Descripció del projecte
La granulació per via humida “High shear mixer” (HSM) és un dels processos més difícils d’escalar a causa de la gran quantitat de variables que intervenen en el procés. En la majoria dels processos HSM, les similituds geomètriques, dinàmiques i cinemàtiques no es poden preservar completament. Per tant, sovint es requereixen diversos assajos o proves per passar de la fase de desenvolupament a la fase comercial.
Actualment, el procés s’escala des d’un equip de laboratori (TMG 6L) fins a un equip que es considera d’escala industrial (VG 100L). L’estratègia empírico-lineal actual de canvi d’escala es basa en els següents punts:
1) Asumir similitud geomètrica entre ambdós equips.
2) Calcular les revolucions de l’agitador necessàries mitjançant el número de Froude amb l’objectiu de mantenir-lo constant entre les dues escales.
3) Mantenir constant la concentració de la dissolució de granulació.
4) Escalar proporcionalment el volum d’aigua mitjançant el ratio entre la quantitat de producte i la quantitat de líquid.
5) Realitzar proves del tipus “one factor at a time” modificant el temps total de granulació per garantir un temps que proporcioni un producte similar al que s’obté durant la fase de “prototyping”.
Aquest procediment presenta una escalabilitat limitada des de l’escala de laboratori fins a l’escala de producció, la qual cosa pot provocar que, en ocasions, no s’aconsegueixi obtenir un producte similar al de la fase anterior. Per arribar a un producte similar, es requereixen diverses proves, modificant diversos factors, per tal de trobar les condicions òptimes de granulació.
Aquest projecte proposa un mètode alternatiu: l’anàlisi dimensional, una tècnica àmpliament utilitzada en les indústries d’enginyeria química. Els objectius són:
1) Aconseguir un procés “escala-invariant”, assegurant procediments d’escala eficients, senzills i mes productius.
2) Garantir el compliment amb les directrius de Scale-Up and Post-Approval Changes (SUPAC) de la FDA i els requisits de l’ICH Q8/QbD.
3) Reduir el nombre de proves necessàries entre la fase de desenvolupament de la formulació i la validació. Assegurar la viabilitat econòmica de la fase d’escalat del HSM.
Per assolir aquest repte, es proposa una metodologia d’anàlisi dimensional, disseny d’experiments i interpretació d’un model global d’escalat per HSM. La proposta de metodologia es basa en els següents punts:
1) Identificar els Atributs de Qualitat Crítics (CQAs) del producte a escalar.
3) Identificar els Atributs de Marterial Crític (CMA) del producte a escalar.
2) En els processos de granulació d’alta cisalla, intervenen diverses lleis físiques i principis per regir el comportament del sistema (Newton, conservació de la massa i l’energia, reologia, tensió superficial, adhesió i cohesió…). És necessari conèixer els fenòmens bàsics per elaborar la llista rellevant de Paràmetres de procés (PP).
3) Anàlisi dimensional: Transformar els PP i CMA rellevants en nombres adimensionals utilitzant el mètode de Pi de Buckingham. D’aquesta manera, reduïm el nombre de variables, les quals no depenen de les dimensions dels equips. Això assegura que els estudis i les relacions entre CQA i PP siguin consistents en ambdues escales.
4) Trobar la relació entre els nombres adimensionals que modelen el procés i assegurar que aquest model sigui vàlid en ambdues escales i és útil per optimitzar el canvi d’escala. Això implica trobar rangs de treball i espais de disseny adimensionals que siguin vàlids en tot moment en ambdues escales/equips.
Un cop s’ha obtingut un model correcte, aquest serà posat a prova per garantir la seva funcionalitat en l’escalat d’un procés de granulaci HSM. L’objectiu és assegurar que proporcioni un producte similar en termes de CQAs i estabilitat, i, si és possible, també en termes de bioequivalència.
