Pharmaceutical Technology Veterinária - 2019

Pharmaceutical Technology 16 Edição Especial VETERINÁRIA 2019 Um banco de dados abrangente de propriedades de pó é gerado por caracterização multifacetada de pó. FEB é energia básica de fluidez; EE é energia específica; IE é índice de estabilidade; IVF é o índice de velocidade de fluxo; EA é energia de areação; RA é a proporção de areação; SAN é sensibilidade de areação normalizada; CE50tap é energia consolidada (50 golpes); BD50tap é densidade aparente (50 golpes); DAC é densidade aparente condicionada; CPS é compressibilidade; CP é queda de pressão; LENC é limite de elasticidade não confinado; EPM é estresse principal maior; FF é função de fluxo; AFI é ângulo de fricção interna; e AFP é ângulo de fricção da parede. Parâmetros dinâmicos Parâmetros de carga Parâmetros de cisalhamento Material FEB EE IE IVF EA40 RA40 SAN CE50 BD50 DAC % PD@ PD@ LENC EPM FF Cohe- AFI o AFP o tap tap CPS 1KPa 15KPa sión Hidróxido de cálcio 354 6,92 1,30 2,40 65 4,1 0,417 460 0,538 0,499 25,2 14,87 65,30 5,89 18,21 3,09 1,525 35,2 30,8 Maltodextrina 1282 5,19 1,11 1,16 13 107,3 0,156 1341 0,608 0,557 7,1 0,51 0,54 0,88 16,42 18,57 0,221 36,9 27,4 Proteína do Leite 330 8,49 0,91 1,37 102 3,3 0,182 613 0,311 0,267 24,3 3,07 9,06 3,96 20,71 5,23 1,091 32,3 24,6 Celulose 630 8,92 0,87 1,34 19 46,0 0,619 4124 0,376 0,327 22,2 2,75 3,97 6,68 22,06 3,30 1,579 39,4 17,5 Citrato de cálcio 680 12,50 1,07 1,40 225 3,0 0,077 914 0,261 0,234 41,6 1,02 37,82 8,14 22,59 2,78 1,877 40,5 41,0 TABELA 1 As taxas de fluxo volumétrico de pós através de alimentador heli- coidal único (GLD) e alimentador helicoidal duplo (GZD) mostram que a taxa de fluxo depende do projeto dos equipamentos e das propriedades dos materiais manuseados TABELA 2 Material GLD em l/ hora GZD em l/ hora Hidróxido de cálcio 185,2 33,02 Maltodextrina 138,9 29,88 Proteína do Leite 128,7 18,67 Celulose 115,8 34,98 Citrato de cálcio 50,13 10,38 diferentes, tais como quando não confinado, forçado a fluir ou aerado. Propriedades intensivas, tais como compressibilidade, permeabilidade e a densidade aparente, proporcionam uma percepção sobre o comportamento da embalagem de partículas dentro da camada de pó e a facilidade com que a camada retém e libera o ar. Propriedades de cisalhamento incluem a função de parâmetros de fluxo e tensão de cedência não confinada, que se relacionam com a coesividade de um pó armazenado em consoli- dação e são amplamente utilizadas para projetar funis de pó. Estes dados são um recurso importante para a otimização de processos. Quantificando o desempenho do processo A segunda etapa no desenvolvimento de correlações robus- tas para otimização do processo é identificar as métricas que definem o desempenho do processo. Fatores que influenciam a especificação do alimentador helicoidal incluem restrições de instalação, requisitos de processo e propriedades de material, mas a capacidade de alimentação é o parâmetro de projeto principal. Ser capaz de prever a capacidade de alimentação para qualquer pó é, portanto, crucial. Variáveis de projeto que podem ser ma- nipuladas para satisfazer os critérios de especificações incluem o tamanho do alimentador (isto é, diâmetro e comprimento) e a geometria, condução e afinação do eixo helicoidal. A taxa de alimentação pode ser controlada com base no peso (gravimétrica) ou volume (volumétrica). Amostras de todos os pós caracterizados na primeira etapa do estudo foram tiradas de dois modelos diferentes de alimentador helicoidal. O primeiro foi um alimentador helicoidal compacto, único, sem fim (DIWE-GLD-87 VR, tubo No. 3, Gericke) usado para alta precisão, alimentação sólida seca, estudos em escala piloto e aplicações que requerem troca frequente de material. O segundo foi um alimentador helicoidal duplo de fundo plano, (DIE-GZB, tubo de 12 x 13,5 com um núcleo cônico, Gericke), uma extrusora de dupla rosca, autolimpante, usada para aplicações de baixa capacidade e manuseio de materiais pouco fluidos. A Tabela 2 mostra a taxa de fluxo volumétrico entregue por cada alimentador operado a uma velocidade de rotação do eixo helicoidal equivalente a 80 Hz. A taxa de fluxo volumétrico (em l/ hora) foi calculada a partir de medições de taxa de fluxo de massa (em kg/ hora) e densidade vertida. O desempenho do ali- mentador varia significativamente como resultado das diferentes propriedades dos materiais. Produzindo uma correlação robusta Realizar uma regressão linear múltipla utilizando ambos os conjuntos de dados medidos revela correlações entre as propriedades do pó individuais e a taxa de fluxo volumétrico do alimentador. Em termos básicos, este processo matemático quantifica a probabilidade de qualquer parâmetro específico fazer uma contribuição significativa para uma correlação de desenvolvimento. Quanto menor for o valor p, mais provável é que uma propriedade independente x variável (neste caso, uma propriedade do pó) esteja influenciando o fluxo dependente e o parâmetro (taxa de fluxo volumétrico através do alimentador). Para este estudo, um valor de p de 0,1 foi considerado como o limite superior para a relevância, e parâmetros com valores de p superiores a este foram eliminados para obter uma relação robusta. Os dados relativos a cinco dos pós foram incluídos no exercício de regressão linear, deixando os dados de lactose dispo- níveis para testar os poderes de previsão do modelo desenvolvido. Para o alimentador helicoidal único, esta análise gerou a seguinte relação, em que FRI é o índice da taxa de fluxo e SE é a energia específica: Taxa de Alimentação = 49,54 FRI – 13,81 SE + 163,8 Para o alimentador helicoidal duplo, a relação observada foi a seguinte, em que AE é a energia aerada: Taxa de Alimentação = - 0,1114 AE40 + 34,82 Estes modelos são estatisticamente robustos, tal como indi- cado pelos valores de R2 (0,9466 e 0,8383, respectivamente), que quantificam a ‘qualidade de ajuste’ entre o modelo e os dados. Além disso, ambos são relativamente simples em termos de número de propriedades do pó que são importantes. Para o alimentador helicoidal único, duas propriedades dinâmicas (FRI e SE) são necessárias para predizer robustamente o desempenho do alimentador, enquanto que para o alimentador helicoidal duplo, apenas a AE é considerada estatisticamente significativa. O parâmetro SE reflete as características de fluxo de um pó num estado não confinado, enquanto FRI descreve se a resistência de um pó ao fluxo aumenta ou diminui se for induzido a fluir a uma taxa mais elevada ou mais baixa. Aliás, todos os pós ana- lisados neste estudo geraram um FRI acima de 1, indicando que oferecem menos resistência ao fluxo conforme a taxa de fluxo aumenta. AE é um parâmetro que quantifica diretamente como um pó flui quando aerado. Com um pó coesivo, a aeração faz pouco para reduzir a resistência ao fluxo, mas para um pó que