ATIVIDADE DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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ATIVIDADE OPERAÇÕES UNITÁRIAS 
 
1- Descreva a importância de conhecer as operações unitárias no 
âmbito da produção de medicamentos e alimentos. Dê o conceito de 
operações unitárias (farmacêuticas) para complementar a questão. 
 É importante, pois essas operações envolvem um conjunto de processos 
na preparação da matéria prima que será incorporada em diversas formas 
farmacêuticas para constituição do medicamento. Envolve, pesagem do 
princípio ativo, trituração, solubilização em um solvente apropriado, 
incorporação na base específica, homogeneização da mistura e o 
acondicionamento no recipiente final. 
 No processamento de alimentos envolvem uma combinação de 
procedimentos para atingir as modificações desejadas nas matérias-
primas. Cada operação possui um efeito específico, identificável e 
previsível no alimento. A combinação e a sequência das operações 
determinam a natureza final do produto elaborado. 
 Conceito: Arthur Little, em 1915, estabeleceu o conceito de operações 
unitárias, segundo o qual um processo químico seria dividido em uma 
série de etapas que podem incluir: transferência de massa, transporte de 
sólidos e líquidos, destilação, filtração, cristalização, evaporação, 
secagem, etc. 
 
2- Qual a diferença entre secagem e evaporação? 
Secagem: é a operação usada para a remoção de um líquido de um 
material por aplicação de calor, o que se consegue pela transferência de 
um liquido a partir de uma superfície para uma fase gasosa insaturada. 
Retirada de uma grande quantidade de liquido em soluções de 
concentrações variadas. 
 
Evaporação: é uma operação unitária utilizada para eliminar água de 
alimentos líquidos diluídos, obtendo-se assim produtos mais 
concentrados. Seu objetivo é concentrar uma solução consistente de um 
soluto não volátil e um solvente volátil. Se difere da desidratação, pois o 
produto tratado por este processo permanece sempre no estado líquido, 
também difere da destilação, já que os vapores produzidos não contém 
concentrações diferentes como na destilação. 
 
3- Qual o objetivo das operações unitárias de secagem? Cite 3 
aplicações. 
 Objetivo: Com o processo de secagem os microrganismos não podem 
se desenvolver nos alimentos, além de reduzir o tamanho e o peso dos 
alimentos, tornando-os mais fáceis de serem transportados e 
armazenados. 
 Aplicações: 
Fabricação primária: síntese de fármacos, granulação, pelletização; 
Secagem de excipientes; 
Redução de peso material. 
 
4- Quais cuidados deve-se ter para a obtenção da água potável? Quais 
operações são executadas para finalizar o processo? 
Cuidados: 
Controle de qualidade 
Turbidez: relacionada a suspensão de partículas grosseiras até coloidais 
que provocam desvio da luz; 
Cor: a água pura não apresenta cor, caso apresente pode ser por conta 
da presença de materiais orgânicos, de minerais. Essa cor é definida 
através do colorímetro. 
pH: importante controlar o pH em quase todas as etapas de produção da 
água, até a obtenção do produto final. Água ácida é corrosiva e a água 
alcalina é incrustante, o pH ideal é entre 6 e 9, para saber o pH utilizamos 
o pHmetro. 
Alcalinidade: capacidade da água de neutralizar um ácido e íons 
hidrogênio da água sem causar uma grande alteração do pH. Obtida pela 
presença de bicarbonato, carbonatos, etc. 
Ferro e manganês: essa associação deixa a água turva, com coloração 
amarelada e odor característico. 
Coliformes: controle de qualidade microbiológico, pesquisa de 
coliformes, bactérias, algas, fungos, vírus, vermes. Número de coliformes 
é expresso na quantidade presente em 100 ml. 
 
Operações 
Separação prévia: impedir a passagem de peixes, plantas e detritos na 
aquisição das águas de entrada. 
Coagulação ou floculação: uso de agentes floculante, como Al2(SO4)3, 
para sedimentar as impurezas. 
Decantação: uso do decantador para decantar lodo, lama, argila e 
microrganismos. 
Filtração: retenção de substâncias suspensas, inclusive formada por 
bactérias, já que a areia forma uma película gelatinosa que se agrega as 
partículas. Leitos porosos: areia, cascalho, tijolo porosos. 
Desinfeção: cloração- redução de microrganismos patogênicos que 
escapam a decantação e filtração. Cloro gasoso: calculado de acordo com 
o sistema para deixar concentração residual. Outros agentes podem ser 
usados, como hipoclorito de sódio, permanganato de sódio, entre outros. 
Fluoretação: adição de compostos fluorados, a fim de diminuir o risco do 
desenvolvimento de cáries. 
 
5- Qual a importância da água purificada? Quais métodos podem ser 
aplicados para a purificação de maneira adequada para a água usada 
em âmbito farmacêutico? 
A água purificada é rigorosamente controlada pela farmacopeia, através 
do tratamento torna-se apta para produção de produtos farmacêuticos 
que não carecem de água estéril ou apirogênica. Ela exige cuidados de 
forma a evitar contaminação química e microbiológica. Pode ser obtida 
através de osmose reversa ou por uma combinação de técnicas de 
purificação a partir da água potável ou da reagente. 
 
Processos de obtenção 
Pré-filtração: A finalidade da pré–filtração, também chamada de filtração 
de profundidade ou filtração inicial, é utilizada para remover 
contaminantes sólidos com tamanho entre 5 a 10 µm e empregada com o 
objetivo de proteger os sistemas de purificação subsequentes. Podem ser 
usados sistemas de filtro de leito granular para sistemas maiores de água 
ou cartuchos de profundidade para sistemas menores. 
Carvão ativado: adsorve materiais oxidantes e aditivos orgânicos de 
baixo peso molecular tais como o cloro e as cloroaminas, essas 
substâncias são removidas por adsorção em função de interações 
eletrostáticas e atrações fracas. O filtro de carvão ativado é usado como 
uma etapa de pré-tratamento dos processos de purificação de água e tem 
uma especial relevância para aqueles que empregam a tecnologia de 
membranas ou resinas de troca iônica, pois removem agentes oxidantes, 
em especial o cloro livre que danifica esses sistemas. 
Radiação ultravioleta: é utilizada para purificação de água nos 
comprimentos de onda de 185 nm e 254 nm que provocam efeitos 
distintos. A radiação UV de 254 nm possui ação germicida em diferentes 
pontos da sequência de purificação, ao penetrar 18 na membrana externa 
das células dos micro-organismos, percorre o corpo celular e altera o 
material genético impedindo a reprodução celular. 
Deionização: é um processo eficiente para a retirada de sais inorgânicos 
da água, pois consiste na passagem da água por resinas de troca iônica 
específica para cátions e para ânions. As resinas são polímeros 
orgânicos, geralmente sulfonados, na forma de pequenas partículas, nas 
quais as catiônicas capturam os íons liberando o íon H+ e as aniônicas 
liberam OH- . Estas podem ser regeneradas utilizando ácidos e bases. As 
catiônicas geralmente são regeneradas com ácido clorídrico ou ácido 
sulfúrico e as aniônicas com hidróxido de sódio 
Osmose reversa: é uma tecnologia de purificação que emprega 
membranas semipermeáveis, os poros das membranas deixam passar as 
moléculas de água e conseguem reter uma ampla variedade de 
contaminantes, micro-organismos, endotoxinas sólidos totais dissolvidos 
e compostos orgânicos, remove de 90 a 99% das partículas, coloides, 
bactérias, pirogênios e substâncias orgânicas e inorgânicas dissolvidas. 
Porém a eficiência do processo está condicionada a diversos fatores, tais 
como: pH, temperatura, pressão diferencial ao longo da membrana e o 
tipo de polímero da membrana. 
Ultrafiltração: purificação de água por membrana, empregada 
principalmente na remoção de endotoxinas. É utilizada uma membrana 
especial com a propriedade de reter moléculas de acordo com seu peso 
molecular e conformação esterioquímica, promovendo uma filtração 
esterilizante. A faixa utilizada na separação das partículas, levando em 
consideração o tamanho e peso molecular, é denominada de Corte 
Nominal de Peso Molecular “cut off”. Pode ser empregada na etapafinal 
ou intermediária do sistema de purificação, e por se tratar de uma 
tecnologia de membrana requer os mesmos cuidados que a osmose 
reversa, como pré-tratamento da água, limpeza e manutenção adequada 
do sistema 
Destilação: é o processo que a água é submetida a uma mudança de 
fases, sendo levada do estado líquido ao estado de vapor passando por 
uma coluna de evaporação e liberando a maioria dos seus contaminantes, 
e volta à forma líquida quando encontra a superfície fria de um 
condensador. A destilação remove uma quantidade expressiva de 
impurezas da água, como cálcio, magnésio, sódio e outros sólidos 
dissolvidos. Usada de forma adequada ela inativa micro-organismos 
(bactérias, vírus, cistos de protozoários, entre outros), promove ainda a 
remoção de metais pesados, compostos orgânicos, cloro e cloraminas. 
 
A distribuição e o armazenamento da água após purificação também são 
etapas críticas do processo, uma vez que a água deve ser armazenada e 
distribuída de forma a evitar a recontaminação microbiológica, físico-
química e biológica. Para que isso ocorra, são necessárias uma série de 
medidas, que vão desde a escolha do material utilizado na construção dos 
sistemas, que devem ser inertes e apresentar características e 
rugosidade adequadas a fim de dificultar a aderência de resíduos, a 
formação de biofilmes e a corrosão pelos agentes utilizados na 
sanitização, até o monitoramento constante da água (BRASÍLIA, 2013). 
Os sistemas de distribuição também não devem conter filtros de retenção 
microbiológica, por ser um local propicio à retenção de micro-organismos 
e representarem uma fonte crítica para a biocontaminação. 
Os sistemas também deve ser sanitizados periodicamente, o que requer 
que os materiais de construção do sistema sejam resistentes aos agentes 
e temperaturas habitualmente empregadas no processo. Em geral, são 
utilizadas temperaturas de 80 ºC ou de 65 ºC com recirculação contínua 
da água, porém para impedir a formação de biofilmes é necessária uma 
combinação de calor e agentes sanitizantes 
Controle de qualidade: para o controle de qualidade da água purificada 
devem ser realizadas as análises físico-químicas: acidez ou alcalinidade, 
condutividade (que alternativamente substitui os testes para amônio, 
cálcio e magnésio, cloretos, nitratos e sulfatos), carbono orgânico total 
(que alternativamente substitui o teste para substâncias oxidáveis) e 
ainda os testes de segurança microbiológica (contagem de bactérias 
heterotróficas, e pesquisa de micro-organismos patogênicos, como 
coliformes totais, Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa). 
 
6- Explique o conceito das operações de sedimentação e aborde sobre 
como acontece a decantação. 
 É uma operação que pode ser utilizada para separar misturas 
heterogêneas entre sólido e liquido ou apenas entre líquidos. O princípio 
é a sedimentação por ação da gravidade e o material mais denso tende a 
ficar no fundo, esses recipientes são conhecidos como sedimentadores, 
podem ser tanques de seção cilíndrica ou retangular. Caso seja utilizado 
apenas um tanque para a separação, o processo ocorre em batelada, mas 
também é possível utilizar mais de um tanque para processos contínuos. 
Como ocorre: 
 Uma mistura heterogênea entre sólidos e líquidos pode ser deixada em 
repouso durante certo tempo, para que ocorra a sedimentação, a 
substância com maior densidade desce e a de menor densidade ficará 
sobrenadante, após esse processo entorna-se o recipiente para remoção 
da fase sobrenadante, ou pode ser realizada a sifonação, que utiliza um 
sifão para remoção da fase liquida. 
 
Decantação liquido-liquido: quando dois ou mais líquidos imiscíveis 
formam uma mistura, é comum a observação de fases bem definidas, 
após um empo em repouso, nos laboratórios utiliza-se o funil de 
separação, o qual possui uma torneira na parte inferior para saída dos 
líquidos separadamente. 
 
7- Discorra sobre as aplicações das operações de evaporação e fale 
sobre os equipamentos utilizados e suas respectivas partes. 
 
Aplicações: processo de dessalinização, concentração de suco de frutas, 
produção de açúcar, produção de café solúvel ou leite em pó, como 
também para a concentração do licor negro, proveniente da indústria de 
papel e celulose. 
 O equipamento utilizado é o evaporador que consiste em uma câmara, 
dentro da qual existe um trocador de calor com aquecimento indireto que 
proporciona o meio de transmissão de calor ao produto por meio de vapor 
a baixa pressão. 
Os mais básicos são constituídos por um trocador de calor, capaz de levar 
a solução à fervura, e de um dispositivo para separar a fase vapor do 
líquido em ebulição. Os evaporadores são divididos em duas grandes 
categorias: os de tubos longos verticais e os de tubos horizontais. Os 
tubos verticais podem ser divididos em de filme ascendente, de filme 
descendente ou de circulação forçada. 
 
Partes: 
 
 
Tubo horizontal e vertical: 
 
 
 
Tubo longo vertical: 
 
 
 
 
 
Circulação forçada: 
 
 
Tipos de Evaporadores: 
Descontínuos: o produto se aquece em um recipiente esférico , envolto 
por uma camisa de vapor. Este recipiente é aberto ou conectado à um 
condensador ou à um sistema à vácuo. A área de transferência de calor 
neste tipo de evaporador é muito baixa e a residência do produto pode 
chegar à várias horas. O aquecimento do produto é feito por convecção 
natural. 
 
De Convecção Natural: dotados de tubos curtos verticais , dentro de um 
corpo de vapor, este dispositivo é chamado de Calandra. O produto é 
aquecido e sobe através dos tubos por convecção natural e o vapor 
condensa pelo exterior dos tubos. O líquido concentrado retorna à base 
do recipiente através de uma seção anular central. 
 
De Película Ascendente: podem evaporar alimentos líquidos de 
baixa viscosidade, os quais fervem no interior de tubos verticais. Estes 
tubos se aquecem devido ao vapor existente no exterior, de tal maneira 
que o líquido ascende pelo interior dos tubos arrastado por 
vapores formados na parte inferior. O movimento ascendente dos 
vapores produz uma película que se move rapidamente para cima. Este 
tipo de evaporador alcança elevados coeficientes de transferência de 
calor, podendo-se recircular o alimento líquido até que se alcance a 
concentração desejada. O tempo de residência é de 3-4 segundos. 
 
De Película Descendente: estes evaporadores desenvolvem uma fina 
película de líquido dentro dos tubos verticais que desce por gravidade. 
Também permitem instalar um maior número de efeitos do que o 
evaporador de película ascendente e podem processar líquidos mais 
viscosos e mais sensíveis ao calor. O tempo de residência é de 20-30 
segundos. 
 
De Circulação Forçada: consta de um trocador de calor com 
aquecimento indireto , onde o líquido circula em elevadas velocidades, 
devido à presença de bombas de fluxo axial. Devido à elevada carga 
hidrostática da parte superior dos tubos , qualquer possibilidade de 
ebulição do líquido é desprezada. O líquido que entra no evaporador se 
evapora instantaneamente, devido à diferença de pressão entre a parte 
interior e exterior do tubo. Possui os menores custos de fabricação e 
operação. 
 
De Película Agitada: a configuração cilíndrica do sistema produz 
menores áreas de transmissão de calor por unidade de volume de 
produto, sendo necessária a utilização de vapor à alta pressão, como 
meio de aquecimento com o objetivo de conseguir 
elevadas temperaturas na parede e velocidades de evaporação 
razoáveis. A grande desvantagem deste sistema são os custos de 
fabricação e mantimento, assim como a baixa capacidade de 
processamento. 
 
De Serpentina Rotativa: é constituída de uma ou mais serpentinas de 
vapor que giram abaixo da superfície do líquido em ebulição. A serpentina, 
ao girar, proporciona turbulência ao líquido, o que melhora a transferência 
de calor e, ao mesmo tempo, diminui a taxa de queima. O evaporador com 
serpentina rotativa a vácuo é particularmente indicado para elaboraçãode 
produtos de tomate de elevada concentração, além de poder funcionar de 
forma contínua. 
 
De Múltiplos Efeitos-: os evaporadores de múltiplos efeitos ( dois ou 
mais ) conjugam, em série, dois ou mais evaporadores simples, numa 
mesma estrutura ou em estruturas separadas. Os sistemas utilizados são 
os mais diversos, podendo haver associação de descontínuo + convecção 
natural, convecção natural + serpentina rotativa, tubos longos + tubos 
longos (geralmente com película descendente de circulação forçada ) e 
assim por diante. A grande vantagem desta conjugação é a economia de 
vapor gasta por quilo de água evaporada. 
 
 
8- Responda os seguintes questionamentos sobre a técnica de 
irradiação: 
a. É uma técnica segura? Por quê? 
Sim. Ela foi estuda por várias décadas e está regulamentada pela 
Food and Drug Administration (FDA), desde 1963, a partir de 1997, 
a Ward Healt Organization (WHO), liberou a utilização da técnica 
para todo tipo de alimento, após estudos comprovarem que a 
técnica não é nociva para saúde. Além de ser usada uma 
quantidade de radiação adequada para cada alimento. 
 
b. A quantidade de irradiação aplicada é aleatória? Justifique. 
Não. A irradiação dos alimentos é realizada em áreas apropriadas 
(planta estrutural de Cobalto-60), providas de sala de irradiação, 
piscina de armazenamento, sistema transportador, console de 
controle e depósito para separar o material irradiado. Os 
alimentos a serem irradiados são conduzidos ao interior da 
câmara de irradiação, recebendo a dosagem de radiação gama 
adequada, a qual foi pré-calculada em função da taxa de dose, isto 
é, quantidade de radiação por tempo. O radioisótopo Cobalto-60 é 
a principal fonte de radiação gama utilizada na irradiação de 
alimentos devido a sua disponibilidade, custo, apresentar-se na 
forma metálica e ser insolúvel em água, proporcionando, com 
isso, maior segurança ambiental. A quantificação das doses de 
radiação é feita em função da energia absorvida pelo produto 
irradiado. A unidade de medida utilizada é o gray (gy) ou 
quilogray (kgy), sendo que um gray equivale a um joule de 
energia por quilograma de alimento irradiado. Para aplicação em 
alimentos, a maioria das doses utilizadas se encontram entre 0,1 e 
10,0 kgy 
 
c. É aprovada por órgãos que fiscalizam e regulam as condições 
de saúde do trabalhador e do consumidor? Justifique. 
Sim. O uso da radiação em alimentos está respaldado em 
argumentos técnicos e na legislação específica. No Brasil, a 
legislação vigente, promulgada pela Agência Nacional de 
vigilância Sanitária, segue as normas internacionais propostas pelo 
Codex Alimentarius da Organização das Nações unidas (ONu), 
pela Food and Agriculture Organization (FAO) e pela International 
Atomic Energy Agency (IAEA) (BrASIl, 2001).A resolução nº 21 
da ANvISA regulamenta o emprego de radiação em alimentos no 
Brasil, estabelecendo que as fontes de radiação utilizadas devem 
ser as autorizadas pela Comissão Nacional de energia Nuclear 
(CNeN) e que qualquer alimento pode ser irradiado desde que 
observados os limites mínimos e máximos da dosagem aplicada. 
A dose mínima deve ser suficiente para alcançar a finalidade 
pretendida; a máxima, inferior àquela que comprometeria as 
propriedades funcionais e/ou atributos sensoriais do alimento, esta 
resolução também estabelece que, no painel principal do rótulo dos 
alimentos irradiados, deve constar a frase “Alimento tratado por 
processo de irradiação”, em letras de tamanho não inferior a um 
terço do da letra de maior tamanho nos dizeres de rotulagem. 
No caso de reparos na instalação, a fonte de energia é desligada 
e mergulhada numa piscina com água para que a energia de 
radiação seja absorvida, oferecendo assim proteção aos 
operadores. 
 
 
d. É uma técnica muito conhecida? 
A irradiação de alimentos é um método mundialmente 
reconhecido como efetivo para o controle microbiano em 
alimentos, sejam estes frescos, na forma de grãos ou mesmo 
industrializados, podendo ser aplicado com diferentes propósitos: 
desinfestação, esterilização, entre outros. Porém, não é muito 
conhecida pela sociedade. 
 
9- Aborde sobre as diversas aplicações do processo de centrifugação. 
Utilizada para acelerar filtrações; separar componentes do sangue; 
determinar a massa e o volume de partículas coloidais; determinar 
massas moleculares e separar isótopos. 
 
10- Quais os tipos de centrifugação? Explique-os apresentando 
desenhos esquemáticos como abordado em aula. 
 
Centrifugação diferencial: refere-se à separação pelo tamanho da 
partículas. As partículas maiores são as primeiras a sedimentar, isso permite 
a separação de partículas de diferentes tamanhos presentes na mistura 
inicial. Basta realizar várias centrifugações com diferentes velocidades e 
tempo de operação. 
Exemplo: 
Peletização de células e bactérias de um meio em crescimento, coleta de 
DNA precipitado. 
 
 
 
Centrifugação por gradiente: mantém a forca centrífuga constante sobre toda 
a mistura ao longo do tubo, mas opera em um meio com densidade variável do 
início ao final do tubo. As partículas da mistura tendem a migrar para o local do 
tubo que contém a substância com característica similar (tamanho ou 
densidade). Geralmente adiciona-se substâncias como a sacarose. 
Exemplo: 
Isolamento de subunidades ribossomais em um gradiente de sacarose. 
 
 
 
Separação isopícnica: ocorre quando partículas com determinada densidade 
migram para a região do tubo que contém a substância com mesma densidade. 
Essa migração resulta em diferentes camadas dentro do tubo e cada camada 
contém partículas com determinada densidade. 
Exemplo: 
Separação de ácidos nucleicos em gradiente de cloreto de césio (CsCl). 
 
Ultracentrifugação: realizado na ultra centrifuga, mesmo princípio de 
funcionamento de uma centrífuga comum, mas com sistema de refrigeração 
acoplado e opera sob vácuo. O equipamento desenvolve maior velocidade de 
rotação, sem o superaquecimento provocado pelo atrito, geralmente é utilizada 
para sistemas coloidais e para separar macromoléculas (usada para separar 
proteínas do sangue).