Enfrentando problemas de fluxo de pó, escolhendo o equipamento certo

Fonte: Federal Equipment Company

Por Matt Hicks, diretor de operações e conselho da Federal Equipment Company

Identificar a fonte dos problemas de fluxo de produto e corrigi-los com o equipamento certo resultará em uma fabricação mais eficiente e de qualidade.

A maioria dos ingredientes ativos e adjuvantes usados ​​na fabricação farmacêutica estão na forma de pó. Manipulação e processamento de pós é fundamental para as operações farmacêuticas, mas apresenta numerosos problemas devido ao seu comportamento imprevisível e irregular. Com os recentes avanços tecnológicos, a indústria pode superar os obstáculos do fluxo de pó para obter um medicamento de qualidade. 1

Causas de problemas de fluxo de pó 

Pós se comportarão como sólidos e líquidos, o que leva a problemas de fluxo de produto. Como metáfora, o bom fluxo pode ser comparado ao açúcar granulado, enquanto o fluxo ruim pode ser comparado ao açúcar em pó. Os problemas de fluxo podem resultar da reação de um produto a problemas de manuseio, como acomodação ou compactação durante o armazenamento, e problemas no equipamento de processo relacionados à uniformidade do produto, incluindo mistura excessiva ou mistura insuficiente.

A capacidade de fluxo de um produto é determinada por suas características físicas e sua interação com o ambiente de processamento.

Características físicas

• Densidade aparente
• Tamanho, forma e consistência das partículas (ou distribuição, isto é, “distribuição do tamanho das partículas”)
• Área de superfície
• Teor de umidade
• Coesão

Interação com o meio ambiente

• Temperatura
• Umidade
• Tempo de espera (tempo gasto em armazenamento ou contêineres antes do uso)

Diagnosticando a fonte de problemas de fluxo de pó

Muitas vezes, o resultado de todas as preparações em pó não é descoberto até a produção, em aplicações farmacêuticas, ou seja, quando os comprimidos saem da prensa. Embora não exista um único método de teste que possa caracterizar adequadamente o fluxo de pó, a USP identificou alguns métodos de teste que podem ajudar a prever a probabilidade de um pó encontrar problemas de fluxo na produção. 2

Esses incluem:

• Ângulo de repouso. O ângulo de repouso é um ângulo tridimensional (cone). Isso está relacionado ao atrito ou resistência do movimento entre as partículas. Dificuldades experimentais podem surgir como resultado da segregação do material, mas o método continua a ser usado na indústria.
• Índice de compressibilidade ou e razão de Hausner . Estes se tornaram métodos simples, rápidos e populares para prever as características do fluxo de pó. Eles são determinados medindo o volume a granel e o volume vazado de um pó.
• Taxa de fluxo através de um orifício. O método mais comum para determinar a taxa de fluxo através de um orifício é baseado em três variáveis: o tipo de recipiente usado para conter o pó, o tamanho e a forma do orifício, e o método de medir a taxa de fluxo. A taxa de fluxo é geralmente medida como a massa por tempo que flui do recipiente.
• Célula de cisalhamento. Muitos métodos de teste de célula de cisalhamento estão disponíveis e oferecem um maior grau de controle experimental. No entanto, a metodologia pode consumir muito tempo e requer um operador bem treinado.
• Distribuição do Tamanho de Partículas. Este é um teste particularmente sensível e muito preditivo em termos de resolver problemas de fluxo e compactação para um determinado pó. A distribuição de tamanho de partícula alvo (PSD) dos pós pode ser selecionada e as especificações apropriadas de tamanho de partícula devem ser estabelecidas para controlar a qualidade do medicamento e garantir a consistência de fabricação. 3

Fazendo a melhor escolha de equipamentos

Os processos de fabricação de comprimidos têm um efeito profundo na eficiência de uma droga. Como resultado disso, espera-se que o mercado global de processamento de tablet e equipamento de embalagem aumente de US $ 3,45 milhões em 2017 para US $ 5,26 milhões até 2022. Grande parte do aumento da demanda por esse equipamento será, na verdade, para máquinas recondicionadas. 4

Pós de fluxo livre são preferidos para produção eficiente e a maioria dos APIs não são pós de fluxo livre. O produto deve fluir tão rápido quanto a máquina de produção pode operar. Certos equipamentos de processamento podem ser usados ​​para aumentar a capacidade de fluxo de massa do pó, alterando as características do produto do pó. Existem vários tipos de equipamentos de processamento usados ​​para fabricar comprimidos, como peneiras e misturadores, granuladores e processadores, secadores, moinhos e misturadores. 5

Peneiras

Existem dois tipos principais de peneiramento - triagem e classificação de segurança. A triagem de segurança de pós, às vezes conhecida como peneiramento de controle ou triagem de segurança / verificação, remove a contaminação excessiva do pó. Remover a contaminação melhora a qualidade do pó e do produto final. A classificação ou o dimensionamento de pós ou grânulos separa diferentes faixas de tamanhos de partículas para garantir a PSD correta para a prensagem subsequente do comprimido. 6

Granuladores

A granulação é uma técnica comum para ajudar a melhorar o fluxo do produto e atingir o fluxo de massa. A granulação em pó pode reduzir a inconsistência no tamanho das partículas, reduzir “finos” (partículas muito pequenas), controlar a poeira e reduzir a tendência dos pós se segregarem. A granulação pode ser realizada úmida ou seca com misturadores de alta energia ou alto cisalhamento; misturadores de média energia, como misturadores planetários, misturadores de fita e misturadores de pás; ou misturadores de baixo consumo de energia, como processadores de leito fluidizado, misturadores de cone duplo e misturadores de duas carreiras ou “V”. Outra técnica comum de granulação é a compactação por rolos onde um compactador de rolos comprime o pó em tiras ou abas para espremer o ar e então o produto é moído para obter um tamanho de partícula consistente.

Secadores

Muitos granuladores não têm a capacidade de secar a granulação úmida, portanto a granulação úmida deve ser movida para a próxima unidade de operação, que é chamada de secagem. Quando os pós são sensíveis a líquidos, calor ou ambos, misturam os pós com um aglutinante seco pré-granulado. Se os pós misturados não funcionarem com a adição de aglutinante seco e líquido - ou calor não pode ser usado - então granulação a seco é usada. Este método utiliza força mecânica para densificar e compactar pós para formar grânulos secos.

Equipamento de moagem

Máquinas de fresagem são definidas por aplicações de baixo, médio e alto cisalhamento. Algumas fresadoras permitem mudanças no tipo de ação mecânica usada para

reduza o pó para a faixa adequada de tamanho de partícula final. Equipamentos de moagem comuns incluem: Moinhos de baixo cisalhamento, como osciladores e resistências; moinhos de cisalhamento médio, como peneiras rápidas e moinhos de martelos; e moinhos de alto cisalhamento, como pulverizadores e laminadores.

Liquidificadores

Bom fluxo é imperativo para obter um bom comprimido. A compreensão das características do pó contribuirá para práticas precisas de mistura. É importante reconhecer que uma “boa” mistura final é frequentemente vista como tal porque tem boa uniformidade e potência de conteúdo, não pela sua capacidade de fluir. Um pó individual ou mistura acabada pode fluir muito bem sob um conjunto de circunstâncias, e não fluir bem sob qualquer outro. Os misturadores mais comuns usados ​​para a mistura final são o liquidificador V, o liquidificador de cone duplo e o liquidificador de tote; all-use mistura de baixo cisalhamento como a maneira mais eficaz para conseguir uma boa mistura com uma variedade de pós e grânulos.

Prensas Tablet

Existem muitas variáveis ​​diferentes que podem contribuir para o sucesso ou fracasso do fluxo de pó em uma prensa de comprimidos. Além do tamanho, forma e distribuição das partículas, há também textura da superfície da partícula, coesividade, revestimento superficial, interação das partículas, eletricidade estática, recuperação da compactação e desgaste / atrito enquanto no recipiente de retenção. A maioria dos pós, sem o auxílio de agentes de granulação e fluxo, simplesmente não pode fluir em velocidades requeridas para a alta velocidade de compressão.

Sobre a Federal Equipment Company

A Federal Equipment Company oferece uma gama diversificada de equipamentos usados ​​para melhorar o fluxo de pó e, por meio de sua parceria com a Techceuticals, a Federal Equipment Company tem uma vasta experiência em fabricação de doses sólidas. Essa experiência inclui a análise das características de muitos pós, formulações e necessidades de equipamentos.

Referências

1. Conceitos e Técnicas do Processo de Mistura de Pó Farmacêutico: Uma Atualização Atual, ResearchGate, janeiro de 2009, https://www.researchgate.net/publication/266226924_Concepts_and_Techniques_of_Pharmaceutical_Powder_Mixing_Process_A_Current_Update, acessado em 4 de abril de 2018.
2. US Pharmacopeia, http://www.pharmacopeia.cn/v29240/usp29nf24s0_c1174.html , acessado em 4 de abril de 2018.
3. Especificações do Tamanho de Partículas para Formas de Dosagem Oral Sólidas: Uma Perspectiva Regulatória, Zhigang Sun, Ph.D. et. al., American Pharmaceutical Review , 1 de maio de 2010, https://www.americanpharmaceuticalreview.com/Featured-Articles/36779-Particle-Size-Specifications-for-Solid-Oral-Dosage-Forms-A-Regulatory-Perspective/ , acessado em 4 de abril de 2018.
4. Mercado de processamento e embalagem de tablets: Previsão global para 2022, 18 de julho de 2017, https://www.prnewswire.com/news-releases/tablet-processing--packaging-equipment-market-global-forecast-to-2022 -300490407.html , acessado em 4 de abril de 2018.
5. O processo de fabricação, vol. 15, 2015, Techceuticals, http://techceuticals.com/wp-content/uploads/2016/07/The-Manufacturing-Process.pdf , acessado em 4 de abril de 2018.
6. O design do equipamento de peneiramento sofre mudanças radicais, Manufacturing Chemist , 11 de novembro de 2014, https://www.manufacturingchemist.com/news/article_page/Sieving_equipment_design_undergoes_radical_changes/103344, acessado em 5 de abril de 2018.