ALM030 Cristalização

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Cristalização
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Professora Camila A. Fante
https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/
INTRODUÇÃO
▪ Operação de separação
▪ Mistura líquida → cristais de um 
dos componentes
▪ Condições termodinâmicas levam 
as moléculas a aproximarem-se e 
a se agruparem em estruturas 
altamente organizadas - CRISTAIS 
INTRODUÇÃO
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Pureza
Composição
Granulometria
PA
Estável
Formação de um 
composto adequado
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INTRODUÇÃO
É a remoção de um soluto de 
uma solução
saturada/supersaturada, pela 
formação de um composto
sólido, por meio da perda da 
solubilidade provocada por 
um método físico.
• Purificação;
• Separação de compostos;
• Produção de material sólido 
com forma ou tamanho 
específico;
• O arranjo das moléculas no 
cristal determina as 
propriedades físicas, químicas, 
influencia a formulação, assim 
como a taxa de dissolução e 
estabilidade de fármacos. 
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FINALIDADES
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• Pigmentos;
• Sal de cozinha;
• Açúcar;
• Sulfato de sódio e de amônia;
• Acetato de sódio
• Fertilizantes;
• Carbonato de cálcio
• Ácido bórico, cítrico, salicílico
• Leite condensado, lactose
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Exemplos...
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Às vezes, não se obtêm cristais 100% 
puros, verificando-se a existência de 
inclusões (impurezas) de moléculas 
que também têm grande afinidade 
com o soluto.
Sólidos amorfos
Não contêm agrupamento espacial ordenado como os 
cristais, por isso geralmente apresentam propriedades 
diferentes:
• maiores solubilidade e taxa de dissolução.
• menor estabilidade física e química.
POLIMORFISMO: o mesmo composto pode dar
origem a formas (estruturas) cristalinas diferentes, 
dependendo das condições de operação. 
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▪ Propriedades distintas: velocidade de dissolução,
ponto de fusão, forma, tempo 
de ação/liberação do princípio ativo, afinidade
com diferentes excipientes, biodisponibilidade
▪ Produtos diferentes
Difração de raios X 
Análise térmica 
Caracterização de 
sólidos!
PROCESSO DE CRISTALIZAÇÃO
Nucleação
Primária Secundária
Crescimento do 
cristal
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NUCLEAÇÃO PRIMÁRIA
Mecanismos envolvidos: 
transferência de massa e de 
quantidade de movimento. 
Supersaturação: existência de uma 
[soluto] superior à concentração de 
saturação 
(limite de solubilidade). 
Estado é naturalmente instável: 
possibilidade de nucleação. 
NUCLEAÇÃO PRIMÁRIA
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▪ Supersaturação ↑
▪ Estabilização do núcleo do cristal
▪ Solubilidade ↓
▪ CRESCIMENTO!!
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NUCLEAÇÃO SECUNDÁRIA
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Pode-se introduzir sementes 
(núcleos) no cristalizador 
(semeadura).
↓
Processo torna-se mais rápido!
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CRESCIMENTO
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▪ O núcleo do cristal cresce!
 
▪ Parâmetros que controlam a 
velocidade e as características do 
produto final: 
– Velocidade de agitação ou circulação; 
– Grau de supersaturação; 
– Temperatura. 
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É qualquer alteração do número, tamanho, forma ou 
orientação polimórfica dos cristais após sua 
solidificação inicial. Pode ocorrer durante o 
armazenamento...
Resfriamento da solução
Evaporação de parte do solvente
Resfriamento e Evaporação
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FORMAS DE OCORRER A SUPERSATURAÇÃO??
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Solvente 
aquecido Mistura
Solubilização
Solução 
Supersaturada
Reduz 
solubilidade
Abaixa T°C
CRISTALIZAÇÃO
PROCESSO
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• Escolha do solvente
• Preparo da solução (mistura)
• Temperatura de resfriamento
conhecida
• Recuperação dos cristais
(filtração, centrifugação)
• Cristalizar apenas o elemento
de interesse (purificação)
ETAPAS IMPORTANTES:ETAPAS IMPORTANTES
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ESCOLHA DO SOLVENTE
▪ Deve dissolver melhor o soluto quando aquecido
▪ Baixo custo, atóxico, não inflamável, e apresentar 
baixo ponto de ebulição
PREPARO DA SOLUÇÃO
▪ Preparar em solvente aquecido – maior quantidade 
de soluto dissolvido
▪ Formação de uma solução supersaturada, que, por 
ser instável facilitará a cristalização
▪ Rápida: pequenos cristais
▪ Lenta: grandes cristais
▪ Semeadura – adição de núcleos ao 
sistema para promover quantidade de 
movimento (aproximação entre as 
moléculas) 
TEMPERATURA DE RESFRIAMENTO
EQUIPAMENTOS
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Economia Operalidade
Qualidade do produto
Influência sobre a forma 
cristalina
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Criar uma solução supersaturada
Evitar a formação de torta cristalizada nas paredes
Crescimento de cristais puros
Custo operacional e de manutenção
Limitações do produto (MP)
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REQUISITOS PARA ESCOLHA DE UM CRISTALIZADOR
Contínuos 
Batelada 
• Tanques de cristalização (semeadura);
• Cristalizadores Swenson-Walker (resfriamento);
• Cristalizador Oslo (evaporador);
• Cristalizador de Circulação Forçada;
• Cristalizador DTB (draft, tube and baffle).
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EQUIPAMENTOS
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TANQUES DE CRISTALIZAÇÃO
Opera com soluções concentradas; baixo custo de 
instalação; simples e barato; com ou sem dispositivo de 
agitação e controle de temperatura
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A solução quente, concentrada, é 
introduzida continuamente em uma das 
extremidades do cristalizador, fluindo 
lentamente para outra extremidade 
enquanto vai sendo resfriada.
Eixo giratório e lâminas para raspagem.
Aplicação em substâncias onde a 
solubilidade aumenta muito com a 
temperatura, muito viscosos.
CRISTALIZADORES SWENSON-WALKER (resfriamento)
• 1924, Noruega
• Concentra a solução por 
meio da vaporização do 
solvente por ebulição; 
• Produção de cristais em 
leito fluidizado;
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CRISTALIZADORES OSLO (evaporador)
• Cultiva os maiores cristais
• Ocorrem processos de 
transferência de calor e 
massa.
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CRISTALIZADORES OSLO (evaporador)
https://www.youtube.com/watch?v=7cNHecFHHT4
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CRISTALIZADORES DE CIRCULAÇÃO FORÇADA
Precipitação mediante a evaporação à vácuo e resfriamento
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CRISTALIZADORES DTB
https://www.youtube.com/watch?v=42BA1GWIWic
Controle de fluxo e supersaturação; 
Sistema de sepação de cristais.
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1. Defina cristalização.
2. Como ocorre o processo de formação dos cristais?
3. Quais são as maneiras utilizadas para que ocorra a 
supersaturação?
4. Quais os requisitos para escolha de um cristalizador?
5. Escolha um cristalizador e explique o seu 
funcionamento.
QUESTÕES PARA ESTUDO
	Slide 1: Cristalização
	Slide 2: INTRODUÇÃO
	Slide 3: INTRODUÇÃO
	Slide 4: INTRODUÇÃO
	Slide 5
	Slide 6
	Slide 7
	Slide 8: Sólidos amorfos
	Slide 9
	Slide 10
	Slide 11
	Slide 12
	Slide 13
	Slide 14
	Slide 15
	Slide 16
	Slide 17
	Slide 18
	Slide 19
	Slide 20: PROCESSO
	Slide 21
	Slide 22
	Slide 23: EQUIPAMENTOS
	Slide 24
	Slide 25
	Slide 26
	Slide 27
	Slide 28
	Slide 29
	Slide 30
	Slide 31
	Slide 32