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Práctica de Mezclado, Ejercicios de Química Industrial

Refiere a los diferentes métodos de Mezclado, características y cuestionario en relación a los principios y conceptos

Tipo: Ejercicios

2021/2022

Subido el 16/11/2022

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PRÁCTICA 6: “MOLIENDA Y MEZCLADO DE SÓLIDOS
OBJETIVO
Identificar las principales variables que afectan el proceso de mezclado
TIEMPO ESTIMADO
3 horas
ANTECEDENTES
MOLIENDA
Muchos materiales sólidos se presentan a menudo con dimensiones demasiado grandes para su
uso, por lo que se deben reducir. Los términos «trituración» y «molienda» se usan para denotar
la subdivisión de partículas sólidas grandes en partículas más pequeñas. Las dimensiones de las
partículas sólidas tienen una importancia fundamental en la industria farmacéutica y en la
producción de medicamentos eficaces, puesto que determinan sus propiedades físicas y sus
propiedades biofarmacéuticas.
La reducción del tamaño implica la división, si se aplica sobre sólidos secos y se obtienen
partículas de reducido tamaño recibe el nombre de «pulverización» tras la pulverización
observamos que no solo hemos modificado el tamaño de partícula, sino que también hemos
aumentado el número de partículas que tenemos, así como la superficie total, ya que
modificamos la relación superficie / volumen.
En diversas industrias (no sólo la farmacéutica), se emplean métodos para la reducción del
tamaño de partícula. Éstos se basan en distintos principios. Algunos ejemplos son:
Compresión: se usa para la reducción grosera de sólidos duros.
Impacto o golpeteo: por ejemplo, pulverización mediante martillos o bolas que producen
tamaños gruesos, medianos o finos.
Rozamiento o erosión: Sólo es adecuado para materiales blandos y puede producir
materiales muy finos.
Cortado: se suele emplear para obtener partículas de tamaños prefijados.
Desgarramiento: se aplica también a materiales blandos.
Pulverización y operaciones asociadas
Por pulverización se entiende la reducción del tamaño cuando se aplica sobre sólidos secos para
la obtención de partículas de reducido tamaño; es decir, la obtención de un sólido
multiparticulado. Según la fuente de energía utilizada en la pulverización, se puede clasificar en:
1. Mecánica: la más empleada en la industria farmacéutica (ver más adelante).
2. Eléctrica o anódica: como la obtención de plata coloidal u oro coloidal.
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PRÁCTICA 6: “MOLIENDA Y MEZCLADO DE SÓLIDOS”

OBJETIVO

Identificar las principales variables que afectan el proceso de mezclado TIEMPO ESTIMADO 3 horas ANTECEDENTES MOLIENDA Muchos materiales sólidos se presentan a menudo con dimensiones demasiado grandes para su uso, por lo que se deben reducir. Los términos «trituración» y «molienda» se usan para denotar la subdivisión de partículas sólidas grandes en partículas más pequeñas. Las dimensiones de las partículas sólidas tienen una importancia fundamental en la industria farmacéutica y en la producción de medicamentos eficaces, puesto que determinan sus propiedades físicas y sus propiedades biofarmacéuticas. La reducción del tamaño implica la división, si se aplica sobre sólidos secos y se obtienen partículas de reducido tamaño recibe el nombre de « pulverización » tras la pulverización observamos que no solo hemos modificado el tamaño de partícula, sino que también hemos aumentado el número de partículas que tenemos, así como la superficie total, ya que modificamos la relación superficie / volumen. En diversas industrias (no sólo la farmacéutica), se emplean métodos para la reducción del tamaño de partícula. Éstos se basan en distintos principios. Algunos ejemplos son:

  • Compresión: se usa para la reducción grosera de sólidos duros.
  • Impacto o golpeteo: por ejemplo, pulverización mediante martillos o bolas que producen tamaños gruesos, medianos o finos.
  • Rozamiento o erosión: Sólo es adecuado para materiales blandos y puede producir materiales muy finos.
  • Cortado: se suele emplear para obtener partículas de tamaños prefijados.
  • Desgarramiento: se aplica también a materiales blandos. Pulverización y operaciones asociadas Por pulverización se entiende la reducción del tamaño cuando se aplica sobre sólidos secos para la obtención de partículas de reducido tamaño; es decir, la obtención de un sólido multiparticulado. Según la fuente de energía utilizada en la pulverización, se puede clasificar en:
  1. Mecánica : la más empleada en la industria farmacéutica (ver más adelante).
  2. Eléctrica o anódica: como la obtención de plata coloidal u oro coloidal.
  1. Fisicoquímica:
    • Por sublimación: yodo resublimado, azufre en flor.
    • Por cambio de disolventes: solución alcohólica de azufre, vertida sobre agua y desecada.
    • Por reacciones de doble descomposición. En función del tamaño de partícula, es habitual hablar de distintos tipos de pulverización:
    • Grosera: > 840 mm
    • Intermedia: 840- 75 mm
    • Fina: <75 a > 1 mm
    • Ultrafina: < 1 mm Algunos ejempos de molinos utilizados en la industria farmacéutica son el molino de cono: https://youtu.be/3Fvw5RPsptU y el molino universal: https://youtu.be/kSAjR_pQS00 Por último, en la industria farmacéutica se utiliza mucho el tamizado de polvos para uniformar el tamaño de partícula. Esta operación no implica triturar las partículas, pero sí reduce su tamaño, puesto que implica desagregar los grumos o aglomeraciones del material, pasándolo a través de una malla con o sin ultrasonido. Véanse: https://youtu.be/4BSBaZzi_60 y https://youtu.be/GVhqgOfLoyU MEZCLADO El mezclado es una operación mediante la cual se produce la interposición de las partículas de cada componente de la mezcla entre las de los restantes componentes. Si esto se da, se produce una situación ideal (mezcla perfecta). Para elegir el mejor método de mezclado de deben considerar los siguientes puntos.
    • La cantidad total por mezclar
    • Proporción en peso de los componentes
    • Resistencia de los materiales al desgaste
    • Propiedades de flujo del sistema de partículas
    • Diferencias en las características físicas de los componentes El objetivo genérico de cualquier proceso de mezclado es asegurar que la composición de las fracciones tomadas de una mezcla sea similar a la de la totalidad de esta; es decir, la obtención de una mezcla homogénea. Tipos de mezcla Las mezclas se pueden clasificar en tres grupos: a) Mezclas positivas, b) Mezclas negativas y c) Mezclas neutras. Mecanismos de mezclado y segregación Existen tres mecanismos principales mediante los cuales se produce la mezcla en polvo: convección, corte y difusión.

Fuerza electrostática: Este es un factor muy importante generado en materiales no conductores de electricidad. El mezclado de dos materiales con igual carga provoca una fuerza de repulsión que produce la a la segregación y la adherencia uno de los dos materiales en las paredes del equipo. Los compuestos orgánicos tienden a acumular mayor carga electrostática. Las cargas se generan por el roce de materiales que generan electrones en su superficie cuya carga no se puede contrarrestar la acumulación de cargas se puede disminuir con la adición de agentes tensoactivos al polvo que le aumentan su conductividad de superficie, (otra forma es realizado el mezclado a una humedad mayor al 40% pero esto no suele aplicar a la industria farmacéutica). Los tipos de mezcladores más utilizados en la industria farmacéutica son: a) Mezclador de Pantalón; véase: https://youtu.be/XaWDCimVqso b) Mezclador de Listón; véase: https://youtu.be/nkReNfAgKk0 c) Mezclador Cónico; véase: https://youtu.be/Mmrk3ZgHCWw d) Mezclador de Alto Corte; véase: https://youtu.be/LWZiuJv7v9o d) Contenedor - Mezclador “Bin Mixer”; véase: https://youtu.be/F7pcYb2U2zs y https://youtu.be/AnLiWnHfE La segregación es el efecto contrario a la mezcla; es decir, la separación de componentes. Se debe tener cuidado para evitar la segregación durante la manipulación después del mezclado de polvos. DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES A REALIZAR A. Surtido de Materias Primas B. Procedimiento (Desarrollo metodológico) C. Resultados D. Cuestionario MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS EQUIPO Mezclador de polvos: Pantalón o “V” (o bien, de cubo) Ballesta (muestreador) Tamiz malla 20 MATERIAL POR EQUIPO DE TRABAJO Balanza granataria Balanza analítica Cronómetro Espátula Papel encerado para pesar Bandeja de plástico Matraz aforado de 10mL Bolsa de plástico 48x60 cm (aproximadamente) 1 celda de cuarzo 1 espectrofotómetro 1 pipeta de 10mL 1 micropipeta 1kg de azúcar 1 frasco de 225 g de café (aprox)

MATERIAS PRIMAS

Fórmula cuali-cuantitativa Materias primas Porcentaje (v/v) Café (principio activo) 30% Azúcar 70% De acuerdo con el volumen del mezclador, calcular la cantidad en g de cada componente utilizando las densidades aparentes de cada uno como referencia, teniendo: Densidad aparente café = 0.2631 g/mL Densidad aparente azúcar = 0.897 g/mL Si los valores mostrados aplican para 1mL, ¿Cuál sería la proporción para llenar el mezclador en V casi a su capacidad total? y ¿Cuáles serían los gramos totales a utilizar por cada componente? Por ejemplo, para llenar un recipiente de 100mL, se hace una relación de proporcionalidad, ya que tenemos que 0.2631 g de café caben en 1 mL, por lo que para 100 mL se necesitan 26.31g, utilizando la misma lógica con el azúcar, para éste sería necesario 89.7g, dando una suma total de 116.01 g que sería la cantidad en gramos necesaria para llenar el recipiente. Ya con la cantidad total de mezcla se calcula el porcentaje correspondiente de acuerdo con el caso. PROCEDIMIENTO (DESARROLLO METODOLÓGICO)

  1. Verifica las condiciones de área y equipo conforme al reporte de despeje de área.
  2. Tamizar previamente las materias primas (con una malla de tamaño 20).
  3. Ajustar la velocidad del mezclador de cubo o en “V” (registra la velocidad).
  4. Detener el equipo.
  5. Cargar el mezclador con los siguientes materiales: Café y azúcar
  6. Cerrar el mezclador, asegurando que no queden espacios donde se pueda fugar el polvo.
  7. Mezclar los polvos en el mezclador durante los siguientes tiempos, medidos con el cronómetro: 30 segundos, 2, 3, 6, 9, 12, 15 y 25 minutos.
  8. Tomar muestras de 1 g aprox. de 3 puntos de cada tiempo del mezclado, con ayuda de la balloneta. Muestrear la mezcla para obtener resultados representativos de la uniformidad de mezclado.
  9. Pesar 10 mg de muestra y disolver en 10 mL con agua destilada y leer a la longitud de 290nm. RESULTADO
  10. Describan las observaciones relativas a la uniformidad de color de las muestras, en cada tiempo y en cada zona de muestreo.
  11. Registrar los datos de absorbancia obtenidos en la tabla de resultados. Calcular la concentración de café en cada tiempo y zona de muestreo. Graficar estos datos.