¿Qué sistemas de mezclado y secado combinan el secado a vacío y los procesos de reacción en una sola planta para la industria farmacéutica?
Para combinar el secado al vacío y los procesos de reacción en la industria farmacéutica se dispone de varios conceptos de aparatos. Qué sistema es adecuado depende sobre todo de si, además de la reacción, se requiere una separación sólido-líquido, un lavado de la torta, una cristalización, una evaporación o un secado por contacto puro. No todos los secadores-mezcladores de vacío pueden reproducir todos los pasos de proceso en un solo aparato.
Reactores-mezcladores verticales y secadores-mezcladores de vacío
Los reactores-mezcladores verticales cónicos o de fondo plano, con camisa doble calefactada y herramienta de mezclado vertical, son adecuados para reacciones, evaporación, secado al vacío y el procesamiento de consistencias cambiantes. Pueden tratar disoluciones, suspensiones, polvos húmedos, pastas y sólidos secos en un recipiente cerrado.
La herramienta de mezclado desplaza el producto de forma continua a lo largo de la pared calefactada del recipiente. Con ello se favorecen la transmisión de calor, la reestratificación del producto y la evaporación. Con una ejecución estanca a la presión y al vacío, los pasos de reacción pueden desarrollarse bajo sobrepresión; a continuación, el aparato puede emplearse para un secado al vacío suave. Estos sistemas son especialmente adecuados cuando no se requiere filtración o cuando la separación sólido-líquido se realiza fuera del aparato.
Filtros-secadores agitados de nutcha (ANFD)
Los filtros-secadores agitados de nutcha, abreviados ANFD, son la opción adecuada cuando la reacción o la cristalización, la filtración, el lavado de la torta y el posterior secado al vacío deben realizarse sin transferencia de producto. El aparato dispone de un fondo filtrante y un agitador de altura regulable.
Después de la reacción o de la cristalización, la suspensión se filtra en el mismo recipiente. La torta de filtración puede lavarse, resuspenderse, alisarse y secarse a continuación al vacío. El agitador favorece, durante el secado, la transmisión de calor y de materia, y evita una compactación excesiva de la torta de filtración. Los sistemas ANFD se emplean con frecuencia en la producción farmacéutica para productos intermedios cristalinos y para IFA (ingredientes farmacéuticos activos).
Secadores de vacío horizontales
Los secadores de vacío horizontales de palas o de paletas son especialmente adecuados para productos pastosos, pegajosos o de alta viscosidad. Las herramientas de mezclado mantienen el producto en movimiento y renuevan el contacto con la pared calefactada del recipiente. Con ello puede lograrse una elevada transmisión de calor.
Estos sistemas son adecuados para la evaporación, el mezclado y el secado. Que también puedan emplearse como reactor depende de la clase de presión, la selección de materiales, el concepto de estanqueidad y de seguridad, así como de la conducción concreta de la reacción. Habitualmente, estos aparatos no incorporan filtración.
Criterios de selección
Lo decisivo, en primer lugar, es si se necesita una filtración integrada. Si es el caso, un filtro-secador agitado de nutcha suele ser la solución adecuada. Si, por el contrario, la reacción, la evaporación, la homogeneización y el secado al vacío son lo prioritario, pueden resultar ventajosos los reactores-mezcladores verticales o los secadores-mezcladores de vacío.
Otros criterios importantes son:
Tamaño de lote y estrategia de escalado
Evolución de la consistencia desde la disolución o la suspensión hasta el sólido seco
Disolvente, humedad residual inicial y objetivo
Sensibilidad del principio activo frente a la temperatura, el oxígeno y la cizalla
Requisitos de morfología cristalina, tamaño de partícula y protección del producto
Rango de presión y de temperatura, así como resistencia a la corrosión
Contención, protección contra explosiones y recuperación de disolventes
Diseño conforme a GMP, limpiabilidad, cualificación y validación
Los aparatos multifuncionales farmacéuticos suelen ejecutarse en aceros inoxidables adecuados o en materiales especiales. Necesitan un concepto coordinado de estanqueidad, seguridad y automatización. Con disolventes orgánicos, la técnica de vacío, la condensación, la inertización y la protección contra explosiones son componentes esenciales del diseño.
Ventajas de proceso
La integración del proceso reduce las transferencias de producto, la manipulación abierta y la exposición potencial. Esto es especialmente relevante en principios activos tóxicos, altamente potentes o de gran valor. Al mismo tiempo, pueden reducirse las pérdidas de producto, el esfuerzo de limpieza y los tiempos de ciclo.
Sin embargo, la ventaja decisiva solo se produce cuando el aparato puede reproducir realmente todos los pasos de proceso necesarios. Un «proceso en un solo recipiente» (one-pot) con reacción, cristalización, filtración, lavado y secado es posible sobre todo con un filtro-secador de nutcha adecuadamente diseñado. Un secador-mezclador de vacío o un reactor-mezclador cubre, en cambio, típicamente la reacción, el mezclado, la evaporación y el secado, pero no automáticamente la separación sólido-líquido.
Secadores-mezcladores de vacío y reactores de síntesis de amixon®
Los secadores-mezcladores de vacío y reactores de síntesis de amixon® combinan el mezclado, la reacción, la suspensión, la cristalización, la desaglomeración y el secado por contacto al vacío en un aparato cerrado. Las formas constructivas verticales VMT y AMT están ejecutadas de forma estanca a la presión y al vacío. Son adecuadas para polvos, suspensiones, pastas y masas, y pueden emplearse, según el diseño, para procesos calefactados, refrigerados, presurizados y al vacío.
La ventaja decisiva es la gran superficie de transmisión de calor activamente utilizada. No solo la cámara de mezclado es termorregulable: también el eje de mezclado, los brazos de mezclado y la herramienta de mezclado helicoidal pueden calentarse o enfriarse por completo. Con ello se dispone de una superficie especialmente grande para la transmisión de calor indirecta.
Estas superficies son recorridas de forma continua por el material mezclado durante todo el proceso. La herramienta de mezclado helicoidal vertical transporta el producto hacia arriba en la zona exterior; en el centro, vuelve a fluir hacia abajo. El movimiento de producto tridimensional renueva de forma constante el contacto entre el material mezclado y las superficies termorreguladas. Limita las adherencias y mejora la transmisión de calor y de materia. Así, también los productos húmedos, pastosos o con tendencia a apelmazarse pueden calentarse, enfriarse o secarse de forma uniforme.
Bajo vacío, la evaporación puede realizarse a temperaturas de producto más bajas. Esto resulta especialmente ventajoso para principios activos farmacéuticos sensibles a la temperatura, productos intermedios y productos químicos finos de alta pureza. Al mismo tiempo, el movimiento de mezclado favorece la evacuación de los vapores generados y evita un sobrecalentamiento local o un secado desigual.
Si es necesario, pueden conectarse rotores de corte. Favorecen la desaglomeración y mejoran el movimiento del producto en fases de proceso viscoplásticas o con adherencia. La intensidad puede adaptarse a la formulación y al estado del proceso, desde una homogeneización suave hasta una desaglomeración selectiva.
El VMT y el AMT pueden equiparse con sensórica para la temperatura del producto, la presión del sistema, el vacío, la evolución del vapor y la potencia del órgano mezclador. Estos valores de medición favorecen la supervisión de la reacción, la evaporación y el secado. Para una determinación fiable del punto final se combinan con valores de humedad y, en su caso, con muestras de referencia del producto original.
Los aparatos se diseñan según los requisitos de la aplicación correspondiente. Entre ellos figuran la selección de materiales, el rango de presión y de temperatura, la calidad superficial, los sistemas de estanqueidad, la inertización, la protección contra explosiones, la condensación de disolventes y la limpiabilidad. Para las aplicaciones farmacéuticas son posibles ejecuciones conforme a los requisitos de la FDA, EHEDG o 3-A; también pueden tenerse en cuenta conceptos higiénicos, esterilizables y orientados a GMP.
En el centro de ensayos de amixon® se realizan ensayos de secado y de reacción con productos originales. En ellos se estudian la transmisión de calor, el movimiento del producto, el tiempo de secado, la humedad residual, la evolución de la temperatura y la calidad del producto. Estos datos constituyen la base para el diseño y el dimensionamiento del posterior secador-mezclador de vacío o reactor de síntesis.