El tamaño y la forma de las partículas de un polvo son factores importantes que influyen en su comportamiento, y existen muchas técnicas bien establecidas para medir estas propiedades. Sin embargo, en una serie de procesos diferentes, la relación entre estos dos parámetros y las propiedades de flujo es menos conocida y, debido a las diferentes exigencias a las que se someten los polvos en los distintos procesos, el efecto de ambos parámetros puede no ser coherente o fácil de cuantificar.
Esta nota de aplicación explora la influencia del tamaño y la forma de las partículas en la fluidez del polvo en diferentes condiciones.
Medición del tamaño y la forma de las partículas
Se evaluó el tamaño y la forma de las partículas de tres muestras de lactosa utilizadas como excipiente farmacéutico (FlowLac100, SpheroLac 100 e InhaLac 230 - Meggle). Dos de las muestras (FlowLac100 y SpheroLac100) mostraron una distribución del tamaño de partícula y un D50 muy similares, pero una forma general diferente. Otras dos de las muestras (SpheroLac 100 e InhaLac230) tenían partículas de forma muy similar, pero diferían en el tamaño y la distribución de las partículas.
Las tres muestras se analizaron con un reómetro de polvos FT4 Powder Rheometer®. Los resultados no solo diferenciaron entre las muestras, sino que también ilustraron cómo los cambios en el tamaño y la forma de las partículas pueden influir en las propiedades de flujo.
Influencia de las propiedades físicas en el comportamiento del polvo
Pruebas dinámicas: Energía de fluidez básica
Las tres muestras generaron valores de energía de fluidez básica (BFE) significativamente diferentes, pero las diferencias de tamaño y forma influyeron en los resultados en distintos grados. En este régimen de ensayo, la diferencia de forma fue la más influyente, lo que sugiere que la morfología de las partículas es un factor importante que influye en el comportamiento de los polvos en aplicaciones dinámicas de baja tensión, como la mezcla, la alimentación y el transporte.
Pruebas a granel: Compresibilidad
También se observan diferencias significativas en la compresibilidad de las tres muestras, pero en estas condiciones, la influencia del tamaño de las partículas es mayor que la de su forma, ya que tiene un mayor impacto en la forma en que se empaquetan las partículas. Por tanto, es probable que el tamaño de las partículas sea más dominante a la hora de describir el comportamiento de los polvos durante las operaciones de consolidación, como el almacenamiento a largo plazo o el prensado de comprimidos.
Pruebas de células de cizallamiento
Se observó una menor diferenciación entre las muestras durante las pruebas de célula de cizallamiento, lo que sugiere que la forma de las partículas es potencialmente más influyente que su tamaño en operaciones de alta tensión en las que se requiere que un polvo pase de un estado estático a uno dinámico. Durante la consolidación, el entrelazamiento mecánico y la fricción influyen mucho en las propiedades de flujo y, por tanto, es probable que las partículas más lisas y de forma más regular fluyan más fácilmente que las partículas rugosas o angulosas.
Conclusiones
El tamaño y la forma de las partículas son propiedades importantes que influyen en el comportamiento del polvo. Sin embargo, el alcance de su influencia también depende de las condiciones a las que se somete el polvo durante su procesamiento. El exclusivo enfoque multivariante del reómetro para polvo FT4 permite a los operarios cuantificar cómo afectarán los cambios en las propiedades físicas a una determinada operación unitaria sometiendo el polvo al tipo de tensión y a los regímenes de flujo que experimentará durante el proceso.
La fluidez del polvo no es una propiedad inherente al material, sino que se refiere más bien a la capacidad del polvo para fluir de la forma deseada en un equipo específico. El éxito del procesamiento exige que el polvo y el proceso estén bien adaptados y, debido a la variedad de exigencias impuestas a un polvo por las diferentes operaciones unitarias, no es raro que el mismo polvo funcione bien en un proceso pero mal en otro. Por lo tanto, es importante asegurarse de que las condiciones de prueba de un polvo coincidan lo más posible con las condiciones del proceso, y utilizar varias pruebas para evaluar una serie de condiciones, ya que las tendencias ilustradas por una sola prueba en una sola condición pueden no caracterizar completamente el comportamiento en una operación unitaria determinada.
