Effect of operating conditions and physico–chemical properties on the wet granulation kinetics in high shear mixer

The wet granulation process is sensitive to changes in product properties and process variables. The optimal process and formulation are based on the knowledge of the granule growth mechanisms and of the effects of product properties and process variables. This paper presents the study of wet granulation of microcrystalline cellulose powder, MCC (Avicel PH101) using high-shear mixer granulator. It aims at understanding the effect of operating parameters (impeller rotational speed, liquid binder flow ate) and of physicochemical properties (viscosity, wettability) of a binder solution on solid particles surfaces, on the agglomeration kinetics. The experiments are carried out with water, aqueous solutions of sodium carboxymethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, hydroxypropylméthylcellulose or a non ionic surfactant oxo-C10C6 at a critical micellar concentration. Concerning the process variables the experimental results show that an optimal interval of impeller speed operation exists ranging from 150 to 200 rpm for granule growth. Below, an uncontrollable agglomerate size and localised over-wetting occur, and above granule breakage occurs. Increasing the liquid binder flow rate reduces the extension of the non growth regime, but does not affect the granule mean size. The effect of the physicochemical properties is evaluated using a modified capillary viscous number, Ca′, that we define as the ratio between the viscous forces (μLU) and the work of adhesion Wa=γL(1+cosθ). For Ca′b1, the viscosity of the solution does not significantly affect the granulation process. The dominant forces in the granulation process are the interfacial forces since increasing the work of adhesion enhances the growth kinetics. For Ca′N1.6, the viscous forces predominate and control the granule growth

Close-packing transitions in clusters of Lennard-Jones spheres

The structures of clusters of spherical and homogeneous particles are investigated using a combination of global optimization methods. The pairwise potential between particles is integrated exactly from elementary Lennard-Jones interactions, and the use of reduced units allows us to get insight into the effects of the particle diameter. As the diameter increases, the potential becomes very sharp, and the cluster structure generally changes from icosahedral (small radius) to close-packed cubic (large radius), possibly through intermediate decahedral shapes. The results are interpreted in terms of the effective range of the potential

Utilisation des approches thermodynamiques pour la prédiction du mode d'interaction liant/substrat dans le procédé de granulation

Ce travail est consacré à la détermination des énergies de surface et des paramètres de solubilité ou de cohésion de la cellulose microcristalline, MCC, et des différents liants sous forme solide, hydroxypropylméthylcellulose HPMC, polyvinylpyrrolidone PVP et carboxyméthylcellulose de sodium CMC-Na. La caractérisation des énergies de surface a été effectuée par la détermination de l’angle de contact entre le substrat solide et les différents solvants, puis l’utilisation du modèle à deux paramètres ajustables de Wu [1]. La détermination des paramètres de solubilité des solides a été effectuée en utilisant la simulation par dynamique moléculaire [2]. L’ensemble de ces résultats a permis de déterminer plusieurs paramètres thermodynamiques caractérisant les interactions liant/substrat et d’effectuer une première classification des liants suivant les critères d’adhésion interfaciale. La comparaison entre l’approche prédictive des paramètres de solubilité basée sur la simulation moléculaire et celle des énergies de surface a montré que les deux approches fournissent des informations qualitatives identiques concernant les intensités et les modes des interactions entre les solides. Parmi les liants étudiés, le HPMC est considéré comme le meilleur liant à employer pour la granulation des particules de cellulose microcristalline, en se basant sur les interactions adhésives substrat/liant

Effet des paramètres thermodynamiques et opératoires sur la granulation humide à fort taux de cisaillement

Cette étude est consacrée à la granulation humide en discontinu des poudres pharmaceutiques par pulvérisation des solutions liantes dans un granulateur à fort taux de cisaillement. Ce travail a pour objectif de développer des méthodologies prédictives et des outils d’investigation permettant de mieux choisir les paramètres thermodynamiques locaux afin d’assurer des propriétés d’usage bien définies des produits finaux. Nous avons donc étudié l’influence de deux paramètres thermodynamiques : énergie de surface et paramètre de solubilité de couple liant/solide. La caractérisation des énergies de surface de couple liant/substrat a été effectuée par la détermination de l’angle de contact. La détermination des paramètres de solubilité ou de cohésion a été effectuée en utilisant la simulation par dynamique moléculaire. La comparaison entre l’approche prédictive des paramètres de solubilité basée sur la simulation moléculaire et celle des énergies de surface a montré que les deux approches fournissent des informations qualitatives identiques concernant les intensités et les modes des interactions entre les solides. En se basant sur les interactions substrat/liant, l'hydroxypropylméthylcellulose est considérée comme le meilleur liant à employer pour la granulation des particules de cellulose microcristalline

Wet granulation in high shear mixer : effect of physico-chemical properties on the growth kinetics

The wet granulation process is sensitive to changes in product properties and process variables. The optimal process and formulation are based on the knowledge of the granule growth mechanisms and of the product properties and process variables effects. This paper presents some results obtained by the study of wet granulation of microcrystalline cellulose powder, MCC (Avicel PH101) using high-shear mixer granulators. It aims at understanding the effect of physicochemical properties, such as the viscosity and the wettability of a binder solution on solid particles surfaces, on the agglomeration kinetics. The experiments are carried out with various liquids having different surface tensions, viscosities, binder concentrations, etc. (water, aqueous solutions of sodium carboxymethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, hydroxypropylméthylcellulose or non ionic surfactant oxo-C10C6 at a critical mycell concentration). The effect of the physicochemical properties is evaluated using a modified capillary viscous number, Ca’, which is defined, in this study, by the ratio between the viscous forces (LU) and the work of adhesion Wa=L(1+cos). The results show that for Ca’ <1, the viscosity of the solution does not significantly affect the granulation process. The dominant forces in the granulation process are the interfacial forces since increasing the work of adhesion enhances the growth kinetics. When Ca’ becomes higher than 1.64, the viscous forces predominate and control the granule growt

Prédiction des interactions substrat/liant lors de la granulation : Etude expérimentale dans un mélangeur à fort taux de cisaillement, approches thermodynamiques par simulation moléculaire

Cette étude est consacrée à la granulation humide en discontinu des poudres pharmaceutiques par pulvérisation des solutions liantes dans un granulateur à fort taux de cisaillement. Ce travail a pour objectif de développer des méthodologies prédictives et des outils d'investigation permettant de mieux choisir les paramètres thermodynamiques locaux et de procédé de mise en forme de produits afin d'assurer des propriétés d'usage bien définies des produits finaux. Nous avons donc étudié l'influence des paramètres liés au procédé, des propriétés thermodynamiques de couple liant/solide et la solubilité du support solide. La caractérisation des énergies de surface et de la mouillabilité des poudres par les différentes solutions liantes a été effectuée par la détermination de l'angle de contact. La détermination des paramètres de solubilité ou de cohésion a été effectuée en utilisant la simulation par dynamique moléculaire. L'ensemble de nos résultats ont montré que le processus de granulation dépend d'un nombre adimensionnel Caw défini comme le rapport entre la force de friction et le travail d'adhésion. Pour Caw inférieur à 1 la force motrice de la granulation est la force interfaciale dépendant du travail d'adhésion. L'effet de la viscosité du liquide devient prononcé pour des valeurs Caw supérieures à 1,65. De plus nos résultats ont montré que les approches basées sur les paramètres de solubilité et les énergies de surface peuvent nous orienter dans le choix du liant le plus approprié. ABSTRACT : This study deals with the batch wet granulation of pharmaceutical products with binder solution in high shear mixer. This work aims to develop a predictivemethodology and investigation tolls to choose the thermodynamic parameters and the process variables in order to ensure the quality of granules properties produced. Hence, we studied the effect of process variables, products thermodynamics variables and solid solubility. The characterisation of the surface free energy and the wetting of the powder are performed using the contact angle. The molecular simulation is used to calculate the solubility or the cohesions parameters. It is found that the agglomeration depend on adimensional number Caw which characterises the ratio between the friction forces to the work of adhesion. For Caw lower than 1, the dominant forces in the granulation process are the capillary and/or interfacial forces. Also, increasing the work of adhesion enhances the growth kinetics. The viscous forces predominate when the Caw becomes higher than 1.65, and the granule growth is controlled by the dissipation of the viscous forces. Moreover, the results of our study show that the solubility parameters and the surface free energy approaches can be used for the selection of a suitable binder in high shear mixer granulation

Effect of electro-activated brine solution on the migration of metallic ions from the cans to the product in sterilized canned sweet corn

Tinplate cans were used to study if electro-activated brine solution (EAS) is more corrosive than conventional one by ICP analysis. The results showed dif-ferent effects of EAS on cans, alone or filled with product. Acidic EAS (pH 2–3) and Redox +900 to +1200 mV highly reacted with the cans. The concen-trations of Zn, Fe, and Cu in the solution were 0.028, 28.81, and 0.022ppm, respectively. No Sn migration was observed in this case. When neutral or acidic chlorine-free EAS was used, no significant difference was observed in comparison with the corrosivity of standard NaCl brine. Alkaline EAS with pH>10 and negative E (≤−966mV) did not affect Zn, Fe, and Cu migration. However, it affected tin migration. Nevertheless, it is important to mention that even if some corrosion was observed, it was in the limit of the permitted level of concentration when the cans were filled with a product

Traumatisme vertebro-medullaire compliquant une spondylarthrite ankylosante

La survenue d’un traumatisme vertébral constitue un événement potentiellement grave dans l’évolution d’une spondylarthrite ankylosante (SPA). Le risque d’une atteinte médullaire est relativement élevé. Nous rapportons deux observations illustratives de la gravité du traumatisme vertébro-médullaire compliquant une SPA, avec une revue des différents facteurs de risque, et des aspects cliniques et thérapeutiques de la prise en charge dans cette situation