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Detección de Metales Elementos de un programa efectivo para la detección de metales en formas farmacéuticas sólidas

Detección de Metales

Bob Ries

La detección y medición de elementos metálicos en los productos farmacéuticos es una consideración importante en la manufactura de productos terminados farmacéuticos. Las posibles fuentes de contaminación con objetos metálicos incluyen contaminación de los ingredientes, errores en el proceso de mezclado y fallas en la maquinaria en el proceso de tableteado y llenado de cápsulas. En estos casos, un detector de metales de un procesador de alimentos puede jugar un papel importante en la detección de metales magnéticos o conductores. El autor discute nuevas tecnologías para sistemas de detección que pueden mejorar el desempeño y provee criterios clave a ser considerados cuando se selecciona o se actualiza un sistema para uso farmacéutico.

Detectores de metal
Un detector típico de objetos metálicos extraños contiene una antena transmisora que envía una señal de radiofrecuencia que va desde 300 kHz a 1 MHz (ver Figura 1). Dos antenas receptoras ubicadas a cada lado del transmisor a igual distancia de éste. Cuando el sistema está balanceado y no hay nada magnético o conductor dentro de la abertura del detector de metales, la diferencia de las dos señales es cero, lo que significa que no hay metal presente. Cuando el metal está presente y viaja a través del detector, se crea un desbalance detectable. El comportamiento preciso de este sistema depende de tres factores:

  • La cercanía del metal que está siendo detectado por las antenas o bobinas (es decir, la abertura o tamaño de la abertura)
  • La efectividad de los campos creados por el transmisor (es decir, el diseño del transmisor-antena)
  • La frecuencia de las señales usadas (a mayor frecuencia, mejor detección de los metales conductores, no magnéticos).

Las señales de los receptores son digitalizadas y analizadas mediante un procesador de señales digitales (DSP) que filtra las señales. El DSP utiliza algoritmos para el proceso de señales para incrementar la probabilidad de una detección precisa. Las señales tienen dos componentes: uno es magnético (X), y uno es conductivo (R). Estos componentes habilitan al sistema para detectar objetos metálicos extraños que son principalmente conductores y tienen una pequeña cantidad de magnetismo como es el caso de una aleación 316 de acero inoxidable. Como resultado, la detección de objetos metálicos conductores se basa en un diferente análisis de la señal en comparación con un metal ferroso que contiene fierro. La mayoría de los metales exhiben tanto comportamientos magnéticos como conductores; estos comportamientos pueden cambiar con el tamaño del metal. Es necesario un instrumento de laboratorio fuera de la línea como un espectrómetro de fluorescencia con rayos X para determinar la composición completa del metal.
En algunas aplicaciones, es crucial la capacidad del sistema para ignorar las señales que pueden ser causadas por el producto no contaminado que pasa a través del detector de metales. Por ejemplo, algunos productos pueden tener una composición química que parece ser ligeramente magnética o conductora para los campos del detector de metales. Este tipo de efecto del producto puede ser ignorado por el sistema aprendiendo primero la magnitud de las señales X y R del producto. Durante la producción, el sistema crea una región donde cualquier combinación de señales X y R con la misma relación y magnitud similar son de este modo ignoradas. Este proceso, llamado escalonado (“phasing” en inglés), típicamente sólo es requerido en aplicaciones farmacéuticas que utilizan productos que tienen alta concentración de fierro o de otros elementos metálicos.
La industria farmacéutica ha utilizado sistemas de detección de metales durante más de una década para detectar contaminantes metálicos, y los sistemas están evolucionando para ofrecer un desempeño mejorado y facilidad de uso. Una nueva tecnología es la inclusión de arreglos multibobina en los detectores metálicos para mejorar la señal vista por el receptor. Comparado con un solo transmisor con dos receptores, los arreglos multibobina pueden mejorar el comportamiento de la detección (medida por el diámetro del tamaño de la esfera metálica que puede ser detectado) del instrumento hasta un 20%. Los científicos en Thermo Fisher Scientific Minneapolis, Minnesota, por ejemplo, utilizan un programa de simulación de campo electromagnético para optimizar el número y colocación de dichas bobinas o antenas, lo que hace que sea más fácil detectar piezas más pequeñas de objetos metálicos extraños sin ver altos niveles de falsos rechazos (ver Figura 2).

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