Micronisation des poudres par broyage à jet d’air

La micronisation est un procédé de réduction granulométrique utilisé pour obtenir des poudres fines ou ultrafines à partir de particules de taille supérieure. Dans l’industrie pharmaceutique, la maîtrise de la taille et de la distribution granulométrique peut avoir une influence importante sur les propriétés d’un principe actif, notamment sa dissolution, sa biodisponibilité et son comportement lors des étapes de formulation.

Le broyage à jet d’air, ou jet milling, utilise un gaz comprimé pour accélérer les particules à grande vitesse dans une chambre de micronisation. Les collisions entre particules provoquent leur fragmentation sans nécessiter d’outil mécanique de broyage dans la zone process.

Pourquoi microniser une poudre ?

La micronisation permet de réduire et de maîtriser la taille des particules afin d’adapter les propriétés d’une poudre à son utilisation finale. Dans le domaine pharmaceutique, la granulométrie d’un principe actif peut notamment influencer sa surface spécifique, sa vitesse de dissolution, sa biodisponibilité et son comportement lors des étapes de mélange, formulation ou dosage.

La micronisation peut également être utilisée pour obtenir une distribution granulométrique plus adaptée au procédé aval ou aux performances recherchées du produit.

Comment fonctionne un broyeur à jet d’air ?

Dans un broyeur à jet d’air, le produit est introduit dans une chambre de micronisation dans laquelle de l’air comprimé ou un autre gaz process est injecté à grande vitesse par plusieurs buses. Les particules sont accélérées et entrent en collision les unes avec les autres, ce qui provoque leur fragmentation.

Contrairement à de nombreux broyeurs mécaniques, la réduction de taille ne repose pas sur le contact avec des couteaux, marteaux ou autres outils de broyage dans la zone process. Cette caractéristique est particulièrement intéressante pour les applications nécessitant propreté, maîtrise de la contamination et traitement de poudres sensibles.

Quels paramètres influencent la micronisation ?

Les performances d’une opération de micronisation dépendent à la fois des caractéristiques du produit et des paramètres du procédé. Parmi les principaux facteurs figurent la pression et le débit du gaz de broyage, le débit d’alimentation de la poudre, la granulométrie initiale, la dureté et la friabilité du produit ainsi que la géométrie du microniseur.

Sur les équipements équipés d’un classificateur dynamique, la vitesse de classification constitue également un paramètre important pour ajuster la finesse et la distribution granulométrique obtenues.

Broyeur à jets en spirale ou broyeur à jets opposés ?

Le choix entre un broyeur à jets en spirale et un broyeur à jets opposés dépend du produit à traiter et de la granulométrie recherchée. Le broyeur à jets en spirale constitue une technologie simple et éprouvée pour de nombreuses opérations de micronisation.

Le broyeur à jets opposés associe quant à lui la micronisation à une classification dynamique, ce qui permet un contrôle supplémentaire de la finesse et de la distribution granulométrique. Cette technologie peut notamment être intéressante pour des produits plus difficiles à broyer ou lorsque la maîtrise de la PSD est particulièrement importante.

Le microniseur à jets en spirales SSM est constitué d'un nombre réduit de pièces internes. L’équipement permet de travailler avec différents angles de jet d'air, et également le remplacement de la chambre interne pour adapter sa géométrie en fonction des caractéristiques des poudres à microniser.

Le microniseur à jets opposés SOM avec son principe de fluidisation des particules offre un rendement accru, de grande tailles de lots, et une micronisation stable. Le classificateur dynamique à vitesse variable permet une distribution des tailles de particules (psd) resserrée en sortie de broyage.

Du laboratoire à la production

Le développement d’un procédé de micronisation commence généralement par des essais de faisabilité à petite échelle afin d’identifier le comportement du produit et les conditions permettant d’obtenir la granulométrie recherchée.

Les essais peuvent ensuite être poursuivis à l’échelle pilote afin d’évaluer la capacité, la consommation de gaz, le débit d’alimentation et les paramètres nécessaires au transfert vers une unité de production. Cette approche permet de sécuriser le scale-up tout en limitant les quantités de produit nécessaires pendant les premières phases de développement.

Micronisation confinée des principes actifs puissants

La micronisation de principes actifs hautement puissants, ou HPAPI, nécessite une attention particulière au confinement en raison de la très faible taille des particules générées et du risque d’exposition des opérateurs.

L’intégration du microniseur dans un isolateur ou un système de confinement permet de maîtriser les étapes de chargement, broyage, récupération du produit et nettoyage. Selon l’application et le niveau d’exposition admissible, les performances du système peuvent être évaluées selon des méthodologies telles que SMEPAC.

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Les équipements développés par SCHEDIO sont résolument complémentaires puisque la micronisation nécessite dans certaines branches de l’industrie, notamment la pharmaceutique industrielle, la mise en place de solutions de confinement sur mesure.

L’isotechnie est justement un des domaines complémentaires à la micronisation permettant la maitrise de l’ingénierie des particules dès lors que des substances actives ou hautement actives sont traitées.