones parenterales y generalmente está
empacada en envases de dosis individuales de 1 ml a 30 ml. Debe cumplir con las
especificaciones establecidas en la monografía respectiva.
Agua estéril para irrigación. Es agua para fabricación de inyectables esterilizada y
suministrada en envases de más de 1 l de capacidad y con diseño especial para
vaciado rápido durante su uso. Debe cumplir con las especificaciones establecidas
en la monografía respectiva.
Agua estéril para inhalación. Es agua para fabricación de inyectables esterilizada y
envasada en recipientes adecuados. Se usa en inhaladores o para preparar
soluciones destinadas a la inhalación. Debe cumplir con las especificaciones
establecidas en la monografía respectiva.
La práctica usual dentro de la industria es utilizar agua potable como punto de partida
para la obtención de cualquiera de los tipos mencionados. Esta agua debe cumplir los
requisitos de la edición vigente de la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994,
70
«Salud ambiental, límites permisibles de calidad y tratamientos a los que debe
someterse el agua para su potabilización». Debido a que esta norma incluye más de
40 parámetros, el monitoreo sistemático de la calidad de la misma contempla llevar a
cabo el monitoreo de las pruebas que se consideran esenciales, a saber:
-
Propiedades organolépticas (color, olor y sabor).
Turbiedad.
Cloro residual libre.
Dureza total.
Organismos coliformes totales.
E. coli, coliformes fecales u organismos termotolerantes.
De forma complementaria, se recomienda la prueba de sílice.
Objetivo
El alumno aprenderá a montar y manejar un sistema de filtración, así como los
fundamentos básicos de la operación unitaria, como requisito fundamental a cumplir en
el agua para preparados farmacéuticos.
Recursos
Material
• Filtros de membrana de
0.45 micras.
• Pinzas .
• Probeta 100 ml.
• Sistema de filtración
Millipore.
• Guantes de látex.
Reactivos
• Agua destilada.
Equipo
• Bomba de vacío.
Procedimiento
1. Pesar una membrana de filtración de 0.45 micras. Recuerde que no debe tocar las
membranas con las manos. Manipular exclusivamente con pinzas.
2. Armar el sistema de filtración Millipore e incluir la primera membrana.
3. Conectarlo al matraz Kitasato y a la bomba de vacío.
4. Encender la bomba de vacío y esperar a que la presión se mantenga constante.
5. Colocar 100 ml de agua de manera continua para el proceso de filtración.
6. Al término de la filtración, apagar la bomba de vacío y retirar la membrana con las
pinzas.
7. Colocar sobre un vidrio de reloj y llevar a estufa a 60 °C por el tiempo necesario
para su completo secado.
8. Pesar la membrana y por diferencia de peso calcular el porcentaje de sólidos
retenidos.
9. Repetir el procedimiento tres veces.
10. Calcular el promedio de los pesos y el porcentaje al que corresponde con respecto
al volumen total.
11. La especificación señala que no debe ser mayor a 0.15 % en volumen.
Cuestionario
1. Investigar la clasificación de los procesos físico-mecánicos de separación.
2. Mencione los tipos de equipos de filtración usados en la industria.
3. ¿Qué características deben tener los medios filtrantes?
72
4. Mencione los tipos de filtro más utilizados en la industria farmacéutica.
Diagrama de flujo
Resultados
Observaciones
Conclusiones
Título
1.-
Autor
Página
Editorial
2.3.-
Datos del alumno
Nombre del alumno:
Fecha
Grado/grupo/turno
Calificación
74
Práctica Nº 12
Filtración (2ª parte)
Fundamento
El diseño, la instalación y operación de sistemas para producir agua purificada y agua
para fabricación de inyectables, incluyen componentes, técnicas de control y
procedimientos similares. Los atributos de calidad de ambas solamente difieren en la
presencia del requisito de endotoxina bacteriana en el agua para fabricación de
Inyectables y en sus métodos de preparación, al menos en la última etapa. Las
similitudes en los atributos de calidad proporcionan suficientes bases comunes en el
diseño de sistemas de agua para cumplir ambos requisitos. La diferencia crítica es el
grado de control del sistema y los pasos finales de purificación necesarios para
asegurar la eliminación de endotoxinas bacterianas. La producción de agua para uso
farmacéutico emplea operaciones unitarias secuenciales (pasos de proceso) que dan
por resultado los atributos específicos de calidad del agua y protegen la operación de
los pasos de proceso subsecuentes. La operación unitaria final usada para producir
agua destinada a la fabricación de inyectables se ha limitado a la destilación. La
destilación tiene una larga historia de desempeño confiable y puede validarse como una
operación unitaria para la producción de agua para fabricación de inyectables.
Otras tecnologías, tales como la ultrafiltración, pudieran ser adecuadas en la
producción de agua para fabricación de inyectables, pero la experiencia actual con este
proceso no está difundida.
El plan de validación deberá diseñarse para establecer la aptitud del sistema y
proporcionar un entendimiento completo de los mecanismos de purificación, las
condiciones de los intervalos de operación, el pretratamiento requerido, y el modo de
falla común. También es necesario demostrar la efectividad del esquema de monitoreo
y establecer los requisitos para el mantenimiento de la validación. Pueden ser útiles las
pruebas llevadas efectuadas en una instalación piloto para definir los parámetros de
operación, la calidad de agua esperada y la identificación de los modos de falla. Sin
embargo, la calificación de la operación unitaria específica sólo puede llevarse a cabo
como parte del sistema operacional instalado.
La selección de las operaciones unitarias específicas y las características de
diseño para un sistema de agua deberán considerar la calidad del agua de
alimentación, la tecnología escogida para los subsecuentes pasos de proceso, la
magnitud y complejidad del sistema de distribución y los requisitos compendiales
correspondientes. Por ejemplo, en el diseño de un sistema de agua para inyección, el
proceso final (destilación) deberá tener una capacidad efectiva de eliminación de
endotoxina bacteriana y deberá ser validada.
La tecnología de filtración desempeña un papel importante en los sistemas de
agua, y las unidades de filtración están disponibles en un amplio intervalo de diseños y
para varias aplicaciones. Las eficiencias de remoción difieren significativamente desde
filtros rústicos, tales como antracita granular, cuarzo o arena, hasta grandes sistemas
de agua y los cartuchos de profundidad para sistemas de agua pequeños, a filtros de
membrana para control de partículas muy pequeñas. Las configuraciones unitarias y de
sistemas varían grandemente en el tipo de medio de filtración y su ubicación en el
proceso. Los filtros granulares o de cartucho son usados para prefiltración. Éstos
eliminan contaminantes sólidos del abastecimiento de agua y protegen los
componentes posteriores del sistema de la contaminación que puede inhibir el
desempeño del equipo y acortar su ciclo de vida. Los puntos en cuestión de diseño y
operacionales que pudieran impactar el desempeño de los filtros de profundidad,
incluyen la canalización del medio filtrante, el bloqueo por sedimentación, el crecimiento
microbiano y la pérdida de medio filtrante. Las medidas de control incluyen monitoreo
de la presión y del flujo, el retrolavado, la sanitización y el reemplazo del medio filtrante.
Un punto importante en el diseño es la determinación del tamaño del filtro para prevenir
la canalización o pérdida de medio como resultado de las velocidades inapropiadas de
flujo de agua.
Objetivo
Que el alumno evalúe una determinación microbiológica empleada en la validación de
un proceso de filtración de agua, a partir de las partículas suspendidas y retenidas en el
filtro de membrana de 0.45 micras.
Recursos
•
•
•
•
•
•
•
•
Material
Filtros de membrana de 0.45 micras.
Pinzas.
Probeta 100 ml.
Sistema de filtración Millipore.
Guantes de látex.
Mechero Fisher.
Pads con medio de cultivo deshidratado.
Matraz Kitasato.
Reactivos
• Agua destilada.
Equipo
• Bomba de vacío.
Procedimiento
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Integrar equipos de tres personas.
Armar el sistema de filtración Millipore, incluyendo una membrana de 0.45 micras.
Conectarlo al matraz Kitasato y a la bomba de vacío.
Encender la bomba de vacío y esperar que la presión se mantenga constante.
Colocar 100 ml de agua destilada de manera continua para el proceso de filtración.
Al término de la filtración, encender el mechero y retirar la membrana con pinzas.
Rehidratar con aproximadamente 2 ml el pad con el medio de cultivo en el área
estéril del mechero de Fisher.
8. Colocar la membrana de forma íntegra y con la cuadricula hacia arriba en la placa
con cultivo.
76
9. Repetir esta operación por 9 ocasiones.
10. Cada integrante del equipo deberá manipular por triplicado una muestra con el
objeto de verificar la reproducibilidad y repetitividad del método.
11. Incubar las cajas durante 24 horas a las temperaturas indicadas.
12. Al término de las 24 horas hacer el recuento de colonias.
13. La especificación indica que el recuento no debe ser mayor a 2 UFC/100 ml con
base en la NOM-127-SSA1-1994.
Cuestionario
1. Investigue qué otras pruebas se consideran para integrar una validación de un
método biológico y en qué consisten.
2. Elabore un esquema donde relacione el tipo de agua para uso farmacéutico y los
procesos que se necesitan para obtenerla, con los usos típicos que se le da en la
industria farmacéutica.
3. ¿Cuáles son las características de instalación, materiales de construcción y
selección de componentes en la obtención de agua para fabricación de inyectables?
78
Diagrama de flujo
Resultados
Observaciones
Conclusiones
Título
1.-
Autor
Página
Editorial
2.3.-
Datos del alumno
Nombre del alumno
Fecha
Grado/grupo/turno
Calificación
80
Bibliografía
Albert Ibarz Ribas, GVC (2005). Operaciones unitarias en la ingeniería de alimentos.
Madrid: Ediciones Mundi-Prensa.
Bazalar, NF (2002). Evaluación del cambio de formulación y mejora del procedimiento
de fabricación de tabletas. Lima, Perú: Universidad Nacional Mayor de
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Contreras, ED (2012). Manual de prácticas de operaciones unitarias. Mérida, Yucatán,
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Geankoplis, CJ (1999). Procesos de transporte y operaciones unitarias. México DF:
Compañía Editorial Continental, SA de CV.
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delivery, 16-17.
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Parenteral Drug Association (2000). «Moist Heat Sterilization in Autoclaves Cycle
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Manual de Prácticas de Laboratorio de Operaciones Unitarias

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