Tecnologia e legislazione farmaceutica I - macinazione e soluzioni estrattive

Macinazione e soluzioni estrattive

Operazioni unitarie

Si dividono in quelle di:

• Tipo meccanico: a loro volta distinte in suddivisione (come la macinazione per i solidi e l’emulsionamento per i liquidi immiscibili) e separazione (come la setacciatura per i solidi granulosi, la filtrazione, la decantazione per separare un solido da un liquido, la chiarificazione, operata con sostanze dette chiarificanti come per esempio l'albume d'uovo, per separare un solido colloidale da un liquido; e la centrifugazione).
• Di tipo fisico: come l'essiccamento, la sterilizzazione, la dissoluzione e l’estrazione.

Macinazione

Provvede alla diminuzione delle dimensioni di una materia prima con conseguente aumento dell'area superficiale. In base alle dimensioni raggiunte si può parlare di frantumazione (pezzi grossolani di alcuni mm), macinazione vera e propria (pezzi grossolani di 10/10^-2 micron), e micronizzazione (dimensioni inferiori a 10 micron).

Questa operazione consente di: accelerare la solubilità di un solido, migliorare la velocità di assorbimento riguardo a sostanze poco solubili somministrate per via orale, ottenere una granulometria omogenea ed idonea alla F.F. da preparare, ecc.

Dal processo di macinazione, ovviamente, si ottengono delle polveri, le quali verranno utilizzate per preparare FF per uso: orale monodose (come le capsule), orale multidose (come le polveri per soluzioni estemporanee come ad esempio gli sciroppi a cui si deve aggiungere acqua), locale (come le polveri aspersorie), iniettivo (come i flaconcini monodose).

Le forze coinvolte nel processo di macinazione sono principalmente quattro: taglio (per materiali fibrosi come foglie e radici), compressione (per prodotti cristallini), impatto (per i materiali friabili) e attrito (forza coinvolta quasi sempre presente nei processi di macinazione, in maniera talvolta anche rilevante).

La macinazione può essere influenzata da alcune caratteristiche del materiale di partenza come la durezza (solidi più duri come caolino e ossido di magnesio, sono più facili da polverizzare), l’adesività (alcuni solidi durante la macinazione tendono ad aderire alle componenti dell'apparecchio), il contenuto in umidità, e la plasticità di alcuni materiali come la canfora.

Durante o alla fine del processo di macinazione possono sorgere però alcuni inconvenienti come un'eccessiva degradazione del farmaco, la formazione di cariche elettrostatiche, contaminazione da parte di particelle presenti nell'ambiente, diminuzione della bagnabilità e rischio di esplosione se abbiamo a che fare con sostanze ossidabili.

Mulini

Sono costituiti da: un elemento di caricamento (tramoggia di carico), una camera di macinazione (statore) e un elemento per il recupero del materiale macinato (scarico).

Si classificano in base alla dimensione del materiale in entrata (mulini grossolani, intermedi, macinatori fini, mulini colloidali) o in base al tipo di operazione eseguita (frantumatori, polverizzatori, micronizzatori).

All'interno dei mulini, la macinazione può avvenire o a secco o a umido. Quella ad umido è da preferire in quanto non si corre il rischio di disperdere polveri nell'ambiente e si ha un minor consumo di energia; gli svantaggi invece riguardano il rischio di contaminazione microbica e l'idrolisi del o dei P.A. ad opera dell'acqua.

La scelta del mulino viene fatta tenendo conto delle caratteristiche del materiale da macinare (durezza, adesività ecc.), del tipo di operazione da eseguire (frantumazione, polverizzazione o micronizzazione), dello spazio occupato e del costo; tenendo conto della versatilità e della possibilità di sterilizzazione.

Tipi di mulini

• Frantumatore a lame: la parte mobile è caratterizzata dalla presenza di lame rotanti. È ottimo per materiali fibrosi (radici e foglie) da sottoporre a taglio.
• Mulino a coltelli: operazione effettuata è per taglio. La parte mobile è costituita da un albero rotante su cui sono montati dei coltelli.
• Mulino a martelli: operazione effettuata è per impatto. La parte mobile è costituita da un albero rotante su cui sono montati dei martelli.
• Mulino a cilindri: operazione effettuata è per compressione e attrito. La parte mobile è costituita da due cilindri rotanti, la cui distanza può essere regolata per definire la finezza (o grado di suddivisione) della polvere risultante. La superficie dei cilindri può essere liscia o dentata.
• Mulino a palle: operazione che avviene per impatto e in misura minore per attrito. È costituito da un cilindro di porcellana o in acciaio contenente biglie o in porcellana o in acciaio. Le dimensioni delle biglie sono essenziali per quanto riguarda la finezza della polvere, infatti biglie piccole favoriscono una polverizzazione fine, mentre biglie grandi favoriscono una polverizzazione grossolana. Questo macchinario gode di alcuni vantaggi come la possibilità di macinazione a umido e a secco, basso costo e la possibilità di lavorare con diverse materie prime (foglie, solidi, materiali friabili ecc). Presenta però anche degli svantaggi come lo scarico e la pulizia delle biglie che risultano essere molto lenti e laboriosi.
• Micronizzatore ad energia fluida e ad aria compressa: non hanno parti mobili e la macinazione avviene sottoponendo il materiale all'azione di flussi d'aria, vapore o gas inerte.
• Mulino colloidale: progettato per la realizzazione di miscele colloidali, emulsioni e sospensioni. La macinazione avviene attraverso la combinazione di attrito e taglio (molatura umida), ottenuta grazie all'alta velocità di punta e alla presenza di scanalature sulla parte mobile o statore.

Proprietà delle polveri

Si distinguono in: fondamentali (dimensione e area superficiale) e derivate (densità, porosità, proprietà di flusso).

Per quanto riguarda le dimensioni, nei mulini a circuito aperto, la polvere una volta formatasi viene posta nello scarico senza ulteriore raffinazione.