O que são moinhos a jato?
A maioria dos medicamentos genéricos e produtos farmacêuticos inovadores são baseados em ingredientes farmacêuticos ativos (IFAs) pouco solúveis em águaO tamanho das partículas e o controle do seu tamanho desempenham um papel fundamental na taxa de dissolução de formulações farmacêuticas. Moinhos de jato, também conhecidos como moinhos de jato de ar ou moinhos de energia fluidaUtilizam-se jatos de ar ou vapor superaquecido em alta velocidade para provocar a colisão de partículas. Através do impacto, fricção e cisalhamento, o material é efetivamente moído até um estado ultrafino. A utilização de moinhos a jato para moer APIs pode melhorar significativamente a solubilidade de fármacos pouco solúveis. As formas farmacêuticas sólidas preparadas a partir de pós ultrafinos podem atingir um desempenho de dissolução que atende aos requisitos de avaliação de consistência nacionais. Dentre as tecnologias de moagem ultrafina, a moinho a jato É um dos equipamentos mais importantes, capaz de reduzir materiais a pós na faixa micrométrica.
Princípio de funcionamento dos moinhos a jato na preparação de pós farmacêuticos
O ar comprimido ou gás inerte é acelerado através de bicos, onde o fluxo de ar elástico de alta velocidade impulsiona interações intensas entre as partículas, entre as partículas e o gás, e entre as partículas e as paredes internas do moinho. Essas interações incluem impacto, cisalhamento, colisão e fricção.
Ao mesmo tempo, a força centrífuga gerada pelo fluxo de ar rotativo, ou por um classificador integrado, separa as partículas grossas das finas. Esse processo de classificação permite que apenas as partículas que atendem ao tamanho exigido saiam do sistema, enquanto as partículas maiores permanecem na zona de moagem para posterior redução de tamanho.
A moagem a jato é um método comumente usado para a preparação de pós farmacêuticos e é especialmente adequada para antibióticos, enzimas, materiais com baixo ponto de fusão e medicamentos sensíveis ao calor.
Tipos de moinhos a jato utilizados no processamento de pós farmacêuticos
Moinho de jato tipo plano
The flat-type jet mill, also known as a disc or spiral jet mill, operates by introducing compressed air into an air distribution chamber, creating negative pressure that draws material into the mixing chamber. The material is then injected into the grinding chamber by high-speed airflow from the nozzles.
Como os bicos estão dispostos em um ângulo em relação ao raio da câmara de moagem, o material gira em alta velocidade em um movimento circular. Colisões repetidas entre as partículas e entre as partículas e a parede da câmara resultam na redução do tamanho. As partículas mais grossas são lançadas para fora pela força centrífuga e continuam sendo moídas, enquanto as partículas finas são descarregadas e coletadas.
O moinho de jatos opostos, também conhecido como moinho de contra-jatos, realiza a redução de tamanho através de colisões frontais de partículas em um fluxo de ar supersônicoOs bicos estão posicionados diretamente um em frente ao outro, seja em pares ou em múltiplos conjuntos opostos.
Este design minimiza o contato entre as partículas e as paredes da câmara, reduzindo o desgaste do equipamento e prevenindo a contaminação por materiais das paredes. Como resultado, os moinhos de jatos opostos são ideais para aplicações que exigem alta pureza do produto.
Moinho de jato tipo alvo
O moinho de jato do tipo alvo é uma das formas mais antigas de tecnologia de moagem por jato e possui um aproveitamento energético relativamente alto. Nesse projeto, partículas aceleradas por um fluxo de ar de alta velocidade impactam uma superfície alvo rígida, onde são fraturadas.
Como o alvo é geralmente muito duro, esse tipo de moinho a jato é adequado para materiais difíceis de moer, relativamente grossos ou que possuam elasticidade e resistência. É comumente usado para materiais fibrosos e polímeros de alto peso molecularAlém de impactar o alvo, as partículas também colidem repetidamente com as paredes internas da câmara de moagem, resultando em alta intensidade e rendimento de moagem.
Moinho de jato de tubo circulante
Em um moinho de jato tubular circulante, o gás comprimido passa por um bocal para gerar um jato de alta velocidade. Devido à pressão negativa, o material é automaticamente aspirado para a câmara de mistura e transportado para a câmara de moagem.
À medida que as partículas são aceleradas, colidem umas com as outras e com as paredes da câmara, resultando na redução do tamanho. Durante a classificação, as partículas grossas tendem a se mover ao longo da parede externa devido à inércia, enquanto as partículas mais finas se movem em direção à parede interna. As partículas finas são coletadas como produto, enquanto as partículas grossas retornam pelo tubo de descida para moagem adicional.
Moinho de leito fluidizado (jato oposto)
O moinho de jatos opostos em leito fluidizado é um desenvolvimento mais recente na tecnologia de moagem por jato. Nesse sistema, o fluxo de ar passa por múltiplos bicos para formar um campo de fluxo de jatos opostos, fazendo com que o material se torne completamente fluidificado.
Fortes colisões, fricção e impacto ocorrem nas intersecções dos jatos, resultando em uma moagem eficiente. Após a moagem, o pó fino passa por um classificador sob pressão negativa. As partículas qualificadas são coletadas por um separador ciclônico e um coletor de pó, enquanto as partículas de tamanho excessivo retornam à zona de moagem sob a influência da gravidade.
Características dos moinhos de jato em aplicações farmacêuticas
Os moinhos a jato produzem pós com uma distribuição granulométrica estreita e um tamanho médio de partícula fino. Através do fluxo de ar de alta pressão e da classificação precisa, o produto resultante apresenta tipicamente um tamanho de partícula D50 de 5 a 10 μm.
Os pós produzidos apresentam superfícies lisas e formas regulares, muitas vezes aproximando-se da morfologia esférica. Devido ao desgaste mecânico mínimo durante a moagem, a pureza do produto permanece elevada.
Os moinhos a jato são particularmente adequados para medicamentos com baixo ponto de fusão e sensíveis ao calor. O ar comprimido é usado como meio de moagem, e a rápida expansão do gás no bocal cria um efeito de resfriamento que compensa o calor gerado pelas colisões e atrito das partículas. As temperaturas dentro da câmara de moagem podem atingir dezenas de graus abaixo de zero.
O sistema é bem vedado e opera sob pressão negativa, resultando em alta recuperação do produto e mínimo impacto ambiental. O processo fechado também permite operação estéril ou livre de contaminação.
A moagem por jato é um processo contínuo que pode ser combinado com sistemas de controle automatizados, simplificando a operação. Além disso, os moinhos de jato podem integrar moagem, mistura e secagem em um único processo. Em algumas aplicações, líquidos podem ser pulverizados durante a moagem para revestir ou modificar as partículas, melhorando o desempenho do pó. Por isso, os moinhos de jato se tornaram um dos equipamentos preferidos para a produção de pós ultrafinos de alto desempenho.
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