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May 09, 2023

Desafios da mistura de pó e como superá-los

01 de outubro de 2019 A mistura de materiais em pó e granulados é fundamental para a qualidade e

01 de outubro de 2019

A mistura de materiais em pó e granulados é fundamental para a qualidade e o desempenho de uma ampla gama de produtos em muitos processos nas indústrias alimentícia, farmacêutica, de papel, plásticos e borracha. Para que um produto final cumpra com os atributos exigidos, três características importantes são exigidas do produto misturado: fluxo, homogeneidade e amostragem da mistura para avaliar a mistura do produto. Os misturadores de pó (tumbling, convectivo ou de alto cisalhamento) são classificados de acordo com seu mecanismo de mistura: difusão, convecção e cisalhamento. A escolha do misturador depende das características da partícula, como forma, tamanho da partícula, densidade e quantidade de cada componente. A consideração desses fatores minimizará o potencial de segregação. O volume de preenchimento do misturador, a duração da mistura e o número de revoluções (no caso de misturadores rotativos) são críticos.

A fluidez nunca pode ser expressa como um único valor ou índice. A fluidez é o resultado da combinação das propriedades físicas de um material que afetam o fluxo do material e o equipamento usado para manusear, armazenar ou processar o material. A principal motivação para a produção de pós farmacêuticos de fluxo livre é o estabelecimento de alimentação consistente de recipientes de armazenamento a granel para mecanismos de alimentação de operações de processamento subsequentes. Todos esses mecanismos de transferência requerem um comportamento de fluxo de pó apropriado, que depende das propriedades do material e do equipamento de processo, bem como do projeto do equipamento de transferência. Forças interpartículas, incluindo forças de van der Waals, forças capilares (ponte de líquido), forças eletrostáticas, forças que levam à sinterização e formação de pontes sólidas, forças de fricção e outras, podem ter um forte efeito no comportamento de sistemas de fluxo de pó, como tremonhas, risers, leitos empacotados e fluidizados e transporte pneumático. Essas forças são responsáveis ​​pelas propriedades coesivas dos pós finos e sua tendência a formar agregados ou aglomerados. A introdução de quantidades relativamente pequenas de umidade pode transformar um pó de fluxo livre em algo muito mais difícil de manusear. Portanto, entender o efeito da umidade no material que está sendo manuseado e armazenado é essencial para o desenvolvimento de estratégias operacionais econômicas.

Muitas empresas nas indústrias de processos químicos (CPI) enfrentam problemas de fluxo e comportamento do fluxo principal devido à natureza coesiva dos pós. Muitas vezes, modificar o design do funil de descarga do material facilita o fluxo que é particularmente crítico na indústria farmacêutica, onde o fluxo uniforme da mistura de pó deve ser alimentado à prensa de comprimidos para obter uma distribuição de dosagem uniforme. O design do funil de fluxo de massa evita o fluxo de pó e pulsante. O método padrão para caracterizar as propriedades de fluxo de materiais sólidos é o teste de cisalhamento que fornece as informações para o local de escoamento do sólido em questão. Todas as outras propriedades de fluxo (ângulo de atrito interno, coesão, função de fluxo, ângulo cinemático de atrito na parede, etc.) de sólidos também são determinadas a partir dos locais de escoamento.

A segregação tende a ocorrer sempre que o material a granel se move. Cada operação de manipulação ou processamento, portanto, dá origem a condições nas quais a segregação pode ocorrer. A segregação ocorre onde as forças diferenciais atuam em diferentes frações da massa do material a granel. As forças diferenciais em jogo são determinadas pela mecânica predominante em operações específicas de manuseio de materiais. A diferença na maioria das propriedades particuladas pode, em certas circunstâncias, causar um movimento não aleatório das partículas. A segregação ocorre dentro de um misturador quando diferenças nas propriedades particuladas causam um movimento preferencial de partículas para certas regiões do misturador. Diferenças no tamanho, densidade, forma e resiliência das partículas são as propriedades mais responsáveis ​​pela segregação. Os tipos de segregação mais comumente observados são segregação por percolação ou peneiração, segregação por trajetória, segregação por fluidização e segregação por poeira.