Jakie systemy mieszające nadają się dla substancji pomocniczych w farmacji, gdy wymagane jest zarówno mieszanie na sucho, jak i suszenie w jednej instalacji?
Gdy dodatki farmaceutyczne mają być w jednej instalacji zarówno mieszane, jak i suszone, w grę wchodzą przede wszystkim ogrzewane próżniowe suszarko-mieszalniki, instalacje ze złożem fluidalnym oraz przy procesach granulacji – jednonaczyniowe systemy granulująco-suszące. Odpowiednia forma konstrukcyjna zależy od tego, czy wymagana jest czysta redukcja wilgotności resztkowej, suszenie wilgotnego proszku lub placka filtracyjnego, granulacja czy szczególnie łagodne mieszanie końcowe. Aparat, który skutecznie suszy wilgotny produkt, niekoniecznie jest jednak najlepszym rozwiązaniem dla wysoce precyzyjnego mieszania końcowego suchych komponentów. Przy szczególnie wymagających recepturach sensowne może więc być osobne mieszanie końcowe po suszeniu.
Pionowe próżniowe suszarko-mieszalniki i stożkowe suszarko-mieszalniki łączą mieszanie na sucho, homogenizację i suszenie próżniowe w jednym zamkniętym zbiorniku. Ogrzewany płaszcz i wolnoobrotowe narzędzie mieszające poruszają produkt w sposób ciągły nad powierzchniami wymiany ciepła. Dzięki pracy pod próżnią woda lub rozpuszczalnik mogą odparowywać w niższych temperaturach. Systemy te nadają się do proszków, granulatów, krystalicznych dodatków, wilgotnych proszków, zawiesin i past. Są szczególnie sensowne, gdy produkt musi być podczas suszenia poruszany łagodnie i niezawodnie, a jednocześnie wymagana jest równomierna homogenizacja.
Poziome próżniowe suszarki łopatkowe i o mieszadłach typu paddle nadają się szczególnie do wilgotnych placków filtracyjnych, past, wysokolepkich mas i kohezyjnych proszków. Łopatki lub mieszadła poruszają produkt w ogrzewanym zbiorniku i dzięki temu poprawiają kontakt między produktem a powierzchniami wymiany ciepła. Systemy te mogą rozbijać aglomeraty i przetwarzać również trudne produkty, które podczas suszenia przechodzą przez fazę klejącą lub ciągliwą. Dla kruchych granulatów, powleczonych cząstek lub szczególnie wrażliwych na ścinanie dodatków geometria narzędzi, obroty i czas przebywania muszą być jednak starannie dobrane.
Ogrzewane mieszalniki lemieszowe i intensywne z próżnią łączą intensywne mieszanie na sucho z jednoczesnym lub następującym suszeniem kontaktowym. Nadają się, gdy aglomeraty mają być dyspergowane, małe ilości dodatków bezpiecznie wmieszane lub kohezyjne produkty rozdrobnione. Wyższa intensywność mieszania może jednak przy produktach wrażliwych na ścinanie powodować wady. Dlatego wpływ na wielkość cząstek, ścieranie i zachowanie przepływu powinien być sprawdzony w próbie.
Obrotowe suszarki próżniowe, takie jak mieszalniki dwustożkowe lub typu V, traktują produkt szczególnie łagodnie. Mieszanina jest przemieszczana poprzez obrót zbiornika i grawitację. Nadają się do sypkich proszków i granulatów o niskiej do średniej zawartości wilgoci, gdy łagodność wobec produktu jest ważniejsza niż maksymalna wydajność suszenia. Przy produktach klejących, mokrych plackach filtracyjnych lub silnie aglomerujących substancjach ich granice są osiągane szybciej. Również przy wyraźnych różnicach wielkości ziaren, gęstości nasypowej lub zachowania przepływu należy sprawdzić jakość mieszania.
Instalacje ze złożem fluidalnym suszą sypkie proszki i granulaty za pomocą kondycjonowanego strumienia powietrza lub gazu obojętnego. Umożliwiają szybkie i równomierne suszenie i mogą być dodatkowo stosowane do granulacji, aglomeracji lub powlekania. Jako uniwersalne mieszalniki na sucho nadają się jednak tylko w ograniczonym stopniu. Przy silnie różniących się wielkościach cząstek, gęstościach lub kształtach może wystąpić rozdzielanie się mieszaniny. Bardzo drobne, klejące się lub słabo fluidyzujące dodatki wymagają starannej oceny procesowej.
Jednonaczyniowe systemy granulująco-suszące nadają się, gdy mieszanie na sucho, dodawanie cieczy, granulacja na mokro i suszenie mają zostać połączone w jednej zamkniętej instalacji. Suszenie może, w zależności od systemu, odbywać się poprzez próżnię, mikrofale lub zintegrowane złoże fluidalne. Takie instalacje są sensowne szczególnie przy wytwarzaniu granulatów do stałych postaci leków. Do czystego, szczególnie łagodnego mieszania końcowego już suchych dodatków często nie są jednak pierwszym wyborem.
Decydujące dla wyboru są: stan produktu, pożądana docelowa wilgotność resztkowa, dopuszczalna temperatura produktu, wrażliwość na ścinanie, zachowanie przepływu, rozkład wielkości cząstek oraz skłonność do aglomeracji lub rozdzielania się mieszaniny. Równie ważne są wymagania dotyczące containment, inertyzacji, ochrony przeciwwybuchowej, odzysku rozpuszczalnika, możliwości czyszczenia i projektu zgodnego z GMP. Ostateczny wybór powinien opierać się na próbach z oryginalnym produktem. Oprócz czasu suszenia i wilgotności resztkowej należy przy tym ocenić jednorodność mieszaniny, zmianę cząstek, zachowanie przepływu, skłonność do rozdzielania się mieszaniny i możliwość czyszczenia systemu.
Tak amixon® rozwiązuje to zadanie
Dla dodatków farmaceutycznych, które w jednej instalacji mają być zarówno mieszane na sucho, jak i suszone, szczególnie odpowiednie są próżniowe suszarko-mieszalniki amixon® serii VMT i AMT. Łączą one łagodną homogenizację suchych proszków i granulatów z próżniowym suszeniem kontaktowym wilgotnych produktów w jednym zamkniętym aparacie. W zależności od receptury można zintegrować również suspendowanie, kondycjonowanie, deaglomerację, powlekanie lub krystalizację.
VMT to pionowy próżniowy suszarko-mieszalnik i reaktor do proszków, zawiesin, past i mas. AMT to stożkowy próżniowy suszarko-mieszalnik i reaktor mieszający. Oba aparaty są ciśnieniowo- i próżniowoszczelne i mogą być termostatowane wodą, parą lub olejem termalnym. Pod próżnią woda lub rozpuszczalniki mogą odparowywać przy niskich temperaturach produktu. Jest to korzystne dla wrażliwych na temperaturę, wrażliwych na utlenianie lub wysokowartościowych dodatków farmaceutycznych.
Istotną zaletą próżniowych suszarko-mieszalników amixon® jest duża, aktywnie wykorzystywana powierzchnia wymiany ciepła. Oprócz podwójnościennej komory mieszania termostatowane mogą być również wał, ramiona mieszające i wężownicowe narzędzie mieszające. Ciepło jest dzięki temu wprowadzane do produktu lub odprowadzane z niego nie tylko przez ścianę zbiornika, ale dodatkowo przez powierzchnie mieszadła mające kontakt z produktem.
Decydujące dla wydajnego suszenia jest to, że te termostatowane powierzchnie są w sposób ciągły omywane przez mieszaninę. Pionowe wężownicowe narzędzie mieszające wytwarza trójwymiarowy ruch produktu. W obszarze zewnętrznym mieszanina jest transportowana do góry, podczas gdy w centrum spływa ponownie w dół. Dzięki temu kontakt produktu z powierzchniami termostatowanymi jest na bieżąco odnawiany. Przenoszenie ciepła i masy pozostaje skuteczne przez cały proces suszenia, również gdy zmienia się zachowanie przepływu i konsystencja produktu.
Dla wysokiej jakości mieszania i bardzo dobrego opróżniania dostępne są wężownicowe narzędzia mieszające SinConvex® i SinConcave®. Obie geometrie narzędzi zostały opracowane do wymagających zastosowań w przemyśle farmaceutycznym. Łączą efektywny trójwymiarowy przepływ produktu ze szczególnie wysoką jakością mieszania i niemal całkowitym opróżnianiem. Specjalne nachylenie wężownicy wspiera pełny wyładunek produktu i zmniejsza pozostałości produktu w komorze mieszania. Dla SinConcave® podawane są stopnie opróżniania resztkowego do 99,997 procent.
SinConvex® wspiera równomierny ruch produktu wzdłuż ściany komory mieszania i nadaje się szczególnie, gdy oprócz bardzo dobrej jakości mieszania wymagany jest solidny i pewny procesowo wyładunek. SinConcave® sprzyja natomiast zdominowanemu przez przesuw, łagodnemu przemieszczaniu. Swobodnie płynące proszki i wrażliwe granulaty mogą zsuwać się wzdłuż silnie nachylonych powierzchni w dół, bez niepotrzebnego rozdrabniania czy rozdzielania się mieszaniny.
Do szczególnie łagodnych zadań mieszania dostępne są narzędzia mieszające amixon® MultiPlane®. Nadają się do przetwarzania wrażliwych, kruchych lub krytycznych pod względem ścierania dodatków. Wytwarzają równomierny, trójwymiarowy ruch produktu przy niskich obrotach narzędzia i ograniczają obciążenie mechaniczne. Dzięki temu można homogenizować również wrażliwe cząstki, bez negatywnego wpływu łamania cząstek, ścierania czy niepożądanego rozdzielania się mieszaniny na proces.
Przy wilgotnych, klejących się lub zaglomerowanych produktach można dodatkowo stosować rotory tnące. Wspierają one deaglomerację i poprawiają ruch produktu w fazach procesu o konsystencji ciągliwej. Intensywność można dostosować do receptury, tak aby możliwa była łagodna homogenizacja lub celowe rozbicie aglomeratów.
Dla zastosowań farmaceutycznych VMT i AMT mogą być wykonane higienicznie i zgodnie z GMP. Należą do tego: odpowiednie materiały, określone jakości powierzchni, konstrukcje o niskiej liczbie stref martwych, przyłącza przystosowane do czyszczenia, szczelne uszczelnienia wału, inertyzacja oraz na życzenie wykonania sterylne zgodnie z wymaganiami FDA, EHEDG lub 3-A. Systemy VMT mogą być zaprojektowane jako sterylne mieszalniki i reaktory.
Przydatność próżniowego suszarko-mieszalnika jest sprawdzana w centrum prób amixon® z oryginalnym produktem. Badane są przy tym: jakość mieszania, czas suszenia, docelowa wilgotność resztkowa, temperatura produktu, zachowanie przepływu, zmiana cząstek i opróżnianie resztkowe. Wyniki prób stanowią podstawę doboru wielkości aparatu, geometrii narzędzi, zakresu temperatury, poziomu próżni i automatyzacji.