CN103533924A - 由熔融材料制造药品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由熔融材料制造药品的方法，其中所述熔融材料从穿孔板的喷嘴排出并随后被粒化，其中将发动机驱动的具有至少一个刀片的切割机布置相对所述穿孔板放置，以使所述至少一个刀片在所述穿孔板的喷嘴上通过，并由此切割所排出的熔融材料得到粒子。提供了连接所述穿孔板并至少围绕所述切割机布置的所述至少一个刀片的外罩，其中使冷却介质流过所述外罩，使所述熔融材料的粒子在冷却介质中固化，所述冷却介质径向向内地或者基本上径向向内地从外界全圆周地从进口设备以及从进口喷嘴布置引入，所述进口设备由在所述至少一个刀片的旋转区域围绕所述外罩的圆周的独立进口室构成，所述进口喷嘴布置位于所述进口室与所述外罩之间。至少在旋转区域中产生了冷却剂向心的或至少基本上向心的流动，此外，将所述冷却介质和其中所含的粒子供给所述外罩的出口，其中所述冷却介质为气态冷却介质。

Description

由熔融材料制造药品的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序的由熔融材料制造药品的方法。
背景技术
当前，通常通过例如粒化加工处理熔融材料。一般来说，常将挤压机或熔融泵用于熔融材料的粒化，到目前为止，尤其用于(例如)塑料的粒化。这些挤压机或熔融泵挤压熔融塑料原料通过穿孔板的喷嘴进入冷却剂(例如水)中。在这个方法中，利用具有至少一个旋转刀片的切割机布置切割通过喷嘴口排出的熔融材料以制得粒子。例如，将实施水下粒化方法的相应装置称为水下制粒机，例如，来自公司Automatik Plastics MachineryGmbH的商品名为
Figure BDA0000398866440000011
的水下制粒机。
来自同一名申请人的公开的德国未经审查的专利申请DE10 2009 006123A1阐述了一种粒化热塑性材料的方法和装置，其中提供流动优化的径向内流的冷却流体，以因此减小切割机驱动器在冷却流体中的能耗。在这份申请中，并未提出解决制造药品同时并入适宜设计的问题的特定解决办法。
在由熔融材料制造药品中，关键在于一致的大小以及因此一致的重量以及产物形状能达到的一致性。此外，需要大的数量，这需要适宜的用于制造极大量粒子(例如，最高达5千万粒/小时)的方法能可靠地运行。
公开的德国未经审查的专利申请DE41 38 513A1描述了固体缓释药物形式，其中适宜的熔融组合物经挤压机及成型板利用所谓的热切割粒化在挤压后塑形，以得到(例如球形)颗粒。但是，此文献并未指出用于准备在实际制造条件下制造的大量粒子的制备方法(在文中仅通过举例作了描述)的可行性。
在作为冷却剂的空气中实施热切割粒化的系统已上市相当长一段时间，因为它们表现为相对容易地制造用于粒化被挤压的热塑性塑料的机器。在这些机器中，自穿孔板排出的多股熔融物被尽可能靠近表面旋转的刀片切断并因小片成股材料固有的惰性形成粒子。因为刀片的旋转，所以空气从外界或外罩内部吸入，空气引导粒子或多或少自由地以离心方式远离切割位置。这些系统所存在的问题在于：刀片冷却不佳，所述刀片在一段时间后会过热并发粘；以及这些系统有整体发粘和阻塞的倾向，尤其在准备在实际制造条件下制造的大量粒子的高生产速率下。而且，以此方式制造的粒子倾向于具有圆柱形及不规则形，尤其当熔融材料黏性相对高时，而尤其对于医药材料，大量具有一致尺寸的球形粒子更可能在下游应用中被需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由熔融材料制造药品的方法，此方法克服了现有技术的不足，尤其是，此方法可以在实际制造条件下以相对简单且经济的方式、以均一的粒径以及均一且一致的形状有效地粒化得到药品粒子，甚至是对于准备制造的大量粒子。
具体实施方式
根据本发明，此目的利用具有权利要求1特征的方法达成。在从属权利要求中限定了本发明的优选实施方案。
在由熔融材料制造药品的本发明方法中，熔融材料自穿孔板的喷嘴排出，随后被粒化，其中将发动机驱动的具有至少一个刀片的切割机布置相对所述穿孔板放置，以使所述至少一个刀片在所述穿孔板的喷嘴上方通过，由此将所排出的熔融材料切割成粒子，其中提供了外罩，其邻接所述穿孔板并至少封罩所述切割机布置的至少一个刀片，使冷却剂流过所述外罩，由此在此过程中，所述熔融材料的粒子随后在所述冷却剂中固化，所述冷却剂从进口设备引入所述外罩，所述进口设备包含独立的进口室和进口喷嘴布置组成，所述独立的进口室在所述至少一个刀片的旋转区域周向封罩所述外罩，所述进口喷嘴布置在所述进口室与所述外罩之间周向延伸，所述冷却剂从外界径向向内地(即向心地)或从外界基本上径向向内地从四面八方被周向引入，其中至少在所述旋转区域中产生了所述冷却剂向心的或至少基本上向心的流动，此外，将所述冷却剂和其中所含的粒子输送到所述外罩的出口，其中所述冷却剂为气态冷却剂。在根据本发明的方法中，因此由适当设计的进口室并由进口喷嘴布置和/或通过一个或多个控制装置提供了气态冷却剂(例如，空气或惰性气体(例如氮气)或反应气体)的流速，选择所述气态冷却剂，从而使其参与与待粒化的医药熔融材料的所需的化学反应，所述流速周向一致，即在圆周上保持恒定或至少基本上恒定，相应地，所述流速从四面八方径向地引入所述外罩的旋转区域中，从外向内流。
根据本发明，因此，以表现出对所述切割机布置的所述至少一个刀片尽可能小的阻力的方式，将冷却并带走新切割的粒子(特别是针对医药材料中通常存在的湿气敏感性)所需的气态冷却剂或冷却流体提供给相应粒化装置的外罩，并同时将医药熔融材料的粒子尽可能快地从旋转区域移出，并由此从切割区域移出。因此，高的材料单位产量(大量相对小的粒子)是可能的，同时可避免粒子结块，这归因于根据本发明的良好冷却以及其中含有医药熔融材料粒子的气态冷却剂根据本发明可达到的一致的流动表现。
根据本发明，将所述气态冷却剂通过周向放置的进口喷嘴布置从外到内(即向心地)、或基本上从外到内地送至所述外罩的旋转区域(即切割平面区域)。穿过围绕所述外罩周向延伸的独立的进口室来提供该进口喷嘴布置。因为适当提供的进口设备设计、和/或所述进口喷嘴布置的尺寸规格、和/或利用一个或多个控制装置，所以气态冷却剂在进入外罩或进入切割室后也可得到一个(额外)旋转速率，此速率大致上对应所述切割机布置的所述至少一个刀片的旋转速率。在该过程中发生的气态冷却剂到所需速率的增速(也就是说达到相应的角动量所需的能量)可通过气态冷却剂的压力获得。气态冷却剂的额外旋转速率(如上文所述其可以被额外提供)可通过进口喷嘴布置的设计机械地和/或通过控制气态冷却剂的流速调整，并可与多个其它工艺参数(材料流速、待粒化的熔融材料的类型、粒子尺寸等)匹配。相应地，也可调整刀片数量和速度。
因为根据本发明，气态冷却剂可以与所述至少一个刀片的旋转速度大致相同的速度流入旋转区域，所以其将流过所述切割机布置的所述至少一个刀片，或如果适用，流过多个刀片之间的中间空间，并将新切割的粒子随其一起带出旋转区域，这可可靠地阻止粒子粘连，即使在相对高的流速下。在所产生的流中，随着靠近所述切割机布置的所述至少一个刀片的旋转轴，气态冷却剂的相应旋转速度将增加，因此相应的离心力也将增加，使得从外向内的流动变得逐渐困难并最终受阻。因此，气态冷却剂将流入在切割机布置的至少一个刀片之后的空间，并在此方法中，将以螺旋流的形式流动离开所述穿孔板区域和所述外罩中的旋转区域。
在根据本发明的方法中，因此，可对流入外罩的冷却剂施加冷却剂的向心的或者至少基本上向心的流动，优选地，也可施加取向与所述至少一个刀片的旋转方向匹配的额外的角动量，这借助于进口室的形状和进口喷嘴布置和/或利用旋转区域中进口喷嘴布置区域中的一个或多个控制装置。
优选地，额外的角动量的大小可足够大，以使气态冷却剂在切割机布置旋转方向上的相应速度与切割机布置的旋转速度一样大。因此，在本发明方法的此实施方案中，可进一步优化对冷却剂的流动控制，如上所解释。在此设计中，气态冷却剂的流动优选继续前行，从而垂直于穿孔板径直前进并流走。此处制造的粒子因此以垂直于螺旋方向的方向从所述穿孔板吹走。有用的是，选择根据本发明流动的气态冷却剂及输送介质的体积流速，以使粒子在切割后立刻分开，也就是以过量的方式。
例如，每小时4kg具有1,200kg/m3密度的聚合物/医药熔融材料自具有24个穿孔及约60mm的参照直径dLp的穿孔板排出，并以n=3,900rpm被9个刀片每秒钟切割成13,900个具有0.5mm直径的粒子。粒子彼此间在所有方向上应具有约1cm的距离α。气态冷却剂及输送介质的质量流速在此处约8kg/h并携带4kg/h被输送材料，此对应于0.5的被输送材料对输送介质(“负载”)的比率。这远小于气动输送常见值，其中甚至在稀释相输送中，10至20的负载比率常见，在稠密相输送中，60及更高的负载比率常见。因此，相比而言，提供过量冷却及输送空气。
如果考虑到出现的热流，可确定当提供暖空气(例如20℃)时，取决于聚合物/医药熔融材料，空气和其所含粒子的最终温度达到约55℃。为了更彻底或甚至更快速地冷却，因此，需增加空气量或不得不进一步降低供应温度。
在根据本发明的方法中，通过进口设备递送的气态冷却剂的流速和/或压力和/或方向也有可能通过控制单元控制，以使冷却剂流入外罩的方向通过此方式调整。例如，控制单元可具有或控制所述一个或多个控制装置。
优选地，因此，根据本发明方法，外罩中气态冷却剂的质量流速与其所含粒子的质量流速的比率可为范围为0.3至0.7的负载比率，优选0.5的负载比率，将负载比率定义为每小时粒子质量比每小时气态冷却剂质量。因此可尤其可靠地避免粒子粘连，甚至在高流速下，因为存在充足的冷却剂来分别地包围粒子，而不结块，因此冷却并运输它们。
利用根据本发明的优选方式，在旋转区域后，气态冷却剂中所含的粒子可向前流入外罩出口区域，在此处它们以小于10°的角度被引导向外罩壁，以使此处气态冷却剂中的粒子旋转运动。因此，利用根据本发明的优选方式，可尤其可靠地得到一致形状的粒子。
可通过使外罩壁冷却的方式(例如，采用冷却流体流过其中的双壁设计)给予粒子固化额外的支持。
此外为了在出口区域作进一步的流动优化，可将出口置于本发明装置外罩的在流入方向上不朝向进口设备的区域中。因此，可实现气态冷却剂与所含医药熔融材料的粒子的均匀流出，通过这种方式，可尤其可靠地额外地避免外罩尤其是出口区域中可能的结块。在此情况中，例如，粒子可以卸料螺旋的方式被收集并以切线方向从外罩带走。
本发明可通过实施例并参照附图及所引用实施例详细阐述。所示如下：
图1：进行本发明方法的粒化装置的截面示图。
图1图示出粒化自穿孔板2的喷嘴1排出的医药熔融材料的装置的截面示图。
图1中所示的粒化装置具有其中提供了喷嘴1的穿孔板2，其中喷嘴1的布置基本上旋转对称并且所述装置的其余设计也旋转对称或基本上旋转对称。根据图1中所示，与穿孔板2相关联的是具有至少一个刀片3的切割机布置，其包含位于刀轴5上的刀架4。切割机布置由发动机(图1中未显示)驱动，使所述至少一个刀片3在穿孔板2的喷嘴1上方通过，并由此切割自喷嘴1排出的医药熔融材料得到粒子。医药熔融材料可以传统方式熔融并可例如通过挤压机或熔融泵(图1中未显示)输送到穿孔板2区域并在此从喷嘴1推出。该装置具有邻接穿孔板2并因此界定切割室的外罩6，根据本发明，在操作时，气态冷却剂(例如，通常为空气)填充并通过外罩6，其中外罩6至少封罩一个刀片3和刀架4以及至少一部分刀轴5。刀轴5以不漏流体(fluid-tight)的方式在不朝向穿孔板2的外罩部分中穿出外罩，并提供电动机(图1中未显示)，其通过刀轴5驱动至少一个刀片3旋转运动。提供具有独立的进口室8和进口喷嘴布置9的进口设备，所述独立的进口室8在至少一个刀片3的旋转区域周向封罩外罩6，进口喷嘴布置9被放置来在进口室8与外罩6之间周向延伸，其中在图1所示的情况中，进口喷嘴布置9为具有例如3mm的喷嘴宽度的周向延伸的环状间隙喷嘴，该喷嘴宽度在圆周上是恒定的。根据本发明，进口室8具有从进口室8中冷却剂用进口开孔10起始、在至少一个刀片3的旋转方向上、沿其圆周(也就是周向)减小的横截面。
根据图1所示的设计，提供了多个控制装置12，以使周向均一流速的气态冷却剂流过进口喷嘴布置9。因此，根据本发明，通过进口室8与外罩6之间的进口喷嘴布置9，气态冷却剂从四面八方从外界径向向内地、或者从外界基本上径向向内地被周向引入外罩6中。在此过程中，至少在至少一个刀片3的旋转区域中产生了气态冷却剂向心的或至少基本上向心的流动。布置控制装置12，以在周向方向上，气态冷却剂始终有可能流入进口室8的所有区域。控制装置12用于控制气态冷却剂的流动，而非将独立的进口室8沿圆周分成单独的区域。例如，各控制装置12可沿进口室8或进口喷嘴布置9的圆周均匀地分布。各控制装置12可以固定方式固定，例如，通过将适宜的控制叶片焊接到壁面。也可对控制装置12加以设计，以可(例如通过控制单元)单独地调节或优选地共同地调节，其中，例如，入射角可适当地调节。
如图1所示，出口7位于外罩6不朝向进口设备的区域。在旋转区域后，气态冷却剂和其所含的粒子向前流入外罩6的出口7区域，在此处它们以小于10°的角度引导向外罩6的壁，以使此处气态冷却剂中所含的医药熔融材料粒子旋转运动。如图1中所示，在此提供了具有朝向出口7的螺旋形(helical)的出口部分11，其适宜地引导通过出口7流出的气态冷却剂和其中所包含的粒子的流动，因此也使压力聚集在外罩6的此区域和/或出口7，具体地讲，因为在螺旋形出口部分11中所产生的反压力。在该设计中，适宜的螺线(spiral)出口部分也是可能的。
图1所示的装置用于实施用于由相应的熔融材料制造药品或粒子的本发明方法。
因此，已经利用本发明方法，用申请人相应或类似的系统就准备在实际制造条件下制造的大量粒子进行了测试(但还不是以在所有方面都被优化的工艺参数进行的)。采用不同医药熔融材料的试验的结果在表1中总结出。
此处注明的温度涉及系统部件(挤压机高温区、穿孔板等)的温度。自穿孔板排出的熔融股的实际温度很可能高出几度。对于所有粒化的医药熔融材料，根据本发明，将空气用作气态冷却剂，空气温度为15℃至60℃。
表1
Figure BDA0000398866440000071

Claims (4)

1.一种由熔融材料制造药品的方法，其中所述熔融材料从穿孔板的喷嘴排出并随后被粒化，
其特征在于：
将发动机驱动的具有至少一个刀片的切割机布置相对所述穿孔板放置，以使所述至少一个刀片在所述穿孔板的喷嘴上方通过，由此将所排出的熔融材料切割成粒子，其中提供了外罩，其邻接所述穿孔板并至少封罩所述切割机布置的所述至少一个刀片，使冷却剂流过所述外罩，由此在此过程中，所述熔融材料的粒子随后在所述冷却剂中固化，使所述冷却剂从进口设备引入所述外罩，所述进口设备包含独立的进口室和进口喷嘴布置，所述独立的进口室在所述至少一个刀片的旋转区域周向封罩所述外罩，所述进口喷嘴布置在所述进口室与所述外罩之间周向延伸，所述冷却剂从外界径向向内地或从外界基本上径向向内地从四面八方被周向引入，其中至少在所述旋转区域中产生了所述冷却剂向心的或至少基本上向心的流动，此外，将所述冷却剂和其中所含的粒子输送到所述外罩的出口，其中所述冷却剂为气态冷却剂。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述外罩中所述气态冷却剂的质量流速与其中所含粒子的质量流速的比率是范围为0.3至0.7的负载比率，优选0.5的负载比率，负载比率定义为每小时粒子质量比每小时气态冷却剂质量。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于在所述旋转区域后，所述气态冷却剂所含的粒子可向前流入所述外罩出口区域，在此处它们以小于10°的角度被引导向所述外罩的壁，以使此处气态冷却剂中所含的粒子旋转运动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于所述气态冷却剂为空气或惰性气体或反应气体，对其进行选择，以使其可参与与待粒化的医药熔融材料的所需的化学反应。
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