WO2004073860A2 - Extrudeuse pour la fabrication de particules spheroïdales ou spheroïdes - Google Patents

Extrudeuse pour la fabrication de particules spheroïdales ou spheroïdes Download PDF

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WO2004073860A2
WO2004073860A2 PCT/FR2004/000291 FR2004000291W WO2004073860A2 WO 2004073860 A2 WO2004073860 A2 WO 2004073860A2 FR 2004000291 W FR2004000291 W FR 2004000291W WO 2004073860 A2 WO2004073860 A2 WO 2004073860A2
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degrees
knives
blade
plane
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PCT/FR2004/000291
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Alexandre Gil
Marc Dany Ouattara
Laurent Bertocchi
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Ethypharm SAS
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Ethypharm SAS
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/20—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by expressing the material, e.g. through sieves and fragmenting the extruded length

Definitions

  • the subject of the invention is an extruder of the kind which makes it possible to manufacture spheroidal or spheroid particles intended for the pharmaceutical and food industries without the need for recourse to a spheronization step subsequent to the extrusion.
  • the spheroidal particles in question are more particularly intended for use in the constitution of tablets, multiparticulate foods, capsules, dry syrups or even oral suspensions, either as such, or after certain modifications such as, for example, place one or more coating layers.
  • This comprises the conventional constituent elements of any extruder and comprises, at the outlet of the extrusion die, a rotary tool intended for cutting the wire, rod or extruded profile and equipped with knives whose shape characteristics allow obtain, directly and without an additional spheronization step, particles having an average index of circularity which is good but which remains lower than that of the particles obtained at the end of the conventional spheronization step.
  • These knives are in the form of a rectangular blade having first and second flat faces, parallel to each other; this blade which is intended to be fixed on the cutting tool by fixing means provided at one of its ends, is arranged at the other end in the form of a knife proper by means of a recess provided on one on both sides, this recess affecting only part of the face in question so that at one of the long sides of this face remains a narrow rim with a width of less than 2 mm which is parallel to the other long side of the blade, the two sides of which are connected by an inclined surface extending between the non-hollowed side and the narrow edge, the edge of which forms a cutting edge and which constitutes one of the long sides of the blade is used to cut the extruded profile.
  • the circularity index which makes it possible to assess the circularity of a particle is constituted by the ratio of the surface of the two-dimensional projection of the particle obtained after cutting, to the surface of the projection d 'a perfect sphere of diameter equivalent to the largest diameter of the particle obtained after cutting; the closer the circularity index is to 1, the closer the overall shape of the particle to that of a sphere.
  • the ability of the spheroids of a population of spheroids to receive a coating that is to say the efficiency of the coating operation of such a population of spheroids and the resulting gain in quantity of coating substance deposited is all the more large that the average circularity index is closer to 1.
  • the object of the invention is therefore, above all, to produce an extruder of the kind in question which is capable of producing, directly and without an additional spheronization step, spheroids whose average index of circularity is higher than that of the spheroids obtained with the extruders of the kind in question which already exist and which, in any event, is greater than 0.90, preferably 0.95.
  • the extruder according to the invention which is equipped with a cutting tool identical or equivalent to that of the extruder according to international application WO 98/44911, is characterized in that it comprises a die d 'tapered extrusion.
  • the extruder according to the invention comprises
  • a cutting tool equipped with knives which are in the form of a rectangular blade comprising a first and a second plane face and parallel to each other, this blade which is intended to be fixed on the cutting tool by fixing means provided at one of its ends, being arranged at the other end in the form of a knife proper by virtue of a recess provided on one of these two faces , this recess affecting only part of the face in question so that at one of the long sides of this face remain a narrow rim less than 2 mm wide which is parallel to the other long side of the blade, the two faces of which are connected by an inclined surface extending between the non-recessed face and the rim narrow whose edge which forms a cutting edge and which constitutes one of the long sides of the blade, is used to cut the extruded profile and on the other hand, an extrusion die of frustoconical shape.
  • the frustoconical extrusion die has an angle of conicity ⁇ r which is from 10 to 45 degrees, preferably from 20 to 30 degrees and more preferably still close to 24 degrees, that is to say between 23.5 and 24.5 degrees, it being understood that the angle of conicity is the angle formed between on the one hand a plane perpendicular to the axis of the die and, d on the other hand, the inclined surface of the conical part thereof.
  • FIG. 1 shows in partial schematic axial section an extruder arranged in accordance with the invention
  • FIG. 2 is a plan view along II in FIG. 1,
  • FIGS. 3a and 3b respectively show in axial section and in end view according to Illb in FIG. 3a, the extrusion die comprised by the extruder and
  • the mixture to be extruded is in semi-solid form at room temperature.
  • the mixture to be extruded comprises at least one thermoformable or thermoplastic component, that is to say capable of passing into semi-solid form under the action of heat.
  • the soft material is extruded by the action of an extrusion screw propelling the mixture through an extrusion die; the latter is constituted by a metal part comprising an orifice through which the semi-solid soft material is expelled. Particle cutting is carried out at the exit of the extrusion die by a cutting tool.
  • Figure 1 shows an extruder according to the invention, essentially consisting of a tubular element of axis XY generally designated as T, inside which is housed a worm screw 1 also of axis XY with core conical and with helical rib 2; the worm 1 is supported by a motor M which is capable of driving it in rotation along the arrow F.
  • the tubular element T At the end lb of the conical core la by which it is mounted on the motor M and supported by the latter, the tubular element T comprises an orifice 3 surmounted by a hopper 4 through which the interior of the tubular element can be supplied with material, for example thermoplastic, not shown, intended to be extruded.
  • the tubular element comprises a frustoconical extrusion die according to the invention generally designated at E; this comprises an orifice 8 of axis XY, through which the wet or thermoformable material is extruded filling, inside the tubular element T, the space between said tubular element and the endless screw with conical core the rotation of which propels the wet or thermoformable mixture towards the extrusion die which is thus subjected to an increasingly high pressure as it is transported towards the extrusion die due to the increasingly restricted space which is allocated to it as a result of the conicity of the core of the worm.
  • E frustoconical extrusion die according to the invention generally designated at E; this comprises an orifice 8 of axis XY, through which the wet or thermoformable material is extruded filling, inside the tubular element T, the space between said tubular element and the endless screw with conical core the rotation of which propels the wet or thermoformable mixture towards the extrusion die which is thus subjected to
  • Means 9 for regulating the temperature which may be constituted by heating collars, are arranged on the external surface of the tubular element so such that it becomes possible to impose a predetermined temperature on the mixture to be extruded at each point of its path inside the tubular element T.
  • a rotary cutting tool with four knives 10, fixed on a plate 13, is arranged at the outlet of the extrusion die and ensures the cutting into successive particles of the wire, rod or profile leaving the die.
  • the distance between the outlet orifice of the die and the plane in which the knives 10 move is less than 5 mm, preferably between 0.01 and 1.5 mm and, more preferably still, close to 0.1 mm.
  • FIG. 2 shows an embodiment thereof with four knives 10, these knives being mounted by screws 11 and 12 on a rotary plate 13 of axis ZZ 'parallel to the XY axis of the extruder of which only the orifice 8 of the extrusion die E is shown.
  • the plate 13 is rotated along the arrow F2 by motor means not shown.
  • one extruder, of which only the orifice 8 of the die E is shown is disposed above the plane in which the plate 13 is disposed; the extruded profile to be cut therefore arrives from above relative to the plane containing the plate 13.
  • the extrusion die E is shown in more detail • in FIGS. 3a and 3b.
  • the value of d1 is 0.1 to 2 mm, preferably between 0.6 and 0.9 mm and, more preferably still, close to 0.75 mm.
  • the value of d2 is 2.5 to 10 mm and preferably close to 5 mm.
  • the knife 10 which is in the form of a blade with two plane faces Pi and P2, parallel to each other, is of generally rectangular shape, the two long sides of which are designated by ml and m2, the two short sides being designated by ni and n2.
  • This knife includes:
  • a part C2 comprising on the face P2 a recess K arranged from the large side m2 in the direction of the large side ml which comprises a cutting or cutting part 20 of the knife up to a distance d relative to this side ml, d being less than 2 mm, so that the surface of the knife, which is represented by the face P2 of the part Cl, is extended, at the level of the part C2, along the side ml by a narrow rim B of width d.
  • the knife 10 strikes the wire (not shown leaving the die not shown) by the cutting edge 20 and thus causes the cutting of the wire into successive particles.
  • d is determined as a function of the diameter of the die hole and the speed with which the extruded wire leaves the latter, the relationship between these quantities being determined on a case-by-case basis.
  • the value of the angle ⁇ , visible in FIG. 4c and formed between the surface Pi of the plane part of C2 and the inclined part I, also called cutting angle, is from 30 to 65 degrees, preferably between 45 and 50 degrees.
  • One of the advantages of the invention lies in the fact that it is possible to easily adapt it to the devices conventionally used in the field of extrusion. Indeed, the essential characteristics of the invention lie in the use of a frustoconical die and knives of geometry hollowed out above described with which it is easy to equip any already existing extruder.
  • the mixture to be extruded can comprise a plurality of excipients and active ingredients; it must be in a semi-solid form, that is to say plastically moldable at the time of its passage through the extrusion die.
  • the extruder according to the invention can be used both in the context of the so-called “hot extrusion” method and in that of the so-called “wet” extrusion method in which the heat action is not necessary to give the mixture to be extruded the required plastic qualities.
  • the mixture to be extruded which comprises a thermoformable constituent
  • the mixture to be extruded is heated to a temperature close to the glass transition temperature of the thermoformable constituent and is conveyed in a semi-solid form to the die.
  • the means in question can for example comprise one or more thermocouples suitable for measuring the temperature of the mixture throughout its progression along the extrusion screw.
  • the mixture can be heated, for example, by means of one or more heating collars arranged around the tubular element T or sheath surrounding the extrusion screw.
  • the largest dimension of the spheroidal particles obtained using the extruder according to the invention is generally 0.1 to 2 mm.
  • This dimension is a function of the speed of rotation of the shaft of the extrusion screw, and also, in the case of a "hot" extrusion, of the temperature gradient prevailing in the extrusion zone, the temperature and dimensions of the die.
  • the speed of rotation of the worm screw is preferably from 1 to 90 revolutions per minute.
  • the temperature gradient in the extrusion zone and the temperature of the die are preferably located, in a range from 10 to 200 ° C.
  • the speed of rotation of the cutting tool is fixed as a function of the speed at which the extrudate leaves the orifice of the die; preferably, it is 40 to 6000 revolutions per minute.
  • thermoformable excipient which is solid at room temperature, passes by heating in a semi-solid form.
  • substances belonging to the family of methacrylic polymers can be used, such as, for example, the excipients sold under the brand Eudragit® defined in more detail below.
  • Eudragit RD100 which is a mixture of sodium carboxymethylcellulose, poly (ethyl acrylate), and sodium chloride.
  • Eudragit RS100 which is a mixture of poly (ethyl) acrylate, methylmethacrylate and trimethylammonioethylmethacrylate chloride in the proportions of 1: 2: 0.1.
  • thermoformable excipients certain cellulose derivatives such as ethylcellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose or hydroxymethyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose phthalate, cellulose acetate, cellulose acetate phthalate or else microcrystalline cellulose.
  • thermoformable excipients vinyl derivatives of the type of vinyl polymers such as polyvinyrolidone or PVP, crospovidone or alternatively compounds belonging to the family of polyethylene glycols, in particular PEG 6000 or PEG 8000.
  • the sodium diclofenac and the ethylcellulose are sieved beforehand over a 1 mm sieve in order to remove the agglomerates.
  • the stearyl alcohol is ground using a knife mill of the IKA brand type M20 for 10 seconds and then sieved through 1mm mesh.
  • Sodium diclofenac, ethylcellulose and stearyl alcohol are introduced into the tank of a CONTESSO brand coulter mixer and mixed for 5 min at 20 revolutions.min -1 .
  • the triethyl citrate is gradually incorporated into the mixture while the latter is still subjected to the same agitation, the speed of the peristaltic pump being kept constant at 10 revolutions.min -1 .
  • the mixture tends to soften under the action of the temperature and pressure imposed by the extrusion process.
  • the conventional or so-called "flat" die used in experiments a and b has a circular outlet orifice, the diameter of which is 750 ⁇ m.
  • the frustoconical form of the invention (experiments c and d) has the following characteristics:
  • the diameter of the outlet orifice is 750 ⁇ m
  • the diameter of the flat part of the truncated cone is 5 mm and the angle (X characteristic of the conicity of the die is 24 degrees.
  • the conventional knives used in experiments a and c differ from the knives used in accordance with the invention in experiments b and d by the fact that they do not have a recessed area; more particularly, the knives used in accordance with the invention in experiments b and d have the shape resulting from FIGS. 4a, 4b and 4c.
  • the shape of the particles obtained in these four experiments was determined by visual observation and classified according to 4 categories: chip, cylinder, ovoid and spheroid.
  • the circularity index and the average particle diameter were measured using an OLYMPUS microscope using the "Ellix” software marketed by the company MICROVISION on a population of 50 particles, considered to be representative.
  • Fenofibrate-based spheroids are prepared.
  • the composition of the fenofibrate-based extruded mixture is shown in Table 5.
  • the Fenofibrate and the Eudragit RD 100 are introduced into a container, then mixed using a horizontal multi-axis mixer of revolution of the TURBULA brand, for 10 minutes at 30 revolutions.min -1 .
  • the mixture thus obtained is introduced manually or using an endless screw into the feed zone of the extruder, used in Example 1 which includes the die and the knives used in experiment d.
  • the result is excellent, the particles obtained being almost spherical.

Landscapes

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

L’invention a pour objet une extrudeuse perfectionnée comportant d'une part un outil de coupe équipé de couteaux (10) qui se présentent sous la forme d'une lame rectangulaire comportant une première et une deuxième faces planes P1 et P2 parallèles l'une à l'autre, cette lame étant agencée en forme de couteau proprement dit grâce à un évidement K prévu sur l'une de ses deux faces, cet évidement n'affectant qu'une partie de la face en question de telle sorte qu'au niveau de l'un des grands côtés (m1) de cette face subsiste un rebord étroit B les deux faces de la lame étant reliées par une surface (15) inclinée s'étendant entre la face non évidée et le rebord étroit dont l'arête sert à découper le profilé extrudé et d'autre part, une filière d'extrusion E se composant d'une pièce annulaire (15) et d'un capuchon cylindrique (16) d'axe XY dont l'une des extrémités (16a) comporte une collerette (17) par laquelle le capuchon est appliqué contre la pièce (15) et dont l'autre extrémité (16b) est fermée par une paroi tronconique (18) dont la partie conique (18a) forme un angle α avec un plan P perpendiculaire à l'axe XY.

Description

Extrudeuse pour la fabrication de particules sphéroïdales ou sphéroïdes
L'invention a pour objet une extrudeuse du genre de celles qui permettent de fabriquer des particules sphéroïdales ou sphéroïdes destinés aux industries pharmaceutiques et agroalimentaires sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à une étape de sphéronisation consécutive à l' extrusion. Les particules sphéroïdales en question sont plus particulièrement destinées à être utilisées dans la constitution de comprimés, d'aliments multiparticulaires, de gélules, de sirops secs ou encore de suspensions buvables, soit telles quelles, soit après certaines modifications comme par exemple, la mise en place d'une ou plusieurs couches d'enrobage.
La demande internationale WO 98/44911 décrit une extrudeuse du genre en question.
Celle-ci comporte les éléments constitutifs classiques de toute extrudeuse et comporte, à la sortie de la filière d' extrusion, un outil rotatif destiné à la coupe du fil, jonc ou profilé extrudé et équipé de couteaux dont les caractéristiques de forme permettent d'obtenir, directement et sans étape supplémentaire de sphéronisation, des particules présentant un indice de circularité moyen qui est bon mais qui reste inférieur à celui des particules obtenues à l'issue de l'étape classique de sphéronisation.
La constitution des couteaux équipant l'outil de coupe comporté par l' extrudeuse résulte des figures 1 et 2 de la demande internationale WO 98/44911.
Ces couteaux se présentent sous la forme d' une lame rectangulaire comportant une première et une deuxième faces planes, parallèles l'une à l'autre ; cette lame qui est destinée à être fixée sur l'outil de coupe par des moyens de fixation prévus au niveau de l'une de ses extrémités, est agencée au niveau de l'autre extrémité en forme de couteau proprement dit grâce à un évidement prévu sur l'une des deux faces, cet évidement n'affectant qu'une partie de la face en question de telle sorte qu'au niveau de l'un des grands côtés de cette face subsiste un rebord étroit d'une largeur inférieure à 2 mm qui est parallèle à l'autre grand côté de la lame dont les deux faces sont reliées par une surface inclinée s'étendant entre la face non évidée et le rebord étroit dont l'arête qui forme un tranchant et qui constitue l'un des grands côtés de la lame sert à découper le profilé extrudé.
On rappelle par ailleurs que l'indice de circularité qui permet d'apprécier la circularité d'une particule, est constitué par le rapport de la surface de la projection en deux dimensions de la particule obtenue après découpe, à la surface de la projection d'une sphère parfaite de diamètre équivalent au plus grand diamètre de la particule obtenue après découpe ; plus 1 ' indice de circularité est proche de 1, plus la forme globale de la particule se rapproche de celle d'une sphère.
Et plus l'indice de circularité moyen d'une population de sphéroïdes est élevé, c'est à dire plus il est proche de 1, plus les qualités d'écoulement des sphéroïdes de la population en question, et partant leur manipulation dans les appareils de conditionnement, sont satisfaisantes.
De même, l'aptitude des sphéroïdes d'une population de sphéroïdes à recevoir un enrobage, c'est à dire l'efficacité de l'opération d'enrobage d'une telle population de sphéroïdes et le gain qui en résulte en quantité de substance d'enrobage déposée est d'autant plus grand que l'indice moyen de circularité est plus proche de 1.
L'invention a donc pour but, surtout, de réaliser une extrudeuse du genre en question qui soit propre à produire, directement et sans étape de sphéronisation supplémentaire, des sphéroïdes dont l'indice moyen de circularité est supérieur à celui des sphéroïdes obtenus avec les extrudeuses du genre en question qui existent déjà et qui, en tout état de cause, est supérieur à 0,90, de préférence à 0,95.
Et il est du mérite de la Société Demanderesse d'avoir trouvé que, de façon surprenante et inattendue, ce but était atteint dès lors que l'on fait comprendre à une extrudeuse du genre de celle décrite dans la demande internationale WO 98/44911, une filière d' extrusion de forme tronconique.
En conséquence, l' extrudeuse conforme à l'invention qui est équipée d'un outil de coupe identique ou équivalent à celui de 1 ' extrudeuse selon la demande internationale WO 98/44911, est caractérisée par le fait qu'elle comporte une filière d' extrusion de forme tronconique.
Plus particulièrement l' extrudeuse conforme à l'invention comporte
- d'une part, un outil de coupe équipé de couteaux qui se présentent sous la forme d'une lame rectangulaire comportant une première et une deuxième faces plane et parallèles l'une à l'autre, cette lame qui est destinée à être fixée sur l'outil de coupe par des moyens de fixation prévus au niveau de l'une de ses extrémités, étant agencée au niveau de l'autre extrémité en forme de couteau proprement dit grâce à un évidement prévu sur l'une de ces deux faces, cet évidement n'affectant qu'une partie de la face en question de telle sorte qu'au niveau de l'un des grands côtés de cette face subsiste un rebord étroit d'une largeur inférieure à 2 mm qui est parallèle à l'autre grand côté de la lame dont les deux faces sont reliées par une surface inclinée s'étendant entre la face non évidée et le rebord étroit dont l'arête qui forme un tranchant et qui constitue l'un des grands côtés de la lame, sert à découper le profilé extrudé et d'autre part, une filière d' extrusion de forme tronconique. Selon un mode de réalisation préféré de l' extrudeuse conforme à l'invention, la filière tronconique d' extrusion présente un angle de conicité α r qui est de 10 à 45 degrés, de préférence de 20 à 30 degrés et plus préférentiellement encore voisin de 24 degrés, c'est à dire compris entre 23,5 et 24,5 degrés, étant entendu que l'angle de conicité est l'angle formé entre d'une part un plan perpendiculaire à l'axe de la filière et, d'autre part, la surface inclinée de la partie conique de celle-ci.
L'invention vise encore d'autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps que celles qui précèdent et dont il est plus particulièrement question dans la description qui suit, qui vise des modes de réalisation préférés, illustrés par les dessins dans lesquels - la figure 1 montre en coupe axiale schématique partielle une extrudeuse agencée conformément à 1 ' invention,
- la figure 2 est une vue en plan suivant II figure 1,
- les figures 3a et 3b montrent respectivement en coupe axiale et en vue en bout selon Illb figure 3a, la filière d' extrusion comportée par l' extrudeuse et
- les figures 4a, 4b et 4c montrent respectivement en perspective, en vue en plan selon iVb figure 4a et en vue en bout selon IVc figure 4b l'un des couteaux comportés par l'outil de coupe de l' extrudeuse conforme à l'invention.
On rappelle tout d'abord que la fabrication de particules par extrusion de mélanges semi-solides et par découpe subséquente du fil, jonc ou profilé sortant de la filière d' extrusion, est couramment utilisée dans les industries pharmaceutiques et agroalimentaires, les particules ainsi obtenues étant destinées à la production de médicaments et d'aliments multiparticulaires . Cette technique permet d'obtenir, à partir d'un mélange semi-solide, donc malléable, de plusieurs constituants, des particules de constitution homogène, dont la forme dépend notamment du débit d' extrusion du mélange, de la fréquence de coupe du mélange extrudé et de la nature de l'outil de coupe.
Dans le cas d'une extrusion dite "humide", le mélange à extruder est sous forme semi-solide à température ambiante.
Dans le cas d'une extrusion dite "à chaud", le mélange à extruder comporte au moins un composant thermoformable ou thermoplastique, c'est à dire capable de passer sous forme semi-solide sous l'action de la chaleur.
Tant dans l' extrusion "humide" que dans l' extrusion "à chaud", la matière molle est extrudée sous l'action d'une vis d' extrusion propulsant le mélange au travers d'une filière d' extrusion ; celle-ci est constituée par une pièce métallique comportant un orifice au travers duquel est expulsée la matière molle semi-solide. La découpe en particules est réalisée à la sortie de la filière d' extrusion par un outil de coupe.
On obtient ainsi un ensemble ou population de particules, dont on dira dans la présente demande qu'il présente une distribution de taille monomodale lorsque 95 % des particules ont une taille comprise dans un intervalle allant de 95 à 105 % autour de la valeur moyenne de taille de cette population de particules.
Ceci étant, la figure 1 montre une extrudeuse conforme à l'invention, essentiellement constituée d'un élément tubulaire d'axe XY globalement désigné en T, à l'intérieur duquel est logée une vis sans fin 1 également d'axe XY à noyau conique la et à nervure hélicoïdale 2 ; la vis sans fin 1 est supportée par un moteur M qui est propre à l'entraîner en rotation suivant la flèche F. Au niveau de l'extrémité lb du noyau conique la par laquelle celui-ci est monté sur le moteur M et supporté par celui-ci, l'élément tubulaire T comporte un orifice 3 surmonté d'une trémie 4 par lequel l'intérieur de l'élément tubulaire peut être alimenté en matière par exemple thermoplastique non montrée destinée à être exdrudée.
A son extrémité Tl, l'élément tubulaire comporte une filière d' extrusion tronconique conforme à l'invention globalement désignée en E ; celle-ci comporte un orifice 8 d'axe XY, par lequel est extrudée la matière humide ou thermoformable remplissant, à l'intérieur de l'élément tubulaire T, l'espace compris entre ledit élément tubulaire et la vis sans fin à noyau conique dont la rotation propulse en direction de la filière d' extrusion le mélange humide ou thermoformable qui est ainsi soumis à une pression de plus en plus élevée au fur et à mesure qu'il est transporté en direction de la filière d' extrusion en raison de l'espace de plus en plus restreint qui lui est dévolu par suite de la conicité du noyau de la vis sans fin.
Des moyens 9 de régulation de la température, pouvant être constitués par des colliers chauffants, sont disposés à la surface extérieure de l'élément tubulaire de façon telle qu'il devienne possible d'imposer une température prédéterminée au mélange à extruder en chaque point de son parcours à l'intérieur de l'élément tubulaire T.
Un outil de coupe rotatif à quatre couteaux 10, fixés sur une platine 13, est disposé à la sortie de la filière d' extrusion et assure la découpe en particules successives du fil, jonc ou profilé sortant de la filière.
La distance entre l'orifice de sortie de la filière et le plan dans lequel se déplacent les couteaux 10 est inférieure à 5 mm, de préférence comprise entre 0,01 et 1,5 mm et, plus préférentiellement encore, voisin de 0,1 mm.
La disposition et l'agencement de l'outil de découpe apparaissent plus clairement à la figure 2 qui en montre un mode de réalisation à quatre couteaux 10, ces couteaux étant montés par des vis 11 et 12 sur une platine rotative 13 d'axe ZZ' parallèle à l'axe XY de l' extrudeuse dont seul l'orifice 8 de la filière d' extrusion E est montré. La platine 13 est entraînée en rotation suivant la flèche F2 par de moyens moteurs non montrés. II est à souligner que 1 ' extrudeuse, dont seul l'orifice 8 de la filière E est montré, est disposée au dessus du plan dans lequel est disposée la platine 13 ; le profilé extrudé devant être découpé arrive donc par le haut par rapport au plan contenant la platine 13. La filière d' extrusion E est montrée plus en détail • aux figures 3a et 3b.
Elle se compose, comme visible à la figure 3a d'une pièce annulaire 15 et d'un capuchon cylindrique 16 d'axe XY dont l'une des extrémités 16a comporte une collerette 17 par laquelle le capuchon est appliqué contre la pièce 15 et dont l'autre extrémité 16b est fermée par une paroi tronconique 18 composée d'une partie conique 18a et d'une partie plane 18b de diamètre d2 qui, en son centre, comporte un orifice 19 de diamètre dl centré sur l'axe XY, la partie conique 18a formant l'angle de conicité α avec un plan P perpendiculaire à l'axe XY comme montré.
La valeur de l'angle de conicité α a déjà été donnée plus haut.
La valeur de dl est de 0,1 à 2 mm, de préférence comprise entre 0,6 et 0,9 mm et, plus préfèrentiellement encore, voisine de 0,75 mm.
La valeur de d2 est de 2,5 à 10 mm et, de préférence, voisine de 5 mm.
On retrouve sur la vue en plan de la figure 3b certaines des parties constitutives de la filière d' extrusion telle que montrée à la figure 3a.
Les caractéristiques des couteaux 10 résultent des figures 4a, 4b et 4c.
Comme montré aux figures 4a et 4b, le couteau 10, qui se présente sous la forme d'une lame à deux faces planes Pi et P2, parallèles l'une à l'autre, est de forme générale rectangulaire dont les deux grands côtés sont désignés par ml et m2, les deux petits côtés étant désignés par ni et n2.
Ce couteau comporte :
- une partie Cl pleine par laquelle le couteau est fixé sur l'outil de coupe non montré, par exemple par des vis 11, 12 pour le logement desquelles il a été prévu deux trous taraudés Tl et T2, et
- une partie C2 comportant sur la face P2 un évidement K agencé à partir du grand côté m2 en direction du grand côté ml qui comporte une partie tranchante ou tranchant 20 du couteau jusqu'à une distance d par rapport à ce côté ml, d étant inférieure à 2 mm, de telle sorte que la surface du couteau, qui est représentée par la face P2 de la partie Cl, se prolonge, au niveau de la partie C2, le long du côté ml par un rebord étroit B de largeur d.
La forme évidée de la partie C2, le tranchant 20 comporté par le côté ml et le rebord B de largeur d apparaissent clairement sur les figures 4c et 4a.
Le sens du déplacement du couteau lors de la rotation de l'outil de coupe est montré par la flèche F3 sur la figure 4b. Il est à remarquer que le fil, jonc ou profilé qui doit être découpé après extrusion en particules successives se déplace vers le plan dans lequel se déplace le couteau 10 en se dirigeant vers ce plan à partir de l'orifice de la filière d' extrusion située au-dessus de ce plan.
Il en résulte que, lors de la rotation de l'outil de coupe, le couteau 10 heurte le fil (non montré sortant de la filière non montrée) par le tranchant 20 et provoque ainsi le découpage du fil en particules successives.
La valeur précise de d est déterminée en fonction du diamètre du trou de la filière et de la vitesse avec laquelle le fil extrudé sort de cette dernière, la relation entre ces grandeurs étant déterminée au cas par cas.
La valeur de l'angle Δ, visible à la figure 4c et formé entre la surface Pi de la partie plane de C2 et la partie inclinée I, encore appelé angle de découpe, est de 30 à 65 degrés, de préférence compris entre 45 et 50 degrés .
L'un des avantages de l'invention réside dans le fait qu'il est possible de l'adapter facilement aux appareils classiquement utilisés dans le domaine de l' extrusion. En effet, les caractéristiques essentielles de l'invention résident dans l'utilisation d'une filière de forme tronconique et des couteaux de géométrie évidée ci-dessus décrits dont il est aisé d'équiper toute extrudeuse déjà existante.
Le mélange à extruder peut comporter une pluralité d'excipients et de principes actifs ; il doit être sous une forme semi-solide, c'est à dire plastiquement modelable au moment de son passage au travers de la filière d' extrusion. Comme déjà indiqué plus haut, l' extrudeuse conforme à l'invention peut être utilisée aussi bien dans le cadre de la méthode dite d' "extrusion à chaud" que dans celui de la méthode dite d' extrusion "humide" dans laquelle l'action de la chaleur n'est pas nécessaire pour conférer au mélange à extruder les qualités plastiques requises.
Dans l' extrusion à chaud, le mélange à extruder, qui comporte un constituant thermoformable est chauffé jusqu'à une température proche de la température de transition vitreuse du constituant thermoformable et est acheminé sous une forme semi-solide jusqu'à la filière d' extrusion dont il sort sous la forme d'un profilé qui est sectionné en particules successives. Une telle façon de procéder nécessite le recours à des moyens de mesure et de contrôle de la température du mélange en progression le long de la vis d' extrusion de façon à ce que ledit mélange soit dans un état physique adapté non seulement à une extrusion homogène mais également à une découpe nette. Les moyens en question peuvent par exemple comprendre un ou plusieurs thermocouples propres à mesurer la température du mélange tout au long de sa progression le long de la vis d' extrusion.
Le chauffage du mélange peut par exemple être assuré par l'intermédiaire d'un ou plusieurs colliers chauffant agencés autour de l'élément tubulaire T ou fourreau entourant la vis d' extrusion. La plus grande dimension des particules sphéroïdales, obtenues à l'aide de l' extrudeuse conforme à l'invention est généralement de 0,1 à 2 mm.
Cette dimension est une fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de la vis d' extrusion, et également, dans le cas d'une extrusion "à chaud"", du gradient de température régnant dans la zone d' extrusion, de la température et des dimensions de la filière. La vitesse de rotation de la vis sans fin est de préférence de 1 à 90 tours par minute. Le gradient de température dans la zone d' extrusion et la température de la filière se situent de préférence, dans un domaine de 10 à 200°C.
La vitesse de rotation de l'outil de coupe est fixée en fonction de la vitesse à laquelle 1 ' extrudat sort de l'orifice de la filière ; de préférence, elle est de 40 à 6000 tours par minute.
L'excipient dit thermoformable, qui est solide à la température ambiante, passe par chauffage sous une forme semi-solide. On peut avoir recours, à titre d'excipients thermoformables, à des substances appartenant à la famille des polymères méthacryliques, tels que par exemple les excipients commercialisés sous la marque Eudragit® définis plus en détail ci-dessous. D'une manière préférée, on a donc recours, à titre d'excipient thermoformable aux produits identifiés ci- après, à savoir l' Eudragit RD100, qui est un mélange de carboxyméthylcellulose sodique, de poly(ethyl acrylate) , et de chlorure de trimethylammonioethylmethacrylate dans les proportions de 1 : 2 : 0,2, - l' Eudragit E100, qui est un mélange de poly(butyl) methacrylate, de (2-dimethyl aminoethyl) methacrylate et de methyl methacrylate dans les proportions de 1 : 2 : 1, l' Eudragit RL100, qui est un mélange de (poly (ethyl) acrylate, de methyl methacrylate et de chlorure de trimethylammonioethylmethacrylate dans les proportions de 1 : 2 : 0,2 et
- l' Eudragit RS100, qui est un mélange de poly (ethyl) acrylate, de methylmethacrylate et de chlorure de trimethylammonioethylmethacrylate dans les proportions de 1 : 2 : 0,1.
On peut également utiliser, comme excipients thermoformables, certains dérivés cellulosiques tels que 1 ' éthylcellulose, l' hydroxypropyl cellulose, l' hydroxyethyl cellulose, 1 ' hydroxypropylméthyl cellulose ou 1 ' hydroxyméthyl cellulose, l' hydroxypropylméthyl cellulose phthalate, l'acétate de cellulose, l'acétate phthalate de cellulose ou encore la cellulose micro cristalline.
Enfin, on peut utiliser, comme excipients thermoformables, les dérivés vinyliques du type de polymères vinyliques tels que la polyvinyrolidone ou PVP, la crospovidone ou encore les composés appartenant à la famille des polyéthylèneglycols, notamment le PEG 6000 ou PEG 8000.
Exemple 1
Il s'agit d'un exemple comparatif.
On compare les caractéristiques de forme de particules à base de diclofenac de sodium obtenues avec une extrudeuse de marque SCAMIA AF 186 équipée dans le cadre de quatre expériences successives
- d'une filière d' extrusion classique et de couteaux classiques (expérience a) , - d'une filière d' extrusion classique et des couteaux utilisés conformément à l'invention (expérience b) ,
- d'une filière d' extrusion tronconique conforme à l'invention et de couteaux classiques (expérience c) ,
- d'une filière d' extrusion tronconique conforme à 1 ' invention et des couteaux utilisés conformément à l'invention (expérience d) .
La composition du mélange extrudé à base de Diclofenac de sodium résulte du tableau 1
TABLEAU 1
Figure imgf000015_0001
Le diclofenac de sodium et l' éthylcellulose sont préalablement tamisés sur un tamis de 1 mm afin d'éliminer les agglomérats. L'alcool stearylique est broyé à l'aide d'un broyeur à couteaux de marque IKA type M20 pendant 10 secondes et ensuite tamisé sur des mailles de 1mm.
Le diclofenac de sodium, l' éthylcellulose et l'alcool stearylique sont introduits dans la cuve d'un mélangeur à socs de marque CONTESSO et mélangés pendant 5 min à 20 tours.min-1.
Ensuite, à l'aide d'une pompe peristaltique, le triethylcitrate est progressivement incorporé au mélange alors que celui-ci est toujours soumis à la même agitation, la vitesse de la pompe peristaltique étant maintenue constante à 10 tours.min-1.
Dans chacune des expériences a à d, le mélange ainsi obtenu est introduit manuellement ou à l'aide d'une vis « sans fin » dans la zone d'alimentation de l' extrudeuse.
Le mélange tend à se ramollir sous l'action de la température et de la pression imposées par le procédé d' extrusion.
Dans chacune des expériences a à d, le mélange est profilé lors de son passage dans la filière et l' extrudat ainsi obtenu est découpé à l'aide de l'outil de coupe encore appelé granulateur à couteaux.
Les caractéristiques techniques de l' extrudeuse résultent du tableau 2
TABLEAU 2
Figure imgf000016_0001
Dans le tableau 3 on a réuni les conditions opératoires mises en œuvre lors des opérations d'extrusion- découpe réalisées sur le mélange susdécrit. TABLEAU 3
Figure imgf000017_0001
La filière classique ou de forme dite "plate", utilisée dans les expériences a et b comporte un orifice circulaire de sortie, dont le diamètre est de 750 μm.
La filière de forme tronconique conforme à l'invention (expériences c et d) présente les caractéristiques suivantes :
- le diamètre de l'orifice de sortie est de 750 μm,
- le diamètre de la partie plane du tronc de cône est de 5 mm et l'angle (X caractéristique de la conicité de la filière est de 24 degrés.
Les couteaux classiques utilisés dans les expériences a et c se différencient des couteaux mis en oeuvre conformément à l'invention dans les expériences b et d par le fait qu'ils ne comportent pas de zone évidée ; plus particulièrement, les couteaux utilisés conformément à l'invention dans les expériences b et d présentent la forme résultant des figures 4a, 4b et 4c.
La forme des particules obtenues dans ces quatre expériences a été déterminée par observation visuelle et classifiée selon 4 catégories : copeau, cylindre, ovoïde et sphéroïde.
L'indice de circularité et le diamètre moyen des particules ont été mesurés à l'aide d'un microscope OLYMPUS à l'aide du logiciel « Ellix » commercialisé par la société MICROVISION sur une population de 50 particules, considérée comme représentative.
Les résultats obtenus dans les quatre expériences en question sont réunis dans le tableau 4.
TABLEAU 4
Figure imgf000018_0001
L'amélioration obtenue grâce à l'invention apparaît clairement à la comparaison des expériences b et d.
Exemple 2
On prépare des sphéroïdes à base de Fénofibrate. La composition du mélange extrudé à base de Fénofibrate résulte du tableau 5. TABLEAU 5
Figure imgf000019_0001
Le Fénofibrate et l' Eudragit RD 100 sont introduits dans un récipient, puis mélangés à l'aide d'un mélangeur horizontal multiaxes de révolution de marque TURBULA, pendant 10 minutes à 30 tours.min-1.
Le mélange ainsi obtenu est introduit manuellement ou à l'aide d'une vis sans fin dans la zone d'alimentation de l' extrudeuse, utilisée à l'exemple 1 qui comporte la filière et les couteaux utilisés dans l'expérience d.
Les conditions opératoires mises en œuvre lors des opérations d/ extrusion-découpe réalisées sur le mélange à base de Fénofibrate sont réunis dans le tableau 6
TABLEAU 6
Figure imgf000019_0002
L' indice de circularité et le diamètre moyen des particules obtenues ont été mesurés comme indiqué à l'exemple 1. et les résultats obtenus ont été réunis dans le tableau 7.
TABLEAU 7
Figure imgf000020_0001
Le résultat est excellent, les particules obtenues étant quasiment sphériques.

Claims

Revendications
1. Extrudeuse comportant d'une part, un outil de coupe équipé de couteaux 10 qui se présentent sous la forme d'une lame rectangulaire comportant une première et une deuxième faces planes Pi et P2 parallèles l'une à l'autre, cette lame qui est destinée à être fixée sur l'outil de coupe par des moyens de fixation 11, 12 prévus au niveau de l'une de ses extrémités, étant agencée au niveau de l'autre extrémité en forme de couteau proprement dit grâce à un évidement K prévu sur l'une de ses deux faces, cet évidement n'affectant qu'une partie de la face en question de telle sorte qu'au niveau de l'un des grands côtés ml de cette face subsiste un rebord étroit B d'une largeur d inférieure à 2 mm qui est parallèle à l'autre grand côté m2 de la lame dont les deux faces sont reliées par une surface inclinée s'étendant entre la face non évidée et le rebord étroit dont l'arête qui forme un tranchant T et qui constitue l'un des grands côtés ml de la lame, sert à découper le profilé extrudé et
- d'autre part, une filière d' extrusion E de forme tronconique .
2. Extrudeuse selon la revendication 1, dans laquelle la filière tronconique d' extrusion E présente un angle de conicité CL, qui est de 10 à 45 degrés, de préférence de 20 à 30 degrés et plus préférentiellement encore voisin de 24 degrés, c'est à dire compris entre 23,5 et 24,5 degrés,
3. Extrudeuse selon l'une des revendications 1 et 2 dans laquelle la filière d' extrusion E se compose d'une pièce annulaire 15 et d'un capuchon cylindrique 16 d'axe XY dont l'une des extrémités 16a comporte une collerette ,.17 par laquelle le capuchon est appliqué contre la pièce 15 et dont l'autre extrémité 16b est fermée par une paroi tronconique 18 composée d'une partie conique 18a et d'une partie plane 18b de diamètre d2 qui, en son centre, comporte un orifice 19 de diamètre dl centré sur l'axe
XY, la partie conique 18a formant un angle CL avec un plan P perpendiculaire à l'axe XY.
4. Extrudeuse selon l'une des revendications 1 à 3 dans laquelle les couteaux 10 présentent un angle de découpe Δ, formé entre la surface, PI de la partie plane de C2 et la partie inclinée I, et qui est de 30 à 65 degrés, de préférence compris entre 45 et 50 degrés.
5. Extrudeuse selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle la distance entre l'orifice de sortie de la filière et le plan dans lequel se déplacent les couteaux 10 est inférieure à 5 mm de préférence comprise entre 0,01 et 1,5 mm et plus préférentiellement encore voisin de 0,1 mm.
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