LiofilizaoFsica IndustrialDiscentes: Juliana Oliveira, Stanley Miller, Vinicius Mascarenhas, Vivian Pinheiro Yuri MonoDocente: Wilsione CarneiroCurso de Farmcia*

DefinioLiofilizao, Criossecagem, Criodesidratao ou Freeze-drying:operao unitria;retirada da gua do produto;sem submet-lo a altas temperaturas:como ocorre nos processos de desidratao.

A gua do material a ser liofilizado:previamente congelada;passa do estado slido;diretamente para o estado gasoso (sublimao).

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O fundamento fsico:se d pela coexistncia dos trs estados da gua:Slido:Lquido: Gasoso:em determinadas condies de presso e temperatura.No ponto triplo da gua:ocorre a passagem direta:do estado slido para o gasoso;sem passar pelo lquido:ou seja, por sublimao.

Liofilizao *

Diagrama de fases da guaPermite:avaliar o estado fsico;de uma amostra de gua:em funo da T e P;a que est submetida. prever como presso e/ou temperatura;devem ser alteradas:a fim de provocar mudanas de estado fsico da gua.

A liofilizao ocorre:quando a temperatura e a presso parcial do vapor da gua forem inferiores s do ponto triplo da gua (4,58 mmHg temperatura de 0,01 C, para a gua pura).

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Sublimao: realizada com a combinao de presso e temperatura adequadas.

O processo rpido;Causa poucas alteraes: sensorial e nutricional aos produtos;devido, tambm, s baixas temperaturas requerida.

Se conservam: Forma;Cor;Tamanho;Consistncia.

A estrutura porosa das clulas resultantes no produto final permite reabsorver rapidamente a gua (FDFLA, 2011).LIFILO: amigo do solvente fcil reidrataoProcesso de Liofilizao*

A liofilizao empresta aos produtos:caractersticas muito desejveis:aos medicamentos:solubilidade, estabilidade e integridade.

A principal limitao: a econmica, mais caro dentre os processos de desidratao (CAMARGO, 2011).

Processo de Liofilizao*

APLICAES DA LIOFILIZAODesidratao de produtos termossensveis:Antibiticos;Vitaminas;Enzimas.

Culturas microbianas usadas em fermentaes industriais:

Plasma sanguneo, soro, solues de hormnios;

Produtos farmacuticos biologicamente complexos:vacinas, soros e antdotos.

Microrganismos simples que so conservados a temperatura ambiente: bactrias, leveduras, vrus.*

Produtos Liofilizados- alimentos- alimentos, onde propriedades organolpticas so importantes - animais inteiros para colees de museus-antibiticos- antitoxinas-anticorpos - enzimas- frmacos- fraes de sangue- fungos- hormnios- leveduras- meios de cultivo- suspenses virais e bacterianas- tecidos (ossos e pele) para transplantes- vacinas- vitaminas

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Vantagens da Liofilizao Baixa temperatura empregada:Evita alteraes qumicas:de substncias sensveis ao calor (termolbeis).Inibem o crescimento de microorganismos;Reaes enzimticas:produtos de melhor qualidade.

Perda de componentes volteis: reduzida a um mnimo.

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Vantagens da Liofilizao Os produtos liofilizados:apresentam uma estrutura porosa:que facilita a dissoluo e reidratao.

Minimizao do peso;

Conservao de medicamentos termossensveis:No necessita da cadeia do frio.

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Recomendada:quando no aconselhvel o armazenamento em refrigerao ou congelamento do medicamento.

Reduz as modificaes indesejveis:que podem ocorrer com a desidratao convencional, como:contrao pronunciada de produtos slidos;migrao de slidos solveis para a superfcie durante a secagem;desnaturao de protenas;formao de camadas duras e impermeveis na superfcie (case hardening)dificuldade de reidratao posterior;perda de compostos volteis.Vantagens da Liofilizao *

DesvantagensEconmica:O processo mais lento que a desidratao convencional;tempo requerido pelo processo, muitas vezes 48 horas.

Mais caro (5-10 vezes mais dispendioso);elevado custo do equipamento:cmaras, compressores, sistemas de vcuos, dentre outros (WEYNE, 2009).

O investimento inicial maior.

Exige maior cuidado com a embalagem:impermeabilidade ao O2 a ao vapor dgua:deve-se usar vcuo ou gs inerte.*

Liofilizao de medicamentosTcnica que desempenha grande importncia:na tecnologia de medicamentos.

Permite obter produtos:mais estveis; e que conservam por um perodo maior de tempo: shelf life (vida-de prateleira) caractersticas indispensveis a um frmaco.

Processo bastante utilizado:obteno de medicamentos de uso parenteral.

Tem um valor elevado:quando se trata de tecnologia farmacutica (WEYNE, 2009).

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Aps a liofilizao do produto :o teor de umidade residual muito baixo.

O processo conduzido a temperaturas bem mais baixas do que as exigidas pelos processos comuns de secagem:evitando os problemas que podem ser ocasionados pelas altas temperaturas.

A degradao por oxidao reduzida:pois a liofilizao processa-se sob vcuo.

O produto liofilizado:reconstitui-se muito rapidamente quando em contato com o solvente.

Liofilizao de medicamentos*

Etapas da LiofilizaoCONGELAMENTO:o produto completamente congelado:em temperatura adequada para cristalizar o produto lquido.

SECAGEM PRIMRIA (sublimao): remoo da gua com manuteno do produto no estado congelado:A temperatura do produto depende da presso do sistema.

SECAGEM SECUNDRIA (dessoro):a temperatura aproxima-se da temperatura da cmara (prateleira): e no depende da presso.Estas etapas envolvem: - transferncia de calor- transferncia de massa*

*Etapas da Liofilizao

FluxogramaRemoo da gua pela manuteno do produto no estado congelado. Nesta fase a temperatura do produto depende da presso do sistemaO produto completamente congelado em temperatura adequada para cristalizar o produto lquidoA temperatura aproxima-se da temperatura da cmara (prateleira), e no depende da presso*

PREPARO DO MEDICAMENTOExcipientes utilizados em liofilizaoExcipientes:substncias farmacologicamente inertes;adicionados aos produtos a liofilizar:

Finalidades principais:

Dar forma ao liofilizado:ou seja facilitar a formao da matriz.Matriz a massa seca porosa, resultante do processo de liofilizao do produto. So usados:polissacardeos, tais como o manitol e a lactose.

Isotonizar o produto:Em medicamentos injetveis so utilizados:sais inorgnicos, como: cloreto de sdio, fosfato de sdio, fosfato de potssio, etc.*

LiofilizadorOs aparelhos de liofilizao consistem basicamente de: uma cmara de secagem:onde colocado o material, e que deve ser resistente ao vcuo; um condensador:leito refrigerantebomba de vcuo; sistema de vcuo para fechamento dos frascos.*

Funcionamento do liofilizador*

Transferncia de calor e de massaOs perfis de temperatura e umidade no produto:durante a liofilizao:dependem dos coeficientes de transferncia de calor e de massa.

Quando ocorre a sublimao:o vapor de gua conduzido at superfcie:por um mecanismo de transferncia de massa:que depende da estrutura do produto desidratado.

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O vapor de gua transferido desde a frente de sublimao, atravs do produto seco, at superfcie e retirado atravs do vcuo.*

Sistemas de AquecimentoConduo: placas aquecidasRadiao:Ambos (conduo e radiao)MicroondasInfravermelho.*

Condies de vcuoO vcuo em um liofilizador essencial porque:A sublimao s ocorre abaixo do ponto triplo da gua.O vapor formado durante a sublimao de gelo no deve saturar a atmosfera da cmara de secagem o que dificultaria a sublimao do gelo restante.A velocidade de sublimao depende da presso de operao.O sistema produtor de vcuo pode ser constitudo: por bombas mecnicas ou; por ejetores de vapor de vrios estgios.As bombas de vcuo devem: promover vcuo em tempo relativamente curto para evitar a fuso do produto congelado. manter a presso constante em presena de vapor.

A presso a ser atingida:geralmente varia de 0,05 mmHg a 2 mmHg.*

Para remoo de vapor de guaCondensadores;Dessecadores;Bombas.

CONDENSADOR:A funo: fornecer uma superfcie com temperaturas muito baixas para condensar o vapor de gua que retirada do produto.O condensador consiste de:placas refrigeradas;tubulaes;e aletas para direcionar o vapor de gua;de modo que o vapor possa se acumular uniformemente sobre as placas do condensadoro vapor de gua sublimado liquefeito pelo contato com uma superfcie fria com temperatura inferior temperatura de condensao.*

Liofilizadores de bancada*

Liofilizador industrialLiofilizadores industriais*

Sistemas modernos usam linhas automatizadas para levar o produto da linha de produo ao liofilizador*

CongelamentoA gua pura congela a 0C:Se contiver sais dissolvidos, pode ocorrer uma reduo na sua temperatura de congelamento (WEYNE, 2009).

Geralmente trabalha-se com temperaturas bem baixo do ponto triplo: necessrio que atinja a temperatura euttica do produto a liofilizar,ou seja, a temperatura em que ocorre o congelamento total da soluo.

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CongelamentoInfluencia: - qualidade do produto - tempo para sec-lo.

Depende de:- velocidade de abaixamento de temperatura;- temperatura mnima que pode ser atingida.

Velocidade de resfriamento determina:- consistncia, estrutura, cor do produto;- reteno de aroma.*

Influncia da velocidade de congelamentoVelocidade lenta:- poucos ncleos de cristais so formados;- crescem lentamente e tornam-se grandes. formado um nmero pequeno de grandes cristais de gelo;

Velocidade alta:- formado um nmero muito grande de pequenos cristais de gelo;- Cristais pequenos no deformam as clulas as clulas so fixadas em sua forma original.*

Influncia da velocidade de congelamentoCongelamento lentoCongelamento rpido*

Influncia da velocidade decongelamento sobre a sublimaoCongelamento lento:As partculas slidas entre os cristais de gelo so maiores:

Em consequncia:poucas substncias aromticas podem escapar durante a secagem. maior reteno de aroma.

Grandes cristais de gelo:mais favorveis ao processo de sublimao:pois o vapor de gua pode escapar mais livremente.Porm cristais de tamanho muito grandes:danificam as clulas, alterando a estrutura.

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Congelamento lento:provoca gradiente de concentrao entre o interior da clula e a soluo extracelular:difuso gradual de gua intracelular. Para evitar difuso: congelamento rpido.

Congelamento rpido mantm melhor a estrutura, porm o tempo de secagem maior devido : - pequena capilaridade;- maior resistncia difuso.

A velocidade tima de congelamento deve ser experimentalmente determinada e depende:- tipo de produto;- processo de sublimao empregado;- em geral recomenda-se 0,5 a 3,0 cm/h.*Influncia da velocidade decongelamento sobre a sublimao

Mtodos de congelamento usadosLeito fluidizado:corrente de ar frio.Tambor rotativo resfriado com salmoura ou refrigerante breezing drum.Congelamento em esteira refrigerada com salmoura:freezing belt.Congelamento em esteira fluidizada;Congelamento criognico (CO2 (- 80o C) , N2 liquido (- 196o C)

Ou seja:- congeladores a ar.- congeladores por contato indireto.- congeladores por imerso.*

Mtodos de congelamento usadosCongelador de Superfcie raspada- Lquidos*

Secagem primriaSublimao Sublimao de toda a gua congelada do produto:seguida da condensao dos vapores liberados

A velocidade da secagem primria: proporcional diferena entre as presses parciais de vapor de gua do gelo e do condensador:ou seja, presso parcial no produto e no condensador.

Esta diferena de presso depende:da diferena de temperatura entre o produto ainda congelado e o condensador.*

Como as diferenas de presso de vapor so muito baixas:a velocidade de liofilizao sempre pequena.

A resistncia a transferncia de vapor aumenta, enquanto a velocidade de secagem diminui:quando se aumenta a presso na cmara de liofilizao.

A velocidade de secagem cerca 1,5 kg de gua/m2h:velocidade de deslocamento da frente de sublimao de 2 a 3 cm em 10 h.

A durao da secagem: aproximadamente proporcional ao quadrado da espessura do produtoSecagem primriaSublimao *

Desidratao PrimriaO aquecimento feito com placas aquecedoras:que apresentam temperatura inicial elevada.

medida que o gelo sublima,:a temperatura da superfcie do produto comea a aumentarenquanto o interior permanece congelado e frio.

Com o transcorrer da sublimao efetua-se uma diminuio progressiva da temperatura das placas:para evitar que a superfcie seca do produto se queime.*

Ao final da secagem primria no existe mais gelo portanto, no existe perigo de fuso se a temperatura aumenta.

A temperatura do produto "seco" aumenta espontaneamente:porque o calor de sublimao no retirado.

O aumento de temperatura: indispensvel para que a umidade residual correspondente gua fortemente ligada seja liberada (desabsorvida)e possa ser evaporada.

O produto mantido entre 20-70C:sempre sob vcuo, durante 2 a 6 h.

conveniente que o teor de gua do produto atinja 2 a 8%:teor que assegura a estabilidade mxima durante o armazenamento.Secagem secundria ou Dessoro Remoo da gua ligada residual*

Finalizao da liofilizaoQuando a maior parte do gelo tiver sido sublimada:deve-se aquecer o material progressivamente at a temperatura ambiente;interromper o vcuo;restabelecer a presso normal do interior do aparelho:introduzindo-se um gs inerte seco e esterilizado (CO2 ou N2).*

RefernciasTORRES, et al. Liofilizao. Revista Cientfica da Unio das Faculdades do Grandes Lagos.EBLSA. Aplicao de produtos liofilizados na indstria. Disponvel em: .MARTINS et al. Liofilizao como alternativa para conservao do leite humano. J Health Sci Inst. v. 29, n. 2, p. 119-22, 2011. www.cescage.com.br/ead/modulos.php?id_m=59http://littlebabsi.wordpress.com/2011/03/01/liofilizao-introduo/http://accaciamessano.com.br/wp-content/uploads/downloads/ 2011/07/LIOFILIZA%C3%87%C3%83O-2010-Modo-de-Compatibilidade.pdfhttp://anselmo.quimica.ufg.br/uploads/56/original_FQSol_Aula_Liofilizacao.pdf

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