Quel est le processus de granulation sèche?

Granulation sèche , souvent appelé Granulation de compactage ou slugging , est une opération d'unité critique dans les industries pharmaceutique, chimique et alimentaire. Il s'agit d'une méthode préférée pour créer des granules sans utiliser un liant liquide, ce qui le rend particulièrement adapté aux ingrédients pharmaceutiques actifs sensibles à l'humidité et sensibles à la chaleur (API) et aux excipients. Ce processus relève des défis associés à la granulation humide, tels que des temps de séchage étendus et une dégradation potentielle des matériaux sensibles.

Principes de granulation sèche

Le principe fondamental derrière la granulation sec est le compactage de particules de poudre sous haute pression pour foumer une masse densification, qui est ensuite broyée en granules. Ce processus repose sur les propriétés de liaison inhérentes aux matériaux eux-mêmes ou à l'utilisation de liants secs. L'objectif est d'augmenter la densité en vrac, d'améliorer la fluidité, de réduire la poussière et de prévenir la ségrégation des composants dans un mélange de poudre, améliorant finalement la transformation du matériau pour les opérations ultérieures comme le comprimé ou l'encapsulation.

Les étapes du processus

La granulation sèche implique généralement deux étapes principales:

1. Compactage en poudre

Ce stade initial consiste à comprimer les particules de poudre primaires en une masse compacte et cohérente. Il existe deux techniques principales pour y parvenir:

• Slugging: Dans cette méthode, le mélange de poudre est introduit dans une grete presse à comprimés lourds qui produit de grandes tablettes mal formées appelées «limaces». La pression appliquée lors de la fragmentation force les particules de poudre en contact étroit, conduisant à la formation de liaisons fortes, principalement par des forces interparticules (par exemple, les forces de van der Waals, l'entrouchement mécanique). La taille et la dureté de ces limaces sont cruciales pour l'étape de fraisage ultérieure.

• Compactage à rouleaux: Il s'agit de la méthode la plus couramment utilisée et efficace. Dans le compactage des rouleaux, le mélange de poudre est alimenté entre deux rouleaux à contre-rotation qui exercent une haute pression, compactant le matériau dans un ruban ou une feuille dense continue et dense. L'écart entre les rouleaux, la vitesse de rouleau et la force de compactage sont des paramètres critiques qui influencent la densité et la résistance du ruban. Le matériau densifié quitte les rouleaux sous forme de feuille fragile, prête pour la prochaine étape.

2. Mison (réduction de la taille)

Une fois les compacts (limaces ou rubans) fraisage or granulation étape. Cela implique de décomposer le matériau densifié en granules d'une plage de taille souhaitée. Divers types de moulins peuvent être utilisés, notamment:

• Fitzmills (Comminuting Mills): Ces usines utilisent des lames rotatives pour tailler réduisent le matériau compacté. La taille de l'écran dans le moulin détermine la limite supérieure de la taille des granules.

• Granulateurs oscillants: Ces machines utilisent une barre oscillante pour pousser le matériau à travers un écran.

• Moulins coniques (moulins à écran conique): Ceux-ci sont souvent préférés pour leur action plus douce, ce qui peut conduire à une distribution de taille de particules plus étroite et à une génération moins fine.

Le processus de fraisage est crucial pour réaliser les propriétés d'écoulement souhaitées et l'uniformité du contenu du mélange final. L'objectif est de créer des granules suffisamment forts pour résister à la manipulation mais pas si durs qu'ils entravent le compactage ultérieur dans les tablettes.

Avantages de la granulation sèche

• Adéposition aux matériaux sensibles à l'humidité et à la chaleur: Comme aucun solvant ou eau n'est utilisé, la granulation sèche est idéale pour les API qui se dégradent en présence d'humidité ou de températures élevées.

• Temps de traitement et coût réduit: L'élimination de l'étape de séchage réduit considérablement le temps de traitement, la consommation d'énergie et les coûts associés.

• Moins d'étapes de traitement: Par rapport à la granulation humide, la granulation sèche implique moins d'étapes, simplifiant le processus de fabrication global.

• Amélioration de la stabilité: Pour certaines formulations, l'absence d'eau peut conduire à une stabilité accrue du produit.

• Bon pour les médicaments à faible dose: La granulation sèche peut aider à améliorer l'uniformité du contenu pour les formulations avec de faibles concentrations d'API en créant des particules plus grandes et plus homogènes.

Inconvénients et considérations

Tout en offrant de nombreux avantages, la granulation sèche a également certaines limites:

• Génération de poussière: Les étapes initiales de compactage et de fraisage suivantes peuvent générer une quantité importante de poussière fine, nécessitant des systèmes de collecte de poussière appropriés et conduisant potentiellement à une perte de matériau.

• Contrôle de distribution de taille de particules limitée: Il peut être difficile d'obtenir une distribution de taille de particules très étroite avec granulation sèche par rapport à la granulation humide.

• Dépendance aux propriétés des matériaux: Le succès de la granulation sèche repose fortement sur les propriétés de compactabilité et d'écoulement inhérentes des matières premières. Les matériaux avec une mauvaise compressibilité peuvent ne pas convenir.

• Usure d'équipement: Les pressions élevées impliquées, en particulier dans le compactage à rouleaux, peuvent entraîner une usure accrue de l'équipement.

• Granules de densité inférieure: Les granules produits par granulation sec peuvent parfois être moins denses que ceux produits par granulation humide, ce qui peut affecter les caractéristiques des comprimés.

Paramètres de processus critiques

Plusieurs paramètres sont essentiels au succès du processus de granulation sec:

• Compactage à rouleaux:

  • Force de compactage: Impact directement la densité et la résistance du ruban / limace. Trop bas et les compacts seront friables; Trop élevé et le matériau peut être sur-compact, conduisant à une mauvaise tablette.

  • Vitesse de roulement: Affecte le temps de séjour du matériau entre les rouleaux et donc le degré de compactage.

  • Largeur d'espace: Contrôle l'épaisseur du ruban, influençant la densité globale et l'efficacité de fraisage en aval.

  • Vitesse de vis d'alimentation: Assure une alimentation cohérente et contrôlée de poudre dans la zone de compactage.

• Misoning:

  • Vitesse du moulin: Influence l'intensité de la réduction de la taille.

  • Taille de l'écran: Détermine la taille maximale des granules.

  • Configuration du rotor: Le type de rotor (par exemple, les couteaux vers l'avant, les marteaux vers l'avant) peuvent affecter la morphologie des granules et la génération de fines.

Conclusion

Granulation sèche, englobant des techniques comme Granulation de compactage à rouleaux and Granulation de frappe , reste une méthode vitale et de plus en plus populaire pour produire des granules dans diverses industries. Sa capacité à traiter les matériaux sensibles à l'humidité et à la chaleur sans avoir besoin de liants liquides ou de séchage complet en fait un outil inestimable dans la fabrication moderne. Comprendre ses principes, ses avantages, ses inconvénients et ses paramètres de processus critiques est essentiel pour optimiser les formulations et assurer la production de formes posologiques robustes de haute qualité. Alors que le développement pharmaceutique continue de se concentrer sur des molécules sensibles et complexes, l'importance de processus efficaces et adaptables comme la granulation sec ne fera que se développer.