Tecnología farmacéutica I, granulación

TEMA 6: OPERACIONES BÁSICAS. GRANULACIÓN.

Granulación: operación farmacéutica que va a transformar una mezcla de partículas agregadas sólidas más o menos porosas y más o menos duras. Trata de conseguir un diseño de partículas (aglomerado o granulado). Es importante. Es una operación industrial. No tiene razón de ser en oficina de farmacia. El producto farmacéutico obtenido son granulados que pueden constituir una forma farmacéutica. Van a servir para elaborar otras formas farmacéuticas (comprimidos y cápsulas).

Se evita la segregación, puesto que se diseña un aglomerado. Además este aglomerado va a mejorar las propiedades de flujo y de deslizamiento (propiedades reológicas).

Permiten o posibilitan una mejor compactación (facilita la elaboración de granulados). Van a incidir en las propiedades de comprimidos y cápsulas. Mejoran la humectación, la uniformidad de contenido, la dureza,…

Parámetros que caracterizan a un granulado:

·         Aspecto: de forma esférica y porosa, en forma filamentosa (magdaleones), compactos más o menos irregulares (briquetas)

·         Granulometría o tamaño de partícula: se puede diseñar el tamaño que se quiera, y el rango de tamaño es muy estrecho.

·         Densidad aparente específica propia para cada granulado. Se detiene a partir del volumen aparente. El volumen aparente se calcula colocando una masa determinada de gránulo o granulado, por ejemplo, en una probeta. Se calcula el peso de granulado adicionado, que se aloja de una forma aleatoria. A la altura que llega este granulado se denomina volumen aparente.

·         Densidad aparente tras compactación: el volumen aparente compactado se calcula tras someter a una vibración el soporte del granulado.

·         Friabilidad o erosionabilidad, que puede ser mayor que la de los polvos originales. Es importante que estos polvos tengan características cohesivas.

·         Humedad: en el caso de que el proceso de granulación opte por el empleo de agua.

·         Capacidad para disgregarse y disolverse.

·         Comportamiento reológico: los polvos adicionados sobre una superficie forman un ángulo de superficie menor a 45°

·         Virtud para la compresión.

Tipos de granulación:

·         Por vía humeda: vamos a incorporar una solución aglutinante de un polímero hidrofílico con propiedades adhesivas, que va a facilitar la adhesión entre las partículas. El solvente suele ser agua (agua farmacéutica o agua purificada) y caracteriza la granulación (granulación por vía acuosa o granulación acuosa). También puede ser granulación alcohólica o granulación anhidra. Depende del solvente empleado para granular. Empleamos el solvente agua por ser el más barato. El alcohol se empleará cuando el agua sea fuente de inestabilidad. La granulación por vía alcohólica es más cara, precisa de instalaciones antideflagrantes, deberá determinarse la tasa de solvente residual en la forma farmacéutica. En estos líquidos vamos a disolver los aglutinantes:

ü  Almidón: de maíz por la mejor resistencia al ataque microbiano. Se prepara en una suspensión de entre el 10% y el 20% en agua, a la manera de engrudo. Se pone el agua a hervir y se adiciona el almidón, que gelatiniza, formando una pasta transparente muy adhesiva. Es soluble solo en agua. Polímero de glucopiranosa

ü  Povidona o polivinilpirrolidona: sopore adhesivo del yodo. Puede ser soluble en agua y en alcohol y se diluye al 10%. También se emplea como expansor del plasma.

ü  Ésteres de la celulosa: las funciones alcohólicas están en forma de ésteres y éteres. La más conocida es la carboxi-metil-celulosa (CMC). La solución es al 5% y tiene excelentes propiedades adhesivas. En Europa se conoce como carmelosa. También destaca la hidroxi-propil-metil-celulosa. En Europa se conoce como hipromelosa. Se diluye al 5%. No son solubles en alcohol.

ü  Goma arábiga: no se emplea por ser fácilmente contaminable microbiológicamente y químicamente degradable.

ü  Gelatina: no se emplea. No es excesivamente adhesiva.

La proporción de la solución aglutinante con respecto a los polvos es entre un 10% y un 20% del total. Todas las soluciones aglutinantes se suelen preparar en caliente. Por vía húmeda tenemos un procedimiento clásico y dos variantes.

ü  Procedimiento clásico: realizamos una mezcla de los polvos a granular. Esta mezcla se va a realizar en sistema de mezclado dinámicos. Se pueden emplear mezcladores fijos o dinámicos. Es importante controlar la duración del proceso, así como la velocidad y el equipo. Se prepara la solución aglutinante a parte. Se añade la solución aglutinante sobre los polvos y requerimos de una amasadora, que va a ser un mezclador en sigma o un mezclador planetario. El punto de finalización es cuando tenga unas determinadas propiedades de humectación. El siguiente paso es la granulación. Esa masa se va a forzar a través de un tamiz o de unas placas perforadas, obteniendo fracciones circulares o filamentos. Estos filamentos se van a llevar a secar, para retirar el agua o alcohol incorporado. Finalmente hay que volver a tamizar sobre una maya para elegir un tamaño de gránulo.

ü  Variante 1: granulación por vía húmeda con granuladores de un solo paso. Se va a emplear una mezcladora con un pulverizador a media altura. Se adicionan las materias primas por succión sin dar lugar a contaminación. Mezclado de alta eficacia. La separación entre palas y pared es de apenas 1cm.

ü  Variante 2: granulador-secador por lecho fluido. Aspecto troncocónico. En la parte inferior entra un chorro de aire que es filtrado para evitar partículas. Puede ser también calefactado, al hacerlo pasar por unas resistencias térmicas (caudal de 4000 m³ por hora). El equipo presenta una cámara donde se produce la granulación. En la parte superior del equipo presenta un sistema de filtros que evite que al salir el aire, nos quedemos sin producto. Se denominan mangas. Ofrecen una alta superficie (no se van a colmatar con facilidad). Con un movimiento mecánico se sacuden para que el producto que pueda quedar adherido caiga. Se introducen los polvos a granular y se conecta el sistema de aire que produce un torbellino con un movimiento continuo de las partículas, que produce el mezclado. A continuación se administra la solución aglutinante, bien por la parte inferior del lecho fluido o por la parte superior. Si se administra por abajo necesita un cono (sistema Wurster) y si está en la parte superior se denomina ducha. Hay otros equipos en los cuales la adición se lleva a cabo de forma perpendicular. Se administran aproximadamente 500g de solución por minuto, variables. A continuación el aire se calefacta (en torno a 50°C) para que la evaporación del agua sea muy rápida. Toda esta energía se emplea en evaporar el agua, por lo que el gránulo no se calienta (se encuentra a unos 30°C). Finalmente, cuando el granulado va a aumentar su temperatura ya no queda agua, por lo que acaba el proceso. A continuación el producto se descarga.

·         Granulación por vía seca o granulación por precompresión. No emplea solvenes. Evitamos los inconvenientes de los solventes, y no requiere fase de secado. Los procesos son más cortos. La granulación se consigue por compactación de la masa de polvos (disminuye la compactación para los comprimidos). Las fases del proceso son:

ü  Pulverización

ü  Mezclado

ü  Compactación con dos tipos de máquinas

§  Compactadoras de rodillos

§  Máquinas de comprimir

ü  Regulación por una maya (granulación)

ü  Tamización

Los gránulos son muy densos. Este proceso se puede realizar en continuo. Equipos:

·         Compactadora de doble rodillo. Vamos a obtener una masa continua, que llega a una granuladora oscilante y finalmente se separa.

·         Máquina de comprimir: a estos comprimidos se les denomina briquetas (especie de comprimidos de unos 3cm de diámetro). A continuación se pasan por la granuladora oscilante.