AREAS DE SOLIDOS Y EQUIPOS - quimica-ctb

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CARACTERISTICAS DE LOS SOLIDOS DE
INTERES FARMACEUTICO
ESTADO CRISTALINO : AMORFO,
CRISTALINO, MIXTO.
El sólido amorfo es un estado sólido de
la materia, en el que las partículas que
conforman el sólido carecen de una
estructura ordenada.
En los sólidos cristalinos los átomos
están dispuestos de manera regular y
ordenada formando redes cristalinas.
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CARACTERISTICAS DE LOS SOLIDOS DE INTERES
FARMACEUTICO
FRACTURAS SUPERFICIALES ( Pureza. Método de
cristalización etc.). Comportamiento de la
partícula, disminución del tamaño, Mezclado.
IMPUREZAS
PUNTO DE FUSION
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PROPIEDADES BASICAS DE LOS POLVOS
PROPIEDADES DE LAS
PARTICULAS SÒLIDAS
INDIVIDUALES
ESPACIOS VACIOS ENTRE
PARTICULAS
PROPIEDADES DE LAS
COLECCIONES DE
PARTICULAS
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PROPIEDADES DE LAS PARTICULAS SÒLIDAS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
FORMA
TAMAÑO
DENSIDAD
AREA DE SUPERFICIE
ESTRUCTURA CRISTALINA
DUREZA
POROSIDAD
TEXTURA SUPERFICIAL
FRAGILIDAD
• POLIMORFISMO inactivación,
absorción modificada,
solubilidad, Biodisponibilidad
• TAMAÑO DE PARTICULA
(Dicumarol-hemorragias)
• DUREZA (Escala Mohs)
• TEXTURA SUPERFICIAL (porosas
y no porosas). Alta cohesión y
fricción y bajo flujo.
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ESPACIOS VACIOS ENTRE LAS PARTICULAS
A
B
D
A B
C D
C
Abierto 48% de espacios vacíos
Relleno abierto
Cerrado ( 25% de espacios vacíos)
Relleno cerrado
Relleno al azar (estadístico)
AA
A
A
Densidad empacada- Densidad suelta
Densidad empacada
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COLECCIÒN DE PARTICULAS
• Distribución de tamaño de partícula
• Área de superficie
• Cohesión : adherencia (naturaleza química y
tamaño de partícula), fricción (carga
electrostática y de quimiosorciòn). Angulo de
reposo.
• Flujo : libre ( reloj de arena) y cohesivo
(lidocaína), intermedio . Humedad y estática
• Segregación
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OPERACIONES TECNOLOGICAS
OPERACIONES CON SOLIDOS
• PULVERIZACION DE SOLIDOS
• SEPARACIÒN DE PARTICULAS
EN FUNCION DE SU TAMAÑO
• MEZCLADO DE SOLIDOS
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PULVERIZACION
Es
una
operación
consistente en la reducción
del tamaño de partícula de
una droga, principio activo o
excipiente.
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OBJETIVOS DE LA PULVERIZACION
• Dotar a los solidos de una granulometría similar para
evitar la segregación en las mezclas.
• Incrementar la superficie específica de las partículas
para mejorar la Biodisponibilidad.
• Aumentar la velocidad de disolución de un solido en un
liquido.
• Asegurar la distribución homogénea de fármacos en
formas farmacéuticas solidas con dosificación baja.
• Aumentar la posibilidad de dispersión del solido en un
liquido.
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CARACTERISTICAS A CONSIDERA EN EL MATERIAL A
DIVIDIR
Características químicas
Características físicas
•
•
•
•
Punto de Fusión.
Estructura de la partícula.
Sistema cristalino.
Dureza y friabilidad o
capacidad de erosión del
producto.
• Contenido acuoso del
sólido
•
•
•
•
•
Abrasividad.
Corrosividad.
Oxidabilidad.
Higroscopicidad.
Inflamabilidad.
Características
toxicológicas
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CLASIFICACION DE EQUIPOS
1. División por compresión
Molino de rodillos
2. División por percusión
Molino de martillos
Molino de púas
Micronizador
3. División por percusión y
fricción
Molino de bolas
4. División por corte y
fricción
Molino de Cuchillas
Molino coloidal
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MOLINO DE BOLAS
Recipiente cilíndrico rotatorio (metálico o cerámico)
Carga de bolas (acero inoxidables):
elemento activo, se desplazan por efecto de la rotación
Tamaño partículas: 10 μm
Mecanismo: impacto y roce o desgaste
Útil: materiales duros y abrasivos
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MOLINO DE MARTILLOS
Mecanismo: IMPACTO
Útil: QUEBRADIZOS
POCO ABRASIVOS
Tamaño partículas: 20-50 μm
DISTRIBUCION DE TAMAÑO
HOMOGENEO
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MOLINO RODILLO
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MOLINO COLOIDAL
• El molino coloidal tiene como función
principal la de triturar, moler o refinar los
componentes de una mezcla húmeda,
logrando como resultado
una dispersión -homogenización fina, con
tamaños de partículas cercanos a la
micra
Tamaño partícula final:
0.2 – 0.001 μ
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SELECCION DEL DISPOSITIVO
PULVERIZADOR
• Forma de las partículas
• Formación de finos a que da origen
• Relación de reducción (admiten partículas por debajo
de un tamaño mínimo y producen partículas por encima
de un tamaño mínimo)
• Cantidad de masa a tratar
• Costo del proceso y del mantenimiento del equipo
• Características del material: Dureza
Elasticidad de la superficie
Porosidad
Humedad
Termolabilidad
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TAMICES
Tamización
Operación unitaria que
tiene por objeto separar las
distintas fracciones de una
mezcla
pulverulenta
o
granulado en función de su
tamaño.
Equipo
Tamizador
Tamices: Recipiente con base agujereada o
malla, con aberturas de dimensiones
determinadas y especificas.
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TAMICES
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MEZCLA
El mezclado es una operación farmacéutica cuyo
objetivo fundamental es conseguir la máxima
interposición entre varios componentes y una
distribución lo más homogénea posible de los
mismos.
• OBJETIVOS :DISTRIBUCIÓN HOMOGÉNEA
APARIENCIA CONCRETA
COMPORTAMIENTOS TECNOLÓGICO
Y BIOFARMACÉUTICO CONCRETOS
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Mezcla aleatoria: aquella en que la
probabilidad de que una partícula de un
determinado componente se encuentre en una
muestra es proporcional al número de
partículas del mismo en la mezcla total
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.
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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 y no
deseable en el casi de mezcla de lubricantes.
• Normalmente se obtiene una mezcla aleatoria.
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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
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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.
Para obtener un grado óptimo de mezcla, las sustancias que
se deseen mezclar deben mostrar grados de movilidad
similares.
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FORMA Y RUGOSIDAD DE LAS
PARTICULAS
Se refiere a su capacidad para
transmitir energía cinética recibida de
los órganos del mezclador o de otras
partículas.
Parámetros:
Esfericidad,
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dimensión
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DENSIDAD DE LAS SUSTANCIAS
Si los componentes de la mezcla tienen diferentes
densidades, por acción de la gravedad se produce una
movilidad diferencial de las partículas, que puede provocar
la segregación de los componentes de la mezcla.
La diferencia de densidad de los componentes disminuye la
estabilidad de las mezclas.
La influencia de este factor es menor que la del tamaño de
las partículas.
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PROPORCIÓN DE LOS COMPONENTES
DE LA MEZCLA
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,
dificultando
la
homogenización.
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MECANISMOS DE MEZCLADO
• Movimiento convectivo
• Mezclado por difusión
• Mezclado por cizalla
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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 o un
tornillo sin-fin, etc.
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Mezclado por difusión
Se debe al movimiento aleatorio individual
de las partículas
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Mezclado por cizalla
Planos de deslizamiento en la masa de polvo en el
interior del mezclador
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EQUIPOS
• Mezcladores
El volumen de llenado del equipo esta en
función del tipo de mezclador y de las
características del producto a mezclar.
Normalmente, no debe ocuparse mas del
60% de la capacidad total del equipo para
obtener una buena mezcla.
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Tipos
1.- Contenedor móvil:
Cilíndrico.
Doble cono.
V.
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2.- Contenedor Fijo:
Horizontales.
Verticales.
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MEZCLADOR DE TORNILLO
VERTICAL
Carcasa cónica con un tornillo sin
fin interno que transporta el
material hacia arriba, luego un
movimiento de cascada y
gravitacional para regresarlo al
fondo.
Consume poca energía (mezclado
rápido). Puede tener dos tornillos
simultáneamente.
Produce algo de abrasión por la
caída libre de los gránulos y el
choque contra las paredes del
equipo.
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Mezclador de Paletas
Recipiente cilíndrico vertical el
material se mezcla por acción
de palas o paletas, unidas a un
eje rotatorio central.
El flujo de los polvos se produce
en tres dimensiones ocurriendo
un movimiento radial y axial
simultáneo.
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MEZCLADOR PALAS PLANETARIO
Su forma es similar al mezclador de paletas se utiliza en el mezclado de
sólidos cuando se va a introducir un líquido (proceso de granulación).
Posee un eje vertical con paletas que rotan en una configuración
planetaria proporcionando una doble acción mezcladora.
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MEZCLADOR EN BARRA Z
Recipiente cilíndrico horizontal con dos
ejes paralelos (cuchillas espirales) que
rotan en direcciones opuestas y que
producen un movimiento tangencial de
choque.
Efectivos en la distribución de fluidos en la
masa del polvo.
Se aplica en el mezclado de masas
pegajosas, duras y densas (gomas),
granulados (CaCO3), adhesivos dentales y
polímeros. Entre sus desventajas se
encuentran: dificultad en el vaciado a
pesar de ser el equipo inclinable, su
susceptibilidad a la contaminación, su
lentitud, su alto consumo de energía, y su
difícil limpieza.
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Consiste de dos cilindros unidos en sus extremos con una angulación que
oscila entre 45 y 90°.
El principal mecanismo de mezclado que produce es por convección.
Este mezclador se recomienda para polvos de baja cohesividad.
Produce un mezclado suave y por esta razón se utiliza para la adición
uniforme de Lubricantes sin erosionarlos.
Posee: Alta capacidad
Bajo consumo de energía
Fácil mantenimiento
Fácil operación para cargarlo
El más preciso de los mezcladores de carcasa móvil.
EN V Ó DE CALZONCILLO
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TIPO
MEZCLADOR
VENTAJAS
TAMBOR O CILÍNDRICO
CÚBICO
DESVENTAJAS
-Las paletas y la inclinación -Si tiene obstáculos será de difícil
mejoran el flujo
limpieza
-Las superficies lisas provocan
-El eje de rotación se puede volcamiento.
-las esquinas dificultan su limpieza
angular
CARCASA MÓVIL
DOBLE CONO
DOBLE CARCASA O
CALZONCILLO
-Facilita el flujo cruzado del
material
-No se debe cargar con más del 50%
-Es rápido y fácil de limpiar de su capacidad.
-Es de los mezcladores mas
eficientes
-No se debe cargar con más del 50%
Es de fácil descargue y
de su capacidad.
limpieza
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TIPO
MEZCLADOR
VENTAJAS
DESVENTAJAS
-Se ejerce un buen barrido -Posee una velocidad baja
del material
-Ciclos largos
-Bajo consumo de energía -No para materiales frágiles
CINTAS
-Rompe fácilmente los
aglomerados
-útil en el mezclado sólidoliquido
-útil para materiales
pastosos
SIGMA
CARCASA FIJA
TORNILLO VERTICAL
-Es rápido
-Consume poca energía
-No produce segregación
-Puede llevar 2 tornillos
-Liberan calor y consumen mucha
energía
-Difícil limpieza
-Muy lentos
-Propensos a la contaminación
-Difícil limpieza
-El movimiento ocurre en 3
dimensiones
-No apropiado para materiales frágiles
-Produce turbulencia
PALAS
LECHO FLUIDIZADO
PALAS PLANETARIO
-Puede granular y secar
-Puede mezclar polvos,
semisólidos y líquidos
-son muy eficientes
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-Los materiales deben poseer una
densidad similar
-Son lentos
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FORMAS FARMACEUTICAS SÓLIDAS
OPERACIONES
UNITARIAS
REDUCCION DE TAMAÑO DE PARTICULAS
Insumo A
Insumo B
Insumo C
Insumo D
Pulverizar
Mezclar
Producto Terminado
Tamizar
MEZCLA
SEPARACION POR TAMAÑO DE PARTICULAS
PROCESO
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BIBLIOGRAFIA
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Practice of Pharmacy. Chapter 88. Philadelphia College of
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• Glatt Labortecnic S.A. Gestión de la calidad en el
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Barcelona, enero de 2001.
• Voigt, Rudolf H. Tratado de Tecnología Farmacéutica. Ed.
Acribia. Zaragoza. España. 1982. pp. 405 - 414
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