LABORATORIO DE BIOINGENIERÍA EQUIPO 4

OBJETIVOS

• Determinar las variables involucradas a un proceso de mezcla y cómo afectan estas a la homogeneidad de la mezcla.
• Conocer los métodos de disminución de errores de homogeneidad en el mezclado.
• Estar al tanto de los equipos comúnmente empleados para el mezclado en las diferentes industrias.

Introducción 

Operación unitaria que consiste en tratar dos o más componentes de forma que cada unidad de los componentes contacte lo más posible con las demás.  

Su importancia radica en la manufactura de determinados productos alimenticios, farmacéuticos, cerámicos, plásticos, detergentes, fertilizantes, entre otros. Evidencia de esto es la magnitud de la producción mundial que al año representa más de mil millones de kilogramos de productos granulares  y en polvo, muchos de los cuales deben ser mezclados de manera uniforme para cumplir con las metas de calidad y rendimiento esperadas

Las mezclas de sólidos son de categoría compleja ya que no ocurren de manera espontánea, debido a que el mezclado depende del tamaño de la partícula, densidad y forma. Estos factores complican el proceso al momento de mezclado.

La teoría del mezclado indica que pueden existir dos casos, mezclado aleatorio y mezclado ordenado. En la mezcla aleatoria la probabilidad de encuentro entre partículas en una muestra es proporcional al número de partículas del mismo en la mezcla total. En la muestra ordenada los componentes no son independientes unos de otros y se da entre sólidos altamente cohesivos en los que uno de ellos actúa como portador de partículas del otro sólido.

La mezcla ordenada es muy poco probable ya que se esperaría una homogeneización perfecta, comúnmente se obtiene la mezcla aleatoria. Esto se debe a que la probabilidad de encuentro en la aleatoria es mayor dependiendo de la cantidad de partículas que se encuentran y en la ordenada depende de la cohesión de los sólidos.

Tipos de Mezclado

• Mezclado Convectivo: implica un movimiento de masas de polvo relativamente grande. Este movimiento puede consistir en la inversión (mezcladores de volteo) o bien puede producirse por arrastre mediante una hélice, por un tornillo sin fin u otro.[pic 2]
• Mezclado por Difusión: se debe al movimiento aleatorio individual de las partículas.[pic 3]
• Mezclado por Cizalla: Planos de deslizamiento en la masa de polvo en el interior del mezclador.[pic 4]

Para diseñar o proyectar bien un mezclador hay que tener en cuenta no solo el elemento mezclador sino también la forma del recipiente y diferentes parámetros que afectan el mezclado como: tamaño de la partícula, forma y rugosidad de la partícula, la presión, la temperatura, la densidad, la relación de la mezcla de las sustancias, formación de cargas eléctricas y tiempo de mezclado.

Tipos de mezcladores.

MEZCLADORES MÓVILES: Se caracterizan por un mezclado difusión suave, útiles para materiales friables, aunque no son aptos para materiales cohesivos.

[pic 5]

• Mezcladoras de Carcaza Giratoria: mezcladora de doble cono, carcaza gemela (pantalón).

• Mezcladora de carcaza fina: mezcladora de cinta en espiral, paletas, tornillos helicoidales (solos o en combinación).
• Mezcladores de paletas o brazos: consisten de una o varias paletas horizontales, verticales o inclinadas que giran axial,ente dentro de un recipiente.[pic 6]

Ejemplo:

• Mezcladores de brazos rectos
• Mezclador de rastrillo
• Amasador
• Batidor o emulsificador
• Paletas de doble movimiento

• Mezcladores de turbinas o impulsos centrífugos: contiene una o varias bombas trabajando en un recipiente.
• Mezcladores de hélices o helicoidales.[pic 7]

• Mezcladoras Propulsoras Verticales: mezcladoras de aire fluidificado.
• Mezcladores Inmóviles: dispositivos de procesamiento continuo.

MEZCLADOR ESTÁTICO CON AGITACIÓN INTERNA: Difusividad + Convección, no apto para materiales friables.

MEZCLADOR ESTÁTICO SIN AGITACIÓN INTERNA: Mezclado convectivo, grandes volúmenes, materiales poco cohesivos y alimentan a otros equipos.[pic 8][pic 9]

Aplicaciones a las distintas carreras

• APLICACIÓN FARMACÉUTICA

Mezclado como operación unitaria en la fabricación de medicamentos

El proceso de elaboración de un producto sólido farmacéutico, implica el mezclado del activo con los excipientes, con el objetivo de alcanzar la uniformidad de contenido (UC) de manera que durante la posterior dosificación (compresión, llenado de cápsulas o sobres, etc.) se obtengan unidades de dosis con el contenido adecuado.

Los sistemas de mezclado convencionales, utilizan mezcladores rotatorios fijos que deben descargarse a recipientes contenedores en los que se almacenan hasta el momento de la dosificación.

En cambio, un contenedor intermedio (IBC) está constituida por una estación de mezclado fija, con unidades contenedoras o bines móviles. De esta manera, luego de cargar con producto una unidad contenedora, ésta se utilizará para las tres funciones:

a) Mezclado

b) Almacenamiento

c) Dosificación

En la industria farmacéutica, se presentan mezclas de polvos con características de “Flujo Libre” que no presentan mayores inconvenientes para uniformar su contenido, pero son las mezclas de polvos de carácter “Cohesivo” las que requieren un adecuado grado de convección y corte de los componentes, que en mezcladores BVC se alcanza gracias a su geometría, sección rectangular y elevada velocidad de rotación.[pic 10]

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