Mezclado de sólidos

Mezclador de

Pantalon o “V”

Mezclador de

Doble Cono

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