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GRANULACIN
Q.F. Alfredo A. Castillo Calle
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Introduccin
Es el proceso de incremento del tamao de
partculas.
En este proceso, partculas pequeas se
unen para formar una ms grande (con
dimetros de 0,1 a cerca de 2 mm) en el que
las partculas originales pueden
identificarse.
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Introduccin
El proceso puede ser seco o hmedo.
En este ltimo, se utiliza un lquido para
aglomeracin seguido de un proceso de
secado.
La granulacin es el proceso ms
importante en la industria farmacutica .
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Objeto de la granulacin
Mejoramiento de las propiedades de flujo
del granulado.
Prevencin de la segregacin de los
ingredientes mezclados.
Mejoramiento de las caractersticas de los
comprimidos (dureza, friabilidad, peso
promedio, etc).
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Formacin de enlaces
Granulacin seca:
Se produce por formacin de enlaces de
Van der waals que son enlaces formados
por la fusin de planos creados
recientemente entre las partculas que se
cruzan por accin mecnica.
Esto produce una solidificacin parcial del
material durante la compresin.
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Formacin de enlaces
Granulacin Hmeda:
La formacin y crecimiento de los
aglomerados hmedos ocurre por la
formacin de puentes de hidrgeno entre el
polvo y el solvente que tiene la solucin
aglutinante por medio de diferentes
mecanismos de aglutinacin.
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1. Granulacin seca
Consiste en la compresin del frmaco con
el mnimo de lubricantes y desintegrantes
donde el principio activo ocupa la mayor
parte del volumen final de la tableta.
Las partculas se agregan a altas presiones
produciendo fuerzas de enlace en la
superficie del slido y aumentando el rea
superficial de este.
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1. Granulacin seca
Esta granulacin se realiza en productos
sensibles a la humedad y al calor como son
el A.S.A, productos efervescentes y el
Lactato de Calcio (resistente al tableteado)
donde la migracin de humedad afecta al
frmaco y a los colorantes agregados.
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1. Granulacin seca
Este tipo de granulacin es poco utilizado
porque produce muchos finos y porque no
es muy reproducible para un mismo
producto.
Entre sus ventajas esta que se requiere
menos equipos y espacios que la
granulacin hmeda.
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1. Granulacin seca
Existen dos tipos de granulacin seca
basados en el equipo utilizado:
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1.1. Por compresin
Aqu se comprimen los polvos secos ya
mezclados utilizando una tableteadora u
otro aparato similar.
Como resultado se producen lingotes que
son tabletas grandes de cerca de una
pulgada de dimetro.
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1.1. Por compresin
Posteriormente estos lingotes se tamizan o
se muelen para producir un material
granular que fluye mucho ms fcil que el
polvo original.
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1.1. Por compresin
Este proceso se puede llevar a cabo ms de
una vez hasta que se adquieran las
propiedades de flujo del granulado para la
produccin de comprimidos.
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1.1. Por compresin
La eficiencia depende de la cohesividad del
material, densidad, distribucin del tamao
de partcula y de las caractersticas del
equipo (tipo, dimetro de punzn,
capacidad, altura de matrices, velocidad de
compresin, presin aplicada, etc).
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1.1. Por compresin
Este proceso de granulacin es lento y como
el caso de la compresin normal, necesita
de lubricantes.
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1.2. Por compactacin por
rodillos
Consiste de un equipo que posee dos
rodillos juntos dentados que rotan en
direcciones opuestas.
El material se agrega en la tolva de la parte
superior que posee un tornillo helicoidal
que regula la velocidad de entrada del
material.
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1.2. Por compactacin por
rodillos
Los lingotes formados se expulsan en la
parte inferior que por posterior tamizaje se
muelen para producir los grnulos.
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1.2. Por compactacin por
rodillos
Este principio se utiliza en equipos de la
industria minera, alimenticia, metalrgica y
farmacutica.
Este equipo es recomendable para empresas
que fabrican un monoproducto debido a los
problemas de limpieza que tiene.
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1.2. Por compactacin por
rodillos
Este mtodo es mejor que el de compresin
porque tiene mayor capacidad de
produccin, se controla el tiempo de
residencia, facilita la automatizacin y
requiere menos lubricante.
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2. Granulacin hmeda
Es el proceso de mezclado de un polvo en
presencia de un lquido (solucin aglutinante) para
formar el grnulo.
Este proceso disminuye el riesgo de segregacin y
produccin de finos relacionada con la compresin
de tabletas.
La granulacin ocurre por la formacin de enlaces
tipo puentes de hidrgeno entre las partculas
primarias.
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2. Granulacin hmeda
El tiempo de mezclado depende del equipo
y de las propiedades del polvo, en general
puede ir desde 15 minutos a una hora.
En la prctica, el punto final se logra
cuando al tomar una porcin de la muestra
con la mano y presionarla suavemente al
abrir nuevamente la mano esta se
resquebraje.
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2. Granulacin hmeda
Si se agrega demasiada solucin
aglutinante, se formar una masa que se
apelmazar y taponar los tamices y que
durante el secado formar agregados duros
que habr que moler .
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Formacin de enlaces de
hidrgeno
Primero se une el lquido con el slido
formando un ngulo de contacto bajo; a
medida que se agrega el lquido el sistema
va reduciendo su energa libre.
Cuando hay poco lquido entre los puntos
de contacto de las partculas se forma un
anillo anular que posteriormente al agregar
ms lquido este anillo coalesce.
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Formacin de enlaces de hidrgeno
Las etapas o estados por los cuales se forman los
enlaces de hidrgeno dependiendo de la cantidad
aglutinante agregado son 3:
-Estado pendular: Con un 25% solvente agregado.
-Estado Funicular: del 25 a 80% solvente agregado.
-Estado Capilar: 80% solvente agregado.
-Estado de saturacin: ms del 80% del solvente.
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Formacin de enlaces de hidrgeno
Etapas en la formacin de enlaces de hidrgeno
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Formacin de enlaces de
hidrgeno
A medida que la saturacin por el
aglutinante se incrementa, los efectos de
interaccin de partcula disminuyen y la
fuerza se controla por enlaces de puentes de
hidrgeno y los aglomerados pasan de
comportamiento frgil a plstico creciendo
en forma acelerada.
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Formacin de enlaces de
hidrgeno
Entre menor sea el ngulo de contacto del
aglutinante con el slido mayor ser la
fuerza de los enlaces.
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Mecanismos de aglutinacin
La granulacin hmeda requiere de un
lquido que humedezca la masa y al mismo
tiempo proporcione el aglutinante para la
formacin de los enlaces de hidrgeno.
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1. Nucleacin
Se forma un ncleo a partir de partculas
primarias por formacin de enlaces de
hidrgeno.
Entre ms pequeas sean las partculas, ms
fuerte es el enlace; por esta razn los polvos
finos se aglomeran ms fcilmente que los
gruesos.
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2. Coalescencia
La formacin del grnulo ocurre por el
choque entre los ncleos y los aglomerados
en formacin, este proceso ocurre en forma
aleatoria.
Estas colisiones ocurren solo si los
aglomerados tienen una superficie lquida
en exceso volvindola plstica y moldeable.
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2. Coalescencia
Para que ocurra este mecanismo siempre se
debe exceder el punto de saturacin del
granulado.
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3. Formacin de capas
Ocurre por la formacin sucesiva de
granulitos ya formados.
Aqu las partculas se derivan del
rompimiento de algunos ncleos.
En general cuando la fuerza del solvente es
muy alta la aglomeracin ocurre
principalmente por formacin de capas y
coalescencia.
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Mecanismos de aglutinacin
De hecho, en la industria farmacutica se
trabaja mayormente con partculas finas con
una distribucin de frecuencias amplia que
producen grnulos que crecen
principalmente por Nucleacin (menos del
12% de humedad) y coalescencia (ms del
12% humedad).
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Mecanismos de aglutinacin
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Equipos
Tradicionalmente la granulacin hmeda de
los polvos se ha realizado en los
mezcladores sigma, planetarios y de tornillo
vertical.
La mezcla de polvos se coloca en el
mezclador y se adiciona el lquido
aglutinante a ciertos intervalos de tiempo.
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Equipos
Luego la mezcla se pasa a un granulador
oscilante donde las barras del rotor fuerzan
la masa hmeda a pasar por un tamiz.
Los grnulos formados se colectan en
bandejas y se secan en secador de bandeja o
en lecho fluidizado.
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Equipos
Este ltimo produce un secado mucho ms
rpido y mantiene los grnulos individuales
separados disminuyendo los problemas de
agregacin y migracin intragranular del
soluto.
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Equipos
Esquema del funcionamiento del granulador oscilante
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Granulador de lecho fluido
El producto se fluidiza con un chorro de
aire que es expulsado desde el fondo del
equipo, las partculas suben y caen a lo
largo de la pared.
El aire se calienta entre 40 a 80C.
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Granulador de lecho fluido
Si la humedad es alta las partculas se
apelmazan y si es muy baja no se formar
aglomeracin.
El contenido de humedad del lecho depende
del balance entre humectacin y
evaporacin.
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Granulador de lecho fluido
Sus ventajas es que la granulacin es rpida,
se controla la recuperacin del solvente, y
se produce la granulacin por el mecanismo
de formacin de capas
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Granulador de lecho fluido
Esquema del funcionamiento del Granulador de lecho
fluidizado
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Mezcladores de alta intensidad
Son mezcladores que estn equipados con
un agitador mecnico que rota a alta
velocidad entre 100 y 500 rpm y una
pequea cuchilla lateral que rota entre
1000-3000rpm.
Las velocidades de los dos rotores pueden
variar.
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Mezcladores de alta intensidad
Primero se produce una desagregacin,
luego se bombea la solucin aglutinante
para que ocurra la aglomeracin.
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Mezcladores de alta intensidad
La desventaja de estos equipos es que para
el secado se debe utilizar otro tipo de
recipiente.
Los equipos verticales poseen una carcasa
intercambiable que reduce el riesgo de
contaminacin.
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Mezcladores de alta intensidad
Esquema de funcionamiento del mezclador de alta intensidad
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Mezcladores de alta intensidad
Si se incrementa la velocidad del rotor, y el
tiempo del amasado hmedo se aumentar
la aglomeracin, y la densificacin
favorecindose ms el granulado.
El crecimiento del grnulo se controla
variando la velocidad de adicin del
aglutinante.
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Efecto de la granulacin
El mtodo de granulacin afecta el grado de
compactacin de las tabletas, por ejemplo la
granulacin por compresin produce
grnulos densos con porosidad menor del
20%, mientras que los grnulos producidos
por el mtodo hmedo poseen de un 20 a30
% de porosidad.
