DE2653864A1 - Einrichtung und verfahren zum bestimmen des endpunktes eines prozesses - Google Patents

Einrichtung und verfahren zum bestimmen des endpunktes eines prozesses

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DE2653864A1 DE19762653864 DE2653864A DE2653864A1 DE 2653864 A1 DE2653864 A1 DE 2653864A1 DE 19762653864 DE19762653864 DE 19762653864 DE 2653864 A DE2653864 A DE 2653864A DE 2653864 A1 DE2653864 A1 DE 2653864A1
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    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/21—Measuring
    • B01F35/213—Measuring of the properties of the mixtures, e.g. temperature, density or colour
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G—PHYSICS
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Description

DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SaNDMAIR
PATENTANWÄLTE
8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45
Anwaltsakte: 27 6O9 2 6. NGV. 1376
The Boots Company Limited Nottingham / England
Einrichtung und Verfahren zum Bestimmen des Endpunktes eines Prozesses
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen des Endpunktes eines Prozesses, insbesondere eines Steuerprozesses, bei welchem in Partikelform vorliegende Materialien hin- und herbewegt bzw. gerührt werden.
Während verschiedener Prozesse oder Verfahren, bei welchen in Partikelform vorliegende Materialien hin- und herbewegt bzw.
XX/VII/m
·— 2 —
t (0!») 9882 72 8 München 80, Mauerkircherstraße 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100
987043 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 3890002624
983310 TELEX: 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808
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gerührt werden, kann eine Änderung in den Fließeigenschaften des Materials eintreten. Hierbei ist es oft wichtig, daß der Bewegungsvorgang angehalten wird, wenn sich die Fließeigenschaften in einem geforderten Maß geändert haben.
Infolgedessen ist es, wenn beispielsweise bestimmte Pulvermengen tablettiert werden, um beispielsweise Medikamente enthaltende Tabletten zu formen, im allgemeinen erforderlich, das Pulver in einem bestimmten Maße zu granulieren, bevor das Material zu Tabletten gepreßt wird. Hierzu wird im allgemeinen das Pulver in Gegenwart von Granulierungshilfsmitteln gemischt. Bei einer bestimmten Mischung ist es jedoch wichtig, daß der genaue Granulierungsgrad erreicht wird. Wenn die Mischungen entweder ungenügend oder zu stark granuliert werden, dann werden nicht den Erwartungen entsprechende Tabletten geformt.
Eine Möglichkeit, zu bestimmen, wie weit die Granulierung fortgeschritten ist, besteht darin, den von der Mischeinrichtung aufgenommenen, elektrischen Strom zu messen, welcher infolge der zunehmenden Motorbelastung zunimmt, wenn die Mischung mehr granuliert wird. Das Mischen kann dann abgestellt werden, wenn der Strom einen vorbestimmten Wert erreicht. Dieses Verfahren, den sogenannten "Endpunkt" zu bestimmen, ist jedoch nicht sehr genau, da der Strom schwankt und veränderliche Größen infolge von Energieverlusten in dem Getriebe, den Lagern usw. auftreten. Infolgedessen ist es leicht möglich, entweder über den "End-
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punkt" hinauszugehen und eine Füllung bzw. eine vorgegebene Materialmenge zu verderben, oder anzuhalten, bevor der genaue "Endpunkt" erreicht worden ist, so daß auf diese Weise Zeit vergeuded wird. Bei einem anderen Bewegungs- oder Rührvorgang, bei welchem eine "Endpunkt"-Bestimmung wichtig ist, werden Tablettenkerne mit Zucker überzogen, indem eine Zuckerlösung über sie gegossen wird, während sie in einer rotierenden Pfanne bewegt werden. Wenn die Zuckerlösung über die Oberflächen aller Tabletten verteilt worden ist, wird heiße Luft über die Tabletten geblasen, um sie zu trocknen. Um einen maximalen Wirkungsgrad bei Verwenden einer derartigen Pfanne zu erreichen, sollte der Trocknungsvorgang so bald wie möglich abgebrochen werden, nachdem alle Tabletten im richtigen Maß getrocknet sind. Ein zu starkes Trocknen kann jedoch auch hier dazu führen, daß der Überzug brüchig und spröde wird und einiges Material durch Abrieb verlorengeht. Um den richtigen Trocknungswert zu erreichen, muß eine genaue "Endpunkt"-BeStimmung vorgenommen werden. Bei einigen vorgeschlagenen Verfahren wird die Feuchtigkeit der austretenden Trocknungsluft bestimmt, aber diese und andere vorstehend angeführte Verfahren weisen verschiedene Nachteile auf.
Die Erfindung soll daher eine einfache Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen derartiger "Endpunkte" schaffen.
Gemäß der Erfindung ist daher eine Einrichtung zum Bestimmen des
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des Endpunktes eines Prozesses geschaffen, bei welchem die Fließeigenschaften von in Partikelform vorliegendem Material während eines Bewegungs- oder Rührvorgangs geändert werden, wobei ein Meßfühler vorgesehen ist, der in das Gefäß einzusetzen ist, in welchem der Bewegungs- oder Kührvorgang stattfinde^ und welcher ausgelenkt oder verbogen wird, wenn er von dem zu bewegenden Material getroffen wird, und ferner eine Fühleinrichtung vorgesehen ist, um zu fühlen, wann die Amplitude oder die Frequenz der Auslenkungen des Meßfühlers sich bei einem vorgegebenen Wert ändert.
Im allgemeinen ist der Endpunkt, welcher zu suchen ist, erreicht, wenn die Amplitude der Auslenkungen des Meßfühlers sich auf einen höheren als den vorgegebenen Wert ändert. In einigen Prozessen nimmt jedoch die Amplitude ab, wenn der Bewegungsvorgang weitergeht, wenn beispielsweise die Partikel im allgemeinen kleiner werden und der interessierende Endpunkt infolgedessen einer sein kann, bei welchem die Amplitude der Auslenkungen des Meßfühlers bei einem vorgegebenen Wert abgenommen hat. Gewöhnlich muß eine Anzahl Auslenkungen mit der vorgegebenen Amplitude gefühlt werden, bevor der Endpunkt erreicht ist. In einigen Fällen ist jedoch, sobald die vorgegebene Amplitude gefühlt wird, bereits der Endpunkt erreicht. In ähnlicher Weise kann nicht immer die Amplitude der Schwingungen das Kriterium sein, sondern der Endpunkt kann nur getroffen werden, wenn die Frequenz sich auf einen vorgegebenen Wert geändert hat.
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Die Erfindung ist dagegen insbesondere zum Bestimmen von Endpunkten anwendbar, wo die Frequenz der Auslenkungen des Meßfühlers über einer vorgegebenen Amplitude über einen vorgegebenen Wert ansteigt.
Vorzugsweise werden die Auslenkungen dadurch gefühlt und bestimmt, daß ein Dehnungsmeßstreifen an dem Meßfühler angebracht wird, wodurch dann die Amplitude der Auslenkungen des Meßfühlers ohne weiteres bestimmt werden kann. Andere Verfahren weisen piezoelektrische oder optische Einrichtungen auf.
Der Meßfühler kann üblicherweise einen dünnen bzw. schmalen Stahloder Messingstab mit einem größeren Auftreffplättchen oder "Target" an seinem Ende aufweisen. Der Dehnungsmeßstreifen wird üblicherweise in dem schmalen dünnen Abschnitt des Stabes angebracht.
Im allgemeinen sind auch Warn- und/oder Rückkopplungseinrichtungen vorgesehen, welche in Betrieb gesetzt und angeschaltet werden, wenn die Fühleinrichtung gefühlt hat, daß die Amplitude und/oder die Frequenz der Auslenkungen des Meßfühlers sich bei einem vorgegebenen Wert ändert.
Der Meßfühler kann an dem Gefäß angebracht werden, in welchem der Rührvorgang stattfindet, oder er kann an einer außenliegenden Stelle, wie beispielsweise einem starren Rahmengestell,
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angebracht sein und wird bloß in das Gefäß eingeführt. Wenn er an dem Gefäß angebracht ist, kann dies an einer passenden Stelle sein, welche sich aus der Form des jeweiligen Gefäßes und/oder des durchzuführenden Vorgangs ergibt.
Wenn zu tablettierendes Material granuliert wird, wird dies im allgemeinen in einem Gerät durchgeführt, das dem Gerät ähnlich ist, das zum Teigherstellen verwendet wird. In einem derartigen Fall kann der Meßfühler vorteilhafterweise an dem Deckel des Geräts befestigt werden, so daß er sich nach unten in das Mischgefäß erstreckt. Wenn die Granulierung fortschreitet, ändert sich das Moment der Partikel, und folglich ändert sich auch die Amplitude der an dem Meßfühler hervorgerufenen Auslenkungen, wenn er von Partikeln getroffen wird. Bei einigen Mischgeräten kann es vorteilhaft sein, den Meßfühler an einer Wand des Gefäßes anzubringen und ihn erforderlichenfalls so anzuordnen, daß er von den Mischerblättern nicht abgeschnitten bzw. beschädigt wird, so daß der Meßfühler über ihnen an einer bestimmten Stelle angeordnet werden kann, wenn sie sich drehen.
Um den Endpunkt beim Trocknen von überzogenen Tabletten zu bestimmen, kann der Meßfühler vorteilhafterweise an einem starren Rahmengestell vor den Trocknungspfannen angeordnet und in die Tabletten eingeführt werden. Wenn sich die Pfanne dreht, werden die Tabletten bewegt und mitgenommen und rollen dann aufgrund der Schwerkraft wieder zurück. Da sie trockener werden, bewegen
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sie sich freier, ihr Moment nimmt zu, und folglich nimmt auch die Amplitude der Auslenkungen an dem Meßfühler zu.
Die Warneinrichtung kann einen optischen und/oder einen akustischen Alarm aufweisen, wie beispielsweise eine Glocke oder eine Sirene, um die Bedienungsperson aufmerksam zu machen, daß der Endpunkt erreicht worden ist. Bei einer Granulierung von Pulver wird der Rührstab des Mischgeräts dann abgestellt, um eine weitere Granulierung zu verhindern. Bein Trocknen von Tabletten schaltet die Bedienungsperson im allgemeinen zuerst die heiße Trocknungsluft ab und gibt noch mehr Zuckerlösung zu, um einen weiteren Überzug auf den Tabletten zu schaffen, welcher dann wieder getrocknet wird, wenn die Lösung vollständig über den Tabletten verteilt worden ist. Wenn die geforderte Anzahl von überzügen aufgebracht ist, kann die sich drehende Pfanne abgestellt werden.
Außer oder statt der Warneinrichtung kann ein Rückkopplungsmechanismus vorgesehen sein, wobei dann die vorbeschriebenen Vorgänge automatisch durchgeführt werden können. Wenn infolgedessen der Endpunkt der Granulierung erreicht ist, wird der Rührstab automatisch abgestellt. In ähnlicher Weise kann, wenn überzogene Tabletten ausreichend getrocknet sind, die heiße Trockungsluft automatisch abgestellt werden, und erforderlichenfalls kann weitere Zuckerlösung automatisch beigegeben werden, oder die sich drehende Pfanne kann automatisch abgestellt und stillgesetzt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 im Schnitt eine Seitenansicht einer Granulierungsmischeinrichtung mit einem an einer vorgegebenen Stelle angebrachten Meßfühler;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Meßfühlers.
In den Figuren weist die Mischeinrichtung ein Gefäß 1 mit einem Deckel 2 und Mischerblätter 3 auf, die von einem Elektromotor gedreht werden. An dem Deckel 2 ist ein Meßfühler 5 angebracht, welcher eine zylindrische Auftreffflache bzw. ein "Target" 6 aus rostfreiem Stahl aufweist, das über einen Stahlstab 7 mit einem Messingzylinder 8 verbunden ist, welcher sich unten zu einem schmalen Abschnitt 9 verengt, an welchem Dehnungsmeßstreifen
10 angebracht sind. Der Abschnitt 9 aus Messing ist mit einem massiven Stab 11 aus rostfreiem Stahl verbunden, welcher an dem Deckel 2 befestigt ist.
Der obere Teil des Meßfühlers ist von einer Hülse 12 umgeben, welche an dem Deckel befestigt ist. Der untere Teil des Stabes
11 paßt genau in die Hülse 12. Von den Dehnungsmeßstreifen 10 führen Drähte zu einem elektronischen Empfänger 13, welcher die von den Meßstreifen 10 gefühlten Schwingungen aufzeichnet und
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welcher elektrisch mit dem Rührwerkmotor k verbunden ist, so daß, wenn die Frequenz der Schwingungen oberhalb einer vorgegebenen Amplitude über einen vorgegebenen Wert ansteigt, der Motor automatisch abschaltet bzw. abgeschaltet wird.
Wenn ein Pulver vor dem Tablettieren zu granulieren ist, wird das Pulver, das mit Granulxerungshilfsmxtteln gemischt wird, in dem Gefäß 1 mittels der sich drehenden Mischerblätter 3 gerührt. Wenn die sich bewegenden Partikel auf das Aufprallplättchen bzw. das "Target" 6 auftreffen, wird der Meßfühler ausgelenkt, und die Schwingungen in dem dünneren Abschnitt 9 werden mittels der Dehnungsmeßstreifen 10 gefühlt. Wenn das Pulver mehr granuliert wird, nimmt die Größe und damit auch das Moment der sich bewegenden Partikel zu, und auch die Amplitude der Auslenkungen des Fühlers wird größer.
Der erforderliche Granulierungsgrad hängt dann von der zu tablettierenden Mischung ab. Dies wird gewöhnlich durch Versuche festgestellt und bestimmt, wobei Fehler vorkommen.
Wenn dieser (Zeit-)Punkt erreicht ist, kann die geforderte Amplitude der Auslenkungen bemerkt und festgestellt werden. Ebenso kann auch die Frequenz der Schwingungen oberhalb dieser Amplitude festgestellt werden. Die Einrichtung kann dann so programmiert sein, daß, wenn die nächste Füllung bzw. vorgegebene Menge derselben -Mischung zu granulieren ist, die Misch-
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einrichtung abgeschaltet und stillgesetzt wird, wenn diese Schwingungsfrequenz oberhalb der vorgegebenen Amplitude erreicht ist.
Beispielsweise ist festgestellt worden, daß, wenn vor dem Tablettieren eine Mischung, die ein Arzneimittel, wie Paracetamol, enthält, zu granulieren ist, die erfindungsgemäße Einrichtung verwendet wird und sich das Gerät automatisch abschalten läßt, der Granulierungsgrad sich von Füllung zu Füllung nicht ändert. Jedoch ist festgestellt worden, daß, wenn das Gerät abgeschaltet wird, der Motorstrom, der zu diesem Zeitpunkt aufgennmmen worden ist, sich in weiten Grenzen von Füllung zu Füllung geändert hat. Wenn daher die Bedienungsperson jedes Mal bei demselben vorbestimmten Wert abgeschaltet hat, wie es bisher üblich war, wurden die Granulierungsgrade von Füllung zu Füllung verschieden sein.
Patentansprüche
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Le
erse

Claims (1)

  1. 26 6 3^64
    Patentansprüche
    1. Einrichtung zum Bestimmen des Endpunktes eines Prozesses, bei welchem die Fließeigenschaften von in Partikelform vorliegendem Material durch einen Bewegungs- oder Rührvorgang geändert werden, gekennzeichnet durch einen Meßfühler (5-) « der in ein Gefäß (l) einführbar ist, in welchem ein Bewegungs- oder Rührvorgang stattfindet und welcher ausgelenkt wird, wenn er von dem zu bewegenden Material getroffen wird, und durch eine Fühleinrichtung (lO), um zu fühlen, wann die Amplitude und/oder die Frequenz der Auslenkungen des Meßfühlers (6) sich auf einen vorgegebenen Wert ändert.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkungen mittels eines Dehnungsmeßstreifens (10) gefühlt werden, der an dem Meßfühler (5) angebracht ist, wodurch die Amplitude und/oder die Frequenz der Auslenkungen des Meßfühlers (5) bestimmt werden kann.
    3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2m dadurch gekennzeichnet , daß eine Warn- und/oder Rückkopplungseinrichtung vorgesehen ist, welche in Betrieb gesetzt werden, wenn die Fühleinrichtungen (10) gefühlt haben, daß die
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    " ORSGiMAL INSPECTED
    Amplitude und/oder die Frequenz der Äuslenkungen des Fühlers (5) sich bei einem vorgegebenen viert geändert haben.
    1I. Einrichtung nach. Anspruch 3 1 dadurch gekenmzei c h n e t , daß mittels der Rückkopplungseinrichtung der Rührvorgang abgeschaltet und beendet wird.
    5- Einrichung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Fühleinrichtungen Einrichtungen aufweisen, um zu fühlen, wann die Frequenz der Auslenkungen des Meßfühlers (5) oberhalb einer vorgegebenen Amplitude über einen vorgegebenen Wert ansteigt.
    6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in einem Mischgefäß (l) zum Granulieren eines Pulvers der Meßfühler (5) an dem Deckel (2) des Gefäßes (l) befestigt ist und nach unten in das Gefäß (l) vorsteht.
    7. Verfahren zum Bestimmen des Endpunktes eines Prozesses, bei welchem die Fließeigenschaften von in Partikelform vorliegendem Material während eines Bewegungs- oder Rührvorgangs geändert werden, dadurch gekennzeichnet , daß ein Meßfühler (5) angeordnet wird, der von dem in Partikelform vorliegenden Material getroffen wird, solange dies bewegt oder gerührt wird, daß dadurch dann der Meßfühler (5)
    ?09823/0727
    2Β53Θ6Λ
    - ν* -ϊ
    ausgelenkt wird und gefühlt wird, wann die Amplitude und/oder die Frequenz der Auslenkung des Meßfühlers (5) sich bei einem vorgegebenen Wert ändert.
    8. Verfahren nach Anspruch 75 dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkungen mittels eines Dehnungsmeßstreifens (10) gefühlt werden, der an dem Meßfühler (5) angebracht ist, wodurch dann die Amplitude und die Frequenz der Auslenkungen des Meßfühlers (5) bestimmt werden kann.
    9· Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Auslenkungen des Meßfühlers (5) oberhalb einer vorgegebenen Amplitude, wenn sie einen vorgegebenen Viert erreicht, gefühlt wird.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7) 8 oder 9i dadurch gekennzeichnet , daß Rückkopplungseinrichtungen, um den Bewegungs- oder Rührvorgang zu ändern, in Betrieb gesetzt werden, wenn die Fühleinrichtung (10) gefühlt hat, daß die Amplitude und/oder die Frequenz der Auslenkungen des Meßfühlers sich bei einem vorgegebenen Wert geändert haben.
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    ORIGINAL INSPECTED
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