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

Abstract

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