CENTRO DE ENSEÑANZA TECNICA INDUSTRIAL
NO. 1 VERSIÓN: 1 FECHA: SEPTIEMBRE 201
DIVISIÓN TECNOLOGÍAS QUIMICAS STEPHANIE AROSE JIMAREZ
MOLIENDA Y TAMIZADO MOLIENDA •
Molienda (Fragmentación (Fragmentación Mecánica): Conjunto de operaciones que tiene como fnalidad realizar la división de cuerpos sólidos.
Dierencia entre Molienda M olienda ! "rituración: "rituración: "rituración: Cuando los materiales tienen part#culas grandes$ que e%ceden los & cm.$ por ejemplo los minerales que se e%traen de canteras ! minas. Molienda: Materiales peque'os$ puede ser media fna ! ultra fna. n la ndustria Farmac*utica se tienen materiales que requieren molienda fna ! ultra fna. •
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Importancia de la Molienda en Sólidos para la Industria Farmacéutica: +lgunas razones para la molienda son: 1 +umento de la ,uperfcie spec#fca del ,ólido: al -aer ma!or área
de contacto se acilitan: ,ecado de masas -/medas para comprimidos. %tracción de principio activo en solventes$ del vegetal. Facilita reacciones #sicas ! qu#micas entre l#quidos ! sólidos. Mejor repartición de los ad!uvantes en los granulados ! polvos o comprimir. ! Modifcar u 0tener determinadas propiedades$ que dependen del tama'o de part#cula: 1oder curiente (ma!or al menor el grano). Calor. mpresión impalpale (fnura 2 34 mm). 1ropiedades de 5ujo de las suspensiones de ases mu! dispersas mejoran. n las dispersiones$ para la misma concentración de ase dispersa$ la ragmentación$ la viscosidad. • •
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6a sea de polvos (para comprimir)$ o de polvos po lvos " Facilitar el Mezclado: 6a
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! l#quidos (suspensiones): Disminuir la velocidad de sedimentación al mejorar el mezclado ! la dispersión. Mejora la uniormidad de dosis al mejorar el mezclado.
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# 1ara determinados productos su orma fnal$ uniormidad$ acilidad
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de empaque ! transporte trans porte ! mejor presentación comercial. Ma!or estailidad en cremas ! pomadas. n polvos ! cosm*ticos se tiene impresión inaceptale con granos de 7&894 mm.
Factores $ue Inter%ienen en la Molienda&
. DUREZA: + ma!or dureza ma!or difcultad de molienda$ pero si es rágil no presenta prolemas prolemas para la ruptura. ;a dureza dureza se estima estima con la scala de<<<<<<<<. ("alco ("alco $ !eso 3$ calcita calcita 7$ 5uorita 5uorita 9$ apatita &$ eldespato =$ cuarzo >$ topacio ?$ corindón @$ diamante 4). Alandos 8 7$ medios 98=$ duros >84 (industria Farmac*utica Farmac*utica durezas entre 89). 3. FRIABILIDAD O TENACIDAD: 1resenta más prolemas que la dureza$ los materiales frosos (plantas) tienen un contenido de -umedad alto ! se ragmentan con muc-a difcultad. +umenta el consumo de potencia. l enriamiento con B 3 l#quido$ -ielo seco$ o con una carcaza rerigerada acilita la operación$ pero aumenta costo. ,e recomiendan equipos por cizallamiento. 7. ABRASIVIDAD: sta en relación directa en la pureza (=84) es ma!or en los los mine mineral rales$ es$ provo provoca ca desg desgas aste te del equi equipo po ! cont contami aminac nació ión n del del producto. 9. COEFICIENT materialess con ajo coefc coefcien iente te se COEFICIENTE E DE FRICCIÓN: FRICCIÓN: ;os materiale des desli liza zan n al trat tratar ar de mole molerl rlos os ! se nece necesi sita tan n ma!o ma!orres para para romperlos. &. CONTENIDO DE HUMEDAD: 1ara molienda en seco se recomienda si es ma!or se recomienda molienda en medio l#quido. ;os materiales granulares 5u!en con difcultad ! tienden a empastarse cuando el contenido de -umedad es ma!or que &E. =. CONTENIDO DE GRASAS Y ACEITES: ,e necesitan temperaturas mu! ajas para evitar que se ormen pastas ! avorecer la dureza del material$ como nueces etc. >. TEND TENDEN ENCI CIA A A LA ADH ADHEREN ERENC CIA: IA: ace que el material orme aglomerados lo que provoca tapamiento del equipo$ tami*n se puede anular esta tendencia ajando la temperatura. ?. INFLAMABI productos tos INFLAMABILIDAD LIDAD,, TOXICIDA TOXICIDAD, D, CARÁCTER CARÁCTER EXPLOSIVO: EXPLOSIVO: n produc como como almi almidó dón$ n$ az/c az/car ar$$ -ari -arina na$$ e%ist %iste e peli peligr gro o por por su tend tenden enci cia a comustile se dee controlar la electricidad estática. @.
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EQUIPOS
;a clasifcación equipos se -ará en este caso en ase al mecanismo de ragmentación$ teniendo claro que -a! otras ormas de clasifcarlos dependiendo la caracter#stica seleccionada. ;os mecanismos de acción de ragmentación ragmentación más más comunes comunes son: A SEN'ILLOS
.8 +plastamiento o compresión
3.8 Cizallamiento
7.8 Fricción o rotamiento
9.8 %plosión
( 'OM(INADOS
&.8 Fricción ! Cizallamiento Cizallamiento
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=.8 1ercusión ! Fricción Percu!"# $%r $r%&ecc!"#
Percu!"# $%r cuer$% r'(!)%
Percu!"# e#*re $+r*'cu+
C;+,FC+CGB D ;0, HI10, (,0;0 , MBC0B+B ;0, I,+D0, B ;+ BD. F+JM+CKI"C+) .8 M0;B0, 10J +1;+,"+MB"0 +1;+,"+MB"0 (C0M1J,GB) ,on mu! utilizados en armacia para ragmentar: Lranos en pastas 1omadas 1lásticos • • •
6 aumentar la -omogeneidad de su dispersión en medio pastoso. Contiene de 3 a 7 rodillos metálicos (a veces de porcelana)$ se montan -orizontalmente en una separación mu! peque'a ! regulale entre s#. ;os rodillos giran a velocidades dierentes entre s#$ para que los sólidos que pasan por el espacio entre los rodillos sean apartados ! transeridos del rodillo más lento al más rápido$ del que son separados por una cuc-illa. "ami*n "ami*n se puede colocar uno o más rodillos ! rente a ellos uno de menor tama'o que gire más rápido.
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3.8 10J C+;;+MB"0 Consiste de unos cuc-illos montados sore un rotor ! puede o no -aer cuc-illos montados sore el estator. n la parte inerior del molino se encuentra un tamiz metálico que retiene el material a cortar. ,e usa para: ragmentar materiales landos ! frosos en trozos trozos medios (cáscaras$ ra#ces$ plantas ! órganos órganos animales) antes de meterlos a el molino para la e%tracción.
7.8 10J FJCCGB (FJ0"+MB"0) (FJ0"+MB"0) Molino de muelas -orizontales: muele en fnura de
mm.
+8 1iedra superior A8 Aanda metálica C8spárragos D81iedra inerior 8,oporte para piedras F8je principal L8Aase giratoria 8Nolante de ajuste O8ngranaje de piedras P8 +limentación ,e usa muc-o en la molienda de polvos para producir ormas armac*uticas.
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9.8 10J FJCCGB 6 C+;;+MB"0 Molino Coloidal ,e considera esencial para la reducción de tama'o de l#quidos (emulsifcación). ;o que se requiere lograr es que la ase dispersa se mantenga separada en part#culas peque'as (de a 4 mm) n este molino la acción cortante se eect/a -aciendo pasar la mezcla l#quida entre dos superfcies que se muevan a gran velocidad ! poca distancia una de otra$ estas superfcies pueden ser lisas o con ranuras. s vertical. Liran a 7=44 rpm$ -a! desde 71 con capacidad de >=8@4 ltQ-r$ -asta de 7?448?@44 rpm. Leneralmente el modelo de árica es de 1 ! para 7.&8@.4 ltQ-r. I,0 B ;+ BDI,"J+ F+JM+CKI"C+: IngRentos$ emulsiones en aceite$ cremas$ jaones de aeitar$ lociones$ suspensiones (lec-e de magnesia)$ preparador de aceites esenciales.
=.8 10J 1JCI,GB 6 FJCCGB +) 1ercusión por pro!ección: n general: su principio de operación es en ase de que el material que se va a raccionar se somete a la acción de golpes violentos. ;as tensiones internas que e%isten en los materiales a ragmentar avorecen el proceso es decir$ las rupturas se producen en las zonas d*iles del material. ,i se desea molienda fn$ se dee aumentar la velocidad. ;as velocidades de percusión para molienda media (-asta 44 mm) son de 94 a ?4 mQseg ! de ?4 a &4 mQseg para molienda ultra fna (-asta & mm)
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Molino de martillos
Leneralmente el rotor ! los martillos sirven como ventilador ! estalecen una corriente de aire aire en el aparato lo que se pueden aprovec-ar para a!udar a pasar los materiales ragmentados a trav*s de la rejilla. ,eg/n sea el caso$ el aire se enr#a para evitar el alandamiento del producto o se calienta para que -a!a secado. Molino de percutores )otatorios *Molienda +na
+: peines verticales A: peines -orizontales
1ueden uncionar en ase l#quida para permitir la incorporación de sólidos divididos a l#quidos más o menos viscosos (como en la aricación de cosm*ticos pastosos). "ami*n "ami*n son aptos a ptos para la molienda de productos ad-erentes o -igrascápicos. ;a fnura que se puede otener es de mm. "ienen la ventaja de que no -a! movimiento de una superfcie metálica contra otra con lo que se evita el riesgo de contaminación Molinos de olas$ guijarros ! arras.
,on recipientes cil#ndricos o cónicos que giran sore un eje -orizontal. ,eg/n la velocidad de girar será el movimiento de las olas en su interior. interior. ;as olas pueden ser de acero$ pedernal o porcelana$ el tama'o var#a$ con olas grandes se logran fnuras gruesas$ con olas más c-icas se otiene material más fno.
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;os molinos de compartimientos (fg. D) que son cilindros divididos en dos o más secciones por taiques perorados ! camia el tama'o de las olas$ la molienda preliminar se -ace en el e l e%tremo de entrada ! la pulverización fnal en el e%tremo de la descarga algunas variaciones var iaciones son que se usan arras (fg. A) en lugar de olas o de tuo (fg. C) que su diámetro es menor ! la longitud es ma!or que el diámetro. ,e considera la carga del molino al a l conjunto ormado por las olas ! el material a moler o ragmentar. ragmentar. FC"0 D ;+, A0;+,: al ajar las rpm -a! un eecto de talud ! la ragmentación es m#nima o nula$ !a que la velocidad de giro no es sufciente para provocar la ragmentación$ las olas se quedan en la parte aja del molino meci*ndose junto con el material. + ma!or velocidad aparece el eecto de cascada$ las olas ruedan desde desde la parte parte iner inerio iorr del del cili cilindr ndro o ! son son arra arrast strad rados os por por las las paredes -asta la parte superior del cilindro ! caen sore el resto de las olas ! el material provocando la ragmentación. ,i la velocidad aumenta un poco más$ se produce un eecto de catarata$ las olas alcanzan a suir ! caen en un ángulo de =@S8 >4S sore el montón ! por lo tanto pueden llevar la ragmentación más allá de lo deseado. 1or /ltimo si la velocidad se aumenta -asta alcanzar la velocidad cr#tica en donde el eecto es de centriugación$ es decir las olas se quedan en la cara interna del cilindro ! no -a! molienda. Ina gran ventaja de estos molinos es que dependiendo del tama'o del mismo$ se puede traajar en condiciones condiciones de esterilidad$ esterilidad$ requisito requisito de muc-as materias materias primas de la industria armac*utica.
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;os representantes de este mecanismo son:
, Molinos de paletas
, Molino 1ulverizador de c-orro
MCJ0B+D0J: MCJ0B+D0J: +$ anillo de alimentaciónT A$ toeras tangenciales de alimentaciónT C$ cámara de moliendaT D$ dispositivo de aireT $ toeras de aireT F$ descarga del aireT L$ descarga del producto.
TAMIZADO CONCEPTOS FUNDAMENTALES
;a operación de tamizado se conoce como clasifcación de part#culas sólidas$ tiene gran importancia$ los tres ojetivos principales son: a) acer posile posile que en un material material se se use en un proceso. proceso. ) +decuar +decuar un producto producto a las e%igenci e%igencias as del mercado. mercado. c) Controlar Controlar la operació operación n de molienda. molienda.
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C+J+C"JU,"C+, C+J+C"JU,"C+, D ;0, M+"J+;, M+"J+;, LJ+BI;+J, L J+BI;+J, Cada part#cula que orma parte de una muestra de sólidos ragmentados se caracteriza por sus propiedades$ las principales son: F0JM+: Como todas las part#culas tienen orma irregular ! dierente se usa el llamado actor de orma (independientemente del tama'o de la part#cula)$ este actor de -a elegido de manera que para cuos$ eseras ! cilindros de longitud igual al diámetro valga . n si el e l actor de orma relaciona el volumen con la superfcie de la part#cula. "+M+V0: "+M+V0: 1or 1or consecuencia el tama'o de la part#cula se relaciona con una dimensión caracter#stica de la misma: 1ara part#culas isodimensionales redondeadas se elige el diámetro. 1ara part#culas mu! irregulares irregulares se elige el diámetro equivalente que es el diámetro de una esera que tenga la misma relación superfcial que la part#cula en cuestión volumen. DB,D+D: ;as part#culas mu! grandes densas tienden a permanecer separadas ! 5u!en liremente ó permanecen en el ondo si se dejan reposar. reposar. "KCBC+, 1+J+ 1+J+ C;+,FC+CGB C;+,FC+CGB D 1+J 1+J"UCI;+,: "UCI;+,: Nelocidad de disolución: n algunos materiales se mide la velocidad en que se disuelven en un solvente especifco (cuarzo en ácido 5uor-#drico).
1ermeailidad: Cuando el material ragmentado se tiene en un lec-o estático$ se utiliza una corriente de aire a ire que circula a trav*s de las part#culas para arrastrar los dierentes tama'os.
"uridimetr#a: n ase a procedimientos espec#fcos la la disminución de la transmisión de la luz a trav*s de suspensiones estales se puede usar para estudiar distriución de tama'os.
lutriación: ,e pueden separar part#culas por arrastre arrastre en corrientes corrientes ascendentes de 5uidos (usando aire como 5uido)$ !a que al variar la velocidad del 5uido se pueden recoger racciones de dierentes
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tama'os. sta t*cnica es aplicale a part#culas desde malla 344 (>9 mm) -asta 98& mm.
,edimentación: s similar al anterior pero en este caso el 5uido es agua ! las part#culas deen ormar una suspensión. Microcopio: ,e usa para clasifcar clasifcar part#culas part#culas mu! peque'as desde malla 344 (>9 mm) -asta 4.3 mm. ;a muestra se oserva un en un microscopio que tenga ó se le pueda pue da adaptar un micrómetro de ret#cula.
"amizado: s el más sencillo ! el más usado$ es adecuado para materiales desde ?84 cm -asta malla 944 (7> mm). ,e -ace pasar una muestra pesada del material a trav*s de una serie de tamices apilados uno encima de otro$ de manera que sus orifcios va!an disminu!endo -acia aajo ! terminan en un plato sólido. ,e agitan con movimientos viratorios ! oscilatorios para separar las part#culas en los dierentes tamices se pesa cada racción ra cción ! se realiza el análisis granulom*trico.
EQUIPOS
Ina clasifcación asada /nicamente en el tama'o del material es el siguiente: a) Crias ó tamices: tamices: ,e usan usan para material materiales es gruesos. gruesos. ) Crias de tamor tamor ó rotatorias: rotatorias: ,e usan usan para materiales materiales de mediano mediano a grande. c) Crias de de sacudimiento sacudimiento ó viració viración: n: ,e usan para para tama'os tama'os peque'os peque'os de materiales. .8 CJA+, 0 "+MC, ,on cajas cuadradas o rectangulares cu!o ondo esta e sta ormado por arras o alamres metálicas gruesas que dejan espacios grandes para las part#culas gruesas. Bo s* usan en la ndustria Farmac*utica. Farmac*utica.
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3.8 CJA+, D "+MA0J 0 J0"+J0, "amiz "amiz Jote%: +$ +$ tamicesT A$ telas metálicas portantesT C$ tiras de madera para separaciónT D$ olas de gomaT $ cojinete deslizanteT F$ cojinete e%c*ntrico.
,on cilindros perorados que usan el giro como mecanismo de separación. n este caso la letra D representa olas de goma$ la C tiras de madera para separar más ácilmente el material$ la A son las telas metálicas metálicas portantes$ el F es un mecanismo e%c*ntrico para dar un movimiento giratorio ! al rodar las olas de goma ! las <<<<<< ! c-oquen contra las tiras de madera ! a!uden a que la separación sepa ración sea mejor. 7.8 CJA+, D ,+CIDMB"0 0 N+NKB ,e usa para separaciones de materiales desde 3.& mm jamás c-icas$ son tamices planos ligeramente inclinados$ los elementos mecánicos necesarios para la construcción son mu! sencillos. l movimiento de sacudida ó vaiv*n se da por medio de un e%c*ntrico montado sore una rueda giratoria.
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9.8 ,1+J+CGB 10J +J ,e conocerá como ciclones ó como lavadores de polvos$ se usan para separar polvos de 5uidos ! generalmente usan la uerza centr#uga para la separación. ste tipo de separación depende del tama'o ! densidad de las part#culas. l aire (ó gas lavador) entra tangencialmente en + ! sue a trav*s de cortinas de agua o cualquier otro l#quido que cae por los de5ectores cónicos en A. stos de5ectores están montados sore una serie de paletas estacionarias C$ que a su vez van montadas en armaduras circulares D. Despu*s que el gas pasa a trav*s de las cortinas de l#quido (-acia el centro de la torre) camia de dirección ! pasa a trav*s de las paletas. ,e disponen varios contactos de este tipo ;+N+D0J ;+N+D0J D 10;N0,: 10;N0,: +$ entrada de gasT A$ conos de5ectoresT C$ paletasT D$ soportesT $ separador de arrastres (c-e#e!.e)
&.8 ,1+J+CGB 10J ,DMB"+CGB ,e asa en la dierente velocidad de sedimentación de los dierentes tama'os ! materiales. l depósito de la fgura recie una corriente lenta de agua$ -orizontalmente a trav*s del tanque$ la separación se asa en que las part#culas de dierente tama'o viajan ! se sedimentan a dierente velocidad pero las part#culas en ma!or velocidad de sedimentación alcanzará el ondo del depósito antes que la part#cula de menor velocidad de sedimentación ! se encontrará en las pro%imidades de la entrada al depósito en ma!or ma! or proporción que la más lenta que la acompa'ada. ;a velocidad de sedimentación de las part#culas depende de su densidad ! de su orma entre otras cosas. a! dierentes arreglos ó dise'os de este tipo de separadores$ si el aparato sedimenta todos los sólidos que se introducen en *l ! da un 5ujo superior claro$ se llama sedimentador ó espesador$ pero si se separa parcialmente$ es decir$ una parte se sedimenta ! otra parte 5ota en la parte superior$ el proceso se llama 5otación.
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