MOAGEM-2010

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ALM 602- Operações Unitárias da Indústria Farmacêutica

Fragmentação de SólidosMoagem

Redução de tamanhos

Trituração, cominuição

Accácia Júlia Guimarães Pereira Messano

2010

FACULDADE DE FARMÁCIA DA UFMGDEPARTAMENTO DE ALIMENTOS

Definições:

• FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS, reduçãode tamanho, moagem ou cominuição ���� édefinida como a quebra mecânica de sólidos empartículas menores sem mudar o seu estado deagregação.

• É a Operação Unitária que promove a reduçãodos corpos a partículas ou fragmentos depequenas dimensões, utilizando, para isso,meios adequados à natureza da substância quese pretende dividir.

FINALIDADES DA DESINTEGRAÇÃO MECÂNICA

• Facilitar a extração de um constituinte desejado• Obedecer a um requerimento específico do produto • Aumentar a superfície do sólido

���� redução do tempo de secagem

���� aumento da velocidade de extração de um soluto desejado pelo solvente

���� redução do tempo de algumas operações

• Obter misturas mais homogêneas: ���� Quanto menor for o tamanho das partículas ����mais uniforme será o produto.

Importância na tecnologia farmacêutica

• Só substâncias com uma dadagranulometria podem ser usadas nafabricação de medicamentos.

• A maioria dos produtos farmacêuticosprecisam ser moídos em algum estágio daprodução de um medicamento.

Objetivos gerais da redução de tamanho:

• Produção de uma distribuição de tamanhos específicaou de uma dada área superficial.

• O aumento da área superficial afeta a eficiência

terapêutica de medicamentos devido ao aumento da

área de contato entre o sólido e o líquido dissolutor.

Aplicações na indústria farmacêutica

• Para atender à uma especificação ou requerimento do produto:– Produto deve satisfazer a especificações de tamanho bem

definidas, como por exemplo: antibióticos, talco, gesso,pigmentos, etc.

– Tamanho das partículas usadas nos aerossóis de inalaçãodetermina a posição e retenção das partículas no sistemabroncopulmonar.

• Obter misturas mais homogêneas:– A redução de tamanho contribui para uma maior

homogeneidade das drogas, promovendo a mistura íntimade dois ou mais sólidos, sendo indispensável no caso decomprimidos.

– Produto será tanto mais uniforme quanto menor for otamanho das partículas a serem misturadas.

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INFLUÊNCIA DO TAMANHO DAS PARTÍCULAS NA UNIFORMIDADE DA DOSE

Com distribuição de

tamanhos muito desigual

é difícil obter uma

dosagem uniforme

Aplicações na indústria farmacêutica

• Aumentar área da partícula sólida:– Promove um aumento do rendimento da extração por

facilita a penetração do solvente, como no caso da

moagem de sementes oleaginosas facilitando a extração

de óleos essenciais por solventes orgânicos.

– Reduz o tempo de secagem devido à diminuição do

percurso da água presente no centro da partícula até sua

superfície.

– Facilita a dissolução

Aumentar área da partícula sólida:– Aumenta a eficiência terapêutica do princípio ativo,

����pois quanto menor a partícula, ����maior a atividade e a

absorção pelo organismo.

– ����as drogas administradas sob a forma de pós, comprimidos,

cápsulas ou suspensões devem ser divididas o mais finamente

possível. Exemplos: griseofulvina (diminuição do tamanho

acarretou diminuição da dose ministrada)

– Influencia as características reológicas (de escoamento) bem

como a absorção, textura e o sabor de suspensões orais.

– Influencia a textura, o sabor e as características reológicas.

O tamanho de partículas afeta a dissolução:

PREPARO DE COMPRIMIDOS VIA ÚMIDA

FABRICAÇAO DE COMPRIMIDOSGranulação a seco

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Fabricação de comprimidos

Moagem de fitoterápicos

Natureza das forças utilizadas na fragmentação de sistemas particulados

• Os sólidos podem sofrer fragmentação através de vários tipos de esforços mecânicos, tais como: atrito, corte, impacto, compressão, tração, flexão e torsão.

• nos processos industriais estão envolvidos apenas três tipos de solicitação mecânica:– Compressão

– Cisalhamento

– Impacto

Compressão

• As forças de compressão são utilizadas para a ruptura grosseira de produtos duros, produzindo poucos finos.

• ` Os equipamentos que trabalham segundo este princípio possuem uma peça rolante muito pesada que esmaga e pulveriza o material.

• A substância é também submetida a um atrito entre o rolo e as superfícies da câmara. Tensão aplicada entre duas superfícies. (britadores ou trituradores).

Cisalhamento

• Os aparelhos deste tipo fragmentam a substância através de fricção entre duas superfícies,

• sendo especialmente utilizados no caso de materiais macios não abrasivos, fibrosos

• (equipamentos que utilizam bolas, facas, discos e os moinhos coloidais).

Impacto

• Nos equipamentos que utilizam o impacto, a tensão é aplicada a uma única superfície,

• existem martelos ou barras girando a altas velocidades que golpeiam o material, fazendo com que os fragmentos colidam uns com os outros e com as paredes do aparelho podendo resultar em produtos grosseiros, médios ou finos.

• Muita vezes as paredes possuem saliências que ajudam a fragmentar por propiciar uma maior superfície de impácto contra substâncias que são nelas lançadas pela força centrífuga gerada pelo movimento do rotor

• equipamentos com martelos, barras e micronizadores.

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Mecanismos de quebras de partículas

COMPRESSÃO:• A tensão é aplicada entre

duas superfícies sólidas que podem ser as superfícies do moinho ou as superfícies de duas partículas adjacentes.

• As superfícies podem mover-se uma em relação a outra frontalmente ou tangencialmente para exercer a pressão requerida.

• Exemplos: britadores de mandíbulas,

Mecanismos de quebras de partículas

IMPACTO:• Tensão em uma

superfície, sólida que pode ser exercida pelo choque com partes do moinho ou pela colisão entre partículas, provocada pela alteração da energia cinética relativa.

• Exemplos: moinhos de impacto e de energia fluida

Mecanismos de quebras de partículas

COMPRESSÃO e ATRITO:• Tensão entre duas

superfícies sólidasprovocada por uma pressãovertical em um lado e pelomovimento circular ou nãocircular sobre a superfície.Exemplo: almofariz, pilão,moinhos de disco.

Mecanismos de quebras de partículasCISALHAMENTO:• Tensão entre duas ou mais

superfícies sólidas como resultado de uma força cortante ou de cisalhamento.

• A redução de tamanho é iniciada pelo movimento das duas superfícies movendo-se em direções opostas ou por uma superfície movendo-se e a outra superfície imóvel.

• Pode-se superpor-se a isto um efeito de impacto.

• Exemplos: moinhos de disco, moinhos de ultracentrifuga.

Mecanismos de quebras de partículas

CORTE:• Tensão entre duas ou

mais superfícies cortantes. Os cortadores são colocados verticalmente em lados opostos. Em muitos casos existe um cortador fixo e o outro que move.

• Exemplos: moinhos de facas

Mecanismos de quebras de partículas

TENSÃO POR UM MEIO CIRCUNDANTE:

• Tensão exercida por um meio circundante, gás ou líquido, só é efetivo para elevados gradientes de cisalhamento e materiais friáveis, com baixas resistências, como aglomerados (grumos, torrões) ou materiais com dureza inferior a 3 na escala de Mohr.

• Exemplos: agitadores de velocidade elevada, moinhos de energia fluida.

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Esforços sobre os materiais

Atrito

Impacto

Corte

Compressão

Esforços sobre os materiais

Tração

Flexão

Cisalhamento

Torção

Mecanismos de fragmentação de sólidos

• Mecanismo de fragmentação não é único dependendo do material.

• Ainda não existe uma explicação teórica que explique todos eles.

• A fragmentação de sólidos depende de: tamanho e formato da partícula, propriedades dos materiais (elasticidade, dureza, etc.) temperatura e tipo de tensão aplicada.

• Mecanismo de quebra de partículas descreve a seqüência de eventos que ocorre durante a fratura de um sólido:

• Para fragmentar um material é necessário que se aplique sobre ele uma determinada força mecânica que varia em intensidade e forma de aplicação de acordo com a natureza e o tamanho da partícula que se pretende fragmentar.

Ao se aplicar uma força progressivamente maior em uma partícula:

Ruptura Liberação de energia

Limite de resistência à ruptura

Início da ruptura

Deformação plástica

Limite de elasticidade

Deformação elástica (lei de Hooke)

Material

Tensão

Deformação

Tensão

Deformaçãoelástica

Deformaçãoplástica

Limite de ruptura

Diagrama Tensão X Deformação para um sólidoQuebra de partículas sólidas

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Energia utilizada no processo de fragmentação

• A trituração é um processo muito ineficiente, 99% da energia empregada para operar o equipamento é transformada em energia térmica e sonora, resultando na produção de calor e ruídos indesejáveis, deixando menos de 1%para criar uma nova superfície.

• Devido ao baixo rendimento das operações de redução de tamanho, a energia é a parcela mais importante do custo total dessa operação:

– Maioria das partículas irregulares– Após a fratura a partícula muda– Energia fornecida pelo equipamento é inferior ao

limite de elasticidade do material.

Relação da redução de tamanhos

• Tamanho das partículas na alimentação e no produto é o critério mais importante para classificar os equipamentos de moagem.– Fragmentação grosseira - são chamadas britadores.

– Produtos de granulometria mais fina - são moinhos.

• Não existe uma delimitação precisa para esses equipamentos. Britadores que conseguem uma redução de tamanho apreciável são considerados moinhos e, por sua vez, moinhos quando operados com sólidos de granulometria mais grosseira são confundidos com britadores.

Relação de redução de tamanho (m)

É definida como a relação entre o diâmetro das partículas na alimentação (D1) e o diâmetro do produto (D2).

m = D1 / D2

• De modo geral quanto maior o valor de m, mais difícil será a operação.

• Os britadores tem m menor que 8:1.• Os moinhos podem chegar a relações de m de 100:1.

Classificação de equipamentos de fragmentação.

ALIMENTAÇÃO PRODUTO

BRITADORES

•Primários

•Secundários

10cm - 150cm

0,5 - 5cm

0,5 - 5cm

0,1 - 0,5cm

MOINHOS

•Finos

•Coloidais

0,2 - 0,5cm

80 mesh*

200 mesh

Até 0,01 mm

* Mesh é definido como o número de aberturas por polegada linear de uma peneira.

Redução de partículas grosseiras à dimensões coloidais

Partículas do tamanho desejado

Moinho coloidal

Moinho fino

Moinho

Britador secundário

Britagem primária

Partículas grosseiras

Fatores que influenciam a seleção de equipamentos de fragmentação de sólidos

• Material– Propriedades físicas: dureza, elasticidade,

fibrosidade, fracturabilidade e higroscopicidade.– Tamanho.– Teor de umidade.– Ponto de fusão.– Inflamabilidade.– Termossensibilidade.– Processamento subseqüente.

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• Operação do equipamento– Especificações de tamanho do produto.– Facilidade de sanitização e esterilização.– Facilidade de ajustes durante a operação.– Contaminação do produto moído.– Capacidade.– Versatilidade.– Tipo de processamento: em batelada (intermitente) ou

contínuo.– Processo à seco ou à úmido.– Velocidade de alimentação da carga.– Espaço físico ocupado.– Custos de instalação e manutenção.

Fatores que influenciam a seleção de equipamentos de

fragmentação de sólidos:Fatores que influenciam a seleção de equipamentos:

• Segurança– Toxidade.

– Risco de explosão.

– Irritabilidade.

– Incorporação de componentes de segurança.

• Equipamentos auxiliares– Coletor de poeira.

– Introdução mecânica de carga.

– Controle de temperatura: ar refrigerado, nitrogênio líquido, gelo seco.

– Atmosfera inerte: nitrogênio, dióxido de carbono.

– Exaustor de ar.

Cominuição em múltiplos estágios com a quebra de partículas

individuais em intervalos granulométricos estreitos

CLASSIFICAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS

• Classificação: britadores e moinhos• Baseia-se no tamanho das partículas da

alimentação e do produto.

Moinhos– Na indústria farmacêutica, são mais utilizadas partículas de

tamanhos menores classificadas como pós ou sólidos granulares.

• Dureza– A dureza de um sólido durante a fragmentação é a sua resistência à

ruptura, o consumo de energia necessário para fragmentar o material em tamanhos bem definidos.

– Definição de dureza:

– materiais plásticos e metais, resistência ao corte

– minerais, resistência que oferecem ao serem riscados por outros sólidos. Nesse caso, utiliza-se a escala de Mohr. Os minerais de maior dureza, ou seja, que apresentarem um maior valor na escala de Mohr, riscam os minerais menos duros mas não são riscados por eles.

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Esta propriedade costuma ter dois significados:

Nos plásticos e metais corresponde a resistência ao corte,

no caso dos minerais é a resistência que eles oferecem aoserem riscados por outros sólidos.

C) Dureza

A escala de dureza que se emprega neste último caso é a de

Mohr, que vai de um a dez e cujos minerais representativos são:

1. talco

2. gesso

3. calcita 4. fluorita 5. apatita

6. ortose

7. quartzo

8. topázio 9. córidon 10. diamante

Moinhos• Escala de Mohr: 1 talco

2 gesso

3 calcita

4 fluorita

5 apatita

6 feldspato

7 quartzo

8 topázio

9 corindon

10 diamante

• FragilidadeÉ a facilidade oferecida pelo material à fratura por impacto. Muitas vezes a fragilidade não tem relação com a dureza, por exemplo: os plásticos são moles mas não são frágeis, o carvão é mole e é frágil.

• AsperezaEstá relacionada à forma da partícula e a coesão da amostra.Determina o grau de dificuldade de escorregamento das partículas.

Tipos de Moinhos• Classificação dos Equipamentos Para Fragmentação de

Sólidosa) forma de aplicação das forças:b) natureza das forças utilizadas na fragmentação de sólidosc) relação da redução de tamanhos: m=D1/D2 (m de 100:1)

• A forma de aplicação das forças e natureza das forças utilizadas na fragmentação de sólidos:

1- atrito, corte, impacto, compressão, tração, flexão e torsão,2- nos processos industriais de redução de tamanho estão envolvidos geralmentetrês tipos de solicitação mecânica3- entre duas superfícies sólidas: esmagamento, cisalhamento4- a uma superfície sólida: impacto5- nenhuma superfície sólida: mas pela ação de meio que envolve o sólido (moinho coloidal)

6- pela introdução não mecânica de energia (choque térmico, fragmentação explosiva, eletrohidráulica)

Moinhos• Fatores que Influenciam a Seleção de Moinhos

– Tamanho das Partículas: Influencia o consumo de energia, propriedades do sistema particulado e o tipo de equipamento que pode ser empregado

Classificação dos sólidos particulares com relação ao tamanho:

Classificação Tamanho

Pós * 1,0 µm a 0,5 mm

Sólidos granulares * 0,5 a 1,0 mm

Blocos pequenos 1 a 5 cm

Blocos médios 5 a 15 cm

Blocos grandes > 15 cm

Características gerais de diversos moinhos

Tipo de moinho

Ação Tamanho do produto

Usado para Não pode ser usado para

Faca Corte 20-80 mesh Fibras,drogas animais e vegetais brutas

Material friável

Atrito (Revolving)

Atrito e impacto

20-200 mesh Moagem fina de material abrasivo

Material macio

Martelo Impacto 4-325 mesh Quase todas as drogas

Material abrasivo

Rolo Pressão 20-200 mesh Material macio Material abrasivo

Atrito Atrito 20-200 mesh Materiais macios e fibrosos

Material abrasivo

Energia de fluidos

Atrito e impacto

1-30 m Materiais moderadamente duros e friáveis

Material macio e puxento

• Apresenta um rotor com um determinado número de martelos periféricos, que gira em alta velocidade no interior de uma carcaça.

• Opera principalmente por impacto com os martelos.• Corte e atrito também são importantes.• Utilizado para fragmentar materiais frágeis, não abrasivos e

materiais fibrosos.• A granulometria do produto depende da velocidade do

equipamento (entre 500 e 1800 rpm), do tamanho dos martelos e do tamanho das aberturas de saída.

• Os martelos danificados ou desgastados pela operação normal do equipamento podem ser substituídos individualmente com facilidade.

Britadores secundáriosBritador (ou moinho) de MARTELOS

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Moinho de martelosMOINHO DE MARTELOS

Moinho de martelos- aspecto externoMoinho de rolos

• Consiste de dois rolos pesados (de aço) horizontais que giram à mesma velocidade em sentidos opostos.

• Um dos rolos é movido por uma polia motora e o outro gira livremente.

• Os rolos podem possuir a superfície lisa ou estriada.

• O material é apertado e arrastado entre os rolos.

moinho) de rolos

• A principal solicitação mecânica é a compressão.• As partículas também são arrastadas, ocorrendo atrito.• No caso de rolos dentados, as partículas sofrem uma ação

adicional de corte.• As características da carga do produto são controladas por:

comprimento e diâmetro do rolos; velocidade de rotação;separação entre os rolos; superfície do rolo lisa ou estriada.

• Mais utilizado para produção de sólidos grosseiros, com granulometria entre 10 e 15

• Não apresenta uma grande relação de redução de tamanho numa única operação.

• Para se conseguir maior relação de tamanho, pode-se utilizar vários pares de rolos.

• Existem os modelos de rolos único, que comprimem a carga entre o rolo e um prato estacionário, sendo utilizados para a fragmentação de produtos mais frágeis.

MOINHO DE ROLOS

• A principal solicitação mecânica é a compressão.• As partículas também são arrastadas, ocorrendo atrito.• No caso de rolos dentados, as partículas sofrem uma ação adicional de

corte.• As características da carga do produto são controladas por: comprimento

e diâmetro do rolos; velocidade de rotação; separação entre os rolos;superfície do rolo lisa ou estriada.

• Mais utilizado para produção de sólidos grosseiros, com granulometria entre 10 e 15

• Não apresenta uma grande relação de redução de tamanho numa única operação.

• Para se conseguir maior relação de tamanho, pode-se utilizar vários pares de rolos.

• Existem os modelos de rolos único, que comprimem a carga entre o rolo e um prato estacionário, sendo utilizados para a fragmentação de produtos mais frágeis.

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MOINHO de rolos

• Consiste de dois rolos pesados (de aço) horizontais que giram à mesma velocidade em sentidos opostos.

• Um dos rolos é movido por uma polia motora e o outro gira livremente.

• Os rolos podem possuir a superfície lisa ou estriada.

• O material é apertado e arrastado entre os rolos.

MOINHO DE ROLO DENTADO

• Possui um número de rolos variável, podendo haver somente um ou dois rolos (sucessivos ou opostos) girando em sentidos opostos e com velocidades diferentes, ou ainda mais de dois .

• A superfície dos rolos é corrugada ou dentada sendo o corte a principal ação de moagem, diferentemente dos britadores de rolo que trabalham por compressão .

• Usado para moer materiaisde resistência média quedevem ser reduzidos a pófino .

MOINHO DE ROLOS

http://www.gehaka.com.br/farmacia/Imagem.asp?p=MoinhoExact50.jpg&n=Moinho+de+Rolos+Exakt+50&i=100

• Consiste de dois discos montados em eixos horizontais.

• Os dois discos giram em sentidos opostos com movimentos de aproximação e afastamento consecutivos, realizando a fragmentação do material por compressão e atrito.

• O material é alimentado no centro do disco mais externo e sai por ação centrífuga pela periferia.

• Essa ação centrífuga auxilia o afastamento dos fragmentos da zona de moagem, garantindo uma " moagem livre".

MOINHO DE DISCOS Moinho de discos

• No modelo de discos simples , o material passa através de um separação estreita entre o disco que gira em grande velocidade e o prato estacionário do moinho .

• Nos moinhos de discoduplo , dois discos giramem direções opostas,proporcionado um maioratrito .

• Os discos podem conterestrias para facilitar afragmentação.

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Moinho de disco com impacto

http://www.pallmann.com.br/moagemfina.html

Britador de discos

• Muito utilizado para fragmentar materiais duros.

• Os discos podem conter estrias para facilitar a fragmentação.

• A velocidade de rotação dos discos varia entre 1200 e 7000 rpm.

Moinho de disco Moinho de facas

• Constituição e funcionamento semelhantes ao moinho de martelos, sendo os martelos substituídos por lâmina.

• A ação de impacto é acrescida da ação de corte.• Adequados a redução de tamanho de materiais fibrosos.

Moinhos de faca - Wiley

• Constituído por uma câmara de pulverização na qual gira uma peça central contendo 4 navalhas que exercem sua ação cortante contra outras 6 montadas nas paredes da câmara.

• Na parte inferior esta acoplado um tamis (com malhas 0,5, 1,0 ou 2,0 mm de abertura) de forma que as partículas só podem sair da câmara quando forem suficientemente pequenas para atravessarem as malhas do tamis

• Largamente utilizado na fragmentação de raízes, folhas, grãos, cascas e outros materiais fibrosos.

Moinho de bolas - queda

• Consiste de um tambor cilíndrico rotativo que se encontra parcialmente cheio de bolas .

• Fragmentação obtida através de ação combinada de atrito e impacto .• Parede interna revestida com placas de desgaste feitas com material resistente

à abrasão tais como ferro fundido, aço-manganês, porcelana ou borracha, podendo ainda ser lisas ou dentadas .

• As bolas podem ser de aço, porcelana, pedra, ferro, ou quaisquer outro material conveniente .

• A carga de bolas ocupa de 30 a 50% do volume do moinho e seu diâmetro varia geralmente de 1 a 10cm .

• Emprega-se usualmente bolas de tamanho entre 10 a 20 vezes o diâmetro do material alimentado, podendo o diâmetro das bolas ser calculado pelo diâmetro das partículas mais grossas (D) através da equação : Db=11*(D)1/2

• Muitas vezes utiliza-se uma carga de bolas de diferentes tamanhos.• Na indústria farmacêutica é muito comum o emprego de carcaça e bolas de

porcelana por serem inertes aos produtos farmacêuticos comumente fragmentados e apresentarem uma boa resistência à abrasão

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Moinho de bolas - queda

• A medida em que a carcaça gira as bolas se elevam pelas paredes do cilindro e caem fragmentado o produto por impacto .

• As bolas raspam umas com as outras, com o produto e com as paredes do recipiente, reduzindo o tamanho das partículas através do atrito .

• Os moinhos de bolas produzem uma redução de tamanho muito efetiva obtendo-se um produto com granulometria bastante homogênea .

• O tempo necessário à fragmentação pode durar várias horas ou até dias, dependendo da dureza do material e da granulometria desejada.

• Na operação contínua, a alimentação é feita por uma extremidade e a descarga pela extremidade oposta através de um tamis .

• O ajuste da velocidade de operação é muito importante . Existe uma velocidade crítica que pode ser definida como a velocidade máxima que se pode aplicar ao equipamento sem que a ação centrífuga das bolas se torne dominante .

• A velocidade real de operação varia entre 65 e 80% da crítica recomendado-se:

• 65 a 70% para moagem fina realizada à úmido ou em suspensão viscosa;• 70 a 75% para moagem fina realizada à seco ou em suspensão de baixa

viscosidade;• 75 a 80% para moagem à seco ou à úmido de parículas grandes (até 1 cm);

Moinho de bolas

• Moinho de bolas - queda– No moinho de barras as bolas são substituídas por barras de ferro de 2 a 10cm

de diâmetro .

– No moinho tubular o comprimento do tambor é cerca de 3 a 4 vezes seu diâmetro . O tempo de retenção é maior , obtendo-se produto mais fino do que no moinho de bolas convencional .

Tipos de moinhos Moinho de bolas

Moinho de bolas - Hardinge

• Composto de bolas de diferentes tamanhos .

• Na entrada ficam as bolas maiores e para a saída vão as menores ocorrendo assim uma classificação natural das bolas de acordo com as necessidades da operação .

• As bolas menores proporcionam mais pontos de contato e as bolas maiores produzem um maior impacto

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MICRONIZAÇÃO

• MICRONIZAÇÃO é um processo de moagem ultra-fina de produtos através de moinhos com ar comprimido (air jet mills).

• A moagem acontece devido ao choque entre as partículas do próprio produto, que recebendo a energia do ar comprimido ganha velocidades de até 500m/seg.

• Com o choque as partículas vão diminuindo de tamanho até atingir a granulometria desejada.

• Moinho de energia fluida - moinho a jato– As partículas sólidas reduzem de tamanho sob a ação de jatos

tangenciais de ar comprimido ou vapor .– São fragmentadas por choques sucessivos , no interior do equipamento .– A pressão do ar comprimido é de 7 kg/cm2.– A pressão do vapor é de 7 a 35 kg/cm2 e a sua temperatura de 250 a 400

oC . – A capacidade de moagem varia entre 2 e 2500 kg/h.

• MicronizaçãoÉ um processo de moagem ultra-fina de produtos através de moinhos com ar comprimido (air jet mills). A moagem acontece devido ao choque entre as partículas do próprio produto, que recebendo a energia do ar comprimido ganha velocidades de até 500m/seg. Com o choque as partículas vão diminuindo de tamanho até atingir qualidade desejada.

Tipos de moinhos• Moinho de energia fluida - redutor

– Consiste de um tubo fechado de 1 a 8 “ de diâmetro onde as partículas são fragmentadas pela ação de jatos tangenciais de ar comprimido ou vapor .

– Utilizado para moagem de talco,cosméticos, pigmentos, corantesorgânicos e sulfato de cálcio .

– As partículas se fragmentam emconsequência dos múltiploschoques de umas com as outrase com as paredes .

– Ao atingir a granulometriaespecificada, as partículas dirigem-se para a parede e saem automatica-mente do equipamento, sendocaptadas por um ciclone .

Tipos de moinhos• Moinho de energia fluida - micronizador

– Consiste de uma câmara circular com jatos tangenciais e um separador de pó central .

– A fragmentação é conseguida submetendo-se a substância à ação de corantes de certos fluídos elásticos em alta velocidade .

– O ar ou um gás inerte é comprimido e introduzido em jato na câmara de pulverização .

– As partículas da substância adquirem elevada velocidade e se fragmentam devido ao impacto provocado se chocam umas com as outras .

– As partículas grosseiras dirigem-se para a periferia pela ação da força centrífuga, acabando por retornar à câmara de pulverização onde são submetidas a novos impactos .

– As partículas mais finas são arrastadas pelo fluído que sai do moinho através de um oríficio, indo para o centro, e 85 a 95% são captadas pelo separador.

– Não permitem o aquecimento do material pulverizado, pois o calor gerado pelo impacto do sólido é rapidamente neutralizado pelo efeito refrigerante da expansão dos gases na câmara .

Micronizador

Tipos de moinhos

• Moinho de energia fluida -micronizador– Utilizado para antibióticos administrados sob

forma de suspensões injetáveis, enzimas, corticóides, etc.

– Os pós obtidos têm diâmetro de apenas alguns µm.

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Micronizador-misturador compactoFRAGMENTAÇÃO DE MATERIAIS PRIMAS

FIBROSAS OU DE ORIGEM ANIMAL

A matéria-prima é submetida a forças de cisalhamento e pressão (entre a rosca sem fim e a estrutura estacionária), de impacto (lâminas) e de compressão (placa perfurada).

Fragmentação de cerasFRAGMENTAÇÃO DE MATERIAIS PRIMAS FIBROSAS OU DE

ORIGEM ANIMAL

Para a fragmentação ou corte em pedaços ou

fatias.

Esquema do sistema Urschel®:

a) cabeça cortante; e

b) formação de porções.

FRAGMENTAÇÃO DE MATERIAIS PRIMAS FIBROSAS OU DE ORIGEM ANIMAL

Representação esquemática da

máquina de fragmentação em

cubos.

FRAGMENTAÇÃO DE MATERIAIS PRIMAS FIBROSAS OU DE ORIGEM ANIMAL

Cutter

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Tipos de moinhos• Moinho coloidal

– É um moinho de disco que utiliza separações muito pequenas e velocidades muito altas para produzir partículas de dimensões coloidais (menores que1 um).

– Consiste de um rotor cônico móvel e um estator fixo com distância regulável da ordem mm ou inferior entre eles.

– O rotor gira a alta velocidade ( 3000 a 1500 rpm). – O material alimentado tem cerca de 100 mesh de diâmetro.– A ação predominante é de cisalhamento (atríto + corte).– Nos modelos de superfícies lisas, o rotor e o estator podem assumir a forma de

discos, cones ou cilindros.– Nos de superfícies rugosas,

possuem a forma discóideapresentando sulcosdispostos radialmente.

– Utilizados no preparo ou tratamento de emulsões e na produção de suspensões.

Moinho coloidal

MOINHO COLOIDALMOINHO COLOIDAL

Tipos de moinhos utilizados para fragmentação de algumas matérias primas na indústria

Farmacêutica (tamanho das partículas menor que 40 mesh)

Materias - primas MoinhosAcetanilida, Ac. ascórbico Bolas, rolos, martelos, fluido

Antibióticos, CMC Bolas, martelos, fluido, coloidal

Ac. benzóico, Ac. cítrico, açúcar Martelos, fluido

Cafeína Rolos, martelos

Metilcelulose Bolas, martelos

Uréia, vitamínas, pig. secos Bolas, martelos, fluido

Gelatina Martelos

Ceras, pig. úmidos Martelos, fluido, coloidal

Homogeneização

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HOMOGENEIZADOR A PRESSÃO

HOMOGENEIZADOR DE ULTRA-SONS.

Formas de operação

• Operação em batelada (descontínua)– O equipamento é carregado e em seguida

colocado em funcionamento até que se proceda a fragmentação, o equipamento é desligado e em seguida descarregado.

moinho

Carga Descarga

Formas de operação• Operação contínua (em regime permanente)

– Tanto a alimentação como a retirada do produto são feitas com um moinho em operação normal.

1 – Em circuito abertoO material é alimentado no moinho e passa pelo equipamento apenas uma vez.

moinhoA P

Formas de operação2 – Em circuito fechado

O produto fragmentado passa por um ou mais classificadores e as frações grosseiras são recirculadas.Apresenta as seguintes características:- Custo inicial mais elevado- Consumo de energia/tonelada menor- Evita a produção exagerada de finos.

moinho

peneira

A

P

recliclo

Moagem a úmido

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Moagem a seco