1. Operaciones unitarias y parámetros críticos de proceso
1.1 Proceso farmacéutico vs. operación unitaria
Un proceso farmacéutico es la cadena completa desde las materias primas hasta el producto acondicionado. Una operación unitaria es una etapa elemental dentro de ese proceso, con una transformación principalmente física o mecánica de la materia. En los comprimidos, por ejemplo, pueden aparecer: pesaje, tamizado, mezclado, granulación, secado, molienda/calibración, mezcla final, compresión, recubrimiento y envasado.
Clave: Idea que sube nota
Proceso no es igual a operación unitaria. El proceso contiene varias operaciones unitarias; cada operación tiene variables propias y algunas pueden ser críticas para la calidad final.
- Proceso farmacéutico: Secuencia completa de etapas hasta el medicamento final.
- Operación unitaria: Etapa elemental con principios técnicos propios.
- CPP (Parámetro Crítico de Proceso): Parámetro del proceso que impacta significativamente la calidad.
Ejemplo: Fabricación de comprimidos
Secuencia: Pesaje → Mezcla → Granulación → Secado → Compresión → Envasado.
Operaciones: Molienda, tamizado, secado, mezclado, granulación.
CPP: Temperatura de secado, velocidad de rotor, tiempo de amasado, presión de formado.
1.2 Parámetro crítico de proceso (CPP)
Un CPP es una variable operacional que, si cambia fuera del rango adecuado, altera una característica de calidad del producto. No toda variable operacional es crítica: se vuelve crítica cuando afecta la uniformidad, tamaño de partícula, humedad residual, dureza, friabilidad, disolución, estabilidad, hermeticidad u otro atributo relevante.
- Variables típicas: tiempo, temperatura, presión, masa, longitud/distancia, velocidad y fuerza.
- Ejemplo en molienda: velocidad de alimentación y velocidad de rotor influyen en tamaño final, generación de finos, calentamiento y reproducibilidad.
- Ejemplo en secado: temperatura, caudal, humedad del aire, presión y tiempo controlan la humedad residual.
- Ejemplo en blíster: temperatura/presión de formado, temperatura de sellado, matriz y troquel afectan la hermeticidad y protección.
2. Molienda / pulverización: Definición y criterio farmacéutico
La molienda es la reducción del tamaño de partícula de un sólido pulverulento mediante medios físicos. El resultado buscado es un polvo con partículas más pequeñas y mayor superficie. Esto puede aumentar la solubilidad y velocidad de disolución, pero también puede empeorar el flujo, modificar la forma de partícula, generar calor, producir finos y favorecer aglomeraciones.
Cómo decirlo: Respuesta tipo
«La molienda divide mecánicamente un sólido pulverulento. Disminuye el tamaño de partícula, aumenta el área superficial y puede mejorar la solubilidad, pero debe controlarse porque puede perderse flujo, cambiar el hábito cristalino o dañar materiales termolábiles.»
2.2 Mecanismos de molienda
| Mecanismo | Explicación | Equipo asociado |
|---|---|---|
| Impacto/golpe | La partícula recibe un choque o compresión brusca hasta fracturarse. | Molino de martillos, bolas. |
| Roce/desgaste | La partícula se desgasta por fricción entre superficies o con otras partículas. | Molino de bolas; mortero. |
| Corte/cizalla | La partícula se fragmenta por acción de cuchillas o bordes cortantes. | Molino de cuchillos; cuchillo-martillo. |
2.3 Factores del material que cambian el resultado
- Dureza alta: requiere más energía; puede bajar rendimiento y aumentar calentamiento.
- Friabilidad alta: facilita fractura; genera reducción de tamaño con menor energía, pero puede producir exceso de finos.
- Humedad: puede actuar como plastificante, favorecer adhesión, obturar tamices o generar aglomerados.
- Higroscopicidad: aumenta riesgo de apelmazamiento y mala fluidez.
- Punto de termolabilidad: riesgo de degradación por calor.
Cuidado: Error común
Pensar que «más molienda» siempre es mejor. En farmacia, reducir demasiado puede empeorar el flujo, aumentar la carga superficial, favorecer la cohesión y dificultar el llenado o la compresión.
2.4 Equipos de molienda: comparación esencial
| Molino | Mecanismo | Tamaño esperado | Ventaja fuerte | Limitación crítica |
|---|---|---|---|---|
| Bolas | Impacto + roce | Ultrafina (hasta 10 µm) | Versatilidad (húmedos/gas inerte) | Alto consumo, limpieza difícil |
| Rodillos | Compresión | Intermedia | Materiales quebradizos | Velocidad media, menos versátil |
| Martillos | Impacto | Fina (20-50 µm) | Alto poder de molienda | Calor, finos, obturación |
| Cuchillos | Corte/cizalla | Grosera-intermedia | Materiales fibrosos | Poca versatilidad |
| Cónico | Impacto/corte/roce | Calibración | Estandarizable, versátil | Genera finos y aglomeraciones |
| Micronizador | Choque por aire | Ultrafina (0,5-20 µm) | Ideal para termolábiles | No útil para fibrosos |
3. Separación de partículas
3.1 Qué es y para qué se usa
La separación de partículas busca separar uno o más componentes de una mezcla para obtener fracciones útiles, eliminar partículas no deseadas, seleccionar granulometría adecuada o evitar contaminación ambiental. No es lo mismo que análisis granulométrico: separar es operar sobre la mezcla; analizar es medir cómo se distribuyen los tamaños.
3.2 Técnicas principales
- Tamización: Tamaño de partícula y abertura de malla (Aire).
- Sedimentación por gravedad: Gravedad vs. arrastre del fluido (Agua).
- Sedimentación centrífuga: Fuerza centrífuga + flujo (Agua o aire).
- Ciclón: Fuerza centrífuga por flujo de aire en cámara (Aire).
- Elutriación: Velocidad de sedimentación vs. velocidad ascendente (Aire o agua).
4. Mezclado y segregación
4.1 Qué debes saber
En la industria farmacéutica, el mezclado busca distribuir el API y los excipientes de manera homogénea para que cada unidad de dosis contenga una cantidad consistente de principio activo.
Riesgo: Mal mezclado = variabilidad de dosis. Segregación después de mezclar = una mezcla que parecía homogénea deja de serlo durante la descarga, transporte o compresión.
5. Granulación
5.1 Definición y por qué mejora la fluidez
La granulación es una operación donde partículas primarias de un material pulverulento se unen para formar estructuras multiparticulares llamadas gránulos. El objetivo es disminuir finos, reducir segregación, mejorar flujo, modificar densidad, proteger componentes lábiles y favorecer la compresibilidad.
5.3 Comparativa: Vía seca vs. Vía húmeda
| Criterio | Vía seca | Vía húmeda |
|---|---|---|
| Mecanismo | Presión/fuerza (compactación) | Solución aglutinante + amasado |
| Ventaja | Útil para API sensible a humedad | Mejor uniformidad, menos polvo |
| Limitación | Menor homogeneidad | Requiere secado, no apto para hidrolizables |
6. Secado
6.1 Definición y mecanismo
El secado separa una mezcla líquido-sólido para eliminar parcial o totalmente el líquido. Ocurren dos transferencias simultáneas: calor hacia el sólido y masa (vapor) desde el sólido hacia el gas.
7. Envasado / acondicionamiento
7.1 Función del envase
- Primario: Contacto directo (Blíster, frasco).
- Secundario: Protege al primario y aporta información (Estuche).
- Terciario: Transporte y distribución (Caja, pallet).