BR112014013639B1 - Carbonato de sódio cristalino, seus usos e seu processo de preparação - Google Patents

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Abstract

CARBONATO DE SÓDIO ANIDROSO TENDO UM TEOR DE PORO BAIXO. A presente invenção refere-se a carbonato de sódio altamente puro, anidroso tendo um teor de poro baixo para uso em formulações farmacêuticas e na indústria de alimentos. Além disso, um novo processo para a preparação deste carbonato de sódio é fornecido.

Description

[001] A presente invenção se refere a um carbonato de sódio altamente puro, anidro apresentando um baixo teor de poros para uso em formulações farmacêuticas e na indústria de alimentos. Além disso, um novo processo para preparação deste carbonato de sódio é fornecido.
Técnica Anterior
[002] Carbonato de sódio anidro ("soda calcinada") é empregado para uma multiplicidade de processos de tecnologia industrial, farmacêutica e alimentação e em uma variedade muito ampla de formulações. Nestas receitas, tem, entre outros, uma ação alcalinizante, porém frequentemente da mesma forma considerado no desenvolvimento de receita de preparações "efervescentes" devido a sua propriedade de desenvolver liberação de dióxido de carbono com ácidos diluídos.
[003] Vários processos são conhecidos para a preparação de carbonato de sódio contendo água. Neste caso, o carbonato de sódio é formado como deca, hepta ou mono-hidrato. Carbonato de sódio anidro é normalmente obtido por calcinação ou aquecimento do mono- hidrato.
[004] O processo mais antigo para a preparação de carbonato de sódio anidro foi desenvolvido por Leblanc em 1790. Neste caso, o Na2CO3, CaS e dióxido de carbono é obtido a partir de sulfato de sódio aquecendo-se com lima ou carvão. O carbonato de sódio é separado do produto de reação por lixiviação. Desvantagens deste processo são o CaS e HCl formado como subprodutos e o consumo de energia alto. Este processo foi substituído pelo processo de Solvay, que foi desenvolvido em 1891, Neste, primeiramente amônia e subsequentemente dióxido de carbono é passado em uma solução de cloreto de sódio vir- tualmente saturada. Isto resulta na formação de hidrogenocarbonato de sódio frugalmente solúvel. Aquecimento do mono-hidrato de carbonato de sódio separado produz o carbonato de sódio anidro.
[005] Devido à demanda de energia baixa, é crescentemente preferido obter carbonato de sódio a partir de fontes naturais. Ocorrências naturais são conhecidas, por exemplo, a partir de Trona (USA), os grandes lagos salgados no Egito (Wadi Natrum) e América do Norte e do Sul. Carbonato de sódio anidro desejado é obtido a partir disso por dissolução, purificação e evaporação, ou processos de calcinação.
[006] Desse modo, a patente Japonesa JP 46026101B4 descreve um processo em que uma solução de carbonato de sódio é preparada, em que NaOH é adicionado. Gás CO2 é passado na solução resultante. Evaporação a vácuo produz uma solução saturada, da qual o mo- no-hidrato é sucessivamente cristalizado quando outro NaOH é adicionado. Uma desvantagem deste processo é que por um lado gás CO2 deve ser passado para obter cristalização do mono-hidrato. Por outro lado, calcinação separada deve ser realizada depois da separação para obter o carbonato de sódio anidro.
[007] Carbonato de sódio anidro é higroscópico e é capaz de ligar tanto quanto 10% em peso de água do ambiente sem parecer úmido. Isto resulta em reformação do mono-hidrato. Esta capacidade de ligação de água pronunciada de um carbonato de sódio anidro pode resultar em problemas de estabilidade em receitas farmacêuticas em particular se substâncias sensíveis à umidade são incluídas. Além disso, a água absorvida pode resultar em reações de descoloração. Entretanto, um problema considerável surge através da evolução indesejada de dióxido de carbono na presença de componentes de receitas ácidos. Em particular em assim chamadas formulações efervescentes, esta evolução prematura de dióxido de carbono pode resultar em um acúmulo de pressão em empacotamento acabado e em destruição do mesmo ("protuberâncias").
Objetivo
[008] O objetivo da presente invenção é, portanto, fornecer um processo barato para a preparação de carbonato de sódio altamente puro, anidro que pode ser realizado simplesmente de uma maneira que poupa energia e que pode fornecer um produto que não tem as desvantagens enumeradas, que é estável em armazenamento e, devido a sua estrutura morfológica, tem uma tendência inferior para liberação de CO2 na presença de ácidos e que tem higroscopicidade inferior comparada com carbonatos de sódio anidros comercialmente disponíveis.
Breve descrição da invenção
[009] Foi constatado que um processo de preparação sintético produz um carbonato de sódio cristalino que é distinguido por um teor de água particularmente baixo e pode, portanto, ser designado como anidro e que tem uma área de superfície particularmente pequena com um volume de poro baixo. É aparente em fotografias de SEM que o carbonato de sódio anidro preparado pelo processo desenvolvido tem uma estrutura de superfície particularmente compacta comparada com carbonato de sódio anidro convencional, comercialmente disponível. Estas novas propriedades resultam em compatibilidade melhorada com outros, em particular compostos sensíveis à hidrólise, assistentes e ativos ao mesmo tempo quando significativamente reduziu higrosco- picidade.
[0010] Em particular, o carbonato de sódio anidro é distinguido pelo fato de que a) consiste em partículas apresentando uma estrutura de superfície lisa com um baixo teor de poros, b) tem uma área de superfície de BET menor do que 1m2/g, preferivelmente menor do que 0,5 m2/g, particularmente preferivelmente menor do que 0,2 m2/g e c) tem uma perda de secagem depois da preparação de não mais do que 0,2% em peso, preferivelmente menor do que 0,15% em peso. Além disso, tem uma capacidade de absorção de vapor de água (WVAC) de <5% em peso em 60% de humidade relativa; <10% em peso em 70% de humidade relativa. Um teor de carbonato de sódio de 99,5 a 100% foi determinado para o carbonato de sódio anidro de acordo com a invenção por determinação acidimétrica. Desse modo, o usuário pode ser fornecido com um carbonato de sódio altamente puro, anidro que tem propriedades significantemente melhoradas comparadas com produtos convencionais, em particular é usado para a preparação de formulações farmacêuticas.
[0011] Para realizar o processo de acordo com a invenção para a preparação deste novo carbonato de sódio anidro apresentando propriedades melhoradas, uma solução aquosa é preparada em que a) hidrogenocarbonato de sódio (NaHCO3) e solução de hidróxido de sódio (NaOH) são dissolvidas em uma relação molar de 1 : 1 a 1 : 1,3 e b) hidrogenocarbonato de sódio e solução de hidróxido de sódio são dissolvidos em uma quantidade tal que a solução tem uma densidade na faixa de 1,2 a 1,4 g/mL, preferivelmente na faixa de 1,25 a 1,34 g/mL, particularmente preferivelmente na faixa de 1,28 a 1,31 g/mL, a 65°C, c) uma quantidade catalítica de peróxido de hidrogênio e carbono ativado são adicionados sucessivamente à solução, que é em seguida filtrada depois da mistura adequada, e d) a solução clara obtida é alimentada em um aparelho de cristalização, em que líquido é removido por evaporação a vácuo em temperatura elevada e uma densidade de suspensão na faixa de 1,54-1,86 g/mL, preferivelmente 1,58-1,82 g/mL, particularmente preferivelmente na faixa de 1,62-1,78 g/mL é fixa em que a cristalização é realizada, e) os cristais formados são separados por filtração, centrifugação ou rotação e f) são introduzidos em uma secadora em uma temperatura na faixa de 60-70°C e são secados em uma temperatura 115 a 125°C com mistura continuada até que o produto obtido tenha uma perda de secagem de não mais do que 0,02% em peso.
[0012] Bons resultados de cristalização são obtidos se a temperatura durante a cristalização é ajustada na faixa de 50 a 95°C e a densidade da suspensão está na faixa de 1,54-1,86, em particular se a temperatura é ajustada na faixa de 55 a 90°C e a densidade da suspensão está na faixa de 1,62 a 1,78 g/mL.
[0013] A cristalização é preferivelmente realizada em um cristali- zador de alça. Em uma modalidade particular, os cristais obtidos a partir do cristalizador são alimentados em uma centrífuga de peneira por meios de uma hélice misturadora, lavados com água e introduzidos em uma secadora de misturador por meio de uma secadora pneumática.
[0014] Em uma modalidade preferida, os cristais são alimentados em uma secadora de leito fluidificado por meio de uma transportadora de hélice e secados em uma temperatura na faixa de 175 a 200°C, preferivelmente na faixa de 180 a 195°C, particularmente preferivelmente a 187°C, com um tempo de residência adequado, que o produto obtido tem uma perda de secagem de não mais do que 0,2% em peso.
[0015] Dependendo dos determinados pré-requisitos a cristalização pode ser realizada em batelada ou continuamente. A cristalização é preferivelmente realizada continuamente, que permite condições de cristalização mais favoráveis a ser utilizadas.
[0016] Carbonato de sódio anidro preparado de acordo com a invenção é particularmente adequado para uso em preparações farmacêuticas, em particular em formulações éticas e OC. Pode ser empregado em formulações efervescentes, compreendendo vitaminas e/ou substâncias minerais e/ou elementos de traço e/ou compostos ativos sensíveis a hidrólise e resulta em propriedades melhoradas deste produto, tal como, por exemplo, estabilidade a longo prazo melhorada. Carbonato de sódio anidro de acordo com a invenção é particularmente adequado para uso em formulações efervescentes que compreendem compostos ativos ácidos e/ou compostos ativos sensíveis a hidrólise, tais como vitamina C ou ácido acetil-salicílico, visto que uma ten-dência substancialmente inferior para clivar CO2 na presença de aditivos ácidos ou compostos ativos ácidos. O carbonato de sódio anidro de acordo com a invenção pode ser usado igualmente no estado não modificado e da mesma forma no estado modificado. Estado modificado pode incluir modificações na distribuição de grãos, por exemplo, através de fracionamento de peneira ou através de moagem da mesma forma modificações na superfície de material, tal como, por exemplo através da aplicação de revestimentos e outras manipulações. As propriedades melhoradas tem a vantagem que formulações preparadas tem melhor estabilidade a longo prazo e significativamente menos acúmulo de pressão ocorre em pacotes selados, tal como, por exemplo, em tubos de medicamento, bolsas seladas de uma maneira hermética ou plásticos bolha.
[0017] Devido a estas propriedades, o formulador na indústria farmacêutica, na indústria de alimentos ou da mesma forma em setores industriais é fornecido com um material que melhora a estabilidade de seu produto final. Além disso, a evolução de dióxido de carbono na presença de ácidos a partir de formulações é reduzida. Isto tem, como já mencionado acima, a consequência de melhorar estabilidade de armazenamento do produto acabado empacotado.
[0018] Desta maneira, o produto preparado de acordo com a invenção tem propriedades particularmente vantajosas comparadas com produtos comercialmente disponíveis. Isto é um carbonato de sódio altamente puro, anidro sinteticamente preparado que alcança as exigências de PhEur (Pharmacopea Europaea), BP (Britsh Pharmacopea) NF (USP/NF Compendiums) e tem um teor de não menos do que 99,5% em peso de carbonato de sódio, e uma perda de secagem de não mais do que 0,2% em peso. Este teor pode ser determinado aci- dimetricamente e é determinado em uma substância seca. Em particular, é um produto apresentando um teor de água muito baixo, que apesar de ter uma estrutura de grão relativamente grossa, da mesma forma tem, entretanto, uma densidade de massa e compactada significativamente maior. O ângulo inferior de resposta do produto pode ser levado em conta como um indicador de um comportamento de fluxo melhorado do material em pó. A avaliação das fotografias de SEM das amostras de produto mostra que o carbonato de sódio preparado de acordo com invenção tem superfície cristalina significativamente mais suave e desse modo uma área de superfície de BET significativamente menor do que produtos comercialmente disponíveis, juntamente com um volume de poro significativamente inferior, como mostrado pelos valores dos Exemplos 1 e 2 na Tabela 3. O último pode ser determinado por intrusão de mercúrio.
[0019] O material exibe higroscopicidade significativamente mais baixa do que carbonato de sódio conhecido e tem um teor de água extremamente baixo imediatamente depois da preparação sem uma etapa de secagem particular. Como medidas mostraram, o teor de água imediatamente depois da preparação do produto não é mais do que 0,2% em peso, preferivelmente menor do que 0,15% em peso.
[0020] O produto de acordo com a invenção tem uma superfície lisa. Fotografias de SEM mostram que simultaneamente tem porosidade baixa. Ambos resultados em uma capacidade de absorção de água reduzida.
[0021] Várias propriedades vantajosas surgem a partir disto.
[0022] Por exemplo, o material reage significativamente mais lentamente em formulações farmacêuticas, em particular com substâncias sensíveis a hidrólise, e consequentemente melhorou estabilidade de armazenamento.
[0023] A absorção de água atrasada comparado com carbonato de sódio convencional atrasa a evolução de dióxido de carbono gasoso, em particular em formulações compreendendo um componente ácido, e desse modo previne inchaço prematuro, por exemplo, de plásticos bolha, ou a ejeção de rolhas de pacotes de tubo.
[0024] Em pós efervescentes ou comprimidos efervescentes, a reação reduzida com o componente de receita ácido, por exemplo com ácido cítrico, em água da mesma forma obtém uma redução de formação de dióxido de carbono e desse modo previne espumação excessivamente vigorosa sobre solução pronta para beber.
Processo de preparação:
[0025] Até hoje, carbonato de sódio foi preparado por uma cristalização de batelada. De acordo com o novo processo de acordo com a invenção, a cristalização pode igualmente ser realizada batelada a batelada, porém as condições são significativamente mais vantajosas se o processo, em contraste com processos convencionais, é realizado continuamente e em particular uma cristalização contínua é realizada. Desta maneira, é possível permitir a cristalização proceder sob condições constantes, de forma que um produto que sempre é o mesmo é obtido. A preparação é preferivelmente realizada continuamente em um cristalizador de alça. A preparação de produtos correspondentes é descrita abaixo e ilustrada em mais detalhes pelos Exemplos 1 e 2 de-terminados. Os exemplos determinados diferem-se, em particular, pelo tipo de secagem/calcinação final. É basicamente uma calcinação sob condições moderadas, visto que esta etapa de processo é realizada em temperaturas bastante baixas. Nesta fase, o carbonato de sódio anidro desejado é formado a partir do hidrato de carbonato de sódio obtido principalmente. Nesta conexão, calcinação sob condições moderadas significa que eliminação de água é realizada de acordo com a invenção em temperaturas de cerca de 110 a cerca de 200°C, dependendo do desígnio do secador e do tempo de secagem desejado, enquanto a calcinação com eliminação de água é normalmente preferivelmente realizada em vários cem graus, isto é a 300 a 400°C ou mais.
[0026] Para realizar o processo, uma solução aquosa de carbonato de sódio altamente pura e uma solução de hidróxido de sódio é preparada. Carbonato de sódio é cristalizado a partir desta solução como mono-hidrato em uma primeira etapa sob condições adequadas. Para este propósito, um licor-mãe é preparado em que hidrogenocarbonato de sódio e solução de hidróxido de sódio são dissolvidas em uma relação molar de 1 : 1 a 1 : 1.3, preferivelmente em uma relação de 1 : 1,1. Isto significa que, em particular devido a um excesso leve de solução de hidróxido de sódio, cristalização melhorada pode ser obtida.
[0027] Para acelerar a reação
Figure img0001
uma quantidade relativamente pequena de solução de H2O2 (30%) é adicionada à mistura reacional, mais precisamente foi constatado que adição na relação hidrogenocarbonato de sódio/solução de hidróxido sódio para solução de H2O2 (30%) na faixa de 700 : 1 a 900: 1, preferivelmente 800 : 1 a 760 : 1 particularmente preferivelmente 780 : 1, com base no peso da solução total, é particularmente vantajo- so. A solução é aquecida durante alguns minutos, preferivelmente 10 a 15 minutos, com agitação e, para outro processamento, rerresfriado em uma temperatura adequada na faixa de 50 a 70°C. Esta solução é permitida repousar durante algumas horas até que a reação esteja completa. Depois de cerca de 6 a 10 horas, preferivelmente depois de 8 horas, a solução pode ser também processada. Depois do tempo restante, carbono ativado em uma relação de peso de hidrogenocar- bonato de sódio/solução de hidróxido de sódio para carbono ativado em uma relação de 20000 : 1 a 10000 : 1, preferivelmente 16500 : 1 a 14000 : 1, particularmente preferivelmente 15600 : 1, com base no peso da solução total, é adicionado à solução resultante, e misturado vigorosamente. Depois da mistura adequada com agitação, a solução é filtrada usando um dispositivo adequado, preferivelmente usando equipamento de filtro que contém filtros finos apresentando uma largura de poro de 1 pm.
[0028] Devido à quantidade de hidrogenocarbonato de sódio e solução de hidróxido de sódio dissolvida na solução, a solução tem uma densidade na faixa de 1,2 a 1,4 g/mL, preferivelmente na faixa de 1,25 a 1,34 g/mL, particularmente preferivelmente faixa de 1,28 a 1,31 g/mL, a 65°C.
[0029] Esta solução filtrada, clara é alimentada ao aparelho de cristalização. Isto é preferivelmente um cristalizador de alça aquecível com controle de nível de carga em que a solução pode ser agitada e pode ser bombeada em torno por meios de uma bomba. Em particular, é possível colocar o cristalizador sob vácuo de forma que a cristalização pode ser realizada continuamente com evaporação a vácuo. Para realizar a cristalização, uma densidade de suspensão na faixa de 1,541,86 g/mL, preferivelmente 1,58-1,82 g/mL, particularmente preferivelmente na faixa de 1,62 -1,78 g/mL, torna-se estabelecida devido à evaporação de água, dependendo da temperatura fixa. Como descrito no Exemplo 1, uma densidade de suspensão de 1,62-1,78 g/mL torna- se estabelecida em uma temperatura na faixa de 70-90°C e uma pressão de cerca de 6,7 KPa (67 mbar). Para obter um produto homogêneo e para ser capaz de obter um rendimento de produto constante, é importante garantir que a densidade da suspensão seja mantida enquanto a cristalização seja realizada e a temperatura esteja na faixa pré-específica. Resultados ideais são obtidos sob estas condições se a densidade da suspensão durante a cristalização for 1,70 g/mL e a temperatura é mantida a 80°C. Para realizar a cristalização continuamente, solução de hidróxido pré-preparada que tem uma densidade de suspensão de cerca de 1,28-131 g/mL a 65°C e foi pré-tratada com a solução de H2O2, carbono ativado e por filtração como a solução origi-nalmente empregada é continuamente reabastecida.
[0030] Se a cristalização é realizada em temperatura mais baixa, a densidade de suspensão deveria ser fixa em um valor mais alto. Se, por exemplo, a cristalização é realizada em temperaturas na faixa de 50 a 60°C, preferivelmente a 55°C, a densidade da solução de suspensão deve se possível ser fixa na faixa de 1,72-1,75 g/mL. Entretanto, é em todo caso aconselhável manter uma densidade de suspensão na faixa de 1,62-1,78 g/mL para ser capaz de garantir separação rápida dos cristais.
[0031] De acordo com o desempenho contínuo do processo, o licor-mãe é circulado e complementado continuamente com hidrogeno- carbonato de sódio e solução de hidróxido de sódio e, como descrito acima, pré-tratado, antes que a solução seja re-empregada para cristalização. Entretanto, é da mesma forma possível completar em parte com solução recentemente preparada correspondente, de forma que bateladas com adição de licor-mãe em uma quantidade de 0 a 100%, com base na solução total, são cristalizadas.
[0032] A formação de cristais é separada da solução por dispositi- vos adequados por meios de filtração, centrifugação ou rotação. Por exemplo, a suspensão cristalina formada pode ser bombeada por meios de uma hélice misturadora em uma centrífuga de peneira (parafuso raspador de 4 fases com inserção de peneira de 0,25 mm), onde o produto é lavado com pouca água e introduzido em um secador de mistura por meio de um secador pneumático. O produto obtido é secado durante pelo menos 10 horas com mistura contínua, e o mono- hidrato é convertido no carbonato de sódio anidro desejado. O secador de mistura usado é para este propósito carregado com cerca de 1000 kg de carbonato de sódio úmido, cristalino, e a potência de aquecimento é fixa de forma que uma temperatura na faixa de 115 a 125°C é estabelecida. A secagem é completa quando o produto obtido na forma de carbonato de sódio anidro tem uma perda de secagem de não mais do que 0,2% em peso, preferivelmente menor do que 0,15% em peso. No caso da quantidade de produto inicialmente introduzida no secador de mistura, isto é o caso depois de cerca de 10 horas.
[0033] Em vez de em um secador de mistura, a secagem subsequente com formação de carbonato de sódio anidro pode da mesma forma ser realizada em um leito fluidificado. Um leito fluidificado deste tipo pode ter vários desígnios conhecidos à pessoa versada na técnica. Para realizar o Exemplo 2 reproduzido nesta descrição, um secador de leito fluidificado de 3 zonas foi empregado.
[0034] No Exemplo 1 descrito, a secagem é realizada em um secador de mistura aquecível em vácuo (secador de vácuo). O secador é um secador de cone e parafuso comercialmente disponível. Devido às dimensões do secador e seu desígnio, troca de calor uniforme e mistura de produto continuada durante secagem são medidos. Na secadora a vácuo, a secagem é realizada a cerca de 2 a 6 KPa (20 a 60 mbar), preferivelmente a 3,5 a 4,5 KPa (35 a 45 mbar). A temperatura de secagem na faixa de 115 a 125°C é regulada durante a operação de se- cagem por meios de aquecimento a vapor indireto aa cerca de 400 KPa (4 bar). Devido a aplicação a vácuo, particularmente secagem suave ocorre em um tempo de secagem curto. Outros secadores de mistura de desígnio diferente, que servem o mesmo propósito e podem preferivelmente ser operados continuamente, podem da mesma forma ser empregados para este propósito.
[0035] Em contraste a situação descrita no Exemplo 1, a secagem final no Exemplo 2 é realizada, em contraste, em um leito fluidificado usando ar quente, ser preciso de uma tal maneira que uma temperatura na faixa de 175 a 200°C torna-se estabelecida. A secagem é preferivelmente realizada em uma temperatura na faixa de 180 a 195°C. Na modalidade específica do Exemplo 2, uma temperatura de 187°C torna- se estabelecida. Nesta temperatura, um produto apresentando as propriedades melhoradas esboçadas é obtido, como mostrado nas seguintes tabelas para o produto do Exemplo 2. O leito fluidificado empregado para realizar o Exemplo 2 é um secador de leito fluidificado de 3 zonas apresentando um comprimento de 4550 mm, uma largura de 450 mm, uma represa na 1a zona de 130 mm e uma represa de lado de saída apresentando uma dimensão de 200 mm. Secadores de leito fluidificado apresentando outras dimensões e desígnios podem da mesma forma ser empregados para secar os cristais, porém é essencial, igualmente no caso de secar no secador de misturador e da mesma forma no secador de leito fluidificado, que a secagem e a calcinação pode ser realizada em uma etapa em temperaturas relativamente suaves e com mistura continuada. Isto é realizado no secador de leito fluidificado pelo tur- bilhamento constante das partículas de produto cristalinas na corrente de gás quente que ocorre durante a secagem.
[0036] Depois do resfriamento do produto na zona de resfriamento em uma temperatura de cerca de 24°C, um carbonato de sódio anidro que tem uma perda de secagem de não mais do que 0,2% em peso é obtido como produto. O produto preferivelmente tem uma perda de secagem de menos do que 0,15% em peso com um teor de carbonato de sódio de não menos do que 99,5% em peso. Especialmente para um produto que foi preparado de acordo com a descrição do Exemplo 2, o teor de carbonato de sódio, determinado acidimetricamente, está na faixa de 99,6-99,7% em peso.
[0037] Carbonato de sódio anidro preparado de acordo com a invenção tem propriedades particularmente vantajosas para outro processamento para produzir formulações farmacêuticas. Como mostrado pelos Exemplos 1 e 2 determinados, produtos de acordo com a invenção tem densidades de volume na faixa de 1,050 a 1,140 g/mL, e tem uma densidade compactada na faixa de 1,18 a 1,30 g/mL. Além disso, ângulos de repouso dos produtos preparados de acordo com a invenção estão na faixa de 30,0° a 31,5°, significando que eles podem ser processados particularmente bem ou, se necessário depois do fracionamento de grão anterior peneirando-se ou moendo-se, pode ser em-pregado em preparações farmacêuticas na forma de formulações far-macêuticas sólidas, tal como comprimidos, cápsulas, pós, grânulos ou cápsulas para uso oral. Nestes, eles podem novamente ser processados particularmente bem com aditivos ácidos e compostos ativos.
Condições para preparação:
[0038] As condições para preparação do produto de acordo com a invenção surgem a partir da seguinte descrição da preparação nos Exemplos 1 e 2. As propriedades de produto surgem a partir dos dados de caracterização físicos medidos, que são resumidos nas Tabelas 1 a 6. Propriedades de produto e determinação das mesmas
[0039] As propriedades do carbonato de sódio altamente puro descritas aqui no uso como assistente de tabletagem e quando componente em formulações farmacêuticas é determinado, em particular, pelo tamanho das partículas, sua estrutura e natureza de superfície, porém da mesma forma pelo teor de água. Para ter um produto arma- zenável que libera pouco CO2 quanto possível, é importante preparar um produto com o teor de água mais baixo possível. Para a produção de produtos comprimidos do carbonato de sódio descrito, a densidade de volume, a densidade compactada e o ângulo de repouso são de importância considerável. Para ser capaz de produzir produtos que repetidamente permanecem o mesmo tempo e será capaz de comparar as propriedades deste material de partida, os mesmos métodos de determinação deveriam já ser empregados. Métodos padronizados para a determinação das várias propriedades de produto são, portanto, da mesma forma empregados no presente caso para avaliação das propriedades. 1. A determinação da densidade de volume é realizada de acordo com DIN EM ISO 60:1999 (Versão em alemão); dados nas tabelas como "g/mL", 2. A determinação da densidade compactada é realizada de acordo com DIN EM ISO 787-11: 1995 (Versão em alemão)-dados nas tabelas como "g/mL" 3. A determinação dos ângulos de resposta é realizada de acordo com DIN ISO 4324: 1983 (Versão em alemão); dados nas tabelas como "graus' 4. A área de superfície é determinada pelo método de BET e o produto e a avaliação são realizados como descrito na referência "BET Surface Area by Nitrogen Absortion" por S.Brunauer e outros (Journal of American Chemical Society, 60, 9, 1983), onde as medidas são realizadas usando o instrumento: ASAP 2420 de Micromeritics Instrument Corporation (USA) sob nitrogênio. A determinação é realizada usando um peso de amostra de 3.0000g e secando por aquecimento a 50°C (10 h). Os volumes indicados são os meios aritméticos de três determinações. 5. A determinação do volume de poro é realizada por intrusão de mercúrio usando um instrumento de CE INSTRUMENTS (PASCAL 400), em uma pressão variando de 0-70 atm para poros apresentando um diâmetro de 200000-20000Â e em uma faixa de pressão de 70-2000 atm para poros apresentando um diâmetro de 2000-36Â usando amostras apresentando um peso de amostra de cerca de 100 mg. 6. A determinação de tamanho de partícula é realizada a) por meio de difração a laser com dispersão seca usando o instrumento Mastersizer 2000 com a unidade de dispersão Scirocco 2000 de Malvern Instruments Ltd. (UK). As determinações são realizadas em uma contrapressão de 100, 200 e 300 KPa (1, 2 e 3 bar); avaliação pelo método de Fraunhofer; modelo de avaliação: propósito geral; índice refrativo 1,000; ofuscação: 7-20%; tempo de medida (snaps ou ms) 7500; taxa de alimentação: 100%.
[0040] A medida é realizada de acordo com ISO 13320-1 e de acordo com a informação no manual técnico do fabricante de instrumento; dados em % em vol. ou b) por meio de difração a laser com dispersão úmida usando o Mastersizer 2000 instruments com a unidade de dispersão úmida Hydro 2000S de Malvern Instruments Ltd. (UK). O meio de dispersão usado é etanol, desnaturado com 1% de etil metil cetona (Art. No. 1.00974 Merck KGaA, Germany); índice refrativo 1.360; ofuscação; 1020%; tempo de medida (snaps ou ms) 7500; velocidade de agitador 2000 rpm; nenhum desempenho de ultrassom. Antes da medida, a amostra é pré-dispersa na célula de medida durante 3 minutos com agitação a 2000 rpm. A medida é realizada de acordo com ISO 133201, e informação correspondente no manual técnico do fabricante de instrumento; dados em % em vol.; ou c) por peneiramento seco por meio de uma torre de peneira: Retsch AS 200 controle de Retsch (Germany). Para desempenho, uma quantidade de substância de cerca de 200.00 mg é pesada; o tempo de peneiramento: 30 minutos; intensidade: 1 mm; intervalo: 5 segundos. Peneiras analíticas com malha de arame de metal de acordo com DIN ISO 3310; larguras de peneira (em μm): 710, 600, 500, 400, 355, 300, 250, 200, 150, 100, 75, 50, 32 são usados. Os dados da distribuição de quantidade por fração de peneira são indicados nas tabelas como "% em peso de peso da amostra". 7. Para determinar o teor, 1 g de material é dissolvido em 50 mL de água e titulado rapidamente com HCI (1mol/L) contra Methyl Orange. Depois da mudança de cor, a solução é aquecida à fervura durante dois minutos, resfriada e, se necessário, novamente titulada para a mudança de cor. 1 mL de ácido clorídrico (1 mol/L) corresponde a 0,052995 g de carbonato de sódio. O teor é calculado em substância seca. O procedimento básico para a determinação é descrito na literatura especialista, tal como, por exemplo, em G.Jander, K.F.Jahr, H.Knoll "Maβanalyse-Theorie und Praxis der klassischen und der elek- trochemischen Titrier-verfahren" [Volumetric Analysis-Theory and Practice of Classical and Electrochemical Tritiation Methods], Verlag Walter de Gruyter, 1973 ISBN 311 005934 7 8. A perda de secagem é determinada pesando 2g de substância precisamente e secagem a 300°C durante pelo menos duas horas, isto é em peso constante. A perda de peso é citada em % em peso. 9. Condições de fotografia de SEM: LEO 1530 instrument (Carl Zeiss, Ober-kochen, Germany) 10. Revestimento por pulverização catódica FCD 050 (Balzers Union, Liechtenstein) ou EMITECH K575 20 (EM Technologies, Ashford (Kent), England). As amostras são fixas usando uma tabulação condutora e atomizada com platina em atmosfera de argônio. 11. Condições de TGA: instrumento: Auto TGA 2950 HR V5.4A, método: 20K/min., res. 3 sens. 5 -> 500, 74 mL de N2/min., Pt crucible; perda de peso citada em % em peso; medida realizada de acordo com as instruções do fabricante. 12. Condições de DVS: Surface Measurement Systems Ltd. UK 1996-2000, método: 0-98%, 10% etapas, 25°C, 0,0005% min., meio ciclo.sao; medida realizada de acordo com as instruções do fabricante 13. Determinações de densidade: em geral por medidas de afinação de garfo, por exemplo, usando instrumentos de Anton Paar GmbH/Austria; exceção: a determinação de densidade no cristalizador é realizada por um metro de fluxo de massa Coriolis, por exemplo de Endress + Hauser Messtechnik GrnbH + Co. KG/Germany. Todas as medidas são realizadas de acordo com as descrições de procedimento de instruções do fabricante.
[0041] A descrição presente permite a pessoa versada na técnica a aplicar a invenção exaustivamente. Ainda sem outros comentários, é, portanto, assumido que uma pessoa versada na técnica será capaz de utilizar a descrição acima no escopo mais amplo.
[0042] Se alguma coisa não estiver clara, é preciso dizer que as publicações citadas e literatura de patente deveriam ser consultadas. Desta maneira, estes documentos são considerados como parte do teor da descrição da presente descrição.
[0043] Para melhor entendimento e para ilustrar a invenção, dois exemplos são determinados abaixo da qual estão dentro do escopo de proteção da presente invenção. Estes exemplos da mesma forma servem para ilustrar possíveis variantes. Devido à validez geral do princípio inventivo descrito, entretanto, os exemplos não são adequados para reduzir o escopo de proteção do presente pedido para este só.
[0044] Além disso, é preciso dizer à pessoa versada na técnica que, igualmente nos exemplos determinados e da mesma forma no restante da descrição, as quantidades presentes de componente nas composições sempre apenas adicionam até 100% em peso ou % em mol com base na composição total, e não pode exceder isto, ainda se valores mais altos pudessem surgir a partir das faixas percentuais indicadas. A menos que de outra maneira indicado, dados % são, portanto, % em peso ou % em mol, com a exceção de relações, que são reproduzidas em figuras de volume.
[0045] As temperaturas determinadas nos exemplos e descrição e nas reivindicações estão sempre em °C.
Exemplos Exemplo 1
[0046] Reação:
Figure img0002
[0047] Químicas:
Figure img0003
[0048] Rendimento de produto: carbonato de sódio, anidro ® 1250 kg (cerca de 47% de teoria)
[0049] Os seguintes aparelhos são necessários para o procedi-mento:
Figure img0004
Figure img0005
[0050] Antes de começar a preparação do produto, as partes de planta são conectadas uma a outra de uma maneira adequada, levando em conta tratamento de ar residual eficaz. Visto que carbonato de sódio, hidrogenocarbonato de sódio e solução de hidróxido de sódio são ligeiramente poluentes de água (WHC 1), as plantas de tratamento de ar residual, purificadores e filtros são monitorados por meio de medida de partícula na corrente e ar residual. A quantidade permitida máxima de substância na corrente de ar residual é 20,00 mg/m3.
Procedimento:
[0051] Uma vez apenas preparação (grupo preliminar) de um licor- mãe: cerca de 3500 l de Dl água fria (água deionisada) ou condensado são inicialmente são introduzidos no reator de batelada. O agitador é ligado. 1550 l de solução de hidróxido de sódio (45%), e subsequentemente lentamente 2000 kg de hidrogenocarbonato de sódio são subsequentemente introduzidos sucessivamente (duração: cerca de 2 ho- ras devido a evolução considerável de calor). A batelada é aquecida a cerca de 80°C durante cerca de 10 minutos. Cerca de 10 -15 l de pe- róxido de hidrogênio (30%) são em seguida adicionados. A mistura é subsequentemente rerresfriada a 65°C. No fim, a solução tem uma densidade de cerca de 1,28-1,31 g/mL a cerca de 65°C. Esta colocação deve ser conferida! O tempo de duração subsequente da batelada deve ser pelo menos 8 horas.
[0052] Bateladas subsequentes: O licor-mãe obtido a partir da batelada preliminar é introduzido inicialmente. 1050 l de solução de hidróxido de sódio (45%) são adicionados com agitação. 1500 kg de hidroge- nocarbonato de sódio são lentamente introduzidos durante o curso de uma hora, e a mistura é feita em 8000 l com Dl água, e 12,5 l de peroxide de hidrogênio (30%) são adicionados, e a mistura é aquecida à ebulição durante 10 minutos. A batelada é resfriada a 65°C. Nesta temperatura, a solução deveria ter uma densidade de 1,28-1,31 g/mL. O tempo de duração da batelada deve igualmente ser pelo menos 8 horas.
[0053] Depois do tempo restante, a solução é filtrada usando a unidade de filtro fornecida (filtro fino 1,0 μm de filtram) depois da adição de carbono ativado, de forma que uma solução clara seja obtida.
[0054] Para cristalização, o cristalizador é carregado e o agitador, bomba de circulação e bomba a vácuo ligada (garante fixação ideal). O aquecimento de base e o circuito de aquecimento central ativado, e as válvulas a vapor no trocador de calor aberto.
[0055] A solução de carbonato de sódio é alimentada ao cristaliza- dor de alça com controle de nível de carga e cristalizada continuamente. Durante a cristalização, uma densidade de suspensão na faixa de 1,62-1,78 g/mL e uma temperatura de cristalização de na faixa de 7090°C deve ser mantida. O condensado está disposto em vez de DI água em tanques fornecidos para este propósito. Durante a cristalização, fixação de valor alvo ideal deve ser garantida.
[0056] Velocidade de agitador ® 60 rpm
[0057] Pressão de tanque ® 6,7 KPa (67 mbar)
[0058] Nível de carga « 45%
[0059] Densidade 1. 70 g/mL (temperatura: fixação ideal 80°C)
[0060] Para realizar a cristalização continuamente, solução de hidróxido pré-preparada que tem uma densidade de cerca de 1,28-1,31 g/mL a 65°C e foi pré-tratada como o licor-mãe originalmente usado deve ser correspondentemente reabastecido continuamente.
Teste da solução de hidróxido empregada para a cristalização:
[0061] Para conferir as fixações, 20 mL de solução de cloreto de bário (10%) são inicialmente introduzidos em um béquer limpo. 2 mL da solução de batelada usada para a cristalização são em seguida adicionados a esta solução de cloreto de bário. Depois da adição de 5 gotas de solução de fenolftaleína, a solução torna-se uma cor vermelha. A solução é lentamente titulada com 0,1 N de ácido clorídrico até que a cor desaparece. O consumo de ácido clorídrico deve estar entre 6,C e 7,0 mL. Se necessário, a batelada é corrigida como segue:
[0062] A solução de batelada é trazida em uma temperatura de 40°C por meios de resfriamento de água.
[0063] No caso de um consumo > 7,0 mL, hidrogenocarbonato de sódio é adicionado.
[0064] No caso de um consumo < 6,0 mL, solução de hidróxido de sódio é adicionada.
[0065] A suspensão cristalina formada é bombeada em uma centrífuga de peneira (parafuso raspador de 4 fases e 0,25 mm de inserção de peneira) por meios de um parafuso misturador, e o produto é lavado com ® 55 l/h Dl água.
[0066] O produto úmido introduzido no secador de mistura por meio de um secador de fluxo (temperatura de ar residual na faixa de 60-70°C) de uma tal maneira que o misturador é carregado cm cerca de 1000 kg de carbonato de sódio.
[0067] O produto é secado no secador de misturador durante 10 horas usando 400 KPa (4 bar) de aquecimento a vapor indireto, onde uma temperatura final de cerca de 115-125°C torna-se estabelecida em vácuo de 4 KPa (40 mbar). O produto é subsequentemente resfriado a 30°C. O resfriamento ocorre cerca de 3 horas. A perda de secagem do produto não deve ser maior do que 0,2% em peso.
[0068] O licor-mãe é circulado e complementado com ® 1500 kg de hidrogenocarbonato de sódio e cerca de 1050 l de solução de hidróxido de sódio (45%), e o restante do procedimento é realizado como descrito sob "bateladas subsequentes." Bateladas com licor-mãe de 0-100% podem ser realizadas.
Exemplo 2
[0069] Os cristais são preparados como descrito sob Exemplo 1, porém a cristalização é realizada a cerca de 55°C e uma densidade de 1,72 -1,75 g/mL e introduzidos em uma secadora de leito fluidificado de 3 zonas (por exemplo a partir de Vibra Maschi-nenfabrik Schultheis GnbH & Co.KG/Germany ou Hosokawa Micron Group/Japan) por meio de um transportador de parafuso e secado para produzir para carbonato de sódio anidro. (O leito fluidificado aqui tem um comprimento de 4550 mm e uma largura de 450 mm, a represa de entrada na zona 1 tem uma altura de 130 mm e a represa de saída tem uma altura de 200 mm.) A secagem no leito fluidificado é realizada nas zonas 1 e 2 a 187°C com uma zona de resfriamento subsequente a 24°C. A quantidade de ar empregada nas zonas 1 e 2 é 890-910 m3/h com um processamento de massa de produto de 2000 a 6000 l/d (litros por dia). A temperatura do ar alimentada e o tempo de residência do material na planta devem ser selecionados de forma que o produto final depois de deixar o secador de leito fluidificado tem uma perda de secagem máxima de 0,2% em peso.
[0070] A secagem do mono-hidrato no secador de leito fluidificado permite a preparação contínua de um carbonato de sódio anidro que tem um teor de 99,6-99,7% de carbonato de sódio.
Comparação das propriedades do carbonato de sódio anidro dos Exemplos 1 e 2 preparados de acordo com a invenção com amostras comercialmente disponíveis:
[0071] Comparação 1: carbonato de sódio, chem. puro, anidro, pulverulento, Ph. Eur., NF, FCC, E500, #1034, batelada:RBA0290700, Chemische Fabrik Lehrte Dr.Andreas Kossel GmbH, D-Lehrte/Germany.
[0072] Comparação 2: carbonato de sódio IPH, batela- da:DOC2040821, Ph. Eur., Solvay Chemicals International, Dombasle plant, F-Dombasle/France.
[0073] Exemplo 1: produto de acordo com a invenção depois de secar em uma secadora de contato a vácuo (secador cone e parafuso).
[0074] Exemplo 2: produto de acordo com a invenção depois de secar em uma secadora de leito fluidificado. Tabela 1: Densidade em volume, densidade compactada, ângulo de repouso:
Figure img0006
Tabela 2: Teor, perda de secagem, TGA (Termogravimetria):
Figure img0007
Tabela 3: Área de superfície e volume de poro determinados pelo método de BET, volume de poro cumulativo total e diâmetro de poro, determinado por intrusão de mercúrio
Figure img0008
Tabela 4 Medida de DVS (sorção de vapor dinâmica)
Figure img0009
Tabela 5 Distribuição de tamanho de partícula (determinado por meio de difração a laser com dispersão seca e úmida Dados em um
Figure img0010
Tabela 5 (Continuação)
Figure img0011
Tabela 6: Distribuição de tamanho de partícula (determinado por meio de torre de peneiramento): Dados em % em peso
Figure img0012
Tabela 6 (Continuação)
Figure img0013
[0075] Pode da mesma forma ser visto em fotografias correspondentes de SEM (veja fotografias de SEM (2500x) Figs. 1-4) que carbonato de sódio preparado de acordo com a invenção (Exemplos 1 e 2) tem uma estrutura de superfície significativamente mais compacta (poro baixo) do que produtos comercialmente disponíveis (comparação 1 e 2). Enquanto os materiais preparados de acordo com os Exemplos 1 e 2 (Figs. 3 e 4) têm superfícies muito compactas, estruturas de poro são claramente evidentes nas superfícies de materiais comparativos 1 e 2 (Figs. 1 e 2).
Lista de figuras:
[0076] Fig.1:
[0077] Fotografias de SEM (2500x) de carbonato de sódio, quimicamente puro, anidro, pulverulento, Ph.Eur., NF, FCC, E500, #1034, batelada RBA0290700, Chemische Fabrik Lehrte Dr. Andreas Kossel GmbH, D-Lehrte/Germany.
[0078] Fig.2:
[0079] Fotografias de SEM (2500x) de carbonato de sódio IPH, batelada: DOC2040821, Ph. Eur., Solvay Chemicals International, Dombasle/France.
[0080] Fig.3:
[0081] Fotografias de SEM (2500x) de uma amostra de um carbonato de sódio anidro preparado de acordo com a invenção de acordo com o Exemplo 1.
[0082] Fig.4:
[0083] Fotografias de SEM (2500x) de uma amostra de um carbonato de sódio anidro preparado de acordo com a invenção de acordo com o Exemplo 2.

Claims (14)

1. Carbonato de sódio cristalino, caracterizado pelo fato de que é um produto anidro, com poucos poros e altamente puro, com um teor de carbonato de sódio não inferior a 99,5% (determinado acidime- tricamente) e que: (a) consiste em partículas com uma estrutura superficial lisa e com pouco poros; (b) apresenta uma área superficial BET inferior a 1 m2/g, de preferência, inferior a 0,5 m2/g, especialmente de preferência, inferior a 0,2 m2/g; e (c) apresenta uma perda de secagem após a preparação não superior a 0,2% em peso, de preferência, inferior a 0,15% em peso.
2. Carbonato de sódio cristalino, de acordo com a reivindi-cação 1, caracterizado pelo fato de que apresenta uma capacidade de absorção de vapor de água (WVAC) < 5% em peso a 60% de umidade relativa; <10% em peso a 70% de umidade relativa; <15% em peso a 80% de umidade relativa; e < 50% a 90% de umidade relativa.
3. Carbonato de sódio cristalino, de acordo com a reivindi-cação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que apresenta uma densidade aparente na faixa de 1,050 a 1,140 g/mL, uma densidade roscada na faixa de 1,18 a 1,30 g/mL, e um ângulo de repouso na faixa de 30,0° a 31,5°.
4. Processo para preparação de um carbonato de sódio cristalino, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que: (a) é preparada uma solução aquosa na qual é dissolvido hidrogenocarbonato de sódio e solução de hidróxido de sódio em uma quantidade tal que a referida solução aquosa apresente uma densidade na faixa de 1,2 a 1,4 g/mL, ou na faixa de 1,25 a 1,34 g/mL, ou na faixa de 1,28-1,31 g/mL, a 65°C, e sendo que hidrogenocarbonato de sódio (NaHCO3) e solução de hidróxido de sódio (NaOH) estão presentes em uma razão molar de 1:1 a 1:1,3, subsequentemente (b) uma quantidade catalítica de peróxido de hidrogênio e carvão ativado é adicionada sucessivamente à solução, que é então filtrada após mistura adequada; e (c) a solução límpida obtida é alimentada a um aparelho de cristalização, no qual o líquido é removido por evaporação a vácuo a temperatura elevada e uma densidade de suspensão na faixa de 1,541,86 g/mL, ou na faixa de 1,58 a 1,82 g/mL, ou na faixa de 1,62 a 1,78 g/mL, é fixado no qual a cristalização é realizada; (d) os cristais formados são separados por filtração, centri-fugação ou rotação; e (e) são introduzidos em um secador e são secos a tempera-tura elevada com mistura contínua até o produto obtido apresentar uma perda de secagem não superior a 0,2% em peso.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que é realizado em um cristalizador com reciclo.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracte-rizado pelo fato de que é realizado em bateladas ou continuamente.
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 4 a 6, caracterizado pelo fato de que a temperatura durante a cristalização é ajustada na faixa de 50 a 95°C, preferencialmente, na faixa de 55 a 90°C, enquanto a densidade da suspensão está na faixa de 1,54 a 1,86, de preferência, na faixa de 1,62 a 1,78 g/mL.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato de que a solução preparada na etapa (a) é misturada com peróxido de hidrogênio (30%) na proporção de 700:1 a 900:1, preferencialmente, 800:1 a 760:,1, particularmente de preferência, 780:1, com base no peso de toda a solução e com carvão ativado na proporção de 20000:1 a 10000:1, preferencialmente, 16500:1 a 14000:1, particularmente preferido, 15600:1, com base no peso de toda a solução.
9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 4 a 8, caracterizado pelo fato de que a cristalização é realizada a uma temperatura na faixa de 70 a 90°C e a uma densidade de suspensão na faixa de 1,62 a 1,78 g/mL.
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 4 a 9, caracterizado pelo fato de que a cristalização é realizada a uma temperatura na faixa de 50 a 60°C, preferencialmente, a 55°C, e uma densidade de suspensão na faixa de 1,72 a 1,75 g/mL.
11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 4 a 10, caracterizado pelo fato de que os cristais são alimentados a uma centrífuga com peneira por meio de um parafuso misturador, lavados com água e introduzidos em um secador misturador por meio de um secador de fluxo e secos a uma temperatura de 115 a 125°C com mistura contínua até o produto obtido apresentar uma perda de secagem inferior a 0,2% em peso; ou após a rotação ser alimentada a um secador de leito fluidi- zado por meio de um transportador em parafuso e seca a uma tempe-ratura na faixa de 175 a 200°C, preferencialmente, na faixa de 180 a 195°C, particularmente de preferência, a 187°C, com um tempo de permanência adequado, para que o produto obtido apresente uma perda de secagem não superior a 0,2% em peso.
12. Uso de carbonato de sódio anidro, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que é em preparações farmacêuticas, opcionalmente após classificação prévia de grãos por peneiração ou trituração, na forma de formulações farmacêuticas sólidas, como comprimidos, cápsulas, pós, grânulos ou cápsulas para uso oral.
13. Uso de carbonato de sódio anidro, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que é em formulações efervescentes compreendendo vitaminas e/ou subs-tâncias minerais e/ou oligoelementos e/ou compostos ativos sensíveis à hidrólise.
14. Uso de carbonato de sódio anidro, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que é em comprimidos, grânulos ou formulações efervescentes compreen-dendo compostos ativos ácidos e/ou compostos ativos sensíveis à hi-drólise.
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