ubiqua aula 1- operacoes unitarias- secagem

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22/03/2022
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS:
Secagem e equipamentos de secagem
Professor. Leslie Raphael Ferraz, PhD. 
Professora mediadora. Pauline Santos, 
PhD Disciplina: Operações Unitárias
Notável Mestre
1
Sobre o 
professor Dr. 
Leslie
Raphael
Ferraz
2
Dinâmica das aulas
v Tolerância: 10 minutos (acesso)
v Dúvidas: as dúvidas sobre o conteúdo deverão ser tiradas através do chat e elas serão 
retiradas passo-a-passo durante a aula.
ü Contato da professora Dra. Pauline Santos: 
210101322@prof.uninassau.edu.br
vA aula fica gravada e você pode ter acesso clicando no mesmo link que 
você acessou para ingressar.
3
AULAS NACIONAIS:
AULAS 
UBIQUA:
AULA 1 22/03/2022
SECAGEM E EQUIPAMENTOS DE 
SECAGEM: tecnologias de secagem para 
fins industriais
AULA 2 26/04/2022
FILTRAÇÃO E EQUIPAMENTOS DE 
FILTRAÇÃO 
Aula 3 17/05/2022 LIOFILIZAÇÃO
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Nós estamos estudando as operações unitárias 
Você deve ter visto o conceito de operações com 
seu professor local- vamos revisar?
5
Você realiza operações unitárias no seu cotidiano 
que envolvem conceitos físicos e químicos 
importantes!
Você sabia?
Você pode pensar no seu café 
diário como uma extração 
sólido líquido - filtração 
simples
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mailto:210101322@prof.uninassau.edu.br
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Indústria de 
transformação
Indústria 
farmacêutica
Processos produtivos
operações unitárias
Reunir:
Matérias-primas produtos
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Você sabia?
“Qualquer processo produtivo, em qualquer escala, pode
ser decomposto numa série estruturada
do que se podem denominar operações unitárias,
Exemplos:
moagem,
homogeneização,
condensação,
filtração,
Secagem etc.”
Operações unitárias são sequências de 
operações físicas e químicas necessárias à 
viabilização econômica de um determinado 
processo.
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Ex. Produção de águas farmacêuticas
ESCOLHER – CONTROLAR - AJUSTAR
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Conhecimentos
-FÍSICOS -QUÍMICOS -MECÂNICOS 
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Aplicação de 
operações unitárias
a secagem e
equipamentos de
secagem
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O que é a secagem?
Por que as técnicas de secagem são tão importantes 
para produção farmacêutica?
Como secar? Que princípios estão envolvidos?
Quais equipamentos se destacam? Como eles operam? 
Quais as vantagens e desvantagens de cada método de 
secagem?
E aí? 
Vamos pensar?
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O que é secagem?
Operação usada para a remoção de um líquido de 
um material por aplicação de calor, o que se 
consegue pela transferência de um líquido a partir 
de uma superfície para uma fase gasosa 
instaurada.
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Objetivos:
Conservação
FABRICAÇÃO: Concentração, granulação, recristalização.....
Preparação para estocagem e transporte
Processo -Remoção da água ou solventes, de sólidos ou 
soluções, levando à imobilização de reagentes químicos/ 
interrupção atividade biológica
O que é secagem?
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A secagem é importante em várias etapas da fabricação farmacêutica e, 
geralmente,
tem como finalidade remover água- em varias etapas da produção
A remoção de umidade de produtos farmacêuticos abrange um universo tão 
amplo quanto possível dentro da área de secagem, envolvendo desde a 
secagem de materiais grosseiros, como comprimidos, passando por granulados 
finos, suspensões e soluções até a secagem de partículas de dimensões 
nanométricas.
Por que as técnicas de secagem são 
importantes para produção farmacêutica?
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Aplicações
• Fabricação primária: Síntese de fármacos (química fina);
• Granulação;
• Secagem de excipientes;
• Produção de sistemas de liberação de fármacos (Drug Delivery Systems - DDS)
• Fitoterapia
• Conservação de fármacos por redução do crescimento microbiano;
• Estabilidade de pós higroscópicos
• Etc.
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A seleção do melhor método de secagem de 
um produto é uma decisão fundamental.
Existem vários tipos de processos e
equipamentos de secagem
pois há diversos mecanismos pelos
quais a umidade é perdida por um
produto ou intermediário úmido
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Quanto à secagem de um material, devem 
ser considerados os seguintes pontos:
•Sensibilidade ao calor do material a ser seco.
•Características físicas do material.
• Natureza do líquido a ser removido.
• Escala da operação.
• Necessidade de assepsia.
•Fontes de calor disponíveis (a vapor, elétrica).
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PRINCÍPIOS- PENSAR:
O QUE É NECESSARIO PARA QUE HAJA 
SECAGEM?
QUAIS PRINCIPÍOS ENVOLVIDOS 
SECAGEM?
COMO O CALOR PODE SER 
TRANSFERIDO
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A termodinâmica (do grego therme “calor” e dynamis “potência”) é o
ramo da física que busca explicar os processos de transferência de energia
térmica entre os corpos através de leis e equações. Também busca
explicar os fenômenos de variação de volume e pressão.
vLei Zero da Termodinâmica: Estado de equilíbrio termodinâmico
https://www.google.com.br/search?h
Princípios da secagem
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Para a secagem é necessário a transferência ou propagação de calor
(transferência térmica) de um corpo mais quente para um corpo mais frio, ou
seja, corresponde a troca de energia entre dois sistemas com temperaturas
diferentes.
Fig.1. Representação do processo de transferência de calor.
A transferência ocorre de acordo com 
as leis da termodinâmica
Quando os dois corpos atingem a mesma temperatura, cessa a 
troca de energia
Princípios da secagem
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vEspontaneamente, o calor sempre se propaga de um corpo
com maior temperatura para um corpo de menor
temperatura
vA energia pode passar de um corpo para o outro
fundamentalmente de três maneiras diferentes:
üCondução
üConvecção
üIrradiação
Princípios da secagem
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Condução
O calor é transmitido de uma extremidade a outra através 
da agitação molecular e dos choques entre as moléculas.
Interação intermolecular leva a 
transferência de energia
A taxa de secagem depende do contato do material úmido com 
superfícies aquecidas. 
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https://w
w
w
.google.com
h
Dependendo da constituição atômica de uma substância, a agitação térmica
poderá ser transmitida de um átomo para outro com maior ou menor
facilidade, fazendo com que esta substância seja boa ou má condutora de
calor.
Condução
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Consiste no transporte de energia térmica de uma região para 
outra, através do transporte de matéria (líquidos e gases).
Convecção
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Convecção:
A transferência de calor por convecção ocorre quando
um fluido, como o ar ou a água, está em contato com
um objeto cuja temperatura é maior que a da
vizinhança.
ü Ocorre transferência de matéria
ü Ocorre apenas em meios fluidos
Convecção
Consiste no transporte de energia térmica de
uma região para outra, através do transporte
de matéria (líquidos e gases).
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Energia radiante é modalidade de energia que se propaga pelo espaço,
mesmo vazio, por meio de ondas eletromagnéticas.
CONCEITO: contato com radiação térmica emitida na região do
infravermelho (0,7 – 1000 µm) do espectro eletromagnético, ou pela
colocação do material úmido em campos dielétricos na faixa de microondas
ou de radiofreqüência.
Micro-ondas
vAs micro-ondas são radiações eletromagnéticas não ionizantes, cuja frequência está
compreendida entre 300 MHz e 300 GHz;
vBaseada na excitação das moléculas através da aplicação de um campo
eletromagnético;
Irradiação
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Irradiação por Micro-ondas
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Baseia-se na inversão de sentido de 
vibração de moléculas dipolares, devido a 
presença de micro-ondas , assim todas as 
moléculas dipolares, como a agua alteram 
sua posição de vibração , geralmente a 
frequência da radiação é de 2450mhz, 
assim todas as moléculas da agua alteram 
sua direção de rotação essa rotação 
promove o aumento da temperatura do 
material
29
OK?
Irradiação
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.google.com
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PROCESSOS DE SECAGEM NA 
INDUSTRIA FARMACÊUTICA 
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PROCESSO DE SECAGEM
vRemoção de líquido associado a um produto farmacêutico úmido-
vExistem vários equipamentos e métodos de secagem, podendo ser
classificados:
Tipo Transferência 
do Calor
• Condução
• Convecção
• Irradiação
Temperatura 
• Alta 
Temperatura
• Baixa 
Temperatura
Ar de Secagem
• Maior 
Umidade
• Menor 
Umidade
Pressão
• Pressão 
Atmosférica
• Vácuo32
Secagem natural
Utiliza as energias solar e eólica para remover a umidade
usada para produtos vegetais por ex.
Cuidados especiais devem ser tomados
para que o 
sementes, não
material, como as 
sofram aquecimento
excessivo e que a secagem ocorra do 
modo mais uniforme possível.
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Secagem em 
Estufa
vConsistem em uma câmara de isolamento
térmico com sistemas de aquecimento e
ventilação sobre ou através das bandejas.
vO produto é colocado em bandejas ou outros
acessórios similares sendo exposto a uma
corrente de ar quente em ambiente fechado.
vSecagem pela exposição ao ar quente
secagem convectiva
Secagem por convecção
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Secagem por convecção
Secagem convectiva de leito fixo
•Estufa
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O ar circula sobre a superfície
do produto a uma velocidade
relativamente alta para
aumentar a eficácia da
transmissão de calor e da
transferência da matéria
Secagem em 
Estufa
Secagem por convecção
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Secadores por convecção dinâmica
• Leito fluidizado
Considere sólidos particulados postos em um leito fixo que são
submetidos a um fluxo de ar ascendente. Chega um momento que, se a
velocidade é aumentada progressivamente, as partículas irão flutuar
(como milhos de pipoca em uma máquina) à tem-se o leito fluidizado
A fluidização produz condições de grande 
turbulência, de podo a proporcionar um bom 
contato entre as partículas e o ar. 
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.google.com
.br/searcsao+
Secagem em Leito 
Fluidizado
A fluidização produz condições de grande 
turbulência, de podo a proporcionar um bom 
contato entre as partículas e o ar. 
Fluidizar significa modificar as propriedades de 
um leito de partículas através da passagem de um 
fluxo ascendente de fluido.
Secadores por convecção dinâmica
38 39
Secadores por convecção dinâmica
• Leito fluidizado
Aplicação:
ü Revestimento de formas 
farmacêuticas;
üAlimentos, café, malte;
ü Revestimento 
ü Extratos vegetais
ümistura de sólidos, granulação e 
secagem dos granulados
Dentre as inúmeras vantagens deste tipo de regime de escoamento
sólido-fluido, encontram-se: alto grau de contato entre as duas fases;
alta troca de calor e massa; alto grau de mistura no secador; facilidade
de instrumentação e controle, e ampla faixa de condições operacionais.
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Vantagens:
vAlta velocidade de secagem(20-30 min), maior do que os secadores
estáticos;
v Pode ser usado para substâncias termolábeis;
vProcesso de secagem constante,
vTemperatura uniforme em todos os pontos e rigorosamente
controlada;
vDesvantagem: turbulência excessiva pode causar danos aos
grânulos, custo e surgimento de cargas.
Secagem em Leito Fluido
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Spray drying/Spray dryer/Spray dry
Secagem por Aspersão/Atomização/Pulverização
O processo de secagem consiste em pulverizar o 
produto líquido dentro de uma câmara submetida a 
uma corrente controlada de ar quente, e dessa maneira 
se consegue uma evaporação da água, obtendo-se uma 
separação ultra-rápida dos sólidos e solúveis contidos, 
com a mínima degradação do produto a secar 
Sua eficácia está baseada no princípio do aumento de área de 
contato entre o material a ser seco e o agente de secagem
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Spray drying/Spray dryer/Spray dry
• Patenteada na metade do século 18
• Vantagem → Versatilidade Operacional
• Aplicações gerais:
ü Indústria alimentícia (BAZARIA e KUMAR, 2016)
ü Farmacêutica (JAYWANT e PURNIMA, 2016; KADOTA et al, 2015)
ü Química (AYALA-SOTO, 2016)
ü Cerâmica (MICHÁLKOVÁ et al, 2016)
ü Agroindústria (KHUENPET et al, 2015)
Secagem por Aspersão/Atomização/Pulverização
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ØA câmara de secagem é 
semelhante a um ciclone: 
Ø Garante uma boa 
circulação do ar; 
ØFacilita a transferência 
de calor e massa; 
ØIncentiva a separação de 
partículas secas do ar em 
movimento; 
vSpray Dryer
Secagem por Aspersão/Atomização/Pulverização
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Secagem por Aspersão/Atomização/Pulverização
https://www.youtube.com/watch?v=jdNWblMzVVU
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Secagem por Aspersão/Atomização/Pulverização
https://www.youtube.com/watch?v=0o4ZCjHnaRw
46
Processo contínuo
Mantém as propriedades físico-químicas e até 
mesmo as melhora. Exemplos:
i. Leite e café em pó;
ii. Alimentos instantâneos;
iii. Detergentes;
iv. Extratos vegetais;
v. Insumos farmacêuticos ativos com melhor 
propriedades reológicas
vi. Sistemas de liberação de fármacos
O material de partida pode ser uma solução, 
suspensão, emulsão ou pasta
Secagem por Aspersão/Atomização/Pulverização
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vVantagens
vHá milhões de gotículas que oferecem uma
grande área superficial para transferência de calor e
massa à Rapidez
vRápida evaporação à as partículas não alcançam
altas temperaturas
vPadronização dos parâmetros: Obtenção de pó
com tamanho de partícula uniforme e controlável.
vSpray Dryer
Secagem por Aspersão/Atomização/Pulverização
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Secagem por irradiação
Micro-ondas
üCalor gerado de forma uniforme dentro do sólido
üAplicação: stress-testing ou estudo de degradação forçada
üO processo de secagem ocorre através do aquecimento 
interior do grânulo e não do aquecimento superficial, como 
nos fenômenos de condução e convecção
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http://www.youtube.com/watch?v=jdNWblMzVVU
http://www.youtube.com/watch?v=0o4ZCjHnaRw
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LIOFILIZAÇÃO
Processo em que a água é removida da 
preparação por sublimação sob vácuo
Esta técnica tem sido frequentemente usada 
para produtos alimentícios, materiais biológicos 
e sistemas de liberação de medicamentos.
VANTAGEM: amostras não serem, em momento algum do processo, 
submetidas a altas temperaturas
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LIOFILIZAÇÃO
•Processo de secagem de um produto congelado usando vácuo
foi descrito pela primeira vez em 1906 no entanto,
permaneceu como uma técnica de laboratório ;
•Segunda guerra mundial, quando foi usado como um processo
industrial para preservar o plasma quando a demanda atingiu
proporções maiores- liofilizados, dispensando a refrigeração
para sua conservação nas frentes de batalha
51
Objetivo: Preservar materiais biológicos e
produtos farmacêuticos sem danos
Princípio: congelamento da água do
produto e sua posterior remoção por
sublimação.
O produto resultante é estável e pode ser
reidratado rapidamente.
LIOFILIZAÇÃO
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Ponto triplo da água
Secagem por sublimação - Liofilização
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vProcesso de liofilização:
1. Congelar a solução;
2. Reduzir a pressão atmosférica sobre
o gelo para abaixo do ponto triplo
do produto;
3. Adicionar calor ao sistema para
elevar a temperatura para a curva
de sublimação e proporcionar o
calor latente se sublimação;
Liofilizador
Secagem por sublimação - Liofilização
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v Secagem de materiais extremamente sensíveis ao calor;
vMateriais: Proteínas, derivados de sangue, microrganismos, materiais
termolábeis (óleos essenciais).
Aplicação
Secagem por sublimação - Liofilização
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1. Congelamento do material a baixíssimas
temperaturas
2. Secagem por sublimação direta do solvente
congelado e por dessorção do solvente ligado
(sob baixa pressão)
3. Estocagem no estado seco sob condições
controladas (ausência de O2 ou vapor d’água,
por exemplo)
O processamento correto pode permitir a
manutenção das características do produto
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Secagem Eficiente:
Elevada área superficial do sólido a ser seco;
I. Transferência eficiente da massa de água evaporada para o
meio ambiente, ou seja, turbulência suficiente para eliminar a
camada de material evaporado;
II. Renovação da camada de ar para a saída do ar com alta
umidade e entrada de ar com baixa umidade;
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• Produto:
– Viscosidade
– Tensão superficial
– Concentração da amostra
– Tipo de solvente da
amostra......
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Perguntas?
Hoje nós estudamos:
-•O que é a secagem?
Por que as técnicas de secagem são tão 
importantes para produção farmacêutica?
Como secar (métodos e fundamentos físico-
químicos )?
Quais equipamentos se destacam? Como eles 
operam? 
Quais as vantagens e desvantagens de cada 
método de secagem?
Tudo ok?
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#ficadica - PRA LER!
Leia: Artigo científico
MARTINS, et al. Secagem: uma revisão. The 
Journal of Engineering and Exact Sciences –jCEC, Vol. 06 N. 04 (2020). doi:
10.18540/jcecvl6iss4pp0600-0607i
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#ficadica - PRA VER!
Assista:
Como é FEITO o LEITE EM PÓ #Boravê 🔵Manual do 
Mundo Fonte:
https://www.youtube.com/watch?v=7n9jjSLZmDU&t=0s
Também sugiro que vocês procurem vídeos no YouTube sobre os processos de
secagem utilizando os termos em língua inglesa: Rotary dryer, spray-dryer, tray-
dryer, lyophilization, fluidized bed, drum dryer...
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#ficadica - PRA OUVIR!
Ouça: Tipos de secadores
Podcast de LANNAALMEIDA PEREIRA
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TREINE O QUE VOCE APRENDEU
QUIZLET
https://quizlet.com/_ba25qu?x=1jqt&i=2y0mga
65
Referências
1. Aulas das professoras doutoras Salvana Costa, Elayne Karine 
Melo e Larissa Santos;
2. AULTON, M. E.; TAYLOR, K. M. G. Delineamento de formas 
farmacêuticas. 4ªed. Porto Alegre: Artmed, 2016. 
3. MARTINS, et al. Secagem: uma revisão. The Journal of 
Engineering and Exact Sciences – jCEC, Vol. 06 N. 04 (2020). doi: 
10.18540/jcecvl6iss4pp0600-0607i
4. WEYNE, G. R. S. Operações unitárias nas indústrias 
farmacêuticas e de alimentos. São Paulo: Scortecci, 2009.
66
OBRIGADO!
Notável Mestre Disciplina Operações UnitáriasProf. Leslie Raphael Ferraz, PhD
67
http://www.youtube.com/watch?v=7n9jjSLZmDU&t=0s
https://quizlet.com/_ba25qu?x=1jqt&i=2y0mga