Mélange des Poudres 2023-2024 PDF

Mélange des poudres 2023-2024  Plan Introduction  Définition  Objectif du mélange  Mécanisme du mélange  Paramètres intervenant dans le processus mélange  Mélangeurs  Contrôle du mélange  Conservation du mélange Conclusion Introducti...

Mélange des poudres 2023-2024  Plan Introduction  Définition  Objectif du mélange  Mécanisme du mélange  Paramètres intervenant dans le processus mélange  Mélangeurs  Contrôle du mélange  Conservation du mélange Conclusion Introduction  Le mélange de poudres est une opération essentielle dans la production des médicaments.  La qualité du mélange va conditionner d’emblée la qualité du produit fini. En effet, le mélange final doit être homogène puisqu’il va être divisé en plusieurs unités qui doivent renfermer la même quantité d’excipients et de principe actif.  Le principe actif est rarement utilisé seul, mais plutôt en association avec des excipients qui permettent d’améliorer les caractéristiques biopharmaceutiques et technologiques du médicament. Définition du mélange Le mélange est une opération fondamentale, car elle intervient dans la fabrication de toutes les formes pharmaceutiques. L’objectif est toujours de rendre aussi homogène que possible une association de plusieurs produits qui peuvent être solides, pâteux, liquides ou gazeux. Objectif du mélange  Le résultat d’un mélange est une préparation qui porte aussi le nom de mélange ; celui-ci doit être homogène « chaque fraction ou dose prélevée au hasard doit contenir tous les constituants dans les mêmes proportions que dans la totalité de la préparation ».  Cet objectif comprend deux aspects essentiels : ▪ D’une part, un aspect technologique car il faut aboutir à un mélange homogène quelles que soient les caractéristiques des constituants. ▪ D’autre part, un aspect thérapeutique car il convient de s’assurer que chaque unité de prise obtenue par la suite contient effectivement la quantité de principe actif définie. Mécanisme du mélange  Trois mécanismes de base peuvent être par : diffusion, convection et cisaillement. Le mélange par diffusion :  Il s’agit d’un déplacement individuel des particules dans des directions aléatoires, les amenant à se positionner les unes par rapport aux autres, ce qui conduit à des réarrangements à l’échelle de quelques particules ,  La diffusion des solides nécessite un apport d’énergie qui permet le mouvement, la collision entre grains, et la dispersion des particules. Chemin aléatoire d'une particule Mélange FIGURE N°1 : Mélange par diffusion Mécanisme du mélange  Trois mécanismes de base peuvent être par : diffusion, convection et cisaillement. Mélange par convection il s’agit du déplacement des particules par blocs. Ceci nécessite le plus souvent l’intervention d’une force extérieure (une pale d’agitation par exemple) pour amener une énergie suffisante au système, conduisant à des réarrangements à l’échelle de l’appareil. Ce mécanisme seul ne permet ainsi qu’une homogénéité à grande échelle. Groupe de particule mélange FIGURE N°2 : Mélange par convection  Mécanisme du mélange  Trois mécanismes de base peuvent être par : diffusion, convection et cisaillement. Mélange par cisaillement  Il s’agit d’un déplacement des particules en couches Il apparaît des plans de déplacement de particules au sein du mélange.  Le mouvement des particules est considéré comme une sorte de « convection de surface », ce mécanisme nécessite une énergie intermédiaire par rapport aux deux autres. Plans de glissement en mélange Particules Mélange FIGURE N° 3 : Mélange par cisaillement Mécanisme de ségrégation  L’opération de mélange des solides divisés est toujours accompagnée d’un processus compétitif de démélange appelé ségrégation. Ce processus aboutit généralement à une répartition spatiale non homogène des différentes espèces de grains.  Les causes de ségrégation sont: ▪ Différences de propriétés physiques des produits, telles que l’écart de taille, les différences de densité, de forme... ▪ D’autres facteurs secondaire : l’humidité, les charges électrostatiques, les effets de surface.... ▪ la ségrégation peut revêtir trois aspects : la percolation, la séparation par vibration et la séparation due aux trajectoires. Mécanisme de ségrégation Ségrégation par percolation des fines  La mobilité individuelle des particules dans le mélange dépend de l’aptitude de celles-ci à percoler dans les pores.  Les particules les plus fines peuvent se déplacer plus facilement que les grosses particules, des lacunes interparticulaires peuvent apparaître et favoriser l’écoulement d’une certaine partie de la population, principalement les fines  Généralement, ce type de ségrégation se produit lors du chargement et du déchargement des trémies de stockage. FIGURE N°4 : Ségrégation par percolation des fines sous l’effet de la vibration Mécanisme de ségrégation Ségrégation due aux trajectoires  Si des particules de tailles différentes se déplacent verticalement, les vitesses de chutes atteintes varient avec le carré de leur diamètre Un écart de taille important donnera lieu à un écart de vitesse de déplacement encore plus grand, ce qui favorisera d’autant la ségrégation. FIGURE N°5 – Ségrégation due aux trajectoires  Mécanisme de ségrégation Ségrégation par élutriation  Dans une chute de mélange de poudres, si la distribution granulométrique contient des particules très fines, alors la chute de ces fines peut se faire à une vitesse inférieure à celle de l’air chassé par les particules les plus grosses ; un entraînement de poussière peut s’effectuer par un déplacement d’air, ce qui entraînera une ségrégation par taille. Cet effet s’accentue dans une enceinte fermée sans circulation d’air. Les mélangeurs industriels ont une action qui combine ces différents mouvements avec une prédominance pour un mécanisme. FIGURE N°6 Ségrégation par élutriation Facteurs intervenant dans un mélange de poudres  Pour mener à bien une opération de mélange, il faut au préalable préciser un certain nombre de facteurs influant l’opération de mélange. On peut ainsi les classer en trois catégories : ▪ Liées aux solides pulvérulents ; ▪ Liées au matériel utilisé ; ▪ Liées aux conditions opératoires. Facteurs intervenant dans un mélange de poudres  L’idéal, pour qu’il n’y ait pas tendance à la séparation, est de mélanger des poudres dont les propriétés sont très voisines. ▪ Liées aux solides pulvérulents − Caractéristique des particules − Taille moyenne et distribution de taille − Forme moyenne et distribution de forme − Densité apparente − Densité tassée − Ecoulement de la poudre − Condition de friction entre les particules Facteurs intervenant dans un mélange de poudres  Pour mener à bien une opération de mélange, il faut au préalable préciser un certain nombre de facteurs influant l’opération de mélange. On peut ainsi les classer en trois catégories : ▪ Liées au matériel utilisé − Leurs dimensions − Leur géométrie − Leur mode de fonctionnement Facteurs intervenant dans un mélange de poudres  Pour mener à bien une opération de mélange, il faut au préalable préciser un certain nombre de facteurs influant l’opération de mélange. On peut ainsi les classer en trois catégories : ▪ Liées aux conditions opératoires − La vitesse de rotation du mélangeur − Le volume de poudre dans le mélangeur − Le rapport de quantité du composé mineur et du composé majeur − La température − Le temps de mélange − Le milieu de mélange Facteurs intervenant dans un mélange de poudres  L’idéal, pour qu’il n’y ait pas tendance à la séparation, est de mélanger des poudres dont les propriétés sont très voisines.  Parmi les facteurs qui favorisent la séparation, il y a surtout les différences de tailles et de formes et les différences de densité. Granulométrie des composants  C’est le facteur le plus important pour l’obtention d’un mélange homogène.  On a intérêt à mélanger des particules de mêmes dimensions et pour cela il est nécessaire avant d’effectuer le mélange est de : ▪ Broyer convenablement les matières premières; ▪ Tamiser les matières premières.  Certains appareils réalisent simultanément le broyage et le mélange (broyeurs à boulets ou à meules). La densité  La densité de chacun des constituants influe aussi sur la stabilité du mélange. ▪ Les particules les plus lourdes tendent à descendre au fond des récipients ▪ Les particules les plus légères tendent à remonter à la surface. Les proportions des différents composants  L’homogénéité d’un mélange de poudre est plus difficile à obtenir si l’un des composants s’y trouve en faible proportion par rapport aux autres. Il est important que le constituant en petite quantité soit parfaitement réparti dans toute la masse. C’est le cas de principes médicamenteux très actifs qu’il est nécessaire de diluer dans une grande quantité de poudre inerte pour en faciliter la mesure de la dose à administrer.  Dans les mélanges complexes comportant des constituants en proportions diverses, il faut commencer par mélanger entre eux les principes qui sont en faible proportion puis ajouter progressivement les autres. Les constituants les plus abondants peuvent être ajoutés par fractions.  Tout ces facteurs sont à prendre en considération pour avoir un mélange homogène et éviter un éventuel démélange ultérieurement. Démélange  La séparation des particules peut se faire ▪ Dans les mélangeurs eux-mêmes car dans certains d’entre eux la trajectoire des particules est fonction de leur taille et de leur densité « cas des mélangeurs par retournement ». ▪ Au moment où le mélange glisse sur un plan incliné lorsqu’on vide le mélangeur ▪ au cours du transport et du stockage.  Sous l’effet de vibrations il se forme des espaces libres dans lesquels se glissent les particules les plus denses et se retrouvent au fond du récipient.  Cette séparation est plus ou moins facilitée par la forme des particules qui glissent plus ou moins les unes sur les autres et par la granulométrie des particules. Matériel : les mélangeurs À l’officine  l’appareil le plus utilisé est encore le mortier mais on peut se servir aussi de boîtes ou flacons hermétiquement clos dans lesquels le mélange est obtenu par agitation.  Cette dernière technique peut être préférée pour les poudres qui ont tendance à s’agglomérer par trituration et aussi pour les poudres volatiles ou toxiques. Dans l’industrie  Les mélangeurs proprement dits peuvent être classés en deux groupes : ▪ Tambours mélangeurs ▪ Mélangeurs malaxeurs Tambours mélangeurs  Les tambours mélangeurs ou mélangeurs à chute libre ou à retournement sont des enceintes closes dans lesquelles sont introduites les substances à mélanger.  Ils tournent sur eux-mêmes pour assurer le mélange.  Ils peuvent être de formes très diverses : cylindres « figures 7(a) et 7 (b) », ou cubes « figure 7(c) » ; mélangeurs en V ou en Y « figure 7(d), etc. (a) et (b) (c) (d) Figure N°7 : Tambours mélangeurs Avantages et inconvénients des mélangeur tambours Avantages  être hermétiquement clos.  Il n’y a aucune dissémination de poudre dans l’atmosphère pendant l’opération.  Certains d’entre eux sont conçus de telle sorte qu’on puisse y faire le vide. Inconvénients  Ils ne sont pas très efficaces lorsque la séparation est facile.  Mélangeurs malaxeurs  Les produits sont malaxés par des bras, des hélices ou des raclettes de formes diverses : mélangeurs planétaires mélangeurs type pétrin mélangeurs à vis hélicoïdale mélangeurs à vis hélicoïdale mélangeurs à projection et et mouvement planétaire tourbillement Figure N°8 : Mélangeurs malaxeurs Contrôle de l’homogénéité  Dans le cas des mélanges de poudres de couleurs différentes, un simple examen visuel donne une idée du degré d’homogénéité. À l’officine, il est classique d’ajouter un colorant comme témoin de l’homogénéité mais cette technique ne garantit que la bonne répartition du colorant et non pas celle des constituants du mélange.  Le contrôle lui-même consiste à prélever des échantillons de même taille à différents niveaux du mélange, à déterminer dans chaque prélèvement les proportions relatives d’un des composants (dosage du principe actif). Cela permet au cours d’une mise au point de déterminer les conditions opératoires optimales.  Le Contrôle de l’homogénéité se fait aussi d’un point de vue de la distribution granulométrique (analyse granulométrique) Valeurs de masse volumique : même densité en tout point du mélange. Conservation des mélanges  Différents facteurs interviennent dans la stabilité d’un mélange. Si malgré un certain nombre de précautions, la conservation de l’homogénéité ne peut être assurée, il est nécessaire de répartir la poudre composée, aussitôt après sa préparation, en doses unitaires : comprimés, cachets, paquets, capsules… Conclusion  Le mélange de poudre est une étape critique lors de la fabrication d’une forme solide unitaire.  La qualité du mélange va conditionner d’emblée la qualité du produit fini aussi bien sur le plan technologique que thérapeutique.  Il est également indispensable que ce mélange reste homogène tout au long du processus de fabrication car l’uniformité de teneur en substance active doit être assurée au sein du lot de produit fini.  Un mélange absolument homogène n’existe pas. Il n’y a qu’une probabilité pour chaque constituant d’avoir une concentration donnée en tout point du mélange.  L’importance de l’écart par rapport à la valeur théorique. Dans la pratique, on choisit la dose thérapeutique comme ordre de grandeur.