Universidad Veracruzana

Facultad de Química Farmacéutica Biológica

Experiencia Educativa:

Laboratorio de Tecnología Farmacéutica

Catedrático:

Q.F.B Mauro Villanueva Lendechy

Practica # 10

“Operaciones unitarias. Mezclado”

Equipo #3

Alumna: Miriam Castillo Castillo.

Fecha de entrega: Viernes 25 de mayo de 2012

OBJETIVO

Que el alumno realice la operación de mezclado a un granulado farmacéutico, utilizando la

mezcladora de listón (cintas) y mezcladora doble V o de pantalón.

INTRODUCCIÓN

MEZCLADO: Es la operación unitaria que permite producir una distribución al azar de partículas

dentro de un sistema; también puede entenderse como un sistema ordenado en el que las

partículas presentan un patrón o unidad repetitiva (mezcla ordenada). Cuyo objetivo es

asegurar una distribución homogénea de los componentes de un medicamento, lo que

impactará en la seguridad y efectividad terapéutica del medicamento.

Para lograr un eficiente mezclado es necesario el empleo de mezcladoras. Las mezcladoras

pueden ser de propela o de ancla, y su forma geométrica puede variar (de cubo, doble V, etc.),

estos equipos están montados sobre un eje sobre el cual giran.

La eficiencia del proceso de mezclado depende de la velocidad de mezclado, la selección del

mezclador, tiempo de mezclado. La selección del tipo de mezclador depende del tipo de

material a mezclar (características como tamaño de partícula, forma, área superficial y densidad

de las partículas de un polvo o granulado son factores que deben considerarse) y del tamaño

del lote a producir.

FUNDAMENTO

La homogeneidad en la mezcla de polvos es muy importante en la industria farmacéutica. Esto

es para asegurar la uniformidad de los componentes de medicamentos y por lo tanto su

eficacia. Obtener el mejor mezclado es uno de los mayores desafíos que enfrenta la

industria. Esto es porque el rendimiento del mezclado puede ser influenciado por las

propiedades del polvo, el diseño de los equipos, condiciones del proceso, y la metodología del

operador.

Un buen mezclador es aquel que mezcle todo el lote del producto en forma suave, además de

ser fácil de limpiar, descargar, tener poca fricción, buena hermeticidad, alta movilidad, fácil

mantenimiento y bajo consumo de energía.

A nivel de laboratorio en muy pequeña escala se utiliza el mortero y el pistilo que combina los

procesos de conminución y mezclado en una sola operación. A nivel industrial existen dos tipos

de mezcladores que se diferencian en el mecanismo productor del mezclado:

1. MEZCLADORES MÓVILES

Se basan en el mecanismo de volcamiento del material causado por la rotación del recipiente y

fuerza de la gravedad. Para un buen mezclado en estos equipos, los polvos deben ser de

dimensiones similares y de flujo fácil. La geometría asimétrica del equipo produce un

movimiento lateral independiente de la acción de volcamiento característico. El proceso de

mezclado mejora mucho más si a los equipos se les adaptan ejes que giran en dirección

opuesta al volcamiento. Si su velocidad de rotación es lenta, no se produce el movimiento de

cascada o volcamiento en forma intensiva; por el contrario, si es muy rápida, la fuerza

centrífuga mantendrá los polvos en los extremos de la carcasa evitando el mezclado. La

velocidad óptima dependerá del tamaño y forma del mezclador y del tipo de material a mezclar

(generalmente oscila entre30 y 100 rpm). Estos equipos nunca se deben llenar con más del

50% de su capacidad nominal .

1.1 M. Cilíndricos o de tambor: Consiste de una carcasa cilíndrica

que se puede rotar a lo largo de su eje para producir flujo cruzado del

material. Si se le adicionan obstáculos laterales, se incrementa el flujo

cruzado y se mejora la acción mezcladora aunque dificulta su

limpieza. Según su forma los mezcladores se clasifican en:

Figura 1. Mezclador de tambor.

1.2 M. cúbico: El principio de caída y rebote del material es igual

al del mezclador de tambor. Como estos modelos producen poca

eficiencia en el mezclado, se puede aumentar está inclinando el

eje de rotación de éstos modelos.

Figura 2. Mezclador cónico.

1.3 M. de doble cono: Durante la rotación el polvo se

entremezcla entre cada uno de los extremos del equipo. Sus

ventajas son que se puede cargar y descargar por ambos

lados, además de ser de fácil limpieza, de tener tiempos de

mezclado cortos y de producir un buen flujo cruzado.

Figura 3. Mezclador de doble cono.

1.4 M. en V, de Calzoncillo o de Pantalon: 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 convención, pero posee unas placas en el eje de rotación que producen deslizamientos

entre los planos. Este mezclador se recomienda para polvos de baja cohesividad. La rotación

del equipo ocurre en un solo plano y su acción cambia la orientación del polvo en 90 o 45°

dependiendo del modelo. El eje central intensifica la acción del

mezclado, pero dificulta la limpieza del equipo. Este equipo produce un

mezclado suave y por esta razón se utiliza para la adición de

aglutinantes, permitiendo la adición uniforme del lubricante a los gránulos

en un corto periodo de tiempo sin erosionarlos. Como estos equipos son

herméticos, pueden producir vacío y secado además de no contaminar ni

de empolvar. Además, poseen altas capacidades, bajo consumo de

energía, son de fácil mantenimiento, son de fácil operación y se pueden

cargan con el ápice invertido. Este equipo es el más preciso de los

mezcladores de carcasa móvil.

Figura 4. Mezclador en v

2. MEZCLADORES DE CARCASA ESTACIONARIA

Son equipos donde a carcasa permanece estática, en cuyo interior poseen una serie de

elementos que ejecutan el mezclado como aire a chorro, cuchillas, tornillos o paletas; algunos

de éstos producen un flujo en forma de vortex o turbulento. En general, estos equipos

proporcionan un mezclado eficiente sin reducción del tamaño de partícula o generación de

calor. Estos equipos son útiles en mezclar sólidos que se han humedecido (que están en forma

plástica o pastosa) y además necesitan menos mantenimiento que los de carcasa móvil. Estos

equipos son capaces de procesar desde 100 a 500 lb./h.

2.1 M. Cintas: Consiste de un tambor horizontal con un eje axial de soporte y un agitador de

cintas, o en algunos casos dos ejes paralelos, también existen modelos con ejes en forma de

espiral, paletas y de tormillo helicoidal. La rotación alrededor del eje de una sola cinta produce

un movimiento radial alrededor de la parte interna del mezclador, al mismo tiempo otra cinta

curvada produce un movimiento axial alrededor de la parte interna del mezclador. En otras

palabras, la cinta externa hace que el polvo se mueva a lo largo del tambor y la cinta opuesta

interna hace que al mismo tiempo el polvo se mueva en dirección opuesta. Estos movimientos

evitan que los polvos se acumulen en uno de los extremos. El principal mecanismo de mezclado

es el de planos de las diferentes partículas rompiendo los aglomerados. Estos mezcladores son

de velocidades bajas, de pequeña carga y bajo consumo de energía. Entre sus desventajas

esta su difícil limpieza, la abrasión y rompimiento de partículas debida al roce de las cintas y la

carcasa.

Figura 5. Mezclador de cintas

2.2. M. Tornillo vertical: Consiste de una carcasa cónica con un

tornillo sin fin interno que transporta el material hacia arriba y

luego el movimiento de cascada y gravitacional lo regresa hasta

el fondo. El tornillo puede estar en uno de los lados interiores

rotando y orbitando simultáneamente dentro del cono. Como el

mezclado es rápido, consume poca energía. Algunos modelos

pueden llevar hasta dos tornillos simultáneamente. Este

mezclador puede producir algo de abrasión por la caída libre a la

que se somete los gránulos y por el choque de éstos contra las

paredes del equipo.

Figura 6. Mezclador de tornillo vertical

2.2 M. Paletas: Consiste de un recipiente cilíndrico vertical donde

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.

Figura 7. Mezclador de paletas

2.3 M. Palas planetario: Su forma es similar al mezclador de paletas, se

utiliza para el mezclado de sólidos antes de introducir algún líquido (proceso

de granulación). Posee un eje vertical con paletas que rotan en una

configuración planetaria proporcionando una doble acción mezcladora.

Estos equipos son muy eficientes, y tienen muchas aplicaciones para el

mezclado de polvos, semisólidos y líquidos.

Figura 8. Mezclador palas planetario.

2.4 M. Sigma: Consiste de un cilindro vertical donde el mezclado

ocurre por unas cuchillas pequeñas propulsoras localizadas en su

fondo. Es muy eficiente en romper los aglomerados pero su gran

desventaja es que produce calentamiento del material y por lo tanto

consume mucha energía. Estos mezcladores se utilizan para

incorporar sólidos en líquidos.

Figura 9. Mezclador Sigma

2.5 M. Barra z: Consiste de un recipiente cilíndrico horizontal con

dos ejes paralelos (cuchillas espirales) que rotan en direcciones

opuestas y que producen un movimiento tangencial de choque.

Son muy 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.

Figura 10. Mezclador barras z

2.6 M. Lecho fluidizado: Se basa en la acción de un chorro de

aire a altas velocidades que expulsan el material a través de

una cámara donde todas las partículas se entremezclan en un

flujo turbulento. Entre las condiciones del material para cargar

el equipo esta que los polvos no deben ser cohesivos y la

diferencia entre densidades debe ser mínima para evitar la

segregación. Si los polvos son cohesivos se formarán

aglomerados. Existen algunos modelos que pueden realizar las

funciones de secado y granulación del material.

Figura 11. Mezclador de lecho fluidizado.

2.7. Mezcladores de alta Intensidad: Son equipos similares a los mezcladores Sigma que

combinan las operaciones de mezclado y granulación. El material se homogeniza por el

mecanismo de fallas y compactación ejercida por el expulsor (cuchillas) que operan entre 100-

300rpm. Estos equipos son muy eficientes ya que en pocos minutos se logra el mezclado,

además, son de fácil descarga, limpieza y están protegidos contra riesgos de explosión.

Figura 12. Mezclador de alta intensidad

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

• Innovar una técnica para determinar la concentración de la sustancia de referencia

(indometacina), en muestras obtenidas del mezclado.

Evaluar la calidad del mezclado en diferentes tiempos

MÉTODO

Pesar 1.0 Kg de granulado farmacéutico y colocarlo en la mezcladora correspondiente ya sea

de listón o de pantalón. Agregar 1.0 g de colorante verde esmeralda como marcador de

mezclado.

Accionar el equipo y tomar una muestra representativa ( 0.5 g) cada 2 minutos de 4 zonas

especificadas en la mezcladora, identificarlas como A, B, C, y D.

Al término del mezclado (8 minutos) las muestras representativas (0.5 g) se depositan en un

matraz volumétrico de 100 ml y se disuelven en agua destilada, mezclar y aforar. Leer las

absorbancias de cada muestra en un espectrofotómetro a una longitud de onda de 430 nm.

Realizar una tabla con los resultados.

Para detectar las variaciones de cada uno de los tiempos y las zonas de mezclado se realiza un

análisis por tiempo de la medida de las absorbancias en cada una de las zonas.

Los resultados obtenidos representarlos en graficas de variaciones, para cada uno de los

tiempos.

DIAGRAMA

OBSERVACIONES

La calidad de un mezclado depende en gran medida de la técnica utilizada, las propiedades

reológicas de las materias primas a mezclar y del equipo en que se lleve a cabo esta operación.

Para la realización del mezclado se utilizo como materia prima lactosa que en prácticas

anteriores utilizamos para llevar a cabo las operaciones unitarias de granulado y secado; se

reunió un total de 800g entre todo el grupo, esta cantidad fue colocada en la mezcladora en “v”

y se le agrego 1g de Indometacina.

Una de las ventajas de la utilización de la mezcladora de pantalón es que disminuye las

probabilidades de contaminación en los productos ya que gracias a que está cerrado

herméticamente y no permite la entrada o salida de ninguna sustancia, organismo, etc. Esta

mezcladora es ideal para pigmentos en polvo, medicinas y otro tipo de sustancias que requieren

mucha pureza.

Para realizar la valoración de la muestra se tuvo que innovar una técnica ya que en la

farmacopea el método indicado era para Indometacina capsulas, y lo que se tenía era un polvo,

así que la técnica se adapto a esta condición. Para poder ser leída la muestra se realizo una

dilución de 0.5g de la muestra en 0.1mL de etanol aforando hasta 25mL con buffer de fosfatos,

ya que esta preparación es 5 veces más diluida de lo que debería ser normalmente, el resultado

de absorción obtenido deberá multiplicarse por cinco.

Al preparar la solución diluida de indometacina se presento un problema con la solubilidad de

esta, por lo que se usaron algunas otras técnicas como la adición de sosa para que fuera mas

rápida la disolución, también por ello se aumento el volumen al cual se aforo la muestra.

Figura 14.- Muestreo Figura 15.- Solución de indometacina

0.032mg/1mg

RESULTADOS

Considerando que le leyeron las muestras a una longitud de onda de 318 nm. Y que la solución

de fosfatos utilizada como referencia mostro una absorbancia de: 0.0778

Para la solución de referencian se calcula la absortividad

A =ebc

e =A

bc

e =0.0778

1( ) 0.125mg /mL( )= 0.6224

La concentración para la Muestra 1

c =A

eb=

1.4207

1( ) 0.6224( )= 2.282mg /ml

La concentración para la muestra 2

c =A

eb=

1.1500

1( ) 0.6224( )=1.847mg / ml

Para la muestra 3

c =A

eb=

1.0702

1( ) 0.6224( )=1.719mg / ml

Para la muestra 4

c =A

eb=

1.5443

1( ) 0.6224( )= 2.481mg /mL

Para la muestra 5

c =A

eb=

0.4423

1( ) 0.6224( )= 0.7106mg /mL

Para la muestra 6

c =A

eb=

1.1426

1( ) 0.6224( )=1.835mg /mL

La concentración obtenida para cada muestra es de:

ABSORBANCIA a 318 nm

CONCENTRACIÓN mg/ml

1.4207 2.282

1.1500 1.847

1.0702 1.719

1.5443 2.481

1.7692 2.842

1.1426 1.835

Tabla 2.- Concentraciones obtenidas del muestreo

La grafica de mezclado obtenida es:

Grafia 1.- Grafica de mezclado.

No se obtuvieron los resultados esperados, la muestra con mayor cantidad de indometacina fue

la obtenida a los 12 minutos, siendo la última muestra la que debería tener una mayor

concentración de esta. Se observa en la grafica que la concentración inicialmente desciende y

después aumenta, un comportamiento que indica la mala calidad del mezclado obtenido; una

de las posibles causas de la variación entre estos resultados es que la toma de muestra fue

realizada por diferentes personas, por lo que la técnica de cada uno es diferente pudiendo ser

esto el error que provoco tanta discrepancia.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 5 10 15 20 25

CO

NC

EN

TR

AC

IÓN

mg

/ml

Tiempo (min)

Gráfica de mezclado

CERTIFICADO DE ANÁLISIS

Fecha Análisis: 19 de mayo de 2012 Analista: Selene Cano Viveros

Nombre del producto: Mezclado de lactosa + indometacina

Presentación: Polvo

Especificación Resultado Observación

Se determino la concentración de indometacina en una mezcla en intervalos de 3 minutos.

No cumple Discrepancia entre los datos. Mezclado de baja calidad

Dictamen: No aprobado

Selene Cano Viveros. Ahiled Rojas Jacome.

Analista 1 Analista 2

Miriam Castillo Castillo.

Verificó

CONCLUSIÓN:

Se realizo un mezclado de materias primas solidas, se conoció un equipo para el mezclado, la

mezcladora de pantalón, además se investigaron otros tipos de equipos utilizados en la

industria con fines particulares cada uno, se establecieron diferencias entre estos. Se logro la

implementación de una técnica innovada entre el grupo para la valoración de una muestra que

no se especifica en la farmacopea. Aunque los resultados del análisis del mezclado no fueron

los esperados se logro comprender el objetivo de mezclar en equipos especializados, además

de la importancia de conocer las propiedades de las materias participantes en dicha mezcla y la

operación correcta de los equipos, es decir que el personal que realice esta operación esté

capacitado, que tenga una buena técnica.

Es de gran importancia en la industria farmacéutica la producción de mezclas homogéneas,

sobre todo en la fabricación de medicamentos, es necesario que en un lote haya la misma

proporción de principio activo y excipientes en cada uno de sus componentes para lograr el

efecto terapéutico deseado, evitar intoxicaciones, falta de efectividad, etc.

BIBLIOGRAFÍA

Mezclado. Farmacotecnia I. Facultad de química farmacéutica. Universidad de Antioquia

disponible en: http://docencia.udea.edu.co/qf/farmacotecnia/03/03_equipos.html

Sin Tung Yeow, Asnawi Shahar, Norashikin Abdul Aziz, Mohd Shamsul Anuar, Yus Aniza Yusof,

and Farah Saleena Taip. “The influence of operational parameters and feed preparation in a

convective batch ribbon powder mixer” Drug Des Devel Ther v.5; 2011PMC3232173 doi:

10.2147/DDDT.S25047