Le processus de granulation combine une ou plusieurs particules de poudre et forme un granule qui permettra de comprimer dans les limites requises. C’est le processus de collecte des particules ensemble en créant des liens entre elles. Les liaisons sont formées par compression ou en utilisant un liant. La granulation est largement utilisée dans l’industrie pharmaceutique, pour la fabrication de comprimés et de granulés. De cette façon, un processus prévisible et reproductible est possible et des granulés de qualité constante peuvent être produits.
La granulation est réalisée pour diverses raisons, dont l’une est d’empêcher la ségrégation des constituents du mélange de poudre. La ségrégation est due à des différences de taille ou de densité des composants du mélange. Normalement, les particules les plus petites et / ou les plus denses ont tendance à se concentrer à la base du récipient avec les particules les plus grandes et / ou les moins denses sur le dessus. Une granulation idéale contiendra tous les constituants du mélange dans la proportion correcte dans chaque granule et la ségrégation des granules ne se produira pas.
De nombreuses poudres, en raison de leur petite taille, de leur forme irrégulière ou de leurs caractéristiques de surface, sont cohésives et ne coulent pas bien. Les granules produits à partir d’un tel système cohésif seront plus gros et plus isodiamétriques (à peu près sphériques), les deux facteurs contribuant à améliorer les propriétés d’écoulement.
Certaines poudres sont difficiles à compacter même si un adhésif facilement compactable est inclus dans le mélange, mais les granulés des mêmes poudres sont souvent plus facilement compactés. Ceci est associé à la répartition de l’adhésif au sein du granule et est fonction du procédé utilisé pour produire le granule.
Par exemple, si l’on fabriquait des comprimés à partir de sucre granulé par rapport au sucre en poudre, le sucre en poudre serait difficile à comprimer en comprimé et le sucre granulé serait facile à comprimer. Les petites particules de sucre en poudre ont des caractéristiques de débit et de compression médiocres. Ces petites particules devraient être comprimées très lentement pendant une longue période de temps pour fabriquer un comprimé valable. À moins que le sucre en poudre ne soit granulé, il ne pourrait pas être transformé efficacement en un comprimé présentant de bonnes caractéristiques telles qu’une teneur uniforme ou une dureté constante.
Deux types de technologies de granulation sont utilisés : la granulation humide et la granulation sèche.
Granulationmodifier
Dans la granulation humide, les granulés sont formés par addition d’un liquide de granulation sur un lit de poudre qui est sous l’influence d’une roue (dans un granulateur à haut cisaillement), de vis (dans un granulateur à double vis) ou d’air (dans un granulateur à lit fluidisé). L’agitation résultant du système ainsi que le mouillage des composants dans la formulation entraîne l’agrégation des particules de poudre primaire pour produire des granules humides. Le liquide de granulation (fluide) contient un solvant ou un matériau porteur qui doit être volatil pour pouvoir être éliminé par séchage et, selon l’application envisagée, non toxique. Les liquides typiques comprennent l’eau, l’éthanol et l’isopropanol seuls ou en combinaison. La solution liquide peut être à base aqueuse ou à base de solvant. Les solutions aqueuses présentent l’avantage d’être plus sûres à traiter que les autres solvants.
L’eau mélangée aux poudres peut former des liaisons entre les particules de poudre suffisamment fortes pour les verrouiller ensemble. Cependant, une fois l’eau sèche, les poudres peuvent se désagréger. Par conséquent, l’eau peut ne pas être assez forte pour créer et maintenir un lien.La liaison des particules avec l’utilisation de liquide est une combinaison de forces capillaires et d’accrochage jusqu’à l’établissement d’une liaison plus permanente.
Des états de saturation en liquide dans les granules peuvent exister; l’état pendulaire est lorsque les molécules sont maintenues ensemble par des ponts liquides aux points de contact. L’état capillaire se produit une fois que le granule est complètement saturé. Remplir tous les vides avec du liquide, tandis que le liquide de surface est ramené dans les pores. Altération de l’état du funiculaire reliant le pendulaire et le capillaire où les vides ne sont pas entièrement saturés de liquide. Le liquide aide à se lier aux particules qui deviennent en détresse dans un tambour de culbutage. Dans de tels cas, une solution liquide comprenant un liant (colle pharmaceutique) est nécessaire. La povidone, qui est une polyvinylpyrrolidone (PVP), est l’un des liants pharmaceutiques les plus couramment utilisés. Le PVP est dissous dans de l’eau ou du solvant et ajouté au processus. Lorsque le PVP et un solvant / eau sont mélangés avec des poudres, le PVP forme une liaison avec les poudres pendant le processus et le solvant / eau s’évapore (sèche). Une fois que le solvant / eau a été séché et que les poudres ont formé une masse plus dense, la granulation est broyée. Ce processus entraîne la formation de granules.
Le procédé peut être très simple ou très complexe en fonction des caractéristiques des poudres, de l’objectif final de fabrication des comprimés et de l’équipement disponible. Dans la méthode traditionnelle de granulation humide, la masse humide est forcée à travers un tamis pour produire des granulés humides qui sont ensuite séchés.
La granulation humide est traditionnellement un procédé par lots dans la production pharmaceutique, cependant, les granulations humides de type lot devraient être remplacées de plus en plus par la granulation humide continue dans l’industrie pharmaceutique à l’avenir. Le passage des technologies par lots aux technologies continues a été recommandé par la Food and Drug Administration. Cette technologie de granulation humide continue peut être réalisée sur une extrudeuse à double vis dans laquelle des matériaux solides et de l’eau peuvent être introduits en différentes parties. Dans l’extrudeuse, les matériaux sont mélangés et granulés grâce à l’imbrication des vis, en particulier au niveau des éléments de malaxage.
Granulationmodifier
Le procédé de granulation à sec est utilisé pour former des granulés sans solution liquide car le produit granulé peut être sensible à l’humidité et à la chaleur. La formation de granulés sans humidité nécessite un compactage et une densification des poudres. Dans ce processus, les particules primaires de poudre sont agrégées sous haute pression. Un granulateur oscillant ou un compacteur à rouleaux peut être utilisé pour la granulation à sec.
La granulation à sec peut être effectuée selon deux procédés; soit un gros comprimé (limace) est produit dans une presse à comprimés à usage intensif, soit la poudre est pressée entre deux rouleaux contrarotatifs pour produire une feuille ou un ruban de matériau continu.
Lorsqu’une presse à comprimés est utilisée pour la granulation à sec, les poudres peuvent ne pas posséder un débit naturel suffisant pour alimenter uniformément le produit dans la cavité de la matrice, ce qui entraîne une densité variable. Le compacteur à rouleaux (granulateur-compacteur) utilise un système d’alimentation par vis sans fin qui délivrera uniformément de la poudre entre deux rouleaux presseurs. Les poudres sont compactées en ruban ou en petites pastilles entre ces rouleaux et broyées dans un broyeur à faible cisaillement. Lorsque le produit est compacté correctement, il peut être passé à travers un moulin et un mélange final avant la compression des comprimés.
Les processus de compactage à rouleaux typiques consistent en les étapes suivantes: acheminer le matériau en poudre vers la zone de compactage, normalement avec un dévidoir à vis, compacter la poudre entre deux rouleaux contrarotatifs avec des forces appliquées, compacter le broyeur à la distribution granulométrique souhaitée. Les particules compactées au rouleau sont généralement denses, avec des profils tranchants.