TEMA 6. TAMIZACIÓN PDF

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Apuntes completos de Tecnología Farmacéutica I. Profesores: E. Gil Alegre y C. Álvarez Álvarez...

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TE TEMA MA 66.. TA TAM MIZA IZACIÓ CIÓ CIÓN N Es junto con la pulverización una de las operaciones básicas. La tamización supone la separación de componentes que constituyen un sistema. Dependiendo del sistema que estemos tratando, la separación recibe distinto nombre. - Si separamos una mezcla de sólidos hablamos de tamización o sedimentación. - Si separamos una mezcla de sólidos con fluidos (gaseosos o líquidos) la técnica de separación se denomina filtración. Por tanto, la tamización será la separación de las partículas de un sólido según su tamaño.

DE DEFINIC FINIC FINICIÓN IÓN IÓN-OB -OB -OBJET JET JETIVOS IVOS Es una operación básica, unitaria, mediante la cual conseguimos separar las partículas que componen un sólido utilizando tamices. Vamos a separar la fracción de producto que no se ha pulverizado convenientemente. También nos permite seleccionar una fracción que cumple unas especificaciones de tamaño (aspecto crítico). E incluso separar “finos” en la elaboración de un granulado.

TAM TAMICE ICE ICESS Los tamices son enrejados metálicos (bronce, acero) o de tela (nylon generalmente) formados por hilos entrelazados que forman una malla o un tejido. En Famarcia: - Los entrelazados dejan huecos cuadrados e iguales. - Los hilos son metálicos. - Los hilos entrelazados se denominan retículo: • Hilos horizontales = hilos de trama. • Hilos verticales = hilos de urdimbre. Los tamices dividen el producto sólido denominado bruto en dos fracciones: el rechazo o grueso que es lo que queda dentro del tamiz y el cernido o finos que es lo que sale. Car Caract act acterís erís erísticas ticas ticas:: - l = luz o abertura de malla. Es la distancia entre dos hilos consecutivos o la dimensión crítica para el paso de las partículas. - d = diámetro del hilo (hilos cilíndricos). - m = l + d = malla o anchura de malla. Es la unidad funcional del tamiz= 1 hueco + 1 hilo. - k = superficie útil del tamiz = superficie de huecos / superficie total =

𝑙2 (𝑙+𝑑)2

1

- n = número de hilos por unidad de longitud. En una distancia (l + d) hay sólo un hilo, en una unidad de longitud hay n hilos. (l + d)

1 hilo n=

1

1 𝑙+𝑑

=

1 𝑚

n

- n2 = número de hilos por unidad de superficie = n2 =

1 𝑚2

Rend Rendimien imien imiento to de un pro proceso ceso d de e ta tamizac mizac mización ión a) Índice de cernido e índice de rechazo. Partimos de material bruto que por tamización se separa en dos fracciones, el rechazo (R) y el cernido (C). El índice de cernido (Ic) será igual a cantidad de cernido (C) partido de la cantidad que podría haber pasado (B) por 100. 𝐶

Ic = · 100 𝐵

El índice de rechazo (IR) es la cantidad que se ha quedado entre la que podría haber pasado por 100. 𝑅 IR = · 100 𝐵 La suma entre el índice de cernido y el índice de rechazo debe ser igual a 100.

Ic + IR = 100. b) Rendimiento de separación. Cuando partimos de un material inicial, ese bruto tiene una fracción de finos y una de gruesos. Los finos son los que pasan al cernido y el grueso es lo que queda en el rechazo. En el rechazo, la cantidad de finos debe ser cercana al 0%, mientras que en el cernido, la cantidad de gruesos debe ser cercana al 0%. Si encontramos gruesos en el cernido significa que el tamiz se ha roto o está defectuoso. Para calcular este rendimiento se calcula el grado de separación de finos: MF = IC ·

FC FB

Cuando el grado de separación de finos es igual al índice de cernido, el rendimiento será máximo. También se puede calcular el grado de separación de gruesos: MG = Ic ·

𝐺𝐶 𝐺𝐵

Para que el rendimiento fuese máximo el grado de separación de gruesos debería de ser 0. Ya que el rendimiento máximo es prácticamente imposible, para calcular el rendimiento de separación: MF – MG = η. 2

Nor Normali mali malización zación de ta tamices mices La normalización se puede denominar también caracterización técnica. A partir de esta característica técnica se numera a los tamices. Cada farmacopea tiene su numeración. La Real Farmacopea Española (RFE), la Farmacopea Europea (EP) y la Farmacopea Británica (BP) están armonizadas. Para ellas, el número del tamiz es igual a la luz o abertura de malla ( μm). Indican el diámetro del hilo (d). Por ejemplo: si la abertura es igual a 400 μm, el número del tamiz será 400. La Farmacopea Americana (USP) relaciona el número de tamiz o número de malla (“mesh”) del tamiz con el número de hilos por unidad de longitud (pulgadas), que es igual al número de hilos por pulgada. Indican la abertura de malla del tamiz. Además de las farmacopeas, existen otras escalas como la ASTM y la escala Tyler (American Standards). Estas escalas se basan en que para pasar de un tamiz a otro, hay una relación geométrica de 2 ¼. Es decir: l2 = l1 · 21/4. Existen también las normas DIN, que son alemanas. Las normas DIN para los tamices nos dicen: - Número de tamiz “n” = número de hilos / unidad de longitud (cm). - “k” (superficie útil del tamiz) puede tomar distintos valores: k 0,36 0,50

m = (l+d) 0,15

Tipo de tamiz Tamices finos Tamices gruesos

- Indican la abertura de malla del tamiz. Sis Sistemas temas de ttam am amizaci izaci ización ón Lo primero que tenemos que ver es que se puede trabajar con un tamiz (más sencillo) o con varios tamices. Estos tamices se pueden disponer de distintas formas: - Cascada: El bruto debe enfrentarse al tamiz con mayor luz de malla (l1 > l2 > ln). Vamos a obtener n+1 fracciones, siendo n el número de tamices. El tamaño de partícula estará comprendido entre la luz de malla de los tamices que lo limitan. - Serie: Los tamices se colocan uno a continuación del otro. Se recoge el rechazo del primer tamiz para pasarlo al segundo. (l1 < l2 < ln). Lo que se recoge es el cernido. En este caso nos interesa que el primer tamiz tenga la luz de malla menor. Tendremos tantos cernidos como número de tamices más un rechazo. Además de este método de clasificación, cuando hablamos de sistemas de tamización industriales, el criterio de tamización cambia y se realiza en función de los tamices trabajen fijos o móviles.

- Tamices fijos: 3

 Tamizador de tornillos sin fin. ▪ Estructura: • Carcasa cilíndrica en cuyo interior hay un tornillo sinfín que va a ayudar a que el bruto se enfrente al tamiz y avance hasta la salida. • En la parte inferior de la carcasa encontramos la luz o abertura conocida. • En un extremo, en la parte superior, se encuentra la tolva de alimentación. • Por el extremo opuesto encontramos una conducción para la recogida del rechazo. ▪ Funcionamiento.  Tamizador en corriente de aire. ▪ Estructura: • Tamiz en la parte superior. • Brazo central que rota y por cuyo interior entra aire. • Aspirador a la salida. ▪ Funcionamiento: Colocamos todo el bruto sobre el tamiz y ese bruto, por efecto del aspirador va a pasar a la luz del tamiz. Para evitar que esa luz se sature, impidiendo que pasen los finos, se hace pasar aire por el interior de ese brazo, lo que provoca la suspensión de las partículas permitiendo su paso por el tamiz. - Tamices móviles:  Tamices vibratorios. o Primer modelo: Evolución del tamiz oscilante de vaivén para mejorar su eficacia. ▪

Estructura: • Bandeja inferior. • Dos brazos articulados. • Muelle.

▪ Funcionamiento: El giro de la rueda provoca un movimiento que favorece la vibración del muele. Esto conduce a que el bruto que tenemos en el tamiz vaya pasando a través de la luz.

o Segundo modelo: ▪ Estructura: • Serie de tamices. Los tamices están colocados en cascada. • Base con muelles. • Motor 4

▪ Funcionamiento: El motor favorece el movimiento de los muelles que van a vibrar. En lugar de motor, se puede colocar una plataforma vibratoria que toda ella vibre. Así, el movimiento vibratorio se produce en la parte inferior y se transmite al tamiz de abajo a arriba. Interesa que esté abajo porque cada vez que bajamos la luz de malla es más pequeña, y será más complicado que el material pase el tamiz. o Tamiz vibratorio con ultrasonidos: ▪ Estructura: • Serie de tamices. • Base. • Fuente emisora de ultrasonidos, que se transmiten mejor pero no tienen la eficacia de llegar tan lejos. • Sistema de vibración lateral. ▪ Funcionamiento: para que todo el sistema tenga movilidad, a mitad del sistema encontramos un sistema de vibración lateral. Este equipo es típico de la tamización fina.

 Tamices oscilantes o vaivén. ▪ Estructura: • Bandeja en la parte inferior con dos brazos articulados. • En uno de los brazos hay una rueda. • La rueda es excéntrica. En lugar de estar el punto de rodamiento en el centro, está desplazado hacia un lado. ▪ Funcionamiento: Colocamos el material bruto en la bandeja y por efecto de los golpes de la rueda excéntrica, provoca movimientos oscilatorios en la bandeja que favorece que el material pase a través de la luz. Utilizamos un tamiz.

 Tamices rotatorios o de tambor. ▪ Estructura: • Tambor cilíndrico que rota. • Toda la superficie del tambor es una superficie tamizadora. ▪ Funcionamiento: Puede tamizarse en serie o en cascada, dependiendo de en qué zona del tambor coloquemos el material bruto. Lo mejor es en cascada.

EFIC EFICACIA ACIA DEL EEQU QU QUIPO IPO DE TTAM AM AMIZAC IZAC IZACIÓN IÓN Podemos encontrarnos con la situación de tener finos y gruesos en el rechazo y finos y gruesos en el cernido. No puede haber gruesos en el cernido y si los hay es un problema del tamiz, se ha estropeado. Causas de presencia de finos en el rechazo: 5

- Aglomeración de partículas: • Humedad excesiva del producto. ▪ Características de cohesividad o adherencia de las partículas. ▪ Cargas electrostáticas por frotamiento. - Tiempo del proceso de tamización: Si es insuficiente puede ser por una carga excesiva. Hay que jugar con el tiempo y la carga. Existen gráficas que relacionan ese ancho de malla (mm) con la carga del tamiz. Conforme aumente la carga del tamiz y la anchura de malla, tendremos el mismo rendimiento. Si aumenta la carga pero la anchura de malla es la misma, disminuye la eficacia del proceso. Se ha observado que tampoco un tiempo infinito es bueno. Hay que evaluar el rendimiento del proceso en función del tiempo porque llega un momento en el que extender el tiempo de tamización no compensa.

Caus Causas as de p presen resen resencia cia de gr gruesos uesos en el ccernid ernid ernido: o: - Existen irregularidades en la superficie del tamiz. Puede ser que: ▪ La irregularidad exista desde el comienzo. ▪ La superficie del tamiz se va deformando durante el proceso. Esto es difícil de evitar. Se puede producir el corrimiento de hilos. Lo que se hace inicialmente es comprobar que los tamices están bien construidos mediante una tamización control al inicio y a lo largo de los procesos de tamización para verificar la vida útil del tamiz. Estos controles se realizan con esferas de vidrio con un tamaño determinado y se comprueba si existe alguna irregularidad. Las esferas no tienen adherencias. Así comprobamos la eficacia.

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