Tecnologia e legislazione farmaceutica I - essiccamento

Essiccamento a letto fluido

Utilizza la tecnologia della fluidizzazione : il solido viene mantenuto in sospensione nell’ aria ,grazie ad

una corrente ascensionale di aria calda, non appena viene raggiunta la velocità minima di

fluidizzazione. Il grande vantaggio di questo metodo, è il rapidissimo essiccamento.

Spray drying

Il sistema consiste nel disperdere una soluzione o sospensione in goccioline piccolissime

(nebulizzazione) che vengono investite da getti di aria calda, provocando una rapida evaporazione del

solvente. Il processo avviene alla temperatura di 150-200 °C, il tempo di essiccamento è dell ordine

delle frazioni di secondo, e possono essere essiccate anche sostanze molto termolabili.

Schema di uno spray-dryer: è costituito da una pompa peristaltica (alimentazione del sistema), un

ugello o dispositivo di nebulizzazione, una turbina ( che gira a 40-50 mila giri al minuto) che più

velocemente gira più piccolo sarà il diametro delle particelle nebulizzate; un contenitore che raccoglie la

polvere liberata dal solvente; un atomizzatore ad augello dove il liquido è sottoposto ad una pressione

di 4-5 atm; un ciclone di abbattimento che serve per separare l aria dalle particelle di polvere.

Essiccamento per conduzione

Apparecchi utilizzati :

1) Essiccatore a cilindi (tamburi) rotanti : utile per sospensioni e masse pastose per cui è impossibile l

utilizzo del letto fluido o della nebulizzazione. Presenta un notevole svantaggio, ovvero la possibilità di

alterazione del materiale da essiccare se qst ultimo risulta essere termolabile.

2) Essiccatori sotto vuoto : possono essere statici e rotanti. Operano ad una pressione di 0.03-0.06 bar

(1 bar = 1.013 atm circa) cui corrisponde una temperatura di ebollizione dell acqua a 25-35 °C, qndi è

ottimo per le sostanze ossidabili e termolabili.

Essiccamento per irraggiamento

Due modalita:

1) Essiccamento a raggi IR : impiego di una lunghezza d onda di 1,2 micron fornita da lampade

infrarosse. Molto utile a livello industriale è il sistema in continuo, in cui il materiale viene posto su un

nastro trasportatore. Non è adatto però per materiali molto bagnati a causa del basso potere penetrate

dei raggi IR.

2) Essiccamento mediante microonde: si impiegano radiazioni di circa 500 MHz. Ottimo in quanto si

riscalda solo l acqua, e il processo di ferma dp la completa evaporazione dell acqua.

Liofilizzazione-Crioessiccamento

Consente di allontanare il solvente da una soluzione o sospensione previamente congelate mediante

sublimazione nel vuoto.

È indicata per materiali iniettabili e prodotti biotecnologici. Si utilizzano temperature molto basse

(scarse possibilità di alterazione dei prodotti termolabili) , non c’è il rischio di ossidazione in quanto il

processo è condotto sotto vuoto; presenza scarsa di umidità e si lavora in ambiente sterile.

Diagramma di stato dell acqua: punto triplo (punto in cui coesistono i 3 stati fisici) con coordinate 4.6

(pressione in mmHg) e 0.0098 (temperatura in gradi centigradi). La zona di liofilizzazione è quella

compresa nella zona con temperatura e pressioni più basse rispetto a quelle sopraindicate

Fasi della liofilizzazione

1) Congelamento

2) Essiccamento primario (sublimazione del ghiaccio)

3) Essiccamento secondario (eliminazione dell acqua non congelabile)

Dopodiche si effettua la rottura del vuoto e lo sbrinamento del condensatore. Il residuo secco lasciato

dalla soluzione è estremamente spugnoso ed occupa lo sts volume della massa iniziale congelata.

Schema di un liofilizzatore

1) Autoclave o camera di liofilizzazione : consiste in un armadio metallico al cui interno sono presenti

dei vassoi riscaldanti o piastre termiche su cui deporre il materiale da liofilizzare gia disposto in appositi

flaconi. Pressione interna : 1 atm

2) Condesatore : serve per la cattura dei vapori. Temperatura interna : 15-20 ° inferiore rispetto a

quella dell autoclave.

3) Pompa da vuoto: ne esistono di due tipi: rotative, ottime per essiccamento primario e secondario.

Pressione esercitata : 0.05 mmHg ; a diffusione, ottime per l essicamento secondario, con pressione

esercitata che va da 0.1 a 0.01 mmHg.

Fase di congelamento

Si riduce la temperatura del prodotto ad un valore inferiore alla temperatura eutettiche ( ovvero del

punto triplo). Durante il congelamento, p.a. ed eccipienti si concentrano a causa della formazione di

cristalli d acqua. Nel congelatore le soluzione e sospensioni sono messe all interno di flaconi o fiale, le

quali sn poste nel congelatore in modo diverso: per esempio, i flaconi che contengono sostanze

incompatibili vengono messi in modo tale da mantenere le due sostanze separate. In altri casi invece,

insieme alle sostanze, nei flaconi possono essere aggiunti i crioprotettori, degli eccipienti utili per quelle

sostanze che danno dei liofilizzati con pessime caratteristiche. Nei congelatori, i due fluidi frigoriferi più

usati sono degli idrocarburi cloro-fluorurati noti con il nome di Freons.

Oltre all utilizzo dei congelatori, si possono utilizzare anche le cosiddette miscele frigorifere come:

ghiaccio e sale 3:1 (T: -20 °C) , alcool- CO2 solida (-70°C) oppure azoto liquido (-196°C).

Fase di essiccamento primario ( il prodotto risultante avrà un umidità residua del 7-5 %)

Si inizia il processo di liofilizzazione vero e proprio, facendo il vuoto nel complesso

autoclave-condensatore e , dopo aver raggiunto una pressione inferiore ad 1 mmHg, si inizia il

progressivo riscaldamento delle piastre su cui poggiano i flaconi contenenti la soluzione congelata.

Fase di essiccamento secondario (il prodotto risultante avrà un umidità residua dell 1/0.5 %)

In qst fase avremo l eliminazione dell acqua congelabile, realizzata con il riscaldamento delle piastre a

30-60 °C.

Rottura del vuoto: si realizza attraverso l immissione di aria nell’ apparecchio.