Melhoria do processo de cristalização industrial por meio de análise hierárquica deprocesso e Quality by Design: estudo da produção de virginiamicina.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Alvarenga, Rodrigo Neder
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Análise hierárquica de processo; Cristalização industrial; Evolutionary operation/design of experiments; Hierarchical design procedure; Industrial crystallization; Operação evolucionária com planejamento de experimentos; Process analytical technology; Qualidade baseado no projeto; Quality by design; Tecnologia analítica de processo
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-22012021-132500/

A virginiamicina (VM) é um antibiótico de uso veterinário produzido pelo microrganismo Streptomyces virginiae. Ela é constituída por duas moléculas principais (denominadas de fatores M1 e S1) que possuem efeito sinérgico, existindo uma relação ótima para se obter maiores valores de atividade microbiológica. O processo de clarificação, recuperação e purificação deste composto envolve uma etapa de cristalização, que compreende a evaporação do solvente e precipitação por efeito antissolvente, para formação do produto acabado. O processo industrial de cristalização pode apresentar problemas críticos de incrustação (principalmente na etapa antissolvente), causando paradas inesperadas de produção, perda de produto, trabalho em condições adversas e possível parada do processo de fermentação. Com o objetivo de avaliar sistematicamente o processo de cristalização industrial de virginiamicina foi realizada a caracterização detalhada do produto acabado pelas técnicas de difração a laser, difração de raio X de pó, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, termomicroscopia, termogravimetria, infravermelho próximo e antibiograma. Em seguida, foi realizada a análise hierárquica do processo, o aumento da automação da planta produtiva e a aplicação do conceito de qualidade baseada no projeto (Quality by Design) utilizando as ferramentas de diagrama de causa e efeito (Ishikawa), operação evolucionária (Evolutionary Operation), planejamento de experimentos (Design of Experiments) e o sistema de tecnologia analítica de processo (Process Analytical Technology). Pelas técnicas de caracterização foi possível determinar que a VM possui tamanho médio por superfície (diâmetro médio de Sauter) D[3,2] de 6,53 µm, constituindo um cristal bem definido do tipo bastonete e sem polimorfismo quando produzida nas condições industriais. Aplicando o sistema de tecnologia analítica de processo e as ferramentas de operação evolucionária e planejamento de experimentos, foi possível comprovar que, além da sinergia entre os fatores (M1 e S1) produzidos pelo microrganismo, o processo de cristalização também influencia os valores de atividade microbiológica. A análise do processo industrial mostrou que a operação não resultava no ótimo com relação ao maior valor de atividade microbiológica, assim, a partir do acompanhamento de formação de cristais em tempo real, por meio da determinação do tamanho de corda por feixe de luz focalizado (FBRM), e considerando-se as análises anteriores, foi possível modificar o processo industrial dentro das condições certificadas, resultando em uma melhora expressiva no processo produtivo com a eliminação das paradas inesperadas devido à incrustações críticas na cristalização e alcançar maiores valores de atividade microbiológica no produto acabado.