MEZCLADO DE SÓLIDOS
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.
OBJETIVOS
DISTRIBUCIÓN HOMOGÉNEA
APARIENCIA CONCRETA
COMPORTAMIENTOS
TECNOLÓGICO Y
BIOFARMACÉUTICO
CONCRETOS
1. Sólidos (comprimidos,
cápsulas, ...)
2. Líquidos miscibles
3. Líquidos inmiscibles
4. …
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Tipos de mezcla
Mezclas positivas
Gases o líquidos miscibles
Forman espontánea e irreversiblemente una mezcla
perfecta, por difusión
No es necesario aplicar energía si el tiempo es ilimitado
Mezclas negativas
Los componentes tienden a separarse más o menos
rápidamente (suspensiones, emulsiones)
Mezclas neutras
No se mezclan espontáneamente
No tienden a separarse espontáneamente (Ej.: la
mayoría de las mezclas de polvos)
MEZCLADO DE SÓLIDOS
1. El sistema físico formado por las
partículas de
complejo.
un
sólido
es
muy
2. En las mezclas de polvos se añade a
esta complejidad el hecho de que están
formadas por partículas de dos o más
sustancias diferentes, lo cual puede
implicar diferencias en forma, tamaño,
densidad, etc.
MA
TE
RIA
LE
SC
(m
i cr
OH
on
ES
iza
IVO
do
S
s)
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Separación total
Mezcla ordenada
Mezcla aleatoria
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Separación total
Mezcla ordenada
Mezcla aleatoria
El mezclado perfecto daría lugar a una mezcla ordenada
Muy poco probable en la práctica
Deseable en algunos casos. Ej.: Fármaco en baja dosis
No deseable en otros. Ej.: mezcla con el lubrificante
MA
TE
RIA
LE
SC
(m
i cr
OH
on
ES
iza
IVO
do
S
s)
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Separación total
Mezcla ordenada
Mezcla aleatoria
El mezclado perfecto daría lugar a una mezcla ordenada
Muy poco probable en la práctica
Deseable en algunos casos. Ej.: Fármaco en baja dosis
No deseable en otros. Ej.: mezcla con el lubrificante
Normalmente se obtiene una mezcla aleatoria
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Separación total
Mezcla ordenada
Mezcla aleatoria
La probabilidad de encontrar un
componente es la misma en
cualquier punto del sistema e
igual a la proporción del
componente en la mezcla
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Nivel de escrutinio (tamaño de muestra)
Mezcla ordenada (50%-50%):
Si elegimos 2 partículas
adyacentes
P=100% de elegir una de
cada componente (contienen
50% de grises)
Mezcla aleatoria (50%-50%):
Si elegimos 2 partículas
adyacentes
P=25% de elegir 2 grises
P=25% de elegir 2 blancas
P=50% de elegir una de cada
componente
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Nivel de escrutinio (tamaño de muestra)
Mezcla aleatoria:
Si elegimos 25 partículas
adyacentes
Si tomamos toda la red
50% de grises
Mezcla aleatoria
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Tamaño de muestra (Factores)
1. 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.
Subdivisión en fracciones para
unidades de dosificación
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Tamaño de muestra (Factores)
2. Otro factor importante es la proporción
del componente activo.
Ej.: 10 % PA.
Distribución aleatoria con
10 % de ingrediente activo
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Tamaño de muestra (Factores)
3. El tamaño de muestra viene condicionado
por el tamaño de partícula, puesto que de
él depende el número de partículas en la
muestra.
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Mecanismos de mezclado
Movimiento convectivo
Mezclado por difusión
Mezclado por cizalla
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Mecanismos de mezclado
Movimiento convectivo
Implica un movimiento de masas relativamente
grandes de polvo.
Este movimiento puede consistir en la inversión
del lecho de polvo completo, en caso de
mezcladores de volteo o bien puede producirse
por arrastre mediante una hélice, mediante un
tornillo sin-fin, etc.
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Mecanismos de mezclado
Mezclado por difusión
Se debe al movimiento aleatorio
individual de las partículas.
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Mecanismos de mezclado
Mezclado por cizalla
Planos de deslizamiento en la masa de polvo
en el interior del mezclador.
¿MEZCLA DE LOS MECANISMOS ANTERIORES?
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Factores que intervienen en el
proceso
Tamaño de las partículas
Forma y rugosidad de las partículas
Densidad de las sustancias
Proporción de los componentes de
la mezcla
Formación de cargas eléctricas
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Factores que intervienen en el
proceso (1)
Tamaño de las partículas (1)
El
tamaño de las partículas condiciona la
relación entre las fuerzas de cohesión,
dependientes de la superficie de las partículas,
y las fuerzas inerciales y gravitacionales
que dependen de la masa de las mismas.
A menor tamaño de las partículas, las fuerzas
de cohesión aumentan.
Xg
Xg
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Factores que intervienen en el
proceso (2)
Tamaño de las partículas (2)
Para
obtener un grado óptimo de mezcla,
las sustancias que se deseen mezclar deben
mostrar grados de movilidad similares.
Si no lo tienen, se favorece la
segregación de las sustancias de la
mezcla.
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Factores que intervienen en el
proceso (3)
Tamaño de las partículas (3)
Cuando
la movilidad de los componentes es
similar, si ésta es baja (los componentes son
de pequeño tamaño de partícula), habrá
dificultad para conseguir la mezcla
homogénea.
Sin embargo, las mezclas así obtenidas
poseen una gran estabilidad.
+
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Factores que intervienen en el
proceso (4)
Tamaño de las partículas (4)
Como consecuencia de todo lo dicho,
para optimizar la operación de
mezclado, deben utilizarse sustancias
cuyo tamaño de partícula sea lo más
parecido posible.
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Factores que intervienen en el
proceso (5)
Forma y rugosidad de las partículas.
La principal influencia de la forma y rugosidad
de las partículas en el proceso de mezcla se
refiere a su capacidad para transmitir la
energía cinética recibida de los órganos del
mezclador o de otras partículas.
Parámetros: Esfericidad, dimensión fractal
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Factores que intervienen en el
proceso (6)
Densidad de las sustancias.
Si
los componentes de la mezcla poseen una
densidad diferente, por acción de la gravedad
se producirá una movilidad diferencial de las
partículas que puede provocar la segregación de
los componentes de la mezcla.
Por ello, la diferencia de densidad de los
componentes disminuye la estabilidad de las
mezclas.
Sin embargo, la influencia de este factor es
notablemente menor que la del tamaño de
las partículas.
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Factores que intervienen en el
proceso (7)
Proporción
de los componentes de la
mezcla (1).
La homogeneidad en el mezclado es tanto más
difícil de conseguir cuanto más diferentes
son las cantidades de cada componente.
En la industria farmacéutica ocurre con
frecuencia que el componente más importante
(el fármaco) es el que se encuentra en menor
proporción, lo cual agrava el problema, ya que
es precisamente la concentración de este
componente la más difícil de homogeneizar.
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Factores que intervienen en el
proceso (8)
Proporción
de los componentes de la mezcla
(2).
Cuando
el fármaco se encuentra en una proporción mucho
menor que la del resto de componentes, se recomienda
proceder del siguiente modo: si llamamos x al peso en
gramos del fármaco que debe incluirse en la mezcla, se
procederá en primer lugar a mezclar la totalidad del
fármaco con otros x gramos formados por el resto de los
componentes. A continuación se mezcla el polvo así
obtenido con otro peso similar para obtener 4x gramos de
mezcla. El proceso continúa hasta agotar la totalidad de las
sustancias. De este modo se asegura un reparto más
homogéneo del fármaco y, por lo tanto, una dosificación
más exacta.
Otra posibilidad consiste en mezclar el fármaco en primer
lugar con el excipiente con el que guarde mayor afinidad y,
a continuación, añadirlos al resto de los componentes.
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Factores que intervienen en el
proceso (9)
Formación de cargas eléctricas.
Si
aparecen, se dificulta la obtención de una
mezcla homogénea debido a la tendencia de
las partículas a agruparse.
Este fenómeno puede paliarse:
Usando tensioactivos, que hacen que las
superficies de las partículas se hagan más
conductoras, facilitando la anulación de las
cargas formadas.
Aumentando el contenido en humedad de la
mezcla.
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Mecanismos de segregación
1. Mezclas aleatorias (1)
Cuando las partículas de una mezcla de polvos
sufren un movimiento diferencial, los
distintos componentes tienden a agruparse,
produciéndose el fenómeno de segregación o
desmezclado.
1. Si los componentes
de la mezcla
exhiben movilidades
diferentes
+
2. Y la mezcla sufre
la acción de un
campo o gradiente
que produce una
fuerza direccional.
SEGREGACIÓN DE LA MEZCLA
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Mecanismos de segregación
1. Mezclas aleatorias (2)
1. Movilidades
diferentes
2. Acción de un
campo o
gradiente que
produce una
fuerza
direccional
Diferencias de tamaño, o
de forma o densidades
Campo gravitatorio terrestre
Campos eléctricos o
magnéticos creados durante
la manipulación del producto
Gradientes de velocidad
creados durante el proceso de
cizalla.
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Mecanismos de segregación
2. Mezclas ordenadas
Las mezclas ordenadas (un componente adsorbido al
otro, al que se llama portador), suelen ser estables,
pero puede ocurrir segregación por varias causas:
Portador de
diferente tamaño
Desplazamiento por
competición
Saturación
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Tiempo de mezcla
De este parámetro depende la homogeneidad de la
mezcla.
La homogeneidad no aumenta indefinidamente con el
tiempo, sino que existe un tiempo de mezclado
óptimo. Esto se debe a durante el proceso de mezcla
compiten mecanismos de mezclado y desmezclado o
segregación de los componentes.
Deben ensayarse diferentes tiempos de mezclado
y realizarse pruebas de homogeneidad con cada una
de las mezclas así obtenidas.
De este modo se calcula el tiempo óptimo de
mezcla.
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Tiempo de mezcla
Índices de
mezclado
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Índices de mezclado
• Cuantifican la
homogeneidad de la
mezcla
• Tiempo óptimo de
mezclado
• Eficacia del mezclador
TOMA DE MUESTRA:
• Cuantificar 1 componente.
• Determinar la desviación
estándar.
(a diferentes t, nº de muestras,
tamaño, zona del equipo, no inducir
segregación)
Existen diferentes índices de mezclado
Un índice de mezclado simple:
% CV < 10 %
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Mezcladores: tipos
Mezcladores móviles
Mezclado difusivo suave
Útil para materiales friables
Insuficiente para materiales
cohesivos
Túrbula: muy usados en escala
intermedia
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Mezcladores: tipos
Mezcladores estáticos con agitación
interna.
Difusión + convección
No válido para materiales
friables
MEZCLADO DE SÓLIDOS
Mezcladores: tipos
Mezcladores estáticos
sin agitación interna
Mezclado convectivo
Grandes volúmenes
Materiales poco cohesivos
Alimentación de otros
equipos
MEZCLADO DE SÓLIDOS
CRITERIOS DE SELECCIÓN
MEZCLADORES MÓVILES:
•
•
•
•
FACILIDAD PARA CARGAR, DESCARGAR Y LIMPIAR
VERSÁTILES
MATERIALES FRIABLES
NO PARA MATERIALES COHESIVOS (mec. difusivo suave)
MEZCLADORES ESTÁTICOS CON AGITACIÓN
INTERNA:
•
•
•
PUEDEN REALIZAR MALAXADO (GRANULACIÓN HÚMEDA)
NO PARA MATERIALES FRIABLES
MEC. CONVECTIVO (+ DIFUSIVO)
MEZCLADORES ESTÁTICOS:
• MATERIALES POCO COHESIVOS, QUE SEGREGAN CON
FACILIDAD
• MEC. CONVECTIVO
0
