FACULDADE DE FARMÁCIA DA UFMG
DEPARTAMENTO DE ALIMENTOS
ALM 602- Operações Unitárias da Indústria
Farmacêutica
Fragmentação de Sólidos
Moagem
Redução de tamanhos
Trituração, cominuição
Accácia Júlia Guimarães Pereira Messano
2010
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.
Objetivos gerais da redução de tamanho:
• Produção de uma distribuição de tamanhos específica
ou 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.
Definições:
• FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS, redução
de tamanho, moagem ou cominuição é
definida como a quebra mecânica de sólidos em
partículas menores sem mudar o seu estado de
agregação.
• É a Operação Unitária que promove a redução
dos corpos a partículas ou fragmentos de
pequenas dimensões, utilizando, para isso,
meios adequados à natureza da substância que
se pretende dividir.
Importância na tecnologia
farmacêutica
• Só
substâncias
com
uma
dada
granulometria podem ser usadas na
fabricação de medicamentos.
• A maioria dos produtos farmacêuticos
precisam ser moídos em algum estágio da
produção de um medicamento.
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 inalação
determina a posição e retenção das partículas no sistema
broncopulmonar.
• Obter misturas mais homogêneas:
– A redução de tamanho contribui para uma maior
homogeneidade das drogas, promovendo a mistura íntima
de dois ou mais sólidos, sendo indispensável no caso de
comprimidos.
– Produto será tanto mais uniforme quanto menor for o
tamanho das partículas a serem misturadas.
1
INFLUÊNCIA DO TAMANHO DAS PARTÍCULAS NA
UNIFORMIDADE DA DOSE
Aplicações na indústria farmacêutica
• Aumentar área da partícula sólida:
Com
distribuição
de
tamanhos muito desigual
é difícil obter uma
dosagem uniforme
– 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,
O tamanho de partículas afeta
a dissolução:
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.
PREPARO DE COMPRIMIDOS
VIA ÚMIDA
FABRICAÇAO DE COMPRIMIDOS
Granulação a seco
2
Moagem de fitoterápicos
Fabricação de
comprimidos
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
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).
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).
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.
3
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 moverse 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
sólidas
provocada por uma pressão
vertical em um lado e pelo
movimento circular ou não
circular sobre a superfície.
Exemplo: almofariz, pilão,
moinhos de disco.
Mecanismos de quebras de partículas
CISALHAMENTO:
• 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.
•
4
Esforços sobre os materiais
Atrito
Corte
Compressão
Impacto
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.
Diagrama Tensão X Deformação para um sólido
Tensão
Esforços sobre os materiais
Cisalhamento
Tração
Torção
Flexão
Ao se aplicar uma força progressivamente
maior em uma partícula:
Tensão
Material
Deformação elástica (lei de Hooke)
Limite de elasticidade
Deformação plástica
Início da ruptura
Limite de resistência à ruptura
Ruptura
Liberação de energia
Quebra de partículas sólidas
Limite de ruptura
Deformação
plástica
Deformação
elástica
Deformação
5
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 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.
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.
Classificação de equipamentos de
fragmentação.
BRITADORES
•Primários
•Secundários
MOINHOS
•Finos
•Coloidais
ALIMENTAÇÃO
PRODUTO
10cm - 150cm
0,5 - 5cm
0,5 - 5cm
0,1 - 0,5cm
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 grosseiras
Britagem primária
Britador secundário
Moinho
Moinho fino
Moinho coloidal
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.
Partículas do tamanho desejado
6
Fatores que influenciam a seleção de equipamentos de
fragmentação de sólidos:
• 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.
Cominuição em múltiplos estágios com a quebra de partículas
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.
CLASSIFICAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
individuais em intervalos granulométricos estreitos
• 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.
7
Moinhos
C) Dureza
• Escala de Mohr:
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 ao
serem riscados por outros sólidos.
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
• 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
Pós *
Sólidos granulares *
Blocos pequenos
Blocos médios
Blocos grandes
Características gerais de diversos moinhos
Atrito
(Revolving)
Martelo
Atrito e
impacto
Impacto
Rolo
10 diamante
É 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.
1- atrito, corte, impacto, compressão, tração, flexão e torsão,
2- nos processos industriais de redução de tamanho estão envolvidos geralmente
três tipos de solicitação mecânica
3- entre duas superfícies sólidas: esmagamento, cisalhamento
4- a uma superfície sólida: impacto
5- 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)
Corte
9 corindon
5 apatita
Moinhos
• A forma de aplicação das forças e natureza das forças
utilizadas na fragmentação de sólidos:
Usado para
8 topázio
4 fluorita
Está relacionada à forma da partícula e a coesão da amostra.
Determina o grau de dificuldade de escorregamento das
partículas.
a) forma de aplicação das forças:
b) natureza das forças utilizadas na fragmentação de sólidos
c) relação da redução de tamanhos: m=D1/D2 (m de 100:1)
Tamanho do
produto
20-80 mesh
7 quartzo
3 calcita
• Aspereza
• Classificação dos Equipamentos Para Fragmentação de
Sólidos
Ação
6 feldspato
2 gesso
• Fragilidade
Tipos de Moinhos
Tipo de
moinho
Faca
1 talco
Não pode ser
usado para
Fibras,drogas
animais e vegetais
brutas
Material friável
20-200 mesh
Moagem fina de
material abrasivo
Material macio
4-325 mesh
Quase todas as
drogas
Material
abrasivo
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
Tamanho
1,0 µm a 0,5 mm
0,5 a 1,0 mm
1 a 5 cm
5 a 15 cm
> 15 cm
Britadores secundários
Britador (ou moinho) de MARTELOS
• 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.
8
Moinho de martelos
MOINHO DE MARTELOS
Moinho de rolos
Moinho de martelos- aspecto externo
•
•
•
•
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.
9
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 materiais
de resistência média que
devem ser reduzidos a pó
fino .
MOINHO DE ROLOS
http://www.gehaka.com.br/farmacia/Imagem.asp?p=MoinhoExa
ct50.jpg&n=Moinho+de+Rolos+Exakt+50&i=100
Moinho de discos
MOINHO DE DISCOS
• 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".
•
•
•
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 disco
duplo , dois discos giram
em direções opostas,
proporcionado um maior
atrito .
Os discos podem conter
estrias para facilitar a
fragmentação.
10
Britador de discos
Moinho de disco com impacto
• 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.
http://www.pallmann.com.br/moagemfina.html
Moinho de disco
Moinho de facas
•
•
•
Moinho de bolas - queda
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.
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.
•
•
•
•
•
•
•
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
11
Moinho de bolas - queda
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Moinho de bolas
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 recomendadose:
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);
Tipos de moinhos
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 .
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
12
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.
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, corantes
orgânicos e sulfato de cálcio .
– As partículas se fragmentam em
consequência dos múltiplos
choques de umas com as outras
e com as paredes .
– Ao atingir a granulometria
especificada, as partículas dirigemse para a parede e saem automaticamente do equipamento, sendo
captadas por um ciclone .
• 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 qualidade desejada.
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 .
Tipos de moinhos
• Moinho de energia fluida micronizador
Microni
zador
– 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 compacto
FRAGMENTAÇÃO 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 ceras
FRAGMENTAÇÃO 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
FRAGMENTAÇÃO DE MATERIAIS PRIMAS
FIBROSAS OU DE ORIGEM ANIMAL
Cutter
Representação
esquemática da
máquina de
fragmentação em
cubos.
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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 discóide
apresentando sulcos
dispostos radialmente.
– Utilizados no preparo ou
tratamento de emulsões e na
produção de suspensões.
MOINHO COLOIDAL
Tipos de moinhos utilizados para fragmentação de
algumas matérias primas na indústria
Farmacêutica (tamanho das partículas menor que 40 mesh)
Materias - primas
Acetanilida, Ac. ascórbico
Antibióticos, CMC
Ac. benzóico, Ac. cítrico, açúcar
Cafeína
Metilcelulose
Uréia, vitamínas, pig. secos
Gelatina
Ceras, pig. úmidos
Moinho coloidal
MOINHO COLOIDAL
Homogeneização
Moinhos
Bolas, rolos, martelos, fluido
Bolas, martelos, fluido, coloidal
Martelos, fluido
Rolos, martelos
Bolas, martelos
Bolas, martelos, fluido
Martelos
Martelos, fluido, coloidal
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HOMOGENEIZADOR A
PRESSÃO
HOMOGENEIZADOR DE ULTRA-SONS.
Formas de operação
Formas de operação
• Operação contínua (em regime permanente)
• 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.
Carga
– Tanto a alimentação como a retirada do produto são feitas com
um moinho em operação normal.
1 – Em circuito aberto
O material é alimentado no moinho e passa pelo equipamento
apenas uma vez.
Descarga
A
moinho
moinho
P
Moagem a úmido
Formas de operação
2 – 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.
recliclo
A
moinho
peneira
P
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Moagem a seco
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