Granulation humide des poudres cohésives : rhéologie, mécanismes de croissance et tenue mécanique des granules

Wet granulation of cohesive powders : Rheology, growth mechanisms and granule strength

• Auteur / Autrice : Toma-Mihai Chitu
• Direction : Driss Oulahna, Mehrdji Hemati
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 10/12/2009
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche d'Albi en génie des procédés des solides divisés, de l'énergie et de l'environnement (Albi ; 2012-....)

Mots clés

Mots clés libres

Granulation humide

Haut taux de cisaillement

Mécanismes et cinétiques de croissance

Rhéologie

Résistance des granules

Excipients pharmaceutiques

Wet granulation

High shear mixers

Growth mechanisms and kinetics

Rheology

Granule strength

Pharmaceutical excipients

Résumé

Cette étude est dédiée à la compréhension du processus de granulation humide en mélangeurs à haut taux de cisaillement. Une étude systémique et méthodologique a été menée permettant l'investigation de l'influence des paramètres opératoires, de la technologie employée et des propriétés physico-chimiques des matières premières. Cette investigation est réalisé a travers des techniques de caractérisation morphologiques, rhéologiques et mécaniques. En reliant les courbes de couple enregistrés lors de la granulation humide à la cinétique de croissance des granules, aux caractérisations microscopiques et aux propriétés mécaniques des granules la prédiction du comportement lors de la granulation devient possible. La caractérisation des propriétés mécaniques des granules a été étudié à deux échelles: à l'échelle du milieu humide la consistance a été caractérisé par un rheometre à torque et à l'échelle de l'agglomérat sec la résistance mécanique a été caractérisé par des mesures de compression directe des grains individuelles. Cette approche permet d'avoir des informations complémentaires permettant de mieux décrire l'évolution des courbes de couple dépendantes de propriétés de la masse humide et la compétition entre les forces interfaciales et visqueuses conditionnant la qualité des grains secs résultés. Les paramètres investigués par cette approche sont l'effet du taux de remplissage du réacteur, l'effet de la vitesse d'agitation, de la présence et de la conception de l'émotteur, de la conception du réacteur employé, des propriétés physico-chimiques de la solution liante et des propriétés des mélanges binaires des poudres hydro-solubles / hydro-insolubles.

This study is dedicated to the understanding of the wet granulation process in high shear mixers. A systematic study has been carried out that allows the investigation of the influence of operating conditions, technology and physico-chemical properties of the starting materials. This investigation is achieved by morphological, rheological and mechanical characterization methods. By linking recorded torque curves during the granulation process to granule growth kinetics, microscope characterizations and to the end-granule properties granulation outcome prediction becomes possible. The characterization of the mechanical properties has been done at two scales: at the granule bed scale the bulk wet mass consistency has been determined on a mixer torque rheometer, at the granule scale single dry granule direct compression tests were carried out. This approach gives complementary information allowing better description of the torque curves directly related to the wet mass properties and the competition between static and viscous forces conditioning the dry end granule quality. The factors investigated in this study are: the effect of fill ratio, impeller speed, chopper presence and design, mixer design, binder physico-chemical properties and formulation properties for binary water-soluble / water insoluble powder mixtures.