Mezclado de sólidos

Mezclado de sólidos
Mezclador de
Doble Cono
Mezclador de
Pantalon o “V”
Mezclador de
Hélices o Cintas
Objetivos de la sesión:
 Justificar la mezcla de sólidos en la industria
farmacéutica. ¿POR QUÉ?
 Comprender los fundamentos del mezclado de
materiales sólidos. ¿CÓMO?
 Seleccionar equipos y procedimientos para
obtener mezclas homogéneas
Mezclado de Polvos
 Es una operación básica y de mayor frecuencia.
 Casi la totalidad de formulaciones sólidas tienen dos o
más componentes.
 Sirve para obtener una DISTRIBUCIÓN HOMOGÉNEA
 Asegurar la Dosis, Mejorar la Compactación, Mejorar
la Humectación y solubilidad…
El producto final va a ser subdividido en
Cápsulas,
Comprimidos,
Polvos
para
inyectables, Polvos para reconstitución, etc.:
¿La mezcla a qué escala debe ser homogénea?
Definición:
Operación unitaria cuyo objetivo es
tratar a dos o más componentes de
forma que cada unidad (partícula,
molécula, ...) de uno de los
componentes contacte lo más posible
con las de los demás.
Distribución de
partículas al azar
Tipos de Mezcla:
MEZCLA ORDENADA:
Sería un mezclado
perfecto, una distribución
de partículas homogénea:
•
Muy poco probable en la
práctica.
•
Deseable en caso de Fármacos
en baja dosis.
PERO…..
….. MEZCLA ORDENADA:
En la práctica, la MEZCLA ORDENADA aquella
en que los constituyentes no son independientes
unos de otros.
Se dan entre sólidos altamente cohesivos en los que uno
de ellos actúa como portador de las partículas del otro
sólido.
Tiende a formar aglomerados.
-
Pastosos
Humedad > 5%
Higroscópicos
Amorfos
- Ejemplos…..
Mezcla Aleatoria
Se da la probabilidad de encontrar un
componente es la misma en cualquier punto
del sistema e igual a la proporción del
componente en la mezcla.
- Partículas esféricas o de
forma regular
- Humedad < 5%
- Cristales
- Ejemplos…..
Tamaño de Muestra
El tamaño de muestra viene condicionado por el
tamaño de la dosis que debe tomar el paciente.
Este tamaño condiciona los requerimientos mínimos de
calidad de mezclado.
Se subdivide en fracciones del tamaño
de las unidades de dosificación.
Si la tableta pesa 450 mg, la muestra debe ser
de 450 mg
Se debe lograr la Homogeneidad a esa escala.
Tamaño de Muestra:
A considerar:
• La proporción del
componente activo,
ejemplo: 10% p.a.
• Importante: el Tamaño
de Partícula; a menor
tamaño, mayor
número de ellas.
Mecanismo de Mezclado
 DIFUSIVO
 Rotación y gravedad
 CONVECTIVO
 Uso de fuerzas
externas, agitadores.
 CORTE o
CIZALLAMIENTO
(es una mezcla de los dos
anteriores)
Mecanismo de mezclado.
Incluye:
 Fuerzas que promueven DESPLAZAMIENTO o
fuerzas de aceleración (rotación y traslación) inducidos
por los equipos de mezclado.
 Fuerza de la GRAVEDAD.
 Fuerzas de COHESIÓN entre partículas.
 Para mezclas ALEATORIAS las fuerzas externas
serán de pequeña magnitud.
 Para mezclas ORDENADAS se requiere de fuerzas
externas mas intensas  romper los aglomerados.
Mecanismos de Segregación






Principal problema para mezclas aleatorias
Tiene lugar por acción de la gravedad
Diferencia de tamaño de partículas (principalmente)
Diferencia de Densidad de las partículas y su forma
Fuerzas electrostáticas de las partículas (repulsión).
Fuerzas externas: vibración, golpes.
Mecanismos de Segregación
 En mezclas ordenadas se da por la saturación de los lugares de
unión disponibles.
 Desplazamiento de partículas adsorbidas al incorporar a la
mezcla otros componentes más afines.
Toda manipulación de un lecho de polvo con fines de transporte,
descarga en tolva, vibración da la oportunidad de segregación
Factores que intervienen:
1. Tamaño de las partículas.
2. Forma y rugosidad de las partículas.
3. Densidad de las sustancias.
4. Proporción de los componentes.
5. Formación de cargas eléctricas.
1. Tamaño de Partícula
 Partículas menor de 100 micras tienen mal flujo, porque hay
mayor superficie de contacto y mayor COHESION.
A MENOR TAMAÑO, LAS FUERZAS DE COHESION
AUMENTAN.
 Lo ideal antes de mezclar es que las partículas sean de
similar tamaño (tamizar previamente).
 Partículas de pequeño tamaño tienen mayor dificultad para
homogenizar, pero la mezcla resulta MUY ESTABLE.
2. Forma y Rugosidad
• La forma es la variable más crítica que afecta el flujo y
grado de empaquetamiento de las partículas.
• Las formas esféricas y ovaladas, fluyen mejor.
• Las formas rugosas y fracturadas fluyen poco.
• Las formas aciculares (fibras) forman enrejados que
dificultan el flujo.
3. Densidad
•
Lo ideal es mezclar polvos con muy poca
diferencia de densidad.
•
La diferencia de densidad marcada puede
provocar la SEGREGACION  Disminuye la
Estabilidad de la mezcla.
•
Sin embargo, este factor es de menor
influencia comparado a la Diferencia de
Tamaños de partícula.
4. Proporción de los
componentes
 Si la proporción de un componente es muy pequeña
(5%) es difícil obtener la homogeneidad: fármacos,
colorantes, aromatizantes.
 Se recomienda mezclar el componente de menor
proporción con una parte de los excipientes
(1x:2x:4x…) hasta mezclar la totalidad de las
sustancias.
 Otro método, si el fármaco lo permite, es disolver al
componente de menor proporción en un DISOLVENTE
VOLATIL y así agregarlo a la mezcla.
5. Formación de Cargas
•
Las cargas se generan por el roce de materiales que
generan electrones en su superficie.
•
Mezclado de materiales con igual carga tienden a la
repulsión y SEGREGACION y adherencia a las
paredes de los equipos.
•
Los compuestos ORGANICOS tienden a acumular
mayor carga electrostática.
Solución:
Añadido de Tensoactivos
Aumentar contenido de humedad, aprox. 40%
Ejemplo de Componentes
usados
 Estearato de Magnesio  Lubricante
 Monoestearato de Aluminio  preparac. susp. de
penicilina
 Celulosa microcristalina  diluyente y
desintegrante
 Etilcelulosa  aglutinante, recubrir partículas de p.a.
 Lactosa  diluyente y desintegrante
 Dióxido de Silicio coloidal  tensoactivo,
absorbente de humedad, deslizante, agente de
suspensión y espesante.
Índices de Uniformidad o
Grado de Mezclado
 Son indicadores que permiten cuantificar la homogeneidad
de una muestra.
Desviación Estándar δ, Varianza
 Se debe obtener muestras uniformes en todo el proceso
(Tamaño de muestra  igual a la forma farmacéutica final)
 Cuando la Varianza o DE sea menor (menor dispersión de
datos con respecto al valor medio)
 Si se sigue mezclando se produce la SEGREGACION
(aparición de cargas, diferencia de tamaños, densidad)
Consideraciones
 Numero de muestras suficientes > 10
 Tamaño de muestra en función a la
forma final (materia prima, comprimido,
polvo para suspensión)
 La toma de la muestra no debe inducir la
segregación.
EQUIPOS DE MEZCLADO
 Mezcladora Ideal = mezcla completa
rápida y suave que no dañe al p.a.
 Fácil limpieza, bajo costo mantenimiento,
hermética, y bajo costo operacional.
 La eficacia no es aplicable a todos los
equipos ni a los tipos de mezcla
1.- Mezcladores Móviles o de Carcasa Giratoria
Diferentes formas geométricas
Llenado parcial
Rotación sobre eje horizontal
Tipo: DIFUSIVO
Los modelos Asimétricos
aportan mecanismo
CONVECTIVO
Mezcladores de Carcaza Doble o en “V”
Usado para escala pequeña, media
CARGA: 1/3 del Recipiente
VELOCIDAD: 30 y 100 rpm
Mezcladores de Carcaza Doble o en “V”
Mezclador de Doble Cono
Usado para ESCALA
INDUSTRIAL
TIPO: DIFUSIVO
Hay buen flujo cruzado con
movimiento de rodamiento
NO ADECUADOS CON
MATERIALES POCO COHESIVOS
TENDENCIA A SEGREGACION
IDEAL PARA PRODUCTOS EN
LOTE
FACIL CARGA Y DESCARGA
FACIL LIMPIEZA Y
MANTENIMIENTO
Tambor rotatorio
El agregado de buffles y la
inclinación incrementa la
circulación cruzada
CONVECCION Y DIFUSION
3.- Mezcladores Estáticos o de Carcasa Fija con
Agitación Interna
MEZCLADOR DE CINTAS
-02 cintas que giran en sentido
contrario
-CONVECTIVO
-Cintas pueden generar presiones
altas.
-Tiene zonas muertas
La carcaza tiene un eje donde se montan cintas helicoidales, paletas
o tornillos, solos o en combinación
Actuán por corte entre la hoja móvil y la cubeta  romper grumos
Dificil de limpieza y mantenimiento y consume mucha energía
MEZCLADOR ORBITAL
Y HELICOIDAL
-DIFUSIVO Y CONVECTIVO 
Gran variedad de productos
-Tornillo con movimiento
helicoidal de la hoja sigma
-Todo el tornillo con movimiento
planetario
Mezclador Estacionario
Hoja SIGMA
Mezclador planetario
-Mezclado de materiales para
granulación húmeda
-Distribución homogénea de líquido
-Mínimas áreas de zonas muertas
-También usados para mezcla de
sólidos, pero genera calor.
-Principalmente como paso previo
a la introducción de líquidos
-Produce mezclas exactas y útil
rompiendo grumos
-Consume mucha energía, pero
logra la mezcla homogénea en
menor tiempo.
MEZCLADORA FLUIDIFICADA
Se requiere poco espacio
Suministra una corriente de aire por
la parte inferior
El cuerpo del polvo es fluidificado y
el mezclado es por dispersión
3.- Mezcladores Estáticos
-Elementos fijos que desvían
o dividen el flujo
-La cantidad de cámaras
depende de la calidad del
mezclado
-Eficiente por lotes o continuo
-Variedad de sólidos
-No afecta al tamaño de
partículas ni genera calor
EQUIPOS A PEQUEÑA ESCALA
 Mortero y mano de mortero
Molienda y mezclado
 Espátulas
Pequeñas cantidades, no útil
 Tamices
Antes o después de la mezcla, para reducir grumos y
aumentar eficacia; homogenizar tamaños
CRITERIOS DE SELECCIÓN DE EQUIPOS
 Presencia de un componente en
pequeña porción (0,5 a 1,0%)
 Cohesión de componentes
 Tendencia de separación de
componentes
 Reología – características de flujo
 Diferencias de Tamaños