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¿Qué sistemas de mezclado son adecuados para excipientes farmacéuticos cuando se requiere tanto el mezclado en seco como el secado en una sola instalación?

Cuando los excipientes farmacéuticos deben mezclarse y secarse en una misma instalación, entran en consideración sobre todo los secadores-mezcladores de vacío calefactables, las instalaciones de lecho fluido y, en los procesos de granulación, los sistemas de granulación y secado en un solo recipiente. La forma constructiva adecuada depende de si se requiere una simple reducción de la humedad residual, el secado de un polvo húmedo o de una torta de filtración, una granulación o una mezcla final especialmente suave. Sin embargo, un aparato que seca de forma eficiente un producto húmedo no es necesariamente también la mejor solución para una mezcla final de alta precisión de componentes secos. Por ello, en formulaciones especialmente exigentes puede ser razonable una mezcla final independiente después del secado.

Los secadores-mezcladores de vacío verticales y los secadores-mezcladores cónicos combinan el mezclado en seco, la homogeneización y el secado al vacío en un recipiente cerrado. Una camisa calefactada y una herramienta de mezclado de giro lento desplazan el producto de forma continua sobre las superficies de transmisión de calor. Al trabajar bajo vacío, el agua o los disolventes pueden evaporarse a temperaturas más bajas. Estos sistemas son adecuados para polvos, granulados, excipientes cristalinos, polvos húmedos, suspensiones y pastas. Resultan especialmente útiles cuando el producto debe moverse de forma suave y fiable durante el secado y, al mismo tiempo, se exige una homogeneización uniforme.

Los secadores de vacío horizontales de palas y de paletas son especialmente adecuados para tortas de filtración húmedas, pastas, masas de alta viscosidad y polvos cohesivos. Las palas o las paletas desplazan el producto en un recipiente calefactado y mejoran así el contacto entre el producto y las superficies de transmisión de calor. Estos sistemas pueden romper aglomerados y procesar también productos difíciles que atraviesan una fase pegajosa o viscoplástica durante el secado. Sin embargo, para granulados frágiles, partículas recubiertas o excipientes especialmente sensibles a la cizalla, la geometría de la herramienta, la velocidad de giro y el tiempo de permanencia deben ajustarse cuidadosamente.

Los mezcladores de rejas de arado e intensivos calefactados con vacío combinan un mezclado en seco intensivo con un secado por contacto simultáneo o posterior. Son adecuados cuando deben dispersarse aglomerados, incorporarse con seguridad pequeñas cantidades de adición o desestructurarse productos cohesivos. Sin embargo, la mayor intensidad de mezclado puede provocar desventajas en productos sensibles a la cizalla. Por ello, el efecto sobre el tamaño de partícula, la abrasión y el comportamiento de flujo debería comprobarse mediante ensayo.

Los secadores de vacío rotativos, como los mezcladores de doble cono o en V, tratan el producto de forma especialmente suave. El material mezclado se reordena por la rotación del recipiente y la gravedad. Son adecuados para polvos y granulados de libre fluidez con un contenido de humedad bajo a medio, cuando la protección del producto es más importante que un rendimiento de secado máximo. Con productos pegajosos, tortas de filtración húmedas o sustancias muy propensas a aglomerarse, sus límites se alcanzan más rápidamente. También con diferencias marcadas de tamaño de grano, densidad aparente o comportamiento de flujo debería comprobarse la calidad de mezcla.

Las instalaciones de lecho fluido secan polvos y granulados de libre fluidez mediante una corriente acondicionada de aire o de gas inerte. Permiten un secado rápido y uniforme y pueden emplearse además para la granulación, la aglomeración o el recubrimiento. Sin embargo, como mezcladores en seco universales solo son adecuadas de forma limitada. Con tamaños de partícula, densidades o formas muy distintos puede producirse segregación. Los excipientes muy finos, pegajosos o de difícil fluidización requieren una evaluación cuidadosa desde el punto de vista de la ingeniería de procesos.

Los sistemas de granulación y secado en un solo recipiente son adecuados cuando deben combinarse el mezclado en seco, la adición de líquido, la granulación en húmedo y el secado en una única instalación cerrada. El secado puede realizarse, según el sistema, mediante vacío, microondas o un lecho fluido integrado. Estas instalaciones son especialmente útiles en la fabricación de granulados para formas farmacéuticas sólidas. Para la mezcla final puramente suave de excipientes ya secos, a menudo no son la primera opción.

Para la selección son decisivos el estado del producto, la humedad residual objetivo deseada, la temperatura de producto admisible, la sensibilidad a la cizalla, el comportamiento de flujo, la distribución granulométrica y la tendencia a la aglomeración o a la segregación. Igual de importantes son los requisitos de contención, inertización, protección contra explosiones, recuperación de disolventes, limpiabilidad y diseño conforme a GMP. La selección definitiva debería basarse en ensayos con el producto original. En ellos, además del tiempo de secado y de la humedad residual, deben evaluarse también la homogeneidad de la mezcla, la alteración de las partículas, el comportamiento de flujo, la tendencia a la segregación y la limpiabilidad del sistema.

Así resuelve amixon® esta tarea

Para los excipientes farmacéuticos que deben mezclarse en seco y secarse en una misma instalación, los secadores-mezcladores de vacío amixon® de las series VMT y AMT son especialmente adecuados. Combinan la homogeneización suave de polvos y granulados secos con el secado por contacto al vacío de productos húmedos en un aparato cerrado. Según la formulación, también pueden integrarse la suspensión, el acondicionamiento, la desaglomeración, el recubrimiento o la cristalización.

El VMT es un secador-mezclador de vacío y reactor vertical para polvos, suspensiones, pastas y masas. El AMT es un secador-mezclador de vacío y reactor-mezclador cónico. Ambos aparatos son estancos a la presión y al vacío y pueden termorregularse con agua, vapor o aceite térmico. Bajo vacío, el agua o los disolventes pueden evaporarse a temperaturas de producto bajas. Esto es ventajoso para excipientes farmacéuticos sensibles a la temperatura, sensibles a la oxidación o de alto valor.

Una ventaja esencial de los secadores-mezcladores de vacío amixon® es la gran superficie de transmisión de calor activamente utilizada. Además de la cámara de mezclado de doble pared, también pueden termorregularse el eje, los brazos de mezclado y la herramienta de mezclado helicoidal. Así, el calor se transmite al producto o se extrae de él no solo a través de la pared del recipiente, sino también a través de las superficies del órgano mezclador en contacto con el producto.

Para un secado eficiente es decisivo que estas superficies termorreguladas sean recorridas de forma continua por el material mezclado. La herramienta de mezclado helicoidal vertical genera un movimiento de producto tridimensional. En la zona exterior, el material mezclado se transporta hacia arriba, mientras que en el centro vuelve a fluir hacia abajo. Con ello, el contacto del producto con las superficies termorreguladas se renueva de forma constante. La transmisión de calor y de materia se mantiene eficaz durante todo el proceso de secado, incluso cuando cambian el comportamiento de flujo y la consistencia del producto.

Para elevadas calidades de mezcla y un vaciado muy bueno se dispone de las herramientas de mezclado helicoidales SinConvex® y SinConcave®. Ambas geometrías de herramienta han sido desarrolladas para aplicaciones exigentes en la industria farmacéutica. Combinan un flujo de producto tridimensional eficaz con una calidad de mezcla especialmente alta y un vaciado casi total. La inclinación especial de la hélice favorece la descarga completa del producto y reduce los restos de producto en la cámara de mezclado. Para SinConcave® se indican grados de vaciado total de hasta el 99,997 por ciento.

SinConvex® favorece un movimiento de producto uniforme a lo largo de la pared de la cámara de mezclado y es especialmente adecuado cuando, además de una calidad de mezcla muy buena, se exige una descarga robusta y segura para el proceso. SinConcave®, en cambio, favorece una recirculación suave dominada por el empuje. Los polvos de libre fluidez y los granulados sensibles pueden deslizarse hacia abajo a lo largo de las superficies fuertemente inclinadas sin triturarse ni segregarse innecesariamente.

Para tareas de mezclado especialmente suaves se dispone de las herramientas de mezclado amixon® MultiPlane®. Son adecuadas para el procesamiento de excipientes sensibles, sensibles a la rotura o críticos frente a la abrasión. Generan un movimiento de producto tridimensional uniforme con velocidades de giro de herramienta bajas y limitan la solicitación mecánica. Así pueden homogeneizarse también partículas sensibles sin que la rotura de partícula, la abrasión o una segregación indeseada perjudiquen el proceso.

En productos húmedos, pegajosos o aglomerados pueden emplearse de forma complementaria rotores de corte. Favorecen la desaglomeración y mejoran el movimiento del producto en fases de proceso viscoplásticas. La intensidad puede ajustarse a la formulación, de modo que es posible tanto una homogeneización suave como una disolución selectiva de aglomerados.

Para las aplicaciones farmacéuticas, el VMT y el AMT pueden ejecutarse de forma higiénica y orientada a GMP. Esto incluye materiales adecuados, calidades de superficie definidas, construcciones con pocos espacios muertos, conexiones aptas para la limpieza, sellados de eje estancos, inertización y, si se desea, ejecuciones estériles conforme a los requisitos de la FDA, EHEDG o 3-A. Los sistemas VMT pueden diseñarse como mezcladores y reactores estériles.

La idoneidad de un secador-mezclador de vacío se comprueba en el centro de ensayos de amixon® con el producto original. En ellos se estudian la calidad de mezcla, el tiempo de secado, la humedad residual objetivo, la temperatura del producto, el comportamiento de flujo, la alteración de las partículas y el vaciado residual. Los resultados de los ensayos constituyen la base para la selección del tamaño del aparato, la geometría de la herramienta, el rango de temperatura, el nivel de vacío y la automatización.