Division des solides 2022-2023 - Université Badji Mokhtar Annaba PDF

UNIVERSITÉ BADJI MOKHTAR ANNABA FACULTÉ DE MÉDECINE DÉPARTEMENT DE PHARMACIE LABORATOIRE DE PHARMACIE GALÉNIQUE Présenté par Dr Boutefnouchet Fériel 2022-2023  Plan  Objectifs  Introduction  Définition...

UNIVERSITÉ BADJI MOKHTAR ANNABA FACULTÉ DE MÉDECINE DÉPARTEMENT DE PHARMACIE LABORATOIRE DE PHARMACIE GALÉNIQUE Présenté par Dr Boutefnouchet Fériel 2022-2023  Plan  Objectifs  Introduction  Définition  Intérêt  Opérations préliminaires  Mécanismes  Facteurs intervenant dans le choix d’un appareil de pulvérisation  Appareils de pulvérisation  Contrôle granulométrique  Conclusion « Importance de la granulométrie »  Objectifs  Définir une opération de pulvérisation  Définir et expliquer les différentes étapes d'une pulvérisation  Citer les différentes méthodes de pulvérisation en officine  Donner le principe des différents types de broyeurs utilisés dans l'industrie  Expliquer le but, l'intérêt du tamisage et les matériels utilisés  Montrer l'intérêt de l'étude granulométrique d'une poudre  Introduction  Le broyage conduit par fragmentation mécanique à une réduction des dimensions individuelles de morceaux solides.  Le terme de pulvérisation est utilisé lorsque la fragmentation conduit à une poudre.  La pulvérisation peut être précédée d’opérations préliminaires diverses dont le but est d’amener la matière première sous une forme convenable pour la pulvérisation.  Elle est, de plus, suivie d’une opération importante pour l’obtention d’une poudre de granulométrie déterminée : le tamisage.  Définition  La pulvérisation est une opération de division, mécanique consistant en la réduction d’un solide en fragments de petites dimensions.  Le résultat de l’opération est une poudre.  Intérêt de la pulvérisation Cette opération est nécessaire car elle permet :  La préparation des formes galéniques telles que des gélules, comprimés …;  Avoir une granulométrie maitrisée;  Meilleure homogénéité et stabilité des mélanges de poudres;  Une vitesse de dissolution ou d’extraction plus rapide par accroissement de la surface de la drogue pulvérisée ;  Extraction liquide des principes actifs (plante) est plus facile.  D’améliorer la stabilité des suspensions.  Opérations préliminaires La pulvérisation peut être précédée par des opérations préliminaires divers. Ces opérations sont représentées par :  Mondation  Division grossière  Dessiccation  Opérations préliminaires Mondation  Elle consiste à débarrasser la matière première de toutes les parties inutiles.  Dans les matières d’origine végétale, on doit trier les graines ou les feuilles.  Exemples : les téguments des amandes sont enlevés après trempage dans l’eau bouillante.  Opérations préliminaires Division grossière  Cette opération est nécessaire pour les produits volumineux, car les appareils de pulvérisation n’acceptent les fragments solides qu’au-dessous d’une certaine taille.  On peut avoir recours : au concassage (marteaux, pilons…); à la rasion (rabots, limes…); à la section (coupe-racine…).  Opérations préliminaires Dessiccation  Pour les drogues d’origine végétale ou animale, les différentes opérations précédentes peuvent être suivies d’une dessiccation qui rend plus facile la pulvérisation ultérieure.  Mécanismes de pulvérisation  La division mécanique d’une particule solide peut se faire par différents mécanismes tels que : compression ; percussion ou choc ; abrasion ou attrition ; cisaillement ; arrachement.  Pour les substances très dures, on a surtout recours à la compression et à la percussion.  Pour les substances friables à l’abrasion et au cisaillement.  Pour les substances molles à l’arrachement. Mécanisme de pulvérisation  Facteurs intervenant dans le choix d’un appareil de pulvérisation  Propriétés de la substance à pulvériser Dureté Élasticité Plasticité Friabilité Taux d’humidité…  La nature chimique du principe actif et sa sensibilité à la chaleur peuvent aussi intervenir, car certains broyeurs provoquent une élévation de température appréciable.  Facteurs intervenant dans le choix d’un appareil de pulvérisation  Taille des particules à pulvériser et celle des particules à obtenir Chaque appareil de broyage a un rapport de réduction déterminé. Il n’admet que des fragments de taille inférieure à une certaine dimension et ne peut les réduire qu’à un certain degré de ténuité. La granulométrie de la poudre obtenue doit être aussi régulière que possible afin d’éviter un nouveau broyage des particules trop grosses.  Facteurs intervenant dans le choix d’un appareil de pulvérisation  Forme des particules à obtenir Celle-ci peut varier avec le procédé de pulvérisation.  Quantité à traiter ✓ L’appareil choisi doit assurer un rendement convenable. ✓ Il faut souvent opérer dans des enceintes closes et protéger le personnel. ✓ Des mesures sont à prendre pour éviter les contaminations croisées entre composants de médicaments différents.  Appareils de pulvérisation ou broyage  Appareils de laboratoire Mortier et pilon C’est l’instrument le plus utilisé pour les petites quantités : mortiers de formes diverses, couverts ou non, en porcelaine, verre, fer, agate, acier inoxydable…  Appareils de pulvérisation  Appareils de laboratoire Porphyres C’est une plaque de verre dépoli sur laquelle on frotte une molette également en verre, et qui permet d’obtenir des poudres très fines (pommades ophtalmiques).  Appareils de pulvérisation  Appareils de laboratoire Broyeurs à hélice et broyeurs à couteaux Ces appareils donnent d’excellents résultats, à condition d’opérer par petites quantités et de ne pas s’en servir pour des substances trop fibreuses (l’exemple type est le mixer). Broyeurs à hélice  Appareils de pulvérisation  Appareils de laboratoire Tamis et cribles Pour les substances très friables, il suffit souvent pour les pulvériser de les frotter sur un tamis ou un crible. Moulins (genre moulins à poivre)  Appareils de pulvérisation  Appareils industriels Pour tous les broyeurs on a une chambre de broyage et on a des organes broyants. On a toujours une partie fixe qu’on appelle le stator et une partie mobile qu’on appelle le rotor. La partie mobile avance avec une grande vitesse. Ces matériaux sont généralement de l’acier inoxydable et ce sont des broyeurs qui pèsent très lourd.  Appareils de pulvérisation  Le choix de l’appareillage est en fonction de différents éléments Énergie absorbée par le broyage Température maximale admissible (seuls les broyeurs par jets d’air ambiant n’échauffent pas le produit) Abrasivité du produit Finesse souhaitée du produit - Broyage grossier - Broyage moyen - Broyage fin  Broyage grossier  On y classe : Broyeur à marteaux pour produits tendres et peu abrasifs Broyeurs pendulaire pour produits à dureté moyenne Broyeur à boulets ou à billes pour produits durs  Broyeurs à marteaux  L’axe de rotation porte des bras articulés en métal.  Lancés à très grande vitesse, ces marteaux viennent frapper les parois de l’enceinte cylindrique en pulvérisant la substance à broyer.  Les parois cylindriques de l’enceinte sont constituées de grilles perforées, dont la dimension des perforations est choisie d’après la ténuité désirée. Le broyage se fait par percussion et cisaillement. Broyeurs à marteaux  Broyeurs pendulaires Broyeurs pendulaires  Broyeurs ou moulins à boulets (ou galets)  Les broyeurs à boulets sont constitués par des récipients cylindriques ou sphériques, en métal ou en porcelaine (jarres). Le produit à pulvériser est placé à l’intérieur de ces récipients avec des boules de métal ou de porcelaine.  Après fermeture, on fait tourner l’ensemble autour d’un axe horizontal. Les frottements et les chocs entre boulets et parois réalisent une pulvérisation par attrition et percussions. Broyeur à boulets  Ces appareils ont l’inconvénient de ne pas marcher en continu et leur rendement n’est pas élevé.  Cependant, ils ont quelques avantages : L’opération se faisant en vase clos, il n’y a pas dissémination de poussière dans l’atmosphère. C’est le moyen qui convient le mieux pour certaines textures de produits. Ces appareils permettent de réaliser simultanément le broyage et le mélange de plusieurs substances.  Broyage moyen  On y classe : Broyeurs colloïdaux Broyeurs à dents Broyeurs à cylindres  Broyeur colloïdaux Le broyage se fait par cisaillement en couche mince entre une surface fixe et une autre mobile. Broyeur à meules verticales Broyeur à meules horizontales  Broyeurs à dents ou à pointes  Le produit à broyer est déchiqueté par passage entre deux plaques métalliques circulaires et parallèles dont l’une est fixe tandis que l’autre tourne à grande vitesse autour de son axe. Le broyage se fait par percussion et attrition. Les deux plaques sont hérissées de pointes ou de dents concentriques autour de l’axe de rotation. Les parois cylindriques de l’enceinte sont constituées de grilles perforées, dont la dimension des perforations est choisie d’après la ténuité désirée. Broyeur à pointes  Broyeurs à cylindres cannelés ou non  La grosseur des particules est réglée par l’écartement des deux cylindres dont les cannelures viennent s’emboîter en tournant. Dans le cas de deux cylindres lisses, l’un d’eux tourne plus vite que l’autre pour qu’il y ait à la fois compression et arrachement. Broyeur à cylindres ( lisses ) Broyeur à cylindres ( cannelés ) Broyage fin Broyeur planétaire à boulets  Les boulets tournent autour de la jarre qui tourne elle-même à très grande vitesse autour de l’axe extérieur. Ce procédé permet l’obtention de poudres extrêmement fines de l’ordre du micromètre à partir de produits très durs. Broyeur planétaire à boulets Broyage fin Microniseurs à air comprimé ou broyeurs à jet  Dans ces appareils, les particules à pulvériser sont entraînées par un violent courant d’air dans une enceinte conçue de telle sorte que les particules y subissent un grand nombre de chocs.  L’enceinte de pulvérisation peut être de formes très différentes d’un constructeur à l’autre. Microniseurs à air comprimé  Ces appareils ont l’inconvénient d’être très encombrants et de consommer une quantité énorme d’air comprimé, mais ils sont très efficaces et il n’y a pas échauffement de la poudre.  Ils sont de plus en plus utilisés dans l’industrie pharmaceutique..  Tamisage  Après broyage une poudre subit un tamisage pour séparer les particules trop grossières qui doivent subir un nouveau traitement.  On emploie pour cela : Des tamis de formes variées, agités à la main ou mécaniquement et le plus souvent couverts pour éviter la dissémination dans l’atmosphère ; Des cribles constitués par des plaques métalliques percées de trous circulaires.  Contrôle granulométrique  Une poudre est essentiellement caractérisée par les dimensions de ses particules qui peuvent être contrôlées par différents procédés dont les plus utilisés en pharmacie sont les suivants : Tamis Microscope Compteur optique automatique Perméabilité à l’air Détermination de la surface spécifique par adsorption gazeuse  Il est important d’obtenir un prélèvement qui soit représentatif, il est réalisé au moyen de sondes, à différents endroits de la préparation.  Tamis  Un tamis est formé par un tissage de fils qui laissent libres entre eux des intervalles carrés appelés ouverture ou maille. Chaque tamis est désigné par un numéro.  La pharmacopée donne une liste de tamis de contrôle avec les limites tolérées pour les ouvertures et pour le diamètre des fils pour chacun d’eux.   Pour une analyse granulométrique, on superpose un certain nombre de tamis de contrôle dont les dimensions des mailles vont en décroissant du tamis supérieur au tamis inférieur.  On recouvre le tamis supérieur d’un couvercle après y avoir placé l’échantillon de poudre à étudier.  L’ensemble est agité pendant un certain temps au bout duquel les particules se répartissent sur les différents tamis selon leur granulométrie, les plus grosses restant sur le tamis supérieur, les autres traversant d’autant plus de tamis qu’elles sont plus fines.  À la fin de l’opération, la fraction de poudre qui se trouve sur chaque tamis est pesée. Analyse granulométrique  Les résultats sont représentés à la fois : ✓ Sous forme d’un tableau exprimant en pourcentages les masses de poudre sur chaque tamis et sur le fond récepteur. Ouverture des mailles par µm Refus Refus cumulés en % g % 2000 0 1250 40 800 33 315 24 < 315 (Fond récepteur) 2  Les résultats sont représentés à la fois : ✓ Sous forme d’un tableau exprimant en pourcentages les masses de poudre sur chaque tamis et sur le fond récepteur. ✓ Sous forme de graphique avec : ❖ En abscisses, les classes granulométriques. ❖ En ordonnées, les pourcentages mesurés.  Pour une poudre homogène, la courbe aura une forme de cloche très étroite.  La distribution de taille des particules et la finesse des poudres sont souvent mesurées par tamisage. La Pharmacopée donne une définition pour un certain nombre d’adjectifs classiquement utilisés pour caractériser la granulométrie des poudres. Tableau 1 : Classification des poudres selon leur finesse selon la Pharmacopée Européenne 8 éme Edition Classification des poudres selon leur finesse Terme descriptif Taille particulaire médiane (µm) Grossière > 355 Modérément fine 180-355 Fine 125-180 Très fine ≤ 125  Microscope  L’examen au microscope permet : de calculer le pourcentage des particules de chaque dimension et de faire une courbe de répartition ; de compter les particules par unité de poids ou unité de volume dans le cas d’une poudre mise en suspension et examinée dans une cellule du type compte globules rouges ; d’étudier la forme des particules.  Pour faciliter la lecture, l’image (particules et échelle) peut être projetée sur un écran.  Le comptage peut être automatisé.  Compteurs optiques automatiques  Le compteur électronique détermine le nombre et la taille des particules en suspension dans une solution contenant un électrolyte.  Le recours au laser augmente la précision de cette méthode utilisable pour les particules de 0,2 à 200 µm.  Perméabilimètre à l’air  Il permet de calculer la surface spécifique, d’une poudre par mesure du temps d’écoulement d’une certaine quantité d’air à travers une cellule de dimensions déterminées contenant cette poudre.  Cet essai est prescrit par la Pharmacopée pour les poudres sèches dont la finesse est inférieure à la plus petite ouverture de maille des tamis. Détermination de la surface spécifique par adsorption gazeuse  La surface spécifique d’une poudre est déterminée par adsorption physique d’un gaz. La mesure de la quantité de gaz absorbé sous forme d’une couche monomoléculaire.  Il en existe d’autres, telles que la vitesse de sédimentation.  Pour les poudres extrêmement fines, la vitesse de sédimentation étant insuffisante, il faut avoir recours à la centrifugation ou même à l’ultra-centrifugation. Conclusion/Importance de la granulométrie En galénique, la granulométrie d’une poudre a une importance. Elle intervient par exemple :  Dans la vitesse de dissolution ;  Dans l’homogénéité et la stabilité des mélanges de poudres ou de granules ;  Sur les qualités, des comprimés (uniformité de masse, régularité de dosage, dureté, friabilité, délitement…) et des gélules ;  Sur la stabilité des suspensions, pommades, suppositoires… ;  sur le dosage ou répartition volumétrique des poudres (comprimés, capsules…) ;  et enfin sur la biodisponibilité des principes actifs peu solubles administrés sous forme solide.  La vitesse de dissolution de ces derniers dans l’organisme dépend essentiellement de leur degré de division.