Tecnología Farmacéutica I, mezclado

TEMA 5: OPERACIONES BÁSICAS: MEZCLADO.

La mezcla la definimos como la homogeneización aleatoria de un conjunto de partículas diferentes.

Mecanismos para la obtención de una mezcla:

·         Convección: las partículas que se están mezclando desplazan a las partículas ya presentes. Se producen bloques de movimientos.

·         Difusión: la mezcla se consigue porque las partículas difunden a través de un medio, ocupando los lugares vacíos.

Tipos de mezclas a considerar:

·         Mezclas perfectas: se suelen dar en líquidos. Es por ejemplo un solvente en agua, mezclada con alcohol. Es un proceso no espontáneo, no requiere energía y se consigue homogeneidad total. Ambos líquidos tienen las mismas características de hidrofilia y lipofilia.

·         Mezclas separables: dos líquidos o bien un sistema sólido-líquido en el que hace falta energía para llega a obtener la mezcla. Con el tiempo se separa. En una suspensión farmacéutica también se produce. Son sistemas difásicos

·         Mezclas estáticas: no tienen ninguna tendencia, y hace falta mucha energía para llegar a mezclarlos. Son sistemas sólido-sólido.

PARAMETROS QUE GARANTIZAN LA CONSECUCIÓN DE UNA BUENA MEZCLA

Me van a permitir elegir equipo, tiempo de agitación y velocidad de agitación:

·         Estructura del sólido: cuanto más regular es, más fácil es de conseguir una buena mezcla.

·         Distribución del tamaño de partícula: partículas de un rango de tamaños estrecho. Son más fáciles de mezclar.

·         Propiedades reológicas o de fluidez: tamaños de partícula entre 100 µm y 1000µm fluyen bien. Tamaños por debajo fluyen mal (por las cargas electrostáticas) y por encima de 1mm también fluyen mal.

·         Cargas electrostáticas que pueden producirse entre las partículas o también entre partículas y la superficie de los mezcladores. Va a provocar adherencia entre partículas. Va a suceder en micronizados.

·         Humedad: puede producir aglomeraciones entre las partículas que dificulten la homogeneización. Conviene trabajar en condición de baja humedad.

·         Proporcionalidad de los componentes: comportamientos cuya presencia esté por debajo de 0,5% se van a mezclar mal.

·         Técnicas de dilución: el material se premezcla con 9 partes del resto de los componentes

SEGREGACION

La segregación es el efecto contrario a la mezcla. Es un fenómeno que ocurre en la tecnología farmacéutica. Va a ser muy crítico cuando queremos transferir los polvos a diferentes puntos. Es como consecuencia fundamental del movimiento de los fluidos.

Factores que influyen en la segregación:

·         Tamaño de las partículas: partículas muy grandes se separan fácilmente de las pequeñas.

·         Densidad: partículas con diferente densidad provocan la segregación.

·         Forma de las partículas: factor más incidente. Las formas regulares fluyen mejor que las irregulares.

Para poder resolver los problemas que se producen pulverizamos las materias primas, consiguiendo tamaños de partículas menores de 30µm. La reducción del problema de segregación es la granulación del polvo. Conseguimos diseñar aglomerados de partículas.

EQUIPOS DE MEZCLADO PARA SÓLIDOS.

·         Mortero: vaso más pistilo. Nos permite mezclar. El movimiento tiene que ser de concuasación.

·         Bolsa de polietileno: se puede añadir un pigmento colorante, de tal manera que cuando se vea un color homogéneo en la mezcla esta será también homogénea.

A nivel industrial:

·         Contenedores fijos

·         Contenedores móviles

Tienen que definir el volumen óptimo del polvo a mezclar, que debe estar entre un 30% y un 60% del volumen del contenedor. Porcentajes mayores del 60% pueden no llegarse a mezclar todas las partículas entre sí. También es importante determinar la velocidad de mezclado. Velocidades altas pueden llegar a romper los polvos.

·         Mezcladores de contenedor fijo: el elemento fundamental para la mezcla es la disposición de las palas

ü  Mezclador en sigma o en z: se va a quedar polvo sin mezclar. Suele ser adecuado para polvos humedecidos o pastas.

ü  Reactores de alta velocidad o de un solo paso: hay un agitador en forma de onda con un espacio muy limitado de cámara de aire. Queda algo de polvo sin mezclar, que además se va a compactar. Este reactor suele tener una camisa con un líquido termostatizado.

·         Mezclador de contenedor móvil: el contenedor va a ser el que efectúe el giro, siendo muy eficaz para polvos.

ü  Mezclador en rulon: consiste en un bidón donde se disponen los polvos a mezclar. Este bidón se va a disponer sobre unos rodillos que van a efectuar un giro. El mezclador se coloca encima de los rodillos. Como consecuencia del movimiento del contenedor va a dar vueltas mezclando el polvo. Es importante disponer de un sistema de cortacorrientes. Estos tambores suelen tener un volumen de unos 200L. La construcción del bidón es en acero 104.

ü  Mezclador de doble cono: se dispone el producto a mezclar y el equipo empieza a girar. Es importante la introducción de cortacorrientes, que puedan romper la marcha del polvo. Hay veces que estos cortacorrientes disponen de movimiento propio para favorecer el mezclado de las capas.

ü  Mezclador en V: los polvos se pueden adicionar por la boca de la V. La V tiene un bastidor sobre el que se produce el giro. También dispone de un sistema de cortacorrientes.

ü  Mezclador en BIN: forma troncocónica. Sujeto a un bastidor que efectúa el movimiento. A veces está soportado en una estructura metálica. También puede disponer de un sistema contracorriente. Nos va a permitir mezclar los polvos y poderlo retirar para disponerlo encima de las máquinas de dosificación, evitando así el desmezclado. Evita contaminación cruzada.

MARCADORES DE LÍQUIDOS

Hay que tener en cuenta dos parámetros:

·         Miscibilidad: hay que comprobar la hidrofilia o lipofilia de los líquidos.

·         Viscosidad: fluidos líquidos muy viscosos requieren de una agitación muy suave.

Tenemos fundamentalmente dos sistemas:

·         Agitadores de marcha rápida:

ü  Agitación magnética: sistema a pequeña escala con líquidos poco viscosos.

ü  Palas o hélice: adecuados para líquidos poco viscosos. Puede llegar a 200 rpm. Hay que evitar la formación de vortex porque va a hacer que se incorpore aire, que puede oxidar los componentes y puede introducir burbujas que dificulten la homogeneidad del sistema. Este problema se soluciona desplazando el lugar de agitación a un lateral o inclinándolo.

ü  Turbinas: están dotadas de un estator y un rotor. El rotor es una hélice que gira a muy alta velocidad y va a producir una succión por parte del estator, homogeneizando la muestra. Si el preparado es muy viscoso no mezcla, pero no incorpora oxígeno.

·         Agitadores de marcha lenta: para líquidos muy viscosos. Llegan a las 100 o 150 rpm.

ü  Amasadora en sigma: apropiadas para mezclar pastas. Si son cremas la viscosidad es un poco más fluida.

ü  Sistema de agitación planetaria: palas con diferentes geometrías que tienen un movimiento planetario. Tienen dos movimientos: traslación y rotación. También presentan cortacorrientes para mejorar el mezclado.