MISTURA DE SLIDOS E

LQUIDOS

Professora Camila Argenta Fante

MISTURA

Amplamente utilizada nas indstrias farmacuticas, cosmticas e

de alimentos, com a finalidade de obter produtos uniformes,

tanto na forma lquida como na slida.

Operao que promove uma distribuio mais uniforme de dois

ou mais componentes por meio da movimentao dos

componentes produzida por equipamentos mecnicos.

A mistura uma operao durante a qual se efetua a

combinao uniforme de vrios componentes de uma formulao

Mistura: distribuio aleatria de duas ou mais fases,

inicialmente separadas, umas nas outras e cuja finalidade

promover a homogeneizao do sistema.

Agitao e mistura: reorientao de partculas em relao

umas as outras, de modo a se obter uniformidade em um

sistema

FINALIDADES DA MISTURA E AGITAO

Promover o contato ntimo entre as substncias

melhor controle de reaes qumicas;

transferncia de massa mais eficiente (processos deextrao destilao, cristalizao, secagem)

Preparar materiais com propriedades nonecessariamente presentes nos ingredientes

emulses

Mistura de dois lquidos miscveis

preparo de solues

Dissoluo de slidos em lquidos

preparo de solues

Finalidades

Dispersar um gs em um lquido finas bolhas de oxignio do ar em uma suspenso de

microrganismos para fermentao ou para oprocesso de lodo ativado no tratamento de efluentes.

Suspenso de finas partculas slidas em um lquido preparo de suspenses.

Agitao do fluido para aumentar a transferncia de calor entre o fluido

e uma superfcie

FINALIDADES DA MISTURA E AGITAO

Fatores que influenciam a escolha de um

equipamento de mistura

Exigncias do processo: assepsia, durao,componentes

Propriedades do escoamento dos fluidos do processo

Para lquidos: Viscosidade, densidade, relao entreas densidades, miscibilidade

Para slidos: granulometria, densidade, relao entredensidades, forma, aderncia, molhabilidade

Custos do equipamento e sua manuteno, temporequerido e energia necessria para a mistura

Materiais de construo necessrios: ao inoxidvelacabamento espelhado

Equipamentos de mistura

I - Misturadores para Lquidos de viscosidade pequena ou moderada Agitadores de hlice, ps, turbinas

II - Misturadores para Fluidos de grande viscosidade (pastas, massas e cremes) e slidos plsticos

Misturadores de bandeja estacionria, bandeja giratria, fita helicoidal, cnico

Misturador amassador de brao duplo (masseira)

III - Misturadores para Slidos secos Misturadores que giram o contedo (cone duplo, cone oblquo, cone em V,

cone em Y, cilindro horizontal)

Misturador de cubeta horizontal Misturadores de fitas e/ou de rosca helicoidal

IV - Misturadores gs-lquido Agitador com armao de arame, agitador de jato de ar

Intensidade de segregao

Medida da variao da composio entre os vrios

pontos do sistema

Quando a mistura completa, a intensidade de

segregao zero (sistema com composio uniforme)

Mecanismo de Mistura X Tempo

tempo inicial: turbulncia.

estgios finais do processo: difuso molecular.

MISTURA DE SLIDOS

Mistura de slidos

Mistura deficiente: pode acarretar dose insuficiente emps dispersveis, comprimidos e drgeas

Mistura perfeita, ideal (completamente aleatria):probabilidade de encontrar uma partcula de um

constituinte em qualquer ponto idntica

cada partcula de um constituinte A est cercada por partculasdo outro constituinte B em qualquer ponto do sistema

A mistura ideal exige partculas de igual tamanho edensidade.

a distribuio de pelo menos um

componente slido no meio de outro.

Intensidade e escala de segregao

(c) simultaneous reduction of

intensity and scale of

segregation.

(a) reduction in scale of

segregation;

(b) reduction in intensity of

segregation

1/

Aspectos crticos em slidos

Pesagem; Mistura (incorporao e homogeneizao); Encapsulamento ; Condies ambientais e armazenamento; Aspectos biofarmacuticos: absoro de

FFS orais;

Escolha de excipientes.

PREPARO DE COMPRIMIDOS

VIA MIDA

FABRICAAO DE COMPRIMIDOS

Granulao a seco

FABRICAAO DE COMPRIMIDOS

Compresso direta

MISTURA DE SLIDOS

O grau de mistura que atingido depende de: tamanho relativo da partcula slida, formato e

densidade de cada componente;

a eficincia do misturador para aquele componente

a tendncia dos materiais a formar agregados;

contedo de umidade, caractersticas superficiais e de escoamento de cada um dos componentes.

No manuseio de slidos particulados ou de ps no possvel conseguir uma mistura completamente

uniforme como no caso de lquidos.

Fatores que influenciam no grau

de mistura de slidos: Tamanho das partculas: homogeneidade, resistncia

mecnica, comportamento reolgico.

Forma: fluidez, segregao. Densidade: foras gravitacionais que agem sobre a

partcula.

Coeso: Tendncia agregao. Contedo de umidade:

slidos constitudos por partculas de fcil escoamento: misturaa seco

material muito mido: mistura a mido.

Caractersticas de escoamento: determinam afacilidade de mistura)

Eficincia do misturador:

Mistura de Slidos

Consome mais energia que a mistura de lquidos e requer moagemprvia do material;

Em geral, materiais de mesmo tamanho, forma e densidade formammisturas mais homogneas.

Materiais heterogneos: equilbrio de regies de mistura e regiesde no mistura.

Em alguns processos aps um certo tempo cada vez mais difcilobter uma mistura completa do material

as caractersticas de escoamento influenciam o grau e a facilidade da mistura;

durante a mistura pode haver gerao de cargas eltricas: uso de surfactantes ou operao a mido;

alguns materiais tendem a segregar uso de excipientes

Foras que atuam no processo

Inerciais e de acelerao

Gravitacionais

Difuso

Mistura pneumtica

Conveco

Mecanismos de mistura

DIFUSO

(revolvimento, cisalhamento, tombamento)

Neste processo as partculas so reorientadas uma em relao soutras quando so colocadas em movimento aleatrio

H criao de planos de deslizamento dentro da massa comoresultado da mistura de grupos de partculas.

H deslocamento relativo de pores grandes do material.

Exemplos de misturadores que operam com este principio so :misturadores em V, cones duplos, misturadores em cubo,

misturadores bin, misturadores de tambores

http://www.powdermix.com.br/home.html

MISTURA por

DIFUSO (revolvimento, tombamento):

Misturador de cone duplo em V

MISTURADORES EM V

MISTURADOR EM V

Misturadores de solidos

BIN

http://www.youtube.com/watch?v=GQkJjHdXRrM

Misturador de duplo cone

MISTURADORES DE TAMBORES

As partculas so

reorientadas uma em

relao s outras como

resultado do revolvimento

promovido pela expanso e

movimentao de um gs

em um leito de partculas

MISTURA PNEUMTICA

Misturador em Espiral com injeo

de ar quente

Misturadores de pastas e

slidos

Transporte de produto ou grupos de partculas de um

ponto a outro

Exemplos de misturadores que utilizam este princpio:

Misturadores de fitas, misturadores tipo masseira,

misturadores helicoidais, misturadores verticais de alta

intensidade, etc.

CONVECO (Revolvimento)

MISTURADORES CONVECTIVOS

MISTURADOR DE FITAS

Misturador de fitas

Mecanismos de misturadores de fitas

Misturador de rosca helicoidal

Misturador Helicoidal para Slidos e

Pastas

Sistema contnuo de mistura

com agitador helicoidal

MISTURADOR DE FITA HELICOIDAL

MISTURADOR CNICO DE

LMINAS GEMINADAS

Avaliao do Processo de Mistura

Incio da mistura: a maioria das amostras consistem

quase inteiramente de um componente

A medida que a mistura ocorre, a composio de cada

amostra torna-se mais uniforme e se aproxima da

composio mdia da mistura.

Escala de Segregao: uma forma de medir a casualizao da distribuio.

Intensidade de Segregao: a medida da variao dacomposio nas diferentes pores da mistura.

Mistura completa : intensidade de segregao zero.

Desvio padro de cada frao em amostras

sucessivas

Sendo m = desvio padro

n = numero de amostras

x a concentrao do componentes em cada amostra

x= concentrao mdia das amostras.

O desvio padro diminui a medida que a uniformidade de

mistura aumenta

1

2

n

xx

m

ndices de mistura Para avaliar a extenso da mistura Comparar tipos alternativos de equipamentos

= o desvio padro de uma amostra perfeitamente

misturada

o = desvio padro de uma amostra no incio da mistura

m = desvio padro de uma amostra retirada no

decorrer da mistura

V1 = volume fracional mdio ou frao de massa de

cada componente na mistura.

ndice de mistura M1 usado quando massas

aproximadamente iguais de componentes so

misturados e/ou so usadas velocidades relativamente

baixas de misturas

M2 usado quando uma pequena quantidade de um

componente incorporado em um grande volume de

material e/ou quando so empregadas velocidades

elevadas de mistura.

M3 usado tanto para slidos quanto para lquidos de

modo similar ao utilizado para M1.

0

1mM

loglog

loglog

0

2mM

22

0

22

3

mM

110 1 VV

MISTURA DE LQUIDOS

MISTURA DE LQUIDOS

A seleo do tipo de equipamento determinada pelos fatores:

viscosidademedida da resistncia aoescoamento

Miscibilidade: mistura de lquidosmiscveis e mistura de lquidosimiscveisemulsificao

Densidade, relao entre asdensidades,

MECANISMOS DE MISTURA DE LQUIDOS:

a- MISTURA POR CONVECO

movimento de pores relativamente grandes do material que

est sendo misturado de um local para outro no sistema.

Predomina em misturadores que movem pores adjacentes defluido em diferentes direes dispersando o sistema nas trsdimenses.

b- MISTURA TURBULENTA

flutuaes aleatrias da velocidade no fluido em qualquer ponto do

sistema um mecanismo efetivo de mistura porquediferenas de velocidade produzem uma distribuio aleatria

das partculas do fluido

Conjunto de turbilhes (remoinhos) de tamanhos variados escala de turbulncia distribuio de tamanhos dosredemoinhos

MECANISMOS DE MISTURA DE LQUIDOS:

c- MISTURA LAMINAR

Ocorre: Quando fluidos altamente viscosos so misturados Quando a agitao suave Em camadas de lquidos adjacentes s superfcies dos

equipamentos.

requer um tempo muito longo para a completa homogeneizao dosistema.

d- DIFUSO MOLECULAR

descrito pela Lei de Fick: a velocidade de transporte de massa(dm/dt) atravs da rea interfacial A proporcional ao gradiente deconcentrao (dc/dx).

dm = D . A . dC

dt dx

D o coeficiente de difuso: depende do tamanho das molculas que sedifundem e tambm da viscosidade do meio.

A mistura por difuso pode ser bastante demorada pois com o tempo o gradiente de concentrao vai se reduzindo

EQUIPAMENTOS PARA MISTURA DE LQUIDOS

O equipamento selecionado considerando aviscosidade dos produtos que sero misturados

A energia para a propulso necessria para oprocesso obtida basicamente atravs dosseguintes dispositivos:

impulsores (agitadores) ;

correntes de ar;

jatos de lquidos.

EQUIPAMENTOS PARA

MISTURA DE LQUIDOS Os equipamentos podem ser contnuos ou descontnuos

Usualmente a indstria farmacutica opera em batelada,a de alimentos de maneira continua

Os equipamentos descontnuos so constitudosbasicamente por :

Um tanque ou recipiente adequado para conter omaterial a ser misturado

Uma fonte de energia cintica para fornecer energiaao sistema para que mistura ocorra rapidamente

Mistura de lquidos de

viscosidade pequena a

moderada

Hlice, ps, turbinas

IMPULSORES (agitadores) para mistura de lquidos de viscosidade

pequena e moderada: Hlice, ps, turbinas

Hlice: Elemento impulsor de folhas curtas (

Tanque cilndrico

Tanque

verticalTanque

cilndrico

Vrtice

Um vrtex ou vrtice um escoamentogiratrio onde as linhas de corrente apresentam

um padro circular ou espiral. So movimentos

espirais ao redor de um centro de rotao.

FORMAO DO VRTICE

Produzido pela ao da fora centrfuga que age no lquido

em rotao, devido componente tangencial da

velocidade do fluido. - Geralmente ocorre em lquidos de

baixa viscosidade (com agitao central).

Maneiras de evitar o vrtice:

- descentralizar o agitador;

- inclinar o agitador de 15 em relao ao

centro do tanque;

- colocar o agitador na horizontal;

- usar defletores.

Vrtice e defletores

Defletores

Hlices Caractersticas

Auto limpantes - Limpam se a si prprias durante ofuncionamento

Podem ser usadas em larga gama de velocidades

Proporcionam excelente efeito de corte a altasvelocidades

No danificam partculas dispersas a velocidadesreduzidas

Consomem pouca energia

HLICES

Formas de fluxo originadas por

hlices

Tanque agitado por hlice

Posio do agitador em relao ao eixo do tanque

Posio do agitador influencia a

eficincia de mistura

Tanque de mistura- agitador

colocado na lateral

Tanque de mistura- agitador

colocado fora do centro

Misturadores de ps

P: agitador

relativamente largo e

achatado (placa plana)

preso a uma haste mais

longa

Em geral so colocadas no

centro do tanque

Produzem mistura suave

Velocidades: 10 150 rpm

MISTURADOR DE PAS

Ps - uso

Manipulao de substncias cristalinas frgeis

Misturas de lquidos miscveis

Preparo de solues de produtos slidos

Para melhorar o fluxo do produto so colocados

anteparos ( defletores, chicanas )

Misturador tipo ncora

MISTURADORES DE TURBINA

Impulsor com mais de quatro folhas montadas sobre o

mesmo elemento e fixas a um eixo rotatrio

Menores que as ps

30 a 50% do dimetro do tanque

Velocidades: 30 500rpm

Misturadores de turbina

Misturadores de turbina

TIPOS DE TURBINAS

Tanque agitado por turbina

TURBINA

TURBINA

Comparao

HLICES

Autolimpantes

Uso em larga gama de velocidades

Efeito de corte a altas velocidades

No danificam partculas dispersas a altas

velocidades

Pouco consumo de energia

TURBINAS

Excelentes para produzir circulao

Limitadas por estreita gama de velocidades

Geralmente montadas em eixo vertical

Eficientes para fluidos de alta viscosidade

So facilmente entupidas por partculas slidas

So de fabrico dispendioso

Misturadores em funo da viscosidade

Seleo de misturadores

Disco dentado

Ancora

Rotor helicoidal fita

Turbina laminar linear

Disperso leo-gua

uso de 2 impulsores

Disperso de gases em lquidos

Disperso

global

Recirculao

parcial

Baixa taxa de

gas, alta

velocidade

Moderada

taxa de gas,

velocidade

normal

Batedeira

Turbulento

Impulsor

inundado

Flutuao

controlada

Coalescncia

controlada

Misturadores para pastas de

grande viscosidade

Misturadores para pastas de

grande viscosidade

Misturador em Espiral

Misturadores Nauta e de fita

Misturador de fitas ou cintas

(ribbon blender)

Misturador de fitas

Misturador de fitas

Misturador de hlices duplas

Agitador-transportador para produtos viscosos

Sada

Entrada

Misturadores helicoidais

Misturador- transportador para

produtos viscosos

Misturadores planetarios

Misturadores planetrios

Misturadores planetrios

http://www.youtube.com/watch?v=9m8kXzgK95o

Misturadores planetrios

Misturadores planetrios

Misturador

industrial

Detalhe de

misturador

industrial

Misturador

industrial

Tanque de mistura com agitador

raspador para produtos viscosos

Misturador de hlice em Z - Masseira

Misturador pomadas e cremes

Misturador de fita helicoidal

vertical

Tanque de mistura e corte cremes e pastas

Tanque assptico de mistura