CZ20032996A3 - Způsob a zařízení provádění krystalizace a zařízení pro míchání dvou tekutin - Google Patents
Způsob a zařízení provádění krystalizace a zařízení pro míchání dvou tekutin Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20032996A3 CZ20032996A3 CZ20032996A CZ20032996A CZ20032996A3 CZ 20032996 A3 CZ20032996 A3 CZ 20032996A3 CZ 20032996 A CZ20032996 A CZ 20032996A CZ 20032996 A CZ20032996 A CZ 20032996A CZ 20032996 A3 CZ20032996 A3 CZ 20032996A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- vortex
- vortex mixer
- ultrasound
- fluids
- mixer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/14—Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
- A61K9/16—Agglomerates; Granulates; Microbeadlets ; Microspheres; Pellets; Solid products obtained by spray drying, spray freeze drying, spray congealing,(multiple) emulsion solvent evaporation or extraction
- A61K9/1682—Processes
- A61K9/1688—Processes resulting in pure drug agglomerate optionally containing up to 5% of excipient
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D9/00—Crystallisation
- B01D9/0018—Evaporation of components of the mixture to be separated
- B01D9/0027—Evaporation of components of the mixture to be separated by means of conveying fluid, e.g. spray-crystallisation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D9/00—Crystallisation
- B01D9/005—Selection of auxiliary, e.g. for control of crystallisation nuclei, of crystal growth, of adherence to walls; Arrangements for introduction thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D9/00—Crystallisation
- B01D9/0059—General arrangements of crystallisation plant, e.g. flow sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D9/00—Crystallisation
- B01D9/0081—Use of vibrations, e.g. ultrasound
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/10—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
- B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
- B01F31/85—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations with a vibrating element inside the receptacle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
- B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
- B01F31/86—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations with vibration of the receptacle or part of it
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/82—Combinations of dissimilar mixers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Electrically Operated Instructional Devices (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Description
Způsob a zařízení provádění krystalizace a zařízení pro míchání dvou tekutin
Oblast techniky
Vynález se týká zařízení a způsobu pro výrobu malých krystalů, s výhodou, avšak nikoliv výlučně, krystalů o velikosti menší než 10 pm.
Dosavadní stav techniky
Řízení velikosti a morfologie krystalických a vysrážených (precipitovaných) částic je za určitých okolností důležité, zejména ve farmaceutickém a agrochemickém průmyslu, kde je finální výrobek ve formě jemného prášku. Způsob, jak se aktivní složka chová, zda v tělese nebo na povrchu například listu, závisí v rozhodující míře na velikosti částice produktu a na konkrétním tvaru krystalu. Malé částice mohou být vytvořeny postupy jako je mletí, ale takové postupy mohou mít škodlivý účinek na vlastnosti materiálu a mohou také vést k velkému podílu částic, které jsou příliš malé pro požadované použití, takže by byla žádoucí krystalizace krystalů v požadovaném rozmezí velikosti přímo z roztoku.
Po řadu let bylo známé vyvolávat krystalizaci mícháním rozpouštědla obsahujícího produkt, který se má krystalizovat, s antirozpouštědlem, takže po míchání je roztok přesycený a dojde ke krystalizaci. Patentový spis GB 2 341 120 A popisuje systém, v němž se při míchání používá fluidikové vírové míchadlo (fluidické vírové míchadlo; fluidic vortex mixer - dále v celém textu: fluidikové vírové míchadlo) a ve kterém vystupující směs je vedena přímo do zařízení pro
-2zachycování precipitátu. Pojem antirozpouštědlo znamená tekutinu, která podporuje srážení produktu (nebo prekurzoru produktu) z rozpouštědla. Antirozpouštědlo může být tvořeno chladným plynem nebo tekutinou, která podporuje srážení chemickou reakcí nebo která snižuje rozpustnost produktu v rozpouštědle. Může se jednat o stejnou kapalinu jako rozpouštědlo, ale o odlišné teplotě, nebo se může jednat o kapalinu odlišnou od rozpouštědla,
Spis EP 0 449 454 A (=GB 2 242 376) popisuje systém pro provádění srážení on-line, při kterém se kapalné reagenty důkladně spolu míchají použitím fluidikového vírového míchadla, přičemž směs se po té nechá procházet nádrží obsahující spojené vírové buňky, v nichž pulzující průtok zajišťuje dobře definovanou dobu pobytu a zajišťuje tedy, že se vytvoří částice se zvolenou střední velikostí. Byly také zjištěny výhody vyvíjení intenzivního ultrazvuku během krystalizačního procesu, například jak je popsáno v článku, jehož autorem je Chris Price, ve Pharmaceutical Technology Europe, říjen 1997, jelikož takové vystavení zvuku může být použito pro iniciování nukleace, čímž se překonají problémy, které mohou vzniknout z přesycenosti.
Spis WO 00/38811 uvádí, že rychlé srážení, například mícháním roztoku s antirozpouštědlem, se dá obtížně ovládat. Popisují způsob přípravy krystalických částic, při němž se kapaliny míchají v buňce s kontinuálním průtokem v přítomnosti ultrazvukového záření. Průtoková buňka je v podstatě válcovitá, s diametrálně protilehle umístěnými vstupy v blízkosti základny, a jeden nebo více výstupních otvorů v různých výškách nad základnou (čímž se poskytují různé doφφ ···· φ φφ φφ φφφφ φφφ φφφφ φ · φ • Φφφφ · φ φφ φ — · · ·· ···· ·· ··· ······· ·· ·· by pobytu a zajišťují se tedy různé velikosti částic), přičemž kapalina se míchá míchadlem a s výhodou bez vyvolávání jakýchkoli vírových efektů.
Podstata vynálezu
Překvapivě bylo nyní zjištěno, že se mohou dosáhnout velmi žádoucí výsledky tím, že se během míchání roztoku požadované látky s antirozpouštědlem ve fluidikovém (fluidickém) vírovém míchadle, v němž je doba pobytu kratší než 1 s, působí zvukem. Vynález přináší způsob provádění krystalizace, při kterém se tekutiny směšují pro vyvolání srážení (precipitace) nebo krystalizace průchodem fluidikovým vírovým míchadlem, při kterém jsou tekutiny ve fluidikovém vírovém míchadle vystaveny ultrazvuku o vysoké intenzitě.
Fluidikové vírové míchadlo obsahuje vírovou komoru se dvěma nebo více obvodovými vstupy, z nichž nejméně jeden je v podstatě tangenciální, a s axiálním výstupem. Takovým zařízením se může dosáhnout velmi rychlé a důkladné promíchání ve velmi krátkém časovém údobí, například s dobou pobytu v míchadle menší než 0,5 s, nebo i menší než 0,1 s, například 20 ms nebo 10 ms, avšak obvykle nejméně 1 ms. Komora je v podstatě válcovitá a neobsahuje žádné narážky, které by rušily vířivý tok. Takové fluidikové míchadlo umožňuje proto dosáhnout vysokého stupně přesycení, když se míchá nasycený roztok s antirozpouštědlem, a to v důsledku rychlého a velmi důkladného míšení.
Je-li kapalina vystavena intenzitě ultrazvuku nad přibližně 0,3 W/cm2, potom by zde mělo docházet k významnému ukládání energie do kapaliny tlumením a nelineárními účinky.
-4.To může být spojeno s kavitací, při které se vytvářejí malé bublinky, které jsou plněné parou nebo plynem, a které rychle zanikají během stlačovacího půlcyklu ultrazvukové vlny. Kavitace může vést k teplotním a tlakovým přechodným stavům a může zvyšovat rychlost krystalizace zvyšováním nukleace. Účinky takového ultrazvuku s vysokou intenzitou mohou být pak označeny jako sonochemie nebo konkrétněji sonokrystalizace.
Když se míchá nasycený roztok s antirozpouštědlem, roztok se tak rychle stává vysoce přesycený a může vyvolávat vznik velkého počtu jader pro růst krystalů. Ultrazvuk s vysokou intenzitou vyvolává nejen nukleaci v přesycené kapalině vytvořené fluidikovým vírovým míchadlem, ale může se od něj očekávat potlačování tvorby shluků malých krystalů a také bránění nebo eliminace zanášení povrchů míchadla a přihlehlých potrubí růstem malých krystalů na těchto površích. Tento způsob tedy může umožnit, aby se tvořily krystaly materiálu, které mají velikost menší než 10 pm, například menší než 5 pm nebo menší než 1 pm. Takové malé krystaly mohou představovat vhodný rozměr pro použití v inhalátorech.
Ultrazvuk může být přiváděn sondou zasahující do fluidikového vírového míchadla tak, aby se zajistilo, že celý objem vírové komory bude vystaven ultrazvuku. Alternativně může být se stěnou vírové komory spojen ultrazvukový měnič, a to tak, že ultrazvuk je vysílán skrz stěnu do vírové komory. Podle jiné alternativy mohou být ultrazvukové měniče uspořádány tak, aby vystavovaly kapalné proudy přiváděného do vírového míchadla nebo kapalnou směs vystupující z vírového míchadla působení ultrazvuku tak, že ultrazvuk se šíří φ ·
ΦΦΦΦ φ
φφφ
-5-.
kapalinami a potrubími vedoucí také kapaliny do vírového míchadla. Kromě toho mohou být ultrazvukové měniče uspořádány tak, že vystavují intenzivnímu působení ultrazvuku směs vystupující z fludikového vírového míchadla.
Pro zajištění, že rozložení velikosti krystalů není významně pozměněno zráním krystalů po té, co krystaly opustí míchadlo, může být žádoucí vytvořit spršku (sprej) malých kapiček, obsahujících každá jeden krystal na výstupu vírového míchadla. Tomu může být napomáháno zaváděním plynu, jako je vzduch, dusík nebo argon, do fluidikového míchadla pro jeho smíchání s jinými tekutinami. Taková sprška kapek může být sušena (jako v rozprašovací sušičce).
Užitečné výsledky, dosažitelné s fluidikovým vírovým míchadlem mohou být dosažitelné také s jinými rychle míchajícími zařízeními, která nemají žádné pohybující se části, jako jsou míchadla s protisměrnými proudy (opposed jet) a míchadla se spojením Y (Y-junction).
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l podélný řez krystalizačním zařízením, obr.2 řez rovinou 2-2 z obr.l, obr.3 obměnu zařízení podle obr.l, obr.4 jinou obměnu zařízení podle obr.l, obr.5 obměnu zařízení z obr.4, obr.6 obměnu zařízení podle obr.l, obr.7 rozdělení velikosti částic pro krystaly vytvořené dvěma odlišnými způsoby a obr.8 krystalizační zařízení, zahrnující obměny zařízení podle obr.6.
·· ···· · ·· ·· ···· • · ♦ ··»··· · ····· * · ···
-6»- · · ·· ··»· ·· ··« ··· ·»·· ·« ··
Příklady provedení vynálezu
Na obr.l je znázorněno krystalizační zařízení 10 , obsahující vírové míchadlo 12 s válcovou komorou 14 o průměru 15 mm s axiálním výstupem uprostřed koncové stěny a čtyřmi tangenciálními vstupy 18 (z nichž na obr.l jsou znázorněny pouze dva) okolo jejího obvodu. Do dvou vstupů 18 se přivádí nasycený roztok S požadované látky a do dalších, prostřídané umístěných dvou vstupů se přivádí antirozpouštědlo A, jak je vyznačeno na obr.2. Uprostřed druhé koncové stěny je uložena ultrazvuková sonda 20, která vybíhá do středu komory 14, jejíž druhý konec je připojený k 300 kHz měniči 22, takže poloha na sondě 20., na v níž je sonda těsně připojena ke stěně, je uzel, když je měnič 22 nabuzen. Výstup 16 je ve spojení s přijímací nádrží 24 produktu a na vnější straně stěny nádrže 24 je uložena sada 20 kHz ultrazvukových měničů 26.
Při použití zařízení 10 se tak nasycený roztok S důkladně a rychle míchá s antirozpouštědlem A, přičemž objem komory 14 a průtoky jsou takové, že doba pobytu v komoře je například 10 ms. Ultrazvuková energie ze sondy 20 působí na celý objem komory 14 s intenzitou dostatečnou k tomu, aby působila nukleaci, protože lokalizovaná kavitace, k níž dochází v mikroskopickém měřítku, podporuje změny v teplotě a tlaku tekutiny, které vyvolávají nukleaci (a také podporují tvorbu nej stabilnějšího polymorfu). Nastavením výkonu ultrazvuku a doby pobytu v komoře 14 může proto být řízen stupeň nukleace. Ultrazvuk má přídavný pozitivní efekt v tom, že má v komoře 14 sklon k odstraňování jakýchkoli krystalických nánosů z povrchů. V přijímací nádrži 24 se dokončuje tvorba krystalů, ultrazvuk z měničů 26 rozrušuje jakékoli krystalové shluky a zabraňuje tvorbě nánosů na povrchu.
999
Je třeba poznamenat, že rozpouštědlo v roztoku S a antirozpouštědlo A musí být zvoleny tak, aby byly vhodné pro konkrétní látku. S výhodou jsou vzájemně mísitelné. Jako příklad může být v určitých případech rozpouštědlo aceton a antirozpouštědlo voda, nebo může být rozpouštědlo methanol a antirozpouštědlo voda, nebo může být rozpouštědlo dimethylformamid a antirozpouštědlo voda. Volba vhodného rozpouštědla a antirozpouštědel může být provedena podle látky, která má být krystalizována.
Na obr.3 je znázorněna obměna zařízení 10, v němž je přijímací nádrž produktu průtočná ultrazvuková buňka 28 s ultrazvukovou sondou 30 uloženou uvnitř nádrže, soustředně s buňkou 28., spojenou s měničem 32 vně buňky 28.
Na obr.4 je znázorněna další obměna zařízení 10, v němž není ve vírovém míchadle 12 nebo na vírovém míchadle žádný ultrazvukový měnič a přijímací nádrž 24 je o něco větší než nádrž znázorněná na obr.l a má tak více měničů 26. Do každé z trubic 18 vedoucích roztok S a antirozpouštědlo A do vírového míchadla 12 je vřazena příslušná průtočná buňka 35 s ultrazvukovou sondou 36 uloženou soustředně v buňce 35 a je spojena s měničem 37 vně buňky 35. Toto zařízení pracuje v podstatě stejným způsobem jako zařízení z obr.l v tom smyslu, že ultrazvuk ze sond 36 se šíří trubicemi 18 do vírového míchadla, kde podporuje nukleaci a snižuje tvorbu nánosů. Zařízení vytváří podmínky pístového toku, který ovládá dobu pobytu tak, aby se zajistilo další řízení růstu krystalů a velikosti částic.
• ·· ·
-8-.
Na obr.5 je znázorněna obměna zařízení z obr.4 (která je rovněž použitelná pro zařízení 10 z obr.l). Obměna spočívá v tom, že přijímací nádrž 24 produktu je opatřena vodicí trubicí 40, t.j. soustřednou trubicí s otevřenými konci uvnitř nádrže 24. Výtok z vírového míchadla 12 působí, že kapalina proudí směrem dolů vodicí trubicí 40 a dochází v důsledku toho k recirkulaci kapaliny proudící vzhůru vně vodicí trubice 40. Ultrazvukové měniče 26 vystavují recirkulující kapalinu intenzivnímu ultrazvuku a snižují tak tvorbu nánosů a rozrušují shluky. Zpětně míšená recirkulující kapalina může vést k růstu větších krystalů, když se recirkulující krystaly dostávají do styku s přesycenou kapalinou vystupující z míchadla 12. Tato uspořádání zajišťují tvorbu zpětně míšeného prostředí, vhodného pro podporu růstu krystalů.
Na obr.6 je znázorněna alternativní obměna zařízení z obr.l (která by byla rovněž použitelná pro zařízení z obr.4), v níž je ultrazvukový měnič 44 uložen na vnější straně koncové stěny vírové komory 14 fluidikového vírového míchadla 12 ♦ To je zvlášť vhodné v případě vírového míchadla 12 o průměru nad kupříkladu 20 mm. Například by mohlo mít vírové míchadlo 12 v tomto provedení vnitřní průměr 50 mm. Jako v případě krystalizačního zařízení 10 podle obr.l, je během provozu měnič 44 kontinuálně napájen tak, že kapalina je vystavena intenzivnímu působení zvuku, když se roztok stává přesyceným. V tomto provedení vede výtok vírového míchadla 12 přímo do nahoře otevřené zadržovací nádrže 46. obsahující míchadlo 47 a se sadou ultrazvukových měničů 48 připojených k jeho stěně.
Bude zřejmé, že jestliže růst krystalů je pomalý, mů·· ··*· · ·· «· ···· • · · ·«···» · • · ··· · · · · · ” 9· · · ·· ···· ·· ··· ··· ···· ·· ·· že být výstup z nádrže 46 veden do reaktoru s pulzujícím průtokem, obsahujícím spojené vírové buňky, v nichž pulzující průtok zajišťuje dobře definovanou dobu pobytu, jako je popsáno v patentovém spisu GB 2 242 376 B nebo jak je popsáno ve spisu WO 00/29545, jelikož v zadržovací nádrži 46 každá vírová buňka v takovém reaktoru s pulzujícím proudem může být opatřena měniči osazenými na stěně pro rušení shluků a bránění tvorbě nánosů. Takové měniče mohou být buzeny přímo pro podporování tvorby malých krystalů, nebo v krátkých dávkách přetržitě tam, kde jsou požadovány větší krystaly.
Jestliže není požadována nukleace, potom v alternativním režimu provozu může být měnič napájen pouze tehdy, když uvnitř vírového míchadla 12 dochází k zanášení. Takové zanášení může být detekováno měřením poklesu tlaku mezi vstupem a výstupem míchadla 12.
Ve výše uvedených příkladech je směs kapalin a krystalů, vytvářená ve fluidikovém vírovém míchadle 12, vedena do přijímací nádrže 24, 28 nebo 46, v němž je proces růstu krystalů dokončen, přičemž působení ultrazvukem brání tvorbě shluků krystalů v této fázi. Krystaly, zpočátku tvořené ve směsi, jsou malé a mají malé rozložení částic. Vzniká nebezpečí, že v přijímací nádrži může dojít ke zrání krystalů, při němž větší krystaly budou růst na úkor menších krystalů, které se znovu rozpouštějí. Může být proto výhodné vypustit přijímací nádrž 24, 28 nebo 46 a místo toho směs rozprašovat pro vytvoření aerosolu. Kapičky aerosolu se potom mohou sušit pro vytvoření prášku z malých krystalů.
Fluidikové vírové míchadlo se může lišit od výše po• φ · · φφ φφφφ • φ · φ • φ ·φφ · φ ·
psaného míchadla, například tím, že má komoru o průměru 8 mm, s kuželovitým zužováním v jedné koncové stěně vedoucím k axiálnímu výstupu o průměru 0,8 mm, a se třemi tangenciálními vstupy, umístěnými ve stejnými odstupy okolo obvodu. Jako na obr.6, je měnič 44 (frekvence například 50 kHz) připojen ke druhé koncové stěně komory. Roztok S a antirozpouštědlo A jsou přiváděny do dvou tangenciálních vstupů, zatímco plyn jako stlačený vzduch jsou přiváděny do třetího tangenciálního vstupu. Výsledný sprej tvoří aerosol, který může být sušen.
Na obr.7 je znázorněno rozložení velikosti F krystalů farmaceutické látky, vypuzované z roztoku antirozpouštědlem (tlumícím krystalizaci) při použití fluidikového vírového míchadla. Pro srovnání je také znázorněno rozložení velikosti částic T, získané u reaktoru s nádrží s běžným mícháním (stirred tank). V případě fluidikového míchadla jsou krystaly zachycovány na filtrovém papíru při použití vakuového čerpadla ze spršky vystupující z vírového míchadla pro získání vzorku. Z uvedeného je zřejmé, že fluidikové vírové míchadlo poskytuje velmi úzké rozložení velikosti částic (přibližně 3,0 až 4,5 μιη), zatímco nádrž s běžným mícháním (stirred tank) poskytuje daleko širší spektrum velikosti částic (přibližně 3 μπι až 30 μπι).
Na obr.8 je znázrněno krystalizační zařízení 50 s určitými podobnostmi vůči obr.6. Vírové míchadlo 12 nese vně uložený ultrazvukový měnič 44. Do vírového míchadla 12 je přiváděn horký nasycený roztok S materiálu, jehož rozpustnost se zvětšuje s teplotou. V tomto příkladě je antirozpouštědlo A stlačený plyn (jako dusík). Výstup z vírového ·· φφφφ φφ φφφφ φ · « • φφφφ
1—· · ·· ♦ ·« · ·· ·«· ······· ·* ·« míchadla 12 napájí uzavřenou oddělovací komoru 52, která má při dně výstup 53 pro suspenzi krystalů v kapalině a při horním konci výstup 54 pro plyn a páry rozpouštědla. Výstup 54 je připojen přes kompresor 56 k vysokotlaké zásobní nádrži 58, z níž je stlačený plyn přiváděn do vírového míchadla 12. Páry rozpouštědla, které kondenzují v nádrži 58, mohou být recyklovány.
Míchadlo 12 je navrženo pro práci s významným poklesem tlaku, takže inertní plyn se rozpíná a chladne (v důsledku Joule-Thomsonova jevu). K ochlazení také dochází v důsledku odpařování rozpouštědla na plyn. Kombinace chlazení a zvyšování koncentrace rychle vytváří přesycený roztok, zatímco působení ultrazvuku z měniče 44 podporuje nukleaci krystalů rovnoměrným a řízeným způsobem. Ultrazvukové měniče 26 jsou s výhodou také osazeny na stěnách oddělovací komory 52 pro potlačování tvorby shluků a bránění vytváření nánosů.
V obměně zařízení z obr.8 rozprašuje vírové míchadlo 12, na němž je osazen měnič 44 a do něhož se přivádí přesycený roztok a antirozpouštědlo, směs přímo do rozprašovací sušičky. V rozprašovací sušičce jsou kapičky obsahující krystaly uváděny do styku s proudem horkého plynu, takže se jak antirozpouštědlo tak i rozpouštědlo odpařují. Tím se vytváří jemný pevný produkt. Ultrazvukové měniče mohou být osazeny na stěnách rozprašovací sušičky pro vytváření ultrazvukových vln v plynu a bránit tak shlukování jemných částic.
Je třeba poznamenat, že krystalizační zařízení podle • A ♦ · · · · · • · AAAA > A A
A AAA
-iL-:
A A AAA
AA A A « • A · ♦ A A A
A A A
AAA AAAA A A vynálezu se může lišit od těch, které byly popsány výše. Zejména může být frekvence ultrazvukových měničů v rozmezí například 20 kHz až 1 MHz. Tam, kde sonda měniče vybíhá skrz stěnu do vírové komory (jako na obr.l), je frekvenci výhodné zvolit podle rozměrů buňky a sondy, takže sonda je těsně upevněna ke stěně v uzlovém bodě. Jestliže je jako na obr.6 ultrazvukový měnič připojen k vnějšku stěny vírové komory, bude zřejmé, že jeden nebo více měničů mohou být připojeny k zakřivené boční stěně vírové komory místo k ploché koncové stěně. To je vhodnější pro větší vírové komory o výšce přesahující 15 mm.
Bude také zřejmé, že krystalizační zařízení podle vynálezu může být vhodné pro použití při krystalizaci široké škály různých látek. Některé materiály, u kterých by byl vhodný tento krystalizační postup a zařízení pro zajištění úzkého rozložení velikosti částic a také pro napomáhání řízení biologické dostupnosti, jsou: analgetika jako kodein, antialergeny jako kromoglykát sodný, antibiotika jako penicilín, cefalosporiny, streptomyciny nebo sufonamidy, antihistaminy, protizánětlivé látky, bronchodilatační látky nebo terapeutické proteiny a peptidy. Tento seznam není uvažovaný jako vyčerpávající, nebot vynález je použitelný pro v podstatě jakýkoli krystalizační proces. Jiné možné sloučeniny by byly aminoalkoholy, pektiny a komplexní cukry. Jiné souvislosti, v nichž jsou rozložení velikosti částic a jejich morfologie důležité pro použití materiálu, zahrnují barviva a pigmenty, jako azosloučeniny, a fotochromatické sloučeniny, a výrobu některých katalytických materiálů.
Kupříkladu se může draselný penicilín G srážet z roz····
• · · • · ··« ©L · • ···· toku v n-butylacetátu při použití alkalického antirozpouštědla, jako je hydroxid draselný nebo roztok acetátu draselného. Další užitek vyplývá v tomto případě z toho, že intenzivní míchání v přítomnosti ultrazvuku brání tvorbě lokalizovaných oblastí s vysokým pH, kde může docházet k tvorbě kyseliny peniciloinové, katalyzované pomocí zásady, jako nečistoty. Co nejrovnoměrnější rozložení velikosti částic, jakož i a rušení tvorby nánosů je v tomto případě žádoucí.
Jako další příklad může být získávána srážením (precipitací) velká škála různých aminokyselin. Například mohou být sráženy pektiny z vodného roztoku při použití ethanolového antirozpouštědla a případně může být také upravována hodnota pH. Mohou být také sráženy komplexní cukry, jako glukosamin, přičemž v tomto případě je srážení s výhodou prováděno primárně chlazením, například použitím zařízení popsaného na obr.8, kde antirozpouštědlo je inertní plyn, jako je dusík uzpůsobený pro vyvolávání chlazení roztoku. Jiné sacharidové sloučeniny, jako d-maltóza, sacharóza a d-cellobióza mohou být krystalizovány podobným způsobem. Tyto sloučeniny se rozpouštějí v horké vodě, ale snadno nekrystalizují, když jsou ochlazeny (nasycený roztok při 50°C nebude tvořit krystaly, ani když je ochlazen na 20°C a ponechán po dobu 24 hodin), ale tvoří krystaly v přítomnosti ultrazvuku, například se zařízením jako na obr.8.
Claims (13)
- PATENTOVÉNÁROKY nemz se misi krystalizace1. Způsob provádění krystalizace, při tekutiny (A, S) pro vyvolávání srážení nebo průchodem fluidikovým vírovým míchadlem (12), přičemž tekutiny jsou ve fluidikovém vírovém míchadle (12) vystavovány ultrazvuku o vysoké intenzitě.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že doba pobytu tekutin (A, S) ve fluidikovém vírovém míchadle (12) je kratší než 0,1 s.
- 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že ultrazvuk se zavádí sondou (20) vybíhající do vírové komory (14) fluidikového vírového míchadla (12).
- 4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že ke stěně vírové komory (14) je připojen ultrazvukový měnič (44), a to tak, že se ultrazvuk vysílá skrz stěnu do vírové komory (14).
- 5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím že jsou uspořádány ultrazvukové měniče (36, 26) pro vystavování kapalinových proudů (A, S) přiváděných do vírového míchadla (12) nebo kapalinové směsi vystupující z vírového míchadla (12) působení ultrazvuku tak, že ultrazvuk se šíří kapalinami a potrubími přivádějícími tyto kapaliny do vírového míchadla (12).
- 6. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačený tím, že s tekutinami (A, S) se také ve fluidikovém víro•Φ ΦΦΦΦ • * ΦΦΦΦ-1Š-:Φ φ φφφ vém míchadle (12) míchá plyn.
- 7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že tekutiny vystupující z fluidikového vírového míchadla (12) se rozprašují do sušicího pásma.
- 8. Zařízení pro provádění způsobu podle kteréhokoli z nároků 1 až 7.
- 9. Zařízení pro míchání dvou tekutin (A, S), obsahující fluidikové vírové míchadlo (12), které obsahuje v podstatě válcovou vírovou komoru s nejméně dvěma obvodovými vstupy, z nichž nejméně jeden je v podstatě tangenciální, a s axiálním výstupem, a bez narážek pro rušení vírového toku, pro umožňování rychlého a důkladného promíchání tekutin, a také obsahující prostředky (20, 44, 26, 36) pro vystavování tekutin ve vírové komoře (14) ultrazvuku o vysoké intenzitě.
- 10. Zařízení podle nároku 9, vyznačené tím, že ultrazvukový prostředek obsahuje sondu (20), vybíhající do vírové komory (14) fluidikového vírového míchadla (12).
- 11. Zařízení podle nároku 9, vyznačené tím, že ultrazvukový prostředek obsahuje měnič (44), připojený ke stěně vírové komory (14) tak, že ultrazvuk je vysílán skrz stěnu do vírové komory (14).
- 12. Zařízení podle nároku 9, vyznačené tím, že ultrazvukový prostředek obsahuje ultrazvukové měniče (36, 26) pro vystavování tekutinových proudů (A, S) přiváděných do ·· ···· •A 9 9 999 9 9 9 9 9 9 9 9 * • · ··· · 9 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9
- 16— · * ·· ···· •*-^·· ··· ··· 9999 99 99 vírového míchadla (12) nebo tekutinové směsi vystupující z vírového míchadla (12) působení ultrazvuku tak, že ultrazvuk se šíří tekutinami a potrubími přivádějícími tyto tekutiny do vírového míchadla (12).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB0111083A GB0111083D0 (en) | 2001-05-05 | 2001-05-05 | Formation of small crystals |
GB0127380A GB0127380D0 (en) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | Formation of small crystals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ20032996A3 true CZ20032996A3 (cs) | 2004-04-14 |
Family
ID=26246040
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ20032996A CZ20032996A3 (cs) | 2001-05-05 | 2002-05-02 | Způsob a zařízení provádění krystalizace a zařízení pro míchání dvou tekutin |
Country Status (17)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6960256B2 (cs) |
EP (1) | EP1409101B1 (cs) |
JP (1) | JP2004530545A (cs) |
CN (1) | CN1250312C (cs) |
AT (1) | ATE322936T1 (cs) |
AU (1) | AU2002307907B2 (cs) |
BR (1) | BR0209433A (cs) |
CA (1) | CA2445146A1 (cs) |
CZ (1) | CZ20032996A3 (cs) |
DE (1) | DE60210622T2 (cs) |
DK (1) | DK1409101T3 (cs) |
ES (1) | ES2261730T3 (cs) |
NO (1) | NO20034848L (cs) |
NZ (1) | NZ529258A (cs) |
PL (1) | PL364626A1 (cs) |
PT (1) | PT1409101E (cs) |
WO (1) | WO2002089942A1 (cs) |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE40407E1 (en) | 1999-05-24 | 2008-07-01 | Vortex Flow, Inc. | Method and apparatus for mixing fluids |
US8096700B2 (en) * | 1999-11-24 | 2012-01-17 | Impulse Devices Inc. | Heat exchange system for a cavitation chamber |
EP1539319A4 (en) * | 2002-04-29 | 2005-10-12 | Bristol Myers Squibb Co | CRYSTALLIZATION SYSTEM USING ATOMIZATION |
GB0219815D0 (en) | 2002-08-24 | 2002-10-02 | Accentus Plc | Preparation of small crystals |
US7244307B2 (en) * | 2002-05-31 | 2007-07-17 | Accentus Plc | Production of crystalline materials by using high intensity ultrasound |
EP1509301B1 (en) * | 2002-05-31 | 2007-01-03 | Accentus plc | Production of crystalline materials by using high intensity ultrasound |
WO2004034943A2 (en) * | 2002-10-17 | 2004-04-29 | Boehringer Ingelheim Pharma Gmbh & Co.Kg | Process and reactor for the manufacture of powders of inhalable medicaments |
US20040197275A1 (en) | 2002-10-17 | 2004-10-07 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne | Process for the manufacture of powders of inhalable medicaments |
JP4748584B2 (ja) * | 2003-01-31 | 2011-08-17 | 水ing株式会社 | 晶析法による液中イオンの除去方法及び装置 |
EP1610878B1 (en) | 2003-02-21 | 2014-09-03 | University Of Bath | Process for the production of particles |
JP5090729B2 (ja) * | 2003-03-04 | 2012-12-05 | ファイブ・スター・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | 流体力学的キャビテーション結晶化装置および方法 |
SE0302029D0 (sv) * | 2003-07-07 | 2003-07-07 | Astrazeneca Ab | Novel process |
JP2005177746A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Mitsubishi Chemicals Corp | 有機化合物微粒子の製造方法 |
WO2005051511A1 (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | Mitsubishi Chemical Corporation | 有機化合物微粒子の製造方法 |
GB0405108D0 (en) * | 2004-03-06 | 2004-04-07 | Accentus Plc | Removal of sodium oxalate from a bayer liquor |
US7314516B2 (en) * | 2004-12-29 | 2008-01-01 | Five Star Technologies, Inc. | Hydrodynamic cavitation crystallization device and process |
WO2006113309A1 (en) | 2005-04-15 | 2006-10-26 | Dr. Reddy's Laboratories Ltd. | Lacidipine particles |
WO2008109577A1 (en) * | 2007-03-05 | 2008-09-12 | Transform Pharmaceuticals, Inc. | Polymorphs of 7-[(3-chloro-6,11-dihydro-6-methyldibenzo[c,f][1,2]thiazepin-11-yl)amino]heptanoic acid s,s dioxide and methods of making and using the same |
GB0705159D0 (en) * | 2007-03-19 | 2007-04-25 | Prosonix Ltd | Process for making crystals |
GB0711680D0 (en) * | 2007-06-18 | 2007-07-25 | Prosonix Ltd | Process |
CN101356958B (zh) * | 2007-07-30 | 2012-12-19 | 广西工学院 | 一种强化硫熏中和反应的制糖澄清工艺方法 |
MX2011000405A (es) | 2008-07-18 | 2011-03-04 | Prosonix Ltd | Proceso para mejorar la cristalinidad. |
GB0914240D0 (en) | 2009-08-14 | 2009-09-30 | Breath Ltd | Steroid solvates |
GB0914231D0 (en) | 2009-08-14 | 2009-09-30 | Breath Ltd | Dry powder inhaler formulations |
GB0918431D0 (en) | 2009-10-21 | 2009-12-09 | Prosonix Ltd | Process for improving crystallinity |
AU2011350062B2 (en) | 2010-12-30 | 2015-09-03 | Yava Technologies Inc. | Transition metal compound particles and methods of production |
EP2500072A1 (en) | 2011-03-15 | 2012-09-19 | LEK Pharmaceuticals d.d. | A novel process of residual solvent removal |
US8821616B2 (en) | 2011-04-04 | 2014-09-02 | Georgia Tech Research Corporation | Zeolite DDR nanoparticles |
WO2012138418A1 (en) | 2011-04-04 | 2012-10-11 | Georgia Tech Research Corporation | Zeolite ddr nanocrystals |
WO2012138419A1 (en) | 2011-04-04 | 2012-10-11 | Georgia Tech Research Corporation | Mof nanocrystals |
CN103958744B (zh) * | 2011-07-14 | 2016-08-31 | 科瓦里斯股份有限公司 | 用于使用聚焦声制备纳米晶体组合物的系统和方法 |
RU2497580C1 (ru) * | 2012-03-05 | 2013-11-10 | Долгополов Юрий Яковлевич | Ультразвуковой диспергатор долгополова |
US9375678B2 (en) | 2012-05-25 | 2016-06-28 | Georgia Tech Research Corporation | Metal-organic framework supported on porous polymer |
BR112015024868A2 (pt) * | 2013-03-28 | 2017-07-18 | Instillo Gmbh | método para produzir dispersões e matérias sólidas através de precipitação, coprecipitação e processo de auto-organização controlados e método para produzir dispersões e matérias sólidas através de precipitação controlada, coprecipitação e processo de auto-organização em um reator de microjato |
US9994501B2 (en) | 2013-05-07 | 2018-06-12 | Georgia Tech Research Corporation | High efficiency, high performance metal-organic framework (MOF) membranes in hollow fibers and tubular modules |
US9687791B2 (en) | 2013-05-07 | 2017-06-27 | Georgia Tech Research Corporation | Flow processing and characterization of metal-organic framework (MOF) membranes in hollow fiber and tubular modules |
US9789455B2 (en) * | 2013-09-30 | 2017-10-17 | Bedoukian Research, Inc. | Vortex mixing apparatus and method of use thereof |
CN107551920B (zh) * | 2016-07-01 | 2024-04-26 | 中国科学院声学研究所 | 一种多尺度掺混器以及掺混方法 |
CN113646069B (zh) * | 2019-04-10 | 2023-09-22 | 米其林集团总公司 | 用于生产基于弹性体的复合物的强力混合工具 |
CN113521791A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-10-22 | 福建江夏学院 | 一种光电半导体薄膜的超声波振荡制备装置 |
CN113577806B (zh) * | 2021-08-11 | 2022-08-02 | 中北大学 | 一种制备含能材料的喷雾干燥床及其制备含能材料的方法 |
CN115253367B (zh) * | 2022-08-31 | 2024-07-09 | 浙江新和成股份有限公司 | 一种布洛芬微晶的生产装置及结晶方法和产品 |
CN115624892B (zh) * | 2022-09-05 | 2024-05-07 | 安徽工业大学 | 一种用于模拟锅炉烟气气溶胶的生成装置和方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3979269A (en) * | 1975-02-25 | 1976-09-07 | DSO "Pharmachim | Method for obtaining tetracyclinehydrochloride |
US5707634A (en) * | 1988-10-05 | 1998-01-13 | Pharmacia & Upjohn Company | Finely divided solid crystalline powders via precipitation into an anti-solvent |
GB9007027D0 (en) * | 1990-03-29 | 1990-05-30 | Atomic Energy Authority Uk | Precipitation apparatus and method |
SE9501384D0 (sv) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | Astra Ab | Process for the preparation of respirable particles |
GB2341120B (en) * | 1998-09-04 | 2002-04-17 | Aea Technology Plc | Controlling uniformity of crystalline precipitates |
GB9828721D0 (en) * | 1998-12-24 | 1999-02-17 | Glaxo Group Ltd | Novel apparatus and process |
BR0007396A (pt) | 1999-01-29 | 2001-10-30 | Bristol Myers Squibb Co | Aparelho e processo de cristalização por jato deimpacto sÈnico |
-
2002
- 2002-05-02 NZ NZ529258A patent/NZ529258A/en unknown
- 2002-05-02 CZ CZ20032996A patent/CZ20032996A3/cs unknown
- 2002-05-02 EP EP02769152A patent/EP1409101B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-02 CN CNB028093976A patent/CN1250312C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-05-02 CA CA002445146A patent/CA2445146A1/en not_active Abandoned
- 2002-05-02 PL PL02364626A patent/PL364626A1/xx unknown
- 2002-05-02 DK DK02769152T patent/DK1409101T3/da active
- 2002-05-02 WO PCT/GB2002/002006 patent/WO2002089942A1/en active IP Right Grant
- 2002-05-02 DE DE60210622T patent/DE60210622T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-02 ES ES02769152T patent/ES2261730T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-02 AU AU2002307907A patent/AU2002307907B2/en not_active Ceased
- 2002-05-02 PT PT02769152T patent/PT1409101E/pt unknown
- 2002-05-02 US US10/476,156 patent/US6960256B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-05-02 JP JP2002587069A patent/JP2004530545A/ja active Pending
- 2002-05-02 BR BR0209433-9A patent/BR0209433A/pt not_active Application Discontinuation
- 2002-05-02 AT AT02769152T patent/ATE322936T1/de not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-10-30 NO NO20034848A patent/NO20034848L/no unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1409101A1 (en) | 2004-04-21 |
CN1250312C (zh) | 2006-04-12 |
WO2002089942A1 (en) | 2002-11-14 |
DE60210622T2 (de) | 2007-04-05 |
CN1507365A (zh) | 2004-06-23 |
PT1409101E (pt) | 2006-07-31 |
DE60210622D1 (de) | 2006-05-24 |
US6960256B2 (en) | 2005-11-01 |
ES2261730T3 (es) | 2006-11-16 |
EP1409101B1 (en) | 2006-04-12 |
DK1409101T3 (da) | 2006-07-31 |
NZ529258A (en) | 2004-07-30 |
US20040139908A1 (en) | 2004-07-22 |
NO20034848D0 (no) | 2003-10-30 |
NO20034848L (no) | 2004-01-05 |
PL364626A1 (en) | 2004-12-13 |
JP2004530545A (ja) | 2004-10-07 |
AU2002307907B2 (en) | 2007-03-01 |
CA2445146A1 (en) | 2002-11-14 |
ATE322936T1 (de) | 2006-04-15 |
BR0209433A (pt) | 2004-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CZ20032996A3 (cs) | Způsob a zařízení provádění krystalizace a zařízení pro míchání dvou tekutin | |
AU2002307907A1 (en) | Formation of small crystals | |
ES2734516T3 (es) | Sistema y procedimiento mecánicos que procesan de manera continua una combinación de materiales | |
Chattopadhyay et al. | Production of griseofulvin nanoparticles using supercritical CO2 antisolvent with enhanced mass transfer | |
US9808778B2 (en) | Mechanical system that continuously processes a combination of materials | |
US7326294B2 (en) | Preparation of small crystals | |
JP2004530545A5 (cs) | ||
JP2008525308A (ja) | 流体力学的キャビテーションによる結晶化の装置および方法 | |
Fern et al. | Continuous synthesis of nano-drug particles by antisolvent crystallization using a porous hollow-fiber membrane module | |
US7128784B2 (en) | Small particle-adjustment crystallization process | |
KR20040094448A (ko) | 결정 성장에 사용되는 장치 및 방법 | |
AU2003225099A1 (en) | Crystallization system utilizing atomization | |
Liu et al. | Continuous antisolvent crystallization of dolutegravir sodium using microfluidics | |
JP2006516105A (ja) | 衝突プレート・アセンブリを使用する結晶化方法および装置 |