Aula - Introdução OP

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ALM030 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS NA ÁREA 
FARMACÊUTICA
Profa. Andreza Angélica Ferreira
2019
1
Operações Unitárias na Área
Farmacêutica
Tópicos da aula
2
• Apresentação da disciplina: ementa, objetivos, conteúdo
programático, cronograma, avaliações...
• Conceito das Operações Unitárias
• Tipos de processos
• Classificação
Operações Unitárias na Área
Farmacêutica
EMENTA
3
Estudo das operações unitárias de interesse 
farmacêutico (indústrias farmacêuticas, cosméticos e 
de alimentos): fundamentos, mecanismos, 
aplicações e equipamentos utilizados
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Operações Unitárias na Área
Farmacêutica
OBJETIVOS
Fornecer subsídios que possibilitem o 
conhecimento dos principais processos, operações 
e equipamentos envolvidos na fabricação de 
medicamentos, cosméticos e de alimentos em 
escala industrial.
Conteúdo programático
1. Balanço de massa e energia;
2. Esterilização;
3. Refrigeração e congelamento;
4. Desidratação e liofilização;
5. Cristalização e destilação;
6. Filtração;
7. Extração por solventes;
8. Fragmentação de sólidos e tamisação;
9. Mistura de sólidos e líquidos.
5
Avaliações
6
Avaliação Pontos
Avaliações teóricas (2) 40
Trabalho teórico (estudo de caso) 20
Relatórios (aulas práticas) 20
Questionários Moodle (2) 10
Exercícios/artigos 10
Total 100
CRONOGRAMA
Data TEMA
12/03 Apresentação da disciplina. Introdução as Operações unitárias. Conceituação. 
19/03
Balanço de massa e energia.
Exercícios
26/03
Esterilização
Exercícios 
02/04
Refrigeração e congelamento
Aula prática 1
09/04
Desidratação e liofilização
Aula prática 2
13/04
1o Questionário Moodle
16/04 1ª Avaliação teórica 
23/04
Atividades complementares (não haverá aula). 
Exercício/artigo (Moodle)
30/04
Cristalização e destilação
Exercícios
7
CRONOGRAMA
Data TEMA
07/05 Filtração
14/05
Extração por solvente
Exercício/artigo
21/05
Fragmentação de sólidos e tamisação
Aula prática 3
28/05
Mistura de sólidos e líquidos
Aula prática 4
01/06
2o Questionário Moodle
04/06
2ª Avaliação teórica 
11/06 Apresentação dos trabalhos (Estudo de casos) – Grupos 1, 2, 3, 4, 5
18/06 Apresentação dos trabalhos (Estudo de casos) – Grupos 6, 7, 8, 9, 10
25/06
Avaliação suplementar (em caso de perda de uma das avaliações teóricas 
mediante justificativa) 8
TRABALHO TEÓRICO (ESTUDO DE CASO)
Tema Grupo
1. Operações unitárias e equipamentos envolvidos na produção de 
BEBIDAS DESTILADAS
Robson
2. Operações unitárias e equipamentos envolvidos no processamento de 
SORO OU VACINAS 
3. Operações unitárias e equipamentos envolvidos no processamento de 
COMPRIMIDOS ou CÁPSULAS
Gabriela
4. Operações unitárias e equipamentos envolvidos na produção de 
INSULINA
Jéssica
5. Operações unitárias e equipamentos envolvidos no processamento de 
COSMÉTICOS
Bárbara
6. Operações unitárias e equipamentos envolvidos no processamento de 
CREMES OU POMADAS
Taynna Ferreira
7. Operações unitárias e equipamentos envolvidos na produção de ÓLEOS 
ESSENCIAIS 
Camila Rafaela
8. Operações unitárias e equipamentos envolvidos na produção de 
ANTIBIÓTICOS
Bruna
9. Operações unitárias e equipamentos envolvidos na produção de 
PRODUTOS PARA DIETA ENTERAL E PARENTERAL
Aline
10. Operações unitárias e equipamentos envolvidos na produção de 
SUPLEMENTOS ALIMENTARES
Matheus
9
Trabalho teórico (estudo de caso)
Escolher um produto de acordo com os temas propostos
Descrever/definir o fluxograma de produção, incluindo
ingredientes (matérias-primas) e suas quantidades
(balanço de massa) e etapas do processo;
Especificar e justificar quais as operações unitárias e os
equipamentos envolvidos na produção do produto
escolhido.
Apresentação de seminário
◦ 11/06: grupos 1, 2, 3, 4, 5
◦ 18/06: grupos 6, 7, 8, 9, 10
10
O que são operações unitárias?
11
Conhecimento 
científico
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Físicas
Químicas
Transformações 
em processos
O que são operações unitárias?
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Processo unitário
Secagem
Tamisação
Mistura
O que são operações unitárias?
13
Tecnologia de transformação em um processo: OPERAÇÕES
UNITÁRIAS
Operação unitária é uma operação básica em um processo
Processo unitário pode ser definido como um conjunto de operações
unitárias
Cada uma das etapas sequenciais em uma linha de 
produção é, portanto, uma operação unitária 
(Arthur Little, 1915). 
14
Cada operação básica representa uma forma de 
processar e depende de um princípio físico
Operações Unitárias
15
Assim, operações unitárias são sequências de operações físicas necessárias à 
viabilização econômica de um processo. 
Ainda, é toda a unidade do processo onde os materiais sofrem
alterações/transformações físicas, químicas ou bioquímicas.
Visam reduzir o tamanho dos sólidos a processar, transportá-los, separar 
componentes de misturas ou aquecer ou resfriar sólidos e fluidos ou ainda, 
pela mudança de uma propriedade do material por um gradiente.
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Recebimento e 
higienização da MP
Secagem
Trituração
Aquecimento
Prensagem
Filtração
Acondicionamento
Expedição
Óleo + finos Finos
Prensagem 
dos finos
Finos
Óleo filtrado
Óleo
Torta (finos)
ÓLEOS ESSENCIAIS
Recebimento e 
higienização da MP
Peneiramento Maceração
Destilação por 
arraste a vapor
AcondicionamentoExpedição
Recebimento e 
higienização da 
MP
Secagem 
Mistura a óleos 
purificados
Extração sólido-
líquido
Acondicioname
nto
Expedição
Processo da 
Produção de 
Comprimidos
17
18
19
Operações Unitárias
20
• Princípios fundamentais das OP: leis de conservação de massa e energia
• Balanços gerais e por componentes de massa e energia
• Os equipamentos devem ser projetados para atender à transformação das matérias-primas em
produtos, com um mínimo de perdas e gastos energéticos.
TADINI et al., 2016
Operações Unitárias
• Em qualquer processo é fundamental conhecer as propriedades de
cada material: influência no projeto do processo (tipos de
equipamentos, tipos de operações) e qualidade do produto final
• Inocuidade e higiene: dimensionamento (projeto), produção até a
distribuição
• Embalagens – inovações, preservação
• Controle
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Influência nos custos de fabricação e 
implantação, manutenção, mão-de-
obra especializada...
Tipos de processos
Descontínuo ou Batelada
◦ As MP são introduzidas no sistema de uma só vez, no início do processo e ao 
final os produtos são retirados. Esse processo tem duração definida e após 
finalizado, um novo ciclo se inicia, com um novo lote de materiais. 
◦ Requer menor investimento de capital; produções de pequena escala
◦ Pode ter custo operacional maior: tempo ocioso dos equipamentos
Contínuo
◦ A introdução das MP e os produtos fluem continuamente enquanto dura o 
processo, relativamente curto
◦ Alto investimento em capital; produções em larga escala
◦ Custos operacionais mais baixos
Semicontínuo
◦ Operações em batelada em etapas do processo e de operações contínuas em 
outras etapas; o processo como um todo opera continuamente.
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Operações unitárias – classificação 
Operações mecânicas
Transferência de calor 
Transferência de massa
23
Fragmentação de 
sólidos – redução 
de tamanho
Desidratação
Mistura
Filtração
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Operações de transferência de quantidade de movimento
Operações envolvendo sistemas sólidos granulares
◦ Fragmentação; Transporte; Peneiramento; Mistura e Armazenamento
Operações envolvendo sistemas fluidos
◦ Escoamento de fluídos; Bombeamento de líquidos; Movimentação de
gases; Mistura e agitação de líquidos
Operações com sistema sólido-líquido
◦ Fluidização de sólidos e Separações mecânicas.
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Operações mecânicas
São controladas pelo gradiente de temperatura e dependem do
mecanismo pelo qual o calor é transferido.
TRATAMENTOS TÉRMICOS: elevação da temperatura (esterilização,
pasteurização, branqueamento, irradiação)
RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO: com ou sem mudança de fase da
água para gelo
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≠ Temperatura 
()
Transferência de 
energia (calor)
Mecanismos
Convecção RadiaçãoCondução
Transferênciade calor 
Difusão de um componente dentro de uma mistura
DESIDRATAÇÃO
EXTRAÇÃO
SEPARAÇÃO/FILTRAÇÃO
CRISTALIZAÇÃO
DESTILAÇÃO
ADSORÇÃO
ABSORÇÃO
TROCA IÔNICA
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≠ Concentrações
Transferência de 
massa
Mecanismos
ConvecçãoDifusão
Transferência de massa
Transferência simultânea de calor e massa
◦ Envolve ao mesmo tempo gradientes de temperatura e concentração
◦ Desidratação, cristalização, destilação
Operações complementares
◦ Redução de tamanho (fragmentação de sólidos): moagem e
homogeneização
◦ Peneiramento/tamisação
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Operações unitárias – classificação 
Operações unitárias de acordo com o 
princípio físico envolvido
PRINCÍPIO FÍSICO OPERAÇÃO UNITÁRIA
Transferência de calor
Aquecimento, resfriamento, congelamento, irradiação, liofilização, 
esterilização
Mudança de estado Cristalização, dispersão, dissolução, neutralização
Mudança de tamanho
Moagem, trituração, pulverização, aglomeração, compactação, 
floculação, precipitação, revestimento, emulsificação, prensagem,
extrusão, cristalização, peneiramento.
Transferência de massa
Desidratação, secagem, evaporação, fluidização, umidificação, 
liofilização, lavagem.
Processos de separação
Centrifugação, clarificação, desaeração, desodorização, diálise, 
extração, filtração, troca iônica, prensagem, peneiramento, 
classificação, lavagem
Transferência ou
transporte/embalagem
Enchimento, selagem, ensacamento, bombeamento, transporte por
correias, elevadores, deslocamento, prensagem. 29
Operações básicas nas indústrias
SEPARAR UNIR DAR FORMA TRANSFERIR
CALOR
Tamisação Mistura Trituração Aquecimento
Extração Dissolução Granulação Resfriamento
Prensagem Suspenção Compressão Solidificação
Filtração Emulsificação Esterilização
Centrifugação Amassamento Cristalização
Sedimentação
Evaporação
Concentração
Destilação
Secagem
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Operações unitárias
Operações unitárias são operações físicas que compõem um processo de 
produção (processo unitário) para viabilizar transformações físicas, 
químicas ou bioquímicas
Diferentes processos podem produzir o mesmo produto
Um mesmo princípio ativo pode ser transformado em diferentes formas 
farmacêuticas – depende do processo 
Princípios fundamentais das OP: leis de conservação de massa e energia
OP classificação: mecânicas, transferência de calor e transferência de 
massa
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