Prensas de tabletas: visión general

Las prensas de tabletas, y más generalmente las prensas rotativas de punzón y matriz, se utilizan en diversas industrias para compactar polvos y granulados, y luego producir una tableta que puede manejarse, venderse y consumirse fácilmente por el cliente. Estas máquinas son, por supuesto, comunes en la industria farmacéutica y también en la creciente industria de suplementos alimenticios. Sin embargo, el mismo principio de compactación se aplica en industrias más pesadas, como la producción de ladrillos refractarios, aunque el tamaño de la máquina es diferente y, en lugar de ser del tipo rotativo, suele ser una máquina de compactación por golpe único.

1. ¿Qué es una prensa de tabletas?

¿Qué es el prensado de tabletas?

Una máquina prensa de tabletas es un equipo que permite aglomerar polvo o granulados mediante compactación. El proceso, en seco, consiste en tener una mezcla de polvo o granulados (polvo que ha sido sometido a una etapa previa de granulación, como la agglomeración húmeda), introducir el polvo en una matriz y aplicar una alta presión con un par de punzones. La presión compacta el polvo, lo deforma y hace que las partículas se adhieran entre sí.

• Prensas alternativas de punzón y matriz: : las máquinas más simples tienen una sola matriz y operan según un movimiento alternativo, con punzones superior e inferior que se cierran y abren alternativamente para compactar y luego expulsar el polvo compactado en forma de tableta o briqueta. Estas máquinas tienen un bajo rendimiento, pero se utilizan comúnmente para fabricar piezas metálicas, por ejemplo, o ladrillos refractarios.

• Prensas rotativas de punzón y matriz: el principio sigue siendo el mismo: los punzones se cierran sobre el producto contenido en una matriz para compactarlo, pero varios punzones y matrices están montados sobre un anillo rotativo, lo que permite aumentar enormemente la frecuencia de prensado. Sin embargo, estas máquinas se utilizan principalmente en la industria farmacéutica y producen compacts muy pequeños de polvo de unos pocos gramos. El número de tabletas producidas es, por tanto, alto, pero el flujo másico de la máquina sigue siendo de unas pocas decenas o cientos de kg por hora.

2. ¿Cómo se adhieren las partículas de polvo debido a la compactación?

¿Cómo se fabrica polvo para tabletas?

La compactación es básicamente un proceso en seco durante el cual las partículas sólidas se adhieren entre sí y mantienen una cierta forma gracias a la acción de una alta presión. Al compactar el polvo, se producen diferentes fenómenos que permiten obtener una tableta o una briqueta (en máquinas más grandes). Estos fenómenos se enumeran a continuación, aunque solo algunos pueden estar presentes en una aplicación específica [Pietsch]:

• Creación de puentes sólidos entre partículas mediante
• Reacción química
• Fusión o sinterización
• Capas de adsorción
• Asociaciones no valentes
• Fuerzas moleculares, eléctricas o magnéticas entre partículas (por ejemplo, fuerzas de Van Der Waals)
• Entre lazamiento mecánico

En cualquier caso, las fuerzas de compresión deben ser tales que las partículas sólidas soporten una deformación plástica [Perry] lo que conduce a un contacto muy íntimo entre las partículas, dando lugar a algunos de los fenómenos de unión mencionados anteriormente. Un ciclo típico de compresión y su efecto sobre las partículas sólidas se representa en el gráfico 1. Cabe señalar que los materiales, tras la compactación y una vez liberada la presión, suelen expandirse ligeramente debido a la liberación de aire comprimido y/o a una forma de recuperación elástica del material [Pietsch].

En algunos casos, es necesario añadir un aglutinante si la compresión de los sólidos a granel solo produce una unión débil que no confiere suficiente resistencia mecánica al compacto (tableta, briqueta, etc.) producido.

3. Principio de funcionamiento de la prensa de tabletas

¿Cómo funciona una prensa de tabletas?

El proceso de compactación en una máquina prensa de tabletas se realiza siguiendo estos pasos:

• Llenado de la matriz: el polvo a compactar fluye desde una tolva hacia la matriz
• Ajuste de volumen y raspado de la matriz: el punzón inferior se ajusta para medir el volumen correcto del compacto y un raspador elimina el exceso de producto
• Compactación: los punzones superior e inferior se cierran y ejercen una alta presión sobre el polvo, logrando la compactación
• Liberación del punzón: el punzón superior se levanta y ya no se aplica presión de compactación
• Eyección de la tableta: el punzón inferior se eleva para retirar la tableta, que luego se recoge para su procesamiento posterior (generalmente, empaquetado). El punzón se baja entonces para estar listo para un nuevo ciclo

Figura 1: principio de funcionamiento de una prensa rotativa de punzón y matriz utilizada para la fabricación de tabletas

Estas diferentes acciones pueden realizarse en una prensa de punzón y matriz único, por ejemplo, en máquinas de laboratorio o para compactar grandes cantidades de material, pero los componentes también pueden disponerse en una torreta que permite aumentar significativamente la frecuencia de prensado, aunque con una pequeña cantidad de material, como ocurre en la industria farmacéutica. La figura anterior muestra el principio de funcionamiento de una prensa rotativa de punzón y matriz para producir tabletas en las industrias farmacéutica o de suplementos alimenticios.

4. Factores que influyen en la elección y diseño de una prensa de tabletas

Factor de diseño	Aspectos a considerar
Volumen de producción y velocidad	Evalúe el volumen y la velocidad de producción requeridos para ajustar la capacidad de la prensa de tabletas a las necesidades de producción. Las prensas rotativas de alta velocidad son adecuadas para producción a gran escala, mientras que las máquinas de punzón único pueden ser suficientes para lotes más pequeños.
Herramientas y material de las mismas	Evalúe las opciones de herramientas y los materiales disponibles para la prensa. El diseño, la durabilidad y la compatibilidad de las herramientas con las características deseadas de las tabletas son críticos para una producción exitosa de tabletas.
Características de las tabletas	Defina las características deseadas de las tabletas, incluyendo tamaño, forma y dureza. Diferentes prensas de tabletas pueden destacar en la producción de atributos específicos de tabletas, lo que influye en la elección del equipo.
Características del polvo	Considere las propiedades del polvo o los granulados que se utilizan. Factores como la fluidez, la compresibilidad y la distribución del tamaño de partícula impactan en el proceso de compactación y requieren una correspondencia con las capacidades de la prensa.
Integración con procesos posteriores	Evalúe qué tan bien se integra la prensa de tabletas con procesos posteriores, como recubrimiento, empaquetado o etapas adicionales de procesamiento. Una integración fluida mejora la eficiencia general.
Cumplimiento normativo	Asegúrese de que la prensa de tabletas seleccionada cumpla con las regulaciones y estándares de la industria, especialmente en aplicaciones farmacéuticas y de suplementos alimenticios. Los fabricantes con un historial comprobado de adherencia a los requisitos normativos son preferibles (ver más abajo).
Facilidad de Mantenimiento	Evalúe la facilidad de mantenimiento y la disponibilidad de repuestos para la comprimidora. El tiempo de inactividad por mantenimiento debe minimizarse, y el acceso rápido a piezas de reemplazo es esencial para operaciones continuas.
Capacitación del Operador y Características de Usabilidad	Considere los requisitos de capacitación para los operadores y la presencia de características intuitivas. Controles de fácil uso y documentación clara contribuyen a una operación eficiente y a la resolución de problemas.

Esas consideraciones pueden utilizarse como entrada para las Especificaciones de Requisitos del Usuario al solicitar ofertas a proveedores.

5. Fabricantes de comprimidoras

Las comprimidoras se encuentran en industrias principales como la farmacéutica, suplementos alimenticios o cerámica, por lo que muchos fabricantes han desarrollado estos equipos para competir en este amplio mercado. A continuación, se mencionan algunos fabricantes de comprimidoras de referencia:

• MYM Machinery
• GEA
• Korsch
• Fette Compacting

Al contactar a un fabricante, ya sea para una comprimidora nueva o de segunda mano (usada), asegúrese de verificar sus referencias y mantener una conversación detallada con el personal de ventas y técnico para evaluar el grado de conocimiento del proveedor y cómo podrá apoyarle durante la operación y el mantenimiento de la prensa.

Fuente

[Pietsch] *Procesos de Aglomeración* (Fenómenos, Tecnologías, Equipos), Pietsch, Wiley-VCH, 2004

[Perry] *Manual del Ingeniero Químico de Perry*, Sección 21 *Operaciones y Procesamiento Sólido-Sólido*, página 21-105, McGraw-Hill, 2008