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Quali sistemi di miscelazione sono adatti per gli eccipienti farmaceutici, quando sono richiesti sia la miscelazione a secco sia l'essiccazione in un unico impianto?

Quando gli eccipienti farmaceutici devono essere sia miscelati sia essiccati in un unico impianto, entrano in considerazione soprattutto essiccatori-miscelatori sottovuoto riscaldabili, impianti a letto fluido nonché, nei processi di granulazione, sistemi di granulazione ed essiccazione one-pot. La forma costruttiva adatta dipende dal fatto che sia richiesta una pura riduzione dell'umidità residua, l'essiccazione di una polvere umida o di un panello filtrante, una granulazione oppure una miscelazione finale particolarmente delicata. Un apparecchio che essicca in modo efficiente un prodotto umido, tuttavia, non è necessariamente anche la soluzione migliore per una miscelazione finale di alta precisione di componenti secchi. Per ricette particolarmente impegnative può quindi essere opportuna una miscelazione finale separata dopo l'essiccazione.

Gli essiccatori-miscelatori sottovuoto verticali e gli essiccatori-miscelatori conici uniscono miscelazione a secco, omogeneizzazione ed essiccazione sottovuoto in un recipiente chiuso. Un mantello riscaldato e un utensile di miscelazione a bassa velocità muovono il prodotto in continuo sulle superfici di scambio termico. Grazie al funzionamento sotto vuoto, acqua o solventi possono evaporare a temperature più basse. Questi sistemi sono adatti a polveri, granulati, eccipienti cristallini, polveri umide, sospensioni e paste. Sono particolarmente utili quando il prodotto deve essere movimentato in modo delicato e affidabile durante l'essiccazione e allo stesso tempo è richiesta un'omogeneizzazione uniforme.

Gli essiccatori sottovuoto orizzontali a pale sono particolarmente adatti a panelli filtranti umidi, paste, masse ad alta viscosità e polveri coesive. Le pale muovono il prodotto in un recipiente riscaldato, migliorando così il contatto tra prodotto e superfici di scambio termico. Questi sistemi possono rompere gli agglomerati e lavorare anche prodotti difficili che, durante l'essiccazione, attraversano una fase appiccicosa o tenace e plastica. Per granulati fragili, particelle rivestite o eccipienti particolarmente sensibili al taglio, tuttavia, geometria dell'utensile, velocità di rotazione e tempo di permanenza devono essere armonizzati con attenzione.

I miscelatori a vomere e i miscelatori intensivi riscaldati con vuoto uniscono una miscelazione a secco intensiva a un'essiccazione a contatto simultanea o successiva. Sono adatti quando è necessario disperdere agglomerati, incorporare in sicurezza piccole quantità aggiuntive o disgregare prodotti coesivi. La maggiore intensità di miscelazione può tuttavia causare svantaggi con prodotti sensibili al taglio. L'effetto su granulometria, abrasione e comportamento di scorrimento dovrebbe quindi essere verificato con una prova.

Gli essiccatori sottovuoto rotanti come i miscelatori a doppio cono o a V trattano il prodotto in modo particolarmente delicato. Il prodotto viene rimescolato tramite la rotazione del recipiente e la gravità. Sono adatti a polveri e granulati scorrevoli con un contenuto di umidità da basso a medio, quando la delicatezza sul prodotto è più importante di una massima prestazione di essiccazione. Con prodotti appiccicosi, panelli filtranti bagnati o sostanze fortemente agglomeranti i loro limiti vengono raggiunti più rapidamente. Anche in presenza di differenze marcate di granulometria, densità apparente o comportamento di scorrimento, la qualità di miscelazione dovrebbe essere verificata.

Gli impianti a letto fluido essiccano polveri e granulati scorrevoli mediante un flusso condizionato di aria o gas inerte. Consentono un'essiccazione rapida e uniforme e possono essere impiegati anche per granulazione, agglomerazione o rivestimento. Come miscelatori a secco universali, tuttavia, sono adatti solo in modo limitato. Con granulometrie, densità o forme molto diverse tra loro può verificarsi segregazione. Eccipienti molto fini, appiccicosi o difficilmente fluidizzabili richiedono una valutazione ingegneristica accurata.

I sistemi di granulazione ed essiccazione one-pot sono adatti quando miscelazione a secco, aggiunta di liquidi, granulazione a umido ed essiccazione devono essere combinati in un unico impianto chiuso. A seconda del sistema, l'essiccazione può avvenire tramite vuoto, microonde o un letto fluido integrato. Impianti di questo tipo sono particolarmente utili nella produzione di granulati per forme farmaceutiche solide. Per la pura miscelazione finale, particolarmente delicata, di eccipienti già secchi spesso non sono la prima scelta.

Decisivi per la scelta sono lo stato del prodotto, l'umidità residua obiettivo desiderata, la temperatura di prodotto ammissibile, la sensibilità al taglio, il comportamento di scorrimento, la distribuzione granulometrica e la tendenza all'agglomerazione o alla segregazione. Altrettanto importanti sono i requisiti relativi a containment, inertizzazione, protezione dalle esplosioni, recupero del solvente, pulibilità e design conforme alle GMP. La scelta definitiva dovrebbe basarsi su prove con il prodotto originale. In tale contesto, oltre al tempo di essiccazione e all'umidità residua, occorre valutare anche l'omogeneità di miscelazione, l'alterazione delle particelle, il comportamento di scorrimento, la tendenza alla segregazione e la pulibilità del sistema.

Così amixon® risolve questo compito

Per gli eccipienti farmaceutici che in un unico impianto devono essere sia miscelati a secco sia essiccati, gli essiccatori-miscelatori sottovuoto amixon® delle serie VMT e AMT sono particolarmente adatti. Uniscono l'omogeneizzazione delicata di polveri e granulati secchi con l'essiccazione a contatto sottovuoto di prodotti umidi in un unico apparecchio chiuso. A seconda della ricetta è possibile integrare anche sospensione, condizionamento, disagglomerazione, coating o cristallizzazione.

Il VMT è un essiccatore-miscelatore sottovuoto verticale e reattore per polveri, sospensioni, paste e impasti. L'AMT è un essiccatore-miscelatore sottovuoto conico e reattore di miscelazione. Entrambi gli apparecchi sono a tenuta di pressione e di vuoto e possono essere termoregolati con acqua, vapore o olio diatermico. Sotto vuoto, acqua o solventi possono evaporare a basse temperature di prodotto. Ciò è vantaggioso per eccipienti farmaceutici sensibili alla temperatura, sensibili all'ossidazione o di alto valore.

Un vantaggio essenziale degli essiccatori-miscelatori sottovuoto amixon® risiede nell'ampia superficie di scambio termico attivamente utilizzata. Oltre alla camera di miscelazione a doppia parete, possono essere termoregolati anche l'albero, i bracci di miscelazione e l'utensile di miscelazione elicoidale. Il calore viene quindi ceduto al prodotto o sottratto da esso non solo attraverso la parete del recipiente, ma anche attraverso le superfici a contatto con il prodotto dell'organo miscelante.

Decisivo per un'essiccazione efficiente è che queste superfici termoregolate vengano lambite in continuo dal prodotto miscelato. L'utensile di miscelazione elicoidale verticale genera un movimento del prodotto tridimensionale. Nella zona esterna il prodotto viene trasportato verso l'alto, mentre al centro rifluisce verso il basso. In questo modo il contatto del prodotto con le superfici termoregolate viene costantemente rinnovato. La trasmissione di calore e di materia resta efficace per l'intero processo di essiccazione, anche quando cambiano il comportamento di scorrimento e la consistenza del prodotto.

Per elevate qualità di miscelazione e uno svuotamento molto buono sono disponibili gli utensili di miscelazione elicoidali SinConvex® e SinConcave®. Entrambe le geometrie di utensile sono state sviluppate per applicazioni impegnative nell'industria farmaceutica. Combinano un flusso di prodotto tridimensionale efficace con una qualità di miscelazione particolarmente elevata e uno svuotamento pressoché completo. L'inclinazione speciale dell'elica favorisce lo scarico completo del prodotto e riduce i residui di prodotto nella camera di miscelazione. Per SinConcave® vengono indicati gradi di svuotamento residuo fino al 99,997 per cento.

SinConvex® favorisce un movimento del prodotto uniforme lungo la parete della camera di miscelazione ed è particolarmente adatto quando, oltre a una qualità di miscelazione molto buona, è richiesto uno scarico robusto e sicuro per il processo. SinConcave® favorisce invece un rimescolamento delicato dominato dalla spinta. Polveri a scorrimento libero e granulati sensibili possono scivolare verso il basso lungo le superfici fortemente inclinate, senza essere inutilmente ridotti o segregati.

Per compiti di miscelazione particolarmente delicati sono disponibili gli utensili di miscelazione amixon® MultiPlane®. Sono adatti alla lavorazione di eccipienti sensibili, sensibili alla rottura o critici per l'abrasione. Generano un movimento del prodotto tridimensionale uniforme con velocità dell'utensile basse e limitano la sollecitazione meccanica. Così è possibile omogeneizzare anche particelle sensibili senza che rottura delle particelle, abrasione o segregazione indesiderata compromettano il processo.

Con prodotti umidi, appiccicosi o agglomerati possono essere impiegati in aggiunta rotori di taglio. Favoriscono la disagglomerazione e migliorano il movimento del prodotto nelle fasi di processo tenaci e plastiche. L'intensità può essere adattata alla ricetta, così da rendere possibile un'omogeneizzazione delicata oppure uno scioglimento mirato degli agglomerati.

Per le applicazioni farmaceutiche, VMT e AMT possono essere realizzati in esecuzione igienica e orientata alle GMP. Tra questi rientrano materiali idonei, qualità superficiali definite, costruzioni a basso contenuto di spazi morti, attacchi adatti alla pulizia, tenute d'albero a tenuta stagna, inertizzazione nonché, su richiesta, esecuzioni sterili secondo i requisiti FDA, EHEDG o 3-A. I sistemi VMT possono essere progettati come miscelatori e reattori sterili.

L'idoneità di un essiccatore-miscelatore sottovuoto viene verificata nel centro prove amixon® con il prodotto originale. Vengono esaminati la qualità di miscelazione, il tempo di essiccazione, l'umidità residua obiettivo, la temperatura del prodotto, il comportamento di scorrimento, l'alterazione delle particelle e lo svuotamento residuo. I risultati delle prove costituiscono la base per la scelta della dimensione dell'apparecchio, della geometria dell'utensile, dell'intervallo di temperatura, del livello di vuoto e dell'automazione.