EQUIPOS

En general, los equipos de conminución están formados por tres partes: un conducto de alimentación, un mecanismo de molienda (un rotor o expulsor) y un conducto para la salida y recolección del material. Los principales equipos utilizados a nivel farmacéutico son:

1. M. cortador o de cuchillas: Son las máquinas más antiguas usadas en farmacia. Está compuesto de un cortador rotatorio al cual se le puede colocar más de 10 tipos de cuchillas que giran a velocidades mayores de 200 rpm. En su parte inferior posee un tamiz con el cual se controla el tamaño máximo de partícula deseado. El tamaño y forma de partícula también están determinados por la distancia entre el rotor y las cuchillas estáticas. Estos molinos aplican la presión por medio de cuchillas en un área lineal del material. Estas penetran las partículas por deformación plástica produciendo una depresión angosta, que con ayuda del movimiento rápido del rotor actúa como una sierra cortando y triturando el material. Estas máquinas están diseñadas especialmente para triturar materiales fibrosos, sintéticos, elásticos y de origen vegetal en los que el mecanismo de cizallamiento es mucho más efectivo que los mecanismos de compresión, impacto y atrición. Por esta razón, éste molino produce partículas algo cúbicas. Su eficiencia depende del buen mantenimiento de sus cuchillas. Se recomienda que el material nunca deba exceder el tamaño de las cuchillas, ser poco grueso (menor de 2 cm.) y que la carga nunca exceda más de la mitad de su capacidad.

Equipo 1.

Algunos modelos poseen cuchillas giratorias cruzadas que sirven para la pulverización de sólidos ya triturados, o de sustancias que contienen algo de humedad. También se puede utilizar para mezclar fluidos. Una gran desventaja es que constantemente hay que parar el equipo y retirar el material que queda adherido en sus paredes ¹⁶.

2. M. de bolas: Consiste de un recipiente cónico o cilíndrico dispuesto en forma horizontal cuya longitud nunca debe exceder en 1,5 veces su anchura. El cilindro se llena parcialmente con bolas de acero inoxidable. La conminución ocurre principalmente por los mecanismos de impacto y atrición. Cuando el cilindro empieza a rotar, las bolas son empujadas por la fuerza centrifuga hacia la pared superior del cilindro. Las bolas que están más arriba viajan más rápido que las que están abajo; la velocidad óptima ocurre cuando las bolas forman un movimiento de cascada. Durante el movimiento, se produce un mecanismo de fricción entre las bolas, y éstas, al caer impactan y fragmentan el material. La velocidad crítica es aquella en que las bolas no forman el movimiento de cascada sino que rotan a la misma velocidad que el cilindro. La velocidad óptima varía entre el 50 y 75% de la velocidad crítica. Entre más grande sea el molino, menor será la velocidad crítica y viceversa. La molienda es más eficiente si las bolas ocupan entre el 30 - 50% del volumen del molino.

El material a pulverizar debe colocarse de forma tal que cubra todas las bolas, nunca más porque siempre debe haber algo de contacto total entre las bolas. Por tal razón, se logrará una mayor eficiencia si se disminuye la cantidad de espacios muertos entre éstas. La duración de la conminución puede variar desde horas hasta días dependiendo de la dureza del material. Sin embargo, el equipo tiene la opción de recolectar el material a ciertos intervalos de tiempo. La velocidad es un factor crítico para el proceso.

Equipo 2.

El número de giros por minuto para la velocidad óptima se determina por la ecuación:

N = 23-28/?d donde d = diámetro del molino en metros.

Las bolas de menor tamaño producen menos vacíos porque éstas tienen mayor área de contacto por unidad de peso. Comercialmente se dispone de bolas de acero inoxidable de 1.27 - 5.08 cm que no reaccionan con el material, además, se sanitizan y esterilizan fácilmente evitando su contaminación. Entre más pesadas sean las bolas más polvos finos generará. La ventaja del equipo es que puede obtener partículas muy finas, además de ser bueno para materiales duros y abrasivos, también mantiene un control hermético del polvo, y es bueno para polvos estériles porque el cilindro se puede llenar con un gas inerte para evitar su contaminación. Su desventaja es que el material de introducción no debe ser mayor de 1000 µM, por lo tanto el éste debe ser previamente premolido ^16,17.

3. M. de martillo rotatorio: Se basa en el mecanismo de compresión del material entre dos cuerpos. Entre más rápida sea la fuerza de aplicación más rápido ocurre la fractura por el aumento de la energía cinética concentrando la fuerza de fragmentación en un solo punto produciendo partículas que se fracturan rápidamente hasta el límite.

Consiste de un rotor horizontal o vertical unido a martillos fijos o pivotantes encajados en una carcasa. En la parte inferior están dotados de un tamiz fijo o intercambiable. Puede operar a más de 1000 rpm haciendo que casi todos los materiales se comporten como frágiles. Se utiliza para el secado de material, granulación ungüentos, pastas húmedas y suspensiones. Los martillos obtusos se utilizan para materiales cristalinos y frágiles, mientras que los afilados se usan para materiales fibrosos.

Equipo 3.

Este molino puede reducir la partícula hasta 100 µm. El tamaño de partícula depende de la velocidad del rotor, tamaño del tamiz, y velocidad de introducción del material. El uso de tamices gruesos produce partículas de menor tamaño porque estas atraviesan tangencialmente el orificio debido a la alta velocidad del motor. El tamiz de hoyos circulares es más fuerte pero se usa poco porque tiende a obstruirse. Sin embargo, este se usa para materiales fibrosos. El tamiz cuadriculado a 45 grados se utiliza para materiales cristalinos frágiles y el de hoyos a 90 grados se usa para las suspensiones ya que estos tienden a atascarse fácilmente.

En algunos molinos el tamiz cubre toda la carcasa y la alimentación se hace paralela al eje. Estos modelos están diseñados para moler suspensiones que tienen entre 40 -80% de sólidos y que oponen resistencia al flujo.

En general, éstos molinos producen partículas con una distribución de frecuencias cerrada, pero si la carga es alta, el tiempo de retención del material se prolonga produciéndose más finos de forma esférica. Para la producción de partículas finas en inyectables (1 -20 µM), se utiliza una alta velocidad junto con aire clasificado para la remoción del material hasta un tamaño aceptable.

Estos molinos son fáciles de limpiar y operar, además permiten cambiar sus tamices, y operan en un sistema cerrado reduciendo el riesgo de explosión y contaminación cruzada¹⁶.

4. M. de atrición de doble placa giratoria: Es un molino de alta velocidad compuesto de dos discos que poseen hileras de dientes concéntricos organizados de manera que las hileras de un disco encajen entre las del otro triturando el material que pase entre ellos. Uno de los discos puede estar estacionario o ambos pueden rotar en direcciones opuestas. Su velocidad oscila entre 80 -130 m/s. Puede producir partículas de 50 µM y de distribución de frecuencia cerrada. El tamaño de partícula se controla cambiando la velocidad, el espacio entre los discos y la forma de las dentaciones. Es útil para materiales frágiles y duros con buen flujo. Los que son herméticos con inyección de aire tienen la ventaja que el aire de entrada mantiene el material frío durante el proceso, al igual que cambiar y adaptar los discos dependiendo del material a moler¹⁸.

Equipo 4.

5. M. de bolas vibracional: Consiste de una carcasa cilíndrica que contiene bolas sueltas junto con el material a moler ejerciéndose un movimiento helicoidal (vertical y horizontal). Aquí no existe el movimiento de cascada como el que se produce en el molino de bolas convencional. El principal mecanismo de conminución es de cizalla. La amplitud del movimiento vertical y horizontal oscila entre 3 – 25 mm. La carga del material debe ser máxima del 80% del volumen del cilindro. Sus desventajas son: no es útil para materiales termolábiles y gruesos, además la humedad hace que el material absorba agua y se apelmace¹⁶.

Equipo 5.

6. M. de energía fluidizado: El material se fluidiza en una columna de aire y se lleva a velocidades sónicas con ayuda de aire comprimido en una turbulencia extrema que causa la conminución entre las partículas por los mecanismos de impacto y atrición. Cuando la velocidad del fluido disminuye, las partículas grandes por la fuerza centrífuga van a la periferia volviendo a la zona de la molienda, y las partículas pequeñas por la fuerza centrípeta se conservan.

La conminución ultrafina se logra si el material ha sido molido previamente hasta tamaños cercanos a 200 µM. Partículas mucho más pequeñas que éstas se obtienen usando una mayor presión y disminuyendo la velocidad de introducción del material. Este equipo es apropiado para materiales abrasivos, compuestos termolábiles, pero no es apropiado para materiales fibrosos o ceras.

Equipo 6.

Especificaciones: Presión del aire: 7 atm., velocidad de las partículas = 300 m/s.

Ventajas: Pueden obtenerse partículas muy finas con una distribución de frecuencias muy estrecha, además no produce calor por la expansión gaseosa que se produce, y no consume demasiada energía²⁰.

7. M. de rodillos: Consiste de dos o mas rodillos lisos que operan a diferentes velocidades por compresión en la cual el material pasa a través de ellos. El principal mecanismo que actúa es el de arrollado. Se utiliza en la producción de ungüentos y pastas para ayudar a la uniformidad del material mezclado y dar una superficie suave, ya que rompe cualquier grumo que haya en el material. Por esta razón, el equipo realmente no pulveriza. La distancia entre los dos rodillos puede ser del orden de micras y así se regula el tamaño de partícula. La temperatura se puede controlar con la inyección de aire¹⁹.

Equipo 7.

8. M. seguidor: Son unos discos de granito o hierro unidos con un eje horizontal que giran sobre una base móvil o fija; éstos discos van cubiertos con una carcasa. Le llaman segadores porque uno sigue la trayectoria del otro. La alimentación se realiza en la parte superior. El tamaño de la partícula es influenciado por la altura de los discos ¹⁵.

Equipo 8.

9. Pulverizador de impacto centrífugo: Puede utilizarse para pulverizar desde químicos blandos hasta materiales abrasivos duros; además, es muy apropiado para sustancias sensibles al calor. Se alimenta en el centro del rotor y las fuerza centrifuga empuja el material hasta la periferia haciendo que éste choque contra las paredes de la carcasa y luego caiga en la tolva de recolección. El tamaño obtenido de partícula oscila entre 600 – 25µM¹⁵.

Equipo 9.

10. M. centrifugo: Consiste de un eje giratorio vertical desde el cual se sostienen bolas de acero que por efecto de la fuerza centrifuga, al rotar trituran y pulverizan el material contra la pared de la carcasa en su parte inferior¹⁸.

Equipo 10.

Tabla 1. Resumen de los diferentes equipos de conminución:

Equipo de Conminución	Mecanismo Fractura	Reducción tamaño (µM)	Desventajas	Observaciones
Cuchillas	corte	250	No es útil para materiales frágiles. el material no debe exceder el tamaño de las cuchillas	-Las cuchillas penetran el material por deformación plástica produciendo una depresión angosta cortante en el material. -El tamaño de partícula depende de la distancia entre la cuchilla y el rotor.
Bolas	atrición-impacto	75	Es sensible a la humedad. No útil para materiales gruesos.	-Con cilindros pequeños, se producen menos finos. -Tritura y mezcla. -Excelente para materiales duros y abrasivos. -Se tiene control hermético del polvo. útil para productos estériles
Martillo	impacto	100	No se recomienda para materiales abrasivos.	-Los martillos obtusos se usan para materiales cristalinos y frágiles y los afilados para materiales fibrosos.
Atrición de doble placa giratoria	atrición	50	No es útil para materiales pastosos.	-Produce partículas pequeñas en un amplio tamaño de distribución de frecuencias. -El tamaño de partícula depende del # de dientes, y del espacio entre los discos. Puede usarse para materiales suaves y fibrosos.
Bolas vibratorio	impacto	40	no para materiales termolábiles y duros la humedad hace que se pierda la eficiencia de vibración	-Es más eficiente que el molino de bolas convencional
Energía fluidizada	impacto	1	No para materiales cerosos, fibrosos ni pegajosos. Se necesita la premolida.	-Clasifica partículas por tamaños. útil para partículas pequeñas -Puede moler materiales abrasivos, duros y termolábiles.
Rodillos	arrollado	20	No se utiliza para materiales abrasivos.	-Los rodillos pueden ser corrugados o lisos. se usa para la producción de ungüentos y pastas
Seguidor o continuo	impacto	100	demandan gran energía	Utilizado antiguamente en la trituración de cereales.
Pulverizador de impacto centrifugo	impacto y atrición	50		Se utiliza para compuestos termolábiles y de bajo punto de fusión.