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Granulación espumosa Una nueva técnica para la granulación húmeda continua, utilizando un extrusor de doble tornillo
Los autores revisan los desarrollos en ganulación húmeda utilizando un extrusor de doble tornillo.
INVESTIGACIÓN ARBITRADA
Michael R. Thompson y Paul J. Sheskey
Como resultado del cambio de filosofía hacia la manufactura continua, se está introduciendo nuevo equipo en las plantas de producción farmacéutica. El extrusor de doble tornillo es un ejemplo de dicho equipo para usar en la granulación húmeda. Los autores revisan desarrollos en granulación húmeda utilizando un extrusor de doble tornillo; exponen los elementos con humectación en esta máquina e introducen una nueva técnica, la granulación espumosa, que utiliza el extrusor de doble tornillo para satisfacer completamente las necesidades únicas de granulación.
El extrusor de doble tornillo proporciona granulados altamente consistentes debido a su operación continua y camino del flujo estrechamente confinado, lo que requiere que todas las partículas experimenten una historia de cizallamiento similar. El intenso mezclado del extrusor de doble tornillo permite una concentración de líquidos óptima más baja para la granulación, produciendo al mismo tiempo gránulos más densos para las formulaciones placebo y para los fármacos con dosificación alta en comparación con un mezclador de lotes de alto cizallamiento (1, 2). Como resultado, las operaciones de secado y molido pueden reducirse significativamente con el uso de esta maquinaria en la producción de formas farmacéuticas sólidas orales.
El líquido de aglutinación en la granulación húmeda tiene una profunda influencia sobre las propiedades del gránulo del producto (3-5) y afecta la fricción entre los polvos transportados y la pared del barril dentro del extrusor, lo cual afecta el consumo de polvo y la temperatura de salida de los gránulos (2, 6). Existen asuntos cruciales a ser resueltos con respecto a la introducción de líquidos en este tipo de maquinaria para obtener la humectación rápida y uniforme de los excipientes, de manera que el proceso exhiba estabilidad en la operación, los límites se lubriquen inmediatamente para reducir el desgaste del equipo y el calentamiento de los gránulos y para obtener granulados de alta calidad.
Función del extrusor de doble tornillo
Una variante común del extrusor usado para granulación es el extrusor de doble tornillo co-rotatorio, completamente inter-engranado (7). Las diferencias entre los proveedores se basan en gran medida en el volumen interno disponible de la máquina (con frecuencia descrito por la relación del diámetro exterior con respecto al diámetro interior de los elementos del tornillo) así como el diámetro del tornillo, pudiendo ambos afectar significativamente las propiedades del granulado tanto en el tamaño del gránulo como en la porosidad intragranular (8). La máquina es altamente modular, haciéndola una plataforma flexible para la manufactura continua de diferentes productos durante su período de vida de servicio a la compañía. La región de inter-engranado entre los dos tornillos crea una acción de auto-barrido que minimiza la acumulación de material dentro de la máquina pero también proporciona un camino complejo del flujo para mezclar y consolidar los polvos. Para la granulación húmeda, el molde final del extrusor está generalmente abierto para colectar gránulos sin consolidación excesiva.
La granulación húmeda dentro del extrusor de doble tornillo co-rotatorio es un proceso de alimentación continua, lo que significa que el volumen interno disponible de la máquina nunca está completamente lleno con material durante la operación. Este modus operandi es importante para la extrusión porque minimiza la acumulación de calor disipado en las formulaciones del fármaco transportado, ya que limita la compresión contra la pared del barril, desacopla los parámetros de la velocidad de salida y velocidad de tornillo para darle a los formuladores más control sobre su proceso, y permite más rápidamente la adición corriente abajo de materiales (sólidos, líquidos o gases) porque el sistema no está presurizado excepto para regiones de mezclado pequeño. Las zonas de los tornillos que están privadas de material experimentan un flujo de arrastre dominante, en la cual los polvos son empujados corriente abajo mediante los vuelos giratorios de los elementos tipo transmisión. Se ha encontrado que estos elementos del tornillo contribuyen poco al crecimiento del gránulo (5, 9). De hecho, los diseños de tornillo que usan sólo elementos de transmisión muestran muy pobre distribución del líquido aglutinante dentro de los sólidos de salida (10). Es raro, sin embargo, que un diseño de tornillo esté comprendido completamente de elementos de transmisión o que la longitud completa de la máquina esté siempre completamente privada. El crecimiento significativo de los gránulos requiere la inclusión de zonas de mezclado conducidas con presión, las cuales están necesariamente completamente llenas conforme los polvos son exprimidos a través de estas secciones. Los bloques de amasado y los elementos de peine (es decir, picado) son ejemplos de mezcladores comúnmente usados en números moderados a lo largo de la longitud del tornillo para producir el crecimiento del gránulo con menor desgaste (5, 9, 11-13). La Figura 1 muestra algunos diseños típicos para la granulación. Mantener estos elementos de mezclado más cerca del final del extrusor reduce el desgaste (4).
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