1

1

2

Métodos de determinação do tamanho de partículas.

2

3

a) Microscopia: Ótica (MO) ou Eletrônica de

Varredura (MEV).

Vantagens:

i) permite a detecção de partículas de materiais

aglomerados e partículas compostas

ii) permite a obtenção de informações químicas e

estruturais de amostras diversas

MEV- aumento de até 10-5 e profundidade foco

até 0,4m

MO aumento até 10-3 e prof. foco apenas 0,27m

4

Desvantagens MO:

i) Mede somente em duas dimensões

ii) Processo lento e cansativo, necessitando

de várias medidas para se conseguir uma boa

reprodutibilidade (antigamente).

Atualmente facilitada com o advento dos

sistemas de aquisição de dados e dos

Analisadores de Imagens.

3

5

http://www.materiais.ufsc.br/lcm/web-MEV/MEV_index.htm

6

http://www.materiais.ufsc.br/lcm/web-MEV/MEV_index.htm

4

7

b) Peneiramento (Tamização):

➢ Peneiras padronizadas (Série Tyler, ASTM, IMN, BS, ABNT):

Ef. peneira = fração que passou através das peneiras

fração total que poderia ter passado

8

5

9

c) Sedimentação

-Lei de Stokes:

( )

f

fp

2

st

t18

gd

t

hv

−==

→ ( ) tg

h18d

fp

fst

−

=

Re =ρf. Vt. 𝑑𝑠𝑡

μf≤ 0,2 (𝐇𝐞𝐲𝐰𝐨𝐨𝐝, 𝟏𝟗𝟔𝟑)

Vários tipos de equipamentos utilizam esse princípio.

➢ Pipeta de Andreasen (Método Clássico)

* Procedimento similar é empregado em equipamentos

modernos, onde a determinação é feita por outros

métodos, como por ex.:, atenuação de RX (SEDIGRAPH)

10

6

11

- SediGraph III 5120 da micromeritics (Atenuação de RX)

12

d) Centrifugação

- utiliza-se da força centrífuga para separar as

partículas

e) Coulter – Counter

- utiliza um sinal elétrico causado por uma

partícula dispersa em um eletrólito, que ao

passar por um orifício quando migra de um

eletrodo externo para um eletrodo interno gera

um sinal. Este sinal é tratado e relacionado com

o tamanho da partícula

7

13

O PRINCÍPIO COULTER

14

1

2 34 5 6 7

8

1 2 3 4 5 6 87

Sensing Zone

V

Sensing zone =2.4 x Orifice Volume

8

15

f) Espalhamento da Luz (light scatering)

Feixe de

Luz Absorção

Refração

Difração

Difração

16

luz laser

Laser

Lentes Célula Detectores

Partículas da amostra

Luz dispersa pelas

partículasPerfil de

intensidade de luz

dispersa

Teoria de Fraunhofer: aplicavel para partículas grandes comparado com o

comprimento de onda utilizado;

Teoria Mie: Produz resultados mais exatos para partículas finas, sendo

necessário conhecer o índice de refração da partícula.

9

17

18

10

19

➢ FATOR DE FORMA:

❖ Esfericidade, :

ppv

p

S

VÁrea

=

=

d

6

partículas das lSuperficiaÁrea

eequivalentesfera da lsuperficia

0 < 1,0 - Partículas esféricas = 1,0

❖ Aspecto (F-ratio) e Circularidade (F-Circle):

20

➢ Superfície específica, Sv ou Sm:

=

=

pvv

d

6

partículas das Volume

partículas das lsuperficia ÁreaS

=

=

ppvm

d

6

partículas das Massa

partículas das lsuperficia ÁreaS

11

Type Two Isotherm - Non Porous Solid

0

10

20

30

40

50

60

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

P/Po

Vo

lum

e A

dso

rb

ed

cc/g

21

Método para determinação: Adsorção física de

gases como nitrogênio e hélio em temperaturas

baixas:

http://www.nottingham.ac.uk/~eczehl/catalysis/surfaceareacalculations.htm

22

Tipos isotermas

= V/Vm

http://www.unb.br/iq/lqc/Joao/iqs/adsorcao.pdf

12

23

DENSIDADES

Três definições:

➢ VERDADEIRA ou REAL (do material em si):

➢ DO GRÂNULO:

➢ APARENTE (BULK):

sólidos dos Volume

sólidos dos Massa=

m 10 poros dos volumesólidos dos Volume

sólidosdos Massag

+=

sólidospelos ocupado total Volume

sólidosdos Massaap =

24

Picnometria à Hélio

Determinação de densidade em materiais sólidos

e particulados. O valor de densidade é considerado real

se a amostra não apresentar poros fechados oclusos,

caso contrário o valor obtido é da densidade aparente.

13

25

Porosidade:

- Porosidade da partícula*

- Porosidade do conjunto de partícula

sólidos pelos ocupado totalVolume

vaziosde Volume=

*Porosimetria por Intrusão de Mercúrio:

𝜀 = 1 −𝜌𝑎𝑝

26

POROSIDADE DE LEITOS DE PARTÍCULAS (MEIO POROSO)

➢ Em um meio poroso existem espaços vazios, não

preenchidos por partículas, que varia de acordo com

o tipo de empacotamento.

➢ Assim se pode definir a porosidade de um leito de

partículas (estático ou dinâmico), pela seguinte Eq.:

➢ 𝜀𝑙 =𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜𝑠

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝑙𝑒𝑖𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑡í𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠= 1 −

𝜌𝑏𝑢𝑙𝑘

𝜌𝑠

l (fração vazios)

14

27

PROPRIEDADES DE FLUIDEZ (FLOW PROPERTIES –USP 35)

- Escoamento do sistema particulado em equipamentos de

processamento industrial

- características dos materiais quando submetidos à

compressão e outras operações farmacêutica

ângulo de repouso, densidade bruta e de compactação,

índice de compressibilidade, índice de Carr e Razão de

Haussner

28

Determinação Ângulo RepousoANGULO DE REPOUSO

15

29

DENSIDADE BRUTA E DE COMPACTAÇÃO

Determinar: V0; V10, V500; V1250; V1250

Densidade Bruta = m/V0 = b

Densidade Compactação c = m/V500 (500); m/V1250 (1250); ou m/V2500 (2500)

30

INDICE DE COMPRESSIBILIDADE (CARR), E

RAZÃO DE HAUSNER.

IC = (V0-Vf)/V0 x 100 (Vf = volume compactado)

ICarr = (c - b)/ c

RH = c/b

- c = massa específica compactada (aparente) =

- b = massa específica inicial (aparente)

16

31

Interpretação dos resultados (USP 35)

PROPRIEDADES DE LEITOS DE PARTICULAS

- Produtos inalatórios

- Fluidização

- Permeabilidade:

Leito “aerossol” ou fluidizado

P

L k A

dV

dt

f=

P= queda de pressão;

L= comprimento;

A = Área da seção transversal;

k = Permeabilidade do meio poroso, constante

característica

dV/dt = Q - Vazão volumétrica do fluido através

do meio poroso

17

33

Figura. Regimes de fluidização.

Figura. Diagrama de Geldart (1973).

- DIAGRAMA GELDART

Grupo C (partículas coesivas): são partículas muito finas, menores de 50 µm, e/ou baixa

densidade aparente, difíceis de fluidizar.

Grupo A (partículas aeráveis): apresentam tamanho entre 50 e 200 µm, e densidade que

varia de 700 a 1400 kg/m3, podem fluidizar homogeneamente com baixas velocidades de gás.

Grupo B (partículas tipo areia): apresentam tamanho entre 40 e 500 µm, com densidade

entre 1400 a 4000 kg/m3, não sofrem fluidização homogênea (podem um regime pistonado

de fluidização)

Grupo D (partículas jorráveis): são partículas grandes e/ou muito densas

34

Figura. Regimes de fluidização.

FLUIDIZAÇÃO PARTÍCULAS –DIAGRAMA GELDART

Figura. Sistemas de fluidização

18

35

CONSIDERAÇÕES FINAIS

A caracterização de sólidos particulados é

um tema muito abrangente, sendo objeto de

estudo de inúmeras áreas de investigação

científica. Dessa forma, apresentou-se aqui,

apenas uma visão geral sobre alguns parâmetros

bastante utilizados na realização dessa

caracterização, importantes para o

processamento de pós e formas sólidas

farmacêuticas.

36

- REFERÊNCIAS

- MARTIN'S Physical Pharmacy and Pharmaceutical

Sciences (Chapter 18 – Micromeritics).

- USP 35 – Powder Flow

- ICH - Q4B Evaluation and Recommendation of

Pharmacopoeial Texts for Use in the ICH Regions -

Annex 13 - Bulk Density and Tapped Density of

Powders General Chapter

19

37

OBRIGADO!