DE69217918T2 - Wirbelschicht-behandlungseinrichtung und verfahren, um darin ein gut zu granulieren oder zu beschichten - Google Patents

Wirbelschicht-behandlungseinrichtung und verfahren, um darin ein gut zu granulieren oder zu beschichten

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wirbelschicht-Behandlungseinrichtung mit einem eine Sprühdüse enthaltenden Gutbehälterab- schnitt.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Granulieren oder Überziehen eines Gutes in einem Wirbelbett in einer Behandlungseinrichtung.
  • Es wurden schon mehrere verschiedene Wirbelschicht-Behandlungseinrichtungen bereitgestellt, die mindeßtens eine Sprühdüse aufweisen undd zum Granulieren oder überziehen von Teilchen eines Gutes dienen. Die DE-A-3 323 418 offenbart zum Beispiel eine Behandlungseinrichtung mit einem Gehäuse, das eine Plenumkammer und einen oberhalb dieser angeordneten Gutbehälterabschnitt bildet. Zwischen der Plenumkammer und dem Gutbehälterabschnitt ist ein gasdurchlässiger Boden angeordnet. Die Behandlungseinrichtung weist eine Spruhduse auf, die durch den Boden hindurch in den Gutbehälterabschnitt hineinragt und einen oberhalb des Bodens angeordneten Auslass besitzt. Die Düse kann für eine pneumatische Zerstäubung ausgebildet sein, d.h. einen Hochgeschwindigkeitsluftstrahl zum Zerstäuben einer Flüssigkeit verwenden. Die Behandlungseinrichtung weist auch eine rohrförmige, im Gutbehälterabschnitt in einen gewissen Abstand oberhalb des Bodens angeordnete Trennwand auf.
  • Beim Betrieb dieser bekannten Behandlungseinrichtung wird zuerst ein aus Teilchen bestehendes Ausgangsmaterial oder -gut in den Gutbehälterabschnitt eingebracht. Des weiteren wird ein aufwärts gerichteter Gasstrom erzeugt, der die Teilchen verwirbelt. Das durch die rohrförmige Abteilung hindurch strömende Gas trägt die Teilchen durch die rohrförmige Abteilung nach oben. Die Teilchen bewegen sich danach in einer äusseren, die rohrförmige Trennwand umschliessenden Zone nach unten und treten beim unteren Ende der rohrförmigen Abteilung wieder in diese ein. Die Sprühdüse zerstäubt ein Sprüh-material, das zum Überziehen oder Agglomerieren der Teilchen dient.
  • Das Sprühmaterial besteht normalerweise mindestens zu einem grossen Teil aus einer Flüssigkeit. Die Düse erzeugt einen Flüssigkeitsstrahl, der in kleine Tröpfchen zerfällt. Diese Tröpfchen werden in einer Wolke oder einem Sprühmuster mit der Form von einem Konus verteilt. Die bekannte Behandlungseinrichtung kann unmittelbar oberhalb der Sprühdüse eine turbulente Ausströmung ergeben. Zu überziehende oder zu agglomerierende Teilchen können sehr nahe bei der Sprühdüse in das von der Sprühdüse erzeugte Sprühmuster eindringen, bevor das Sprühmuster sich voll entwickelt hat.
  • Dies verursacht eine unkontrollierte Tröpfchenbildung auf den zu früh in das Sprühmuster eindringenden Teilchen. Dies ergibt wiederum den Nachteil, dass die Wirksamkeit der Behandlungseinrichtung reduziert und dadurch eine lange Prozessdauer verursacht wird. Die Tatsache, dass Teilchen zu früh in das Sprühmuster eintreten können, kann zudem eine übermässige Agglomeration der Teilchen verursachen. Dies ist insbesondere nachteilig, wenn die Teilchen nur überzogen wer den sollen, kann aber auch ungünstig sein, wenn die Teilchen agglomeriert werden sollen. Wenn die zu überziehenden Teilchen abrasive Eigenschaften haben, können sie sich zudem mit einer zum Abtragen der Düsenspitze ausreichenden Kraft bewegen.
  • Die US-A-3 196 827 und die US-A-4 858 522 offenbaren ähnliche Behandlungseinrichtungen zum überziehen oder Granulieren von Teilchen. Die US-A-3 110 626 offenbart eine Behandlungseinrichtung zum Überziehen Von festen, in einem Luftstrom suspendierten Teilchen innerhalb des inneren Raums einer konischen oder zylindrischen, im Basisbereich eines trichterförmigen Gehäuseabschnitts angeordneten Hülse, Die in diesen drei Dokumenten offenbarten Behandlungseinrichtungen haben ähnliche Nachteile wie die vorgängig beschriebene, aus der DE-A-3 323 418 bekannte Behandlungseinrichtung.
  • Der Erfindung liegt ausgehend Von dem aus der DE-A-3 323 418 bekannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine eine Sprühdüse aufweisende Wirbelschicht-Behandlungseinrichtung und ein Verfahren zum Granulieren oder über ziehen eines Gutes zu schatfen&sub1; welche vermeiden, dass das Granulieren oder Überziehen dadurch negativ beeinflusst wird, dass die Teilchen zu früh in das Sprühmuster gelangen. Des weiteren soll vermieden werden, dass abrasive Teilchen eine Erosion der Düsenspitze verursachen.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Behandlungseinrichtung gemäss dem Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäss dem Anspruch 10 gelöst.
  • Die Behandlungseinrichtung gemäss der Erfindung weist also Mittel auf, die derart in der Umgebung der Sprühdüse angeordnet und/oder ausgebildet sind, um beim Betrieb einen die Sprühdüse umgebenden Gasstrom zu erzeugen, so dass diese Mittel und/oder dieser Gasstrom beim Betrieb das von der Sprühdüse gebildete Anfangssprühmuster gegen das Eindringen von sich durch das Wirbelbett bewegenden Teilchen abschirmen.
  • Diese Mittel und/oder dieser Gasstrom bilden eine Abschirmung öder Earriere. Dies gewährleistet, dass sich im Gutbehälterabschnitt ausserhalb der Abschirmung oder Barriere befindende Teilchen daran gehindert werden, in das Sprühmuster einzudringend bevor das Sprühmuster genügend entwickelt ist. Dies ermöglicht der Tröpfchendichte, abzunehmen, bevor die Tröpfchen in Kontakt mit den Teilchen der Wirbelschicht gelangen. Die Teilchenoberfläche wird dementsprechend gleich mässiger benetzt und verhindert dadurch eine übermässige Agglomeration. Der Kontakt der Flüssigkeit mit den Teilchen kann genauer kontrolliert werden.
  • Die Behandlungseinrichtung und das Verfahren gemäss der Einrichtung ergeben insbesondere den Vorteil, dass zu überziehende Teilchen am Eintreten in das Sprühmuster bis zu einer Zeit gehindert werden, in der die Tröpfchendichte des Sprühmusters wesentlich verkleinert wurde. Dies ermöglicht die Verwendung höherer Sprühraten bei weniger Agglomeration.
  • Die Wirbelschicht-Behandlungseinrichtung ist vorzugsweise als sogenannte Wurster-Typ Wirbelschicht-Behandlungseinrichtung ausgebildet. Eine Wurster-Typ Behandlungseinrichtung zum Überziehen von Teilchen ist zum Beispiel in der "Encylopedia of Pharmacentical Technology", Band 1, Seiten 192-195, 1988, beschrieben und weist eine im wesentlichen zylindrische Trennwand auf. Beim Betrieb einer solchen Behandlungseinrichtung bildet der von der Trennwand umschlossene Teil der Wirbelschicht ein Aufstiegsbett, in dem die Teilchen im allgemeinen aufwärts bewegt werden.
  • In einer erfindungsgemässen und als Wurster-Behandlungs einrichtung ausgebildeten Behandlungseinrichtung können die genannten Mittel zum Abschirmen der Düse innerhalb des Aufstiegsbetts ausgebildet Bein und eine Aufwärtsströmung von Luft innerhalb der genannten Mittel um die Düse herum ermöglichen.
  • Beim Betrieb einer erfindungsgemässen und als Wurster-Behandlungseinrichtung aubgebildeten Behandlungseinrichtung kann um den unteren Teil des von der Sprühdüse gebildeten Sprühmusters herum eine säulenartige Abschirmung von sich aufwärts bewegender Luft gebildet werden, wobei die Abschirmung vertikal an das gebildete Sprühmuster und die Luftströmungsgeschwindigkeit der Prozessluft angepasst werden kann.
  • Wenn eine Abschirmung gemäss dem unmittelbar vorangehenden Absatz vorhanden ist, kann die vertikale Positionierung zum Verändern des zugeordneten Sprühmustere verwendet werden.
  • Innerhalb der Aufstiegsbettzone einer Wurster-Typ Behandlungseinrichtung kann eine Überzieh-Zone gebildet werden, wobei die überzieh-Zone durch eine sie umgebende Säule sich aufwärtsbewegender Luft geschützt werden kann, um zu ermöglichen, dass die Überzieh-Zone sich voller entwickeln kann und dass deren Tröpfchendichte vor dem Eintritt von Teilchen in die Überzieh-Zone wesentlich verkleinert werden kann,
  • Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und aus der Erfindung resultierende Vorteile werden anschliessend ausführlicher beschrieben, wobei auf die dazu gehörenden Zeichnungen verwiesen wird.
  • Figur 1 ist ein schematischer Vertikalschnitt durch eine unvollständige Wurster-Typ Boden-Sprüh-Überzieh-Einrichtung, der die Anordnung einer inneren, rohrförmigen Trennwand um die Sprühdüse herum darstellt, wobei die Trennwand mindestens leicht über das obere Ende der Sprühdüse ragt, und
  • Figur 2 ist eine vergrösserter, schematischer Teil- Schnitt, der die Art darstellt, in der die innere Trennwand bezüglich der Luftverteilerplatte vertikal verstellt werden kann.
  • Wenn nun mehr im Einzelnen auf die zeichnungen bezug genommen wird, bezeichnet die Nummer 10 im allgemeinen eine typische Wurster-Typ Überzieh-Einrichtung, die gemäss der Erfindung modifiziert ist. Die Überzieh-Einrichtung weist einen Gutbehälterabschnitt 12, eine Expansionskammer 14, in welche das obere Ende des Gutbehälterabschnitts 12 mündet, und eine untere Plenumkammer 16 auf, die unterhalb des Gutbehälterabschnitts angeordnet und von diesem durch eine Luftverteilerplatte oder ein Sieb 18 getrennt ist. Das obere Ende der Expansionskammer 14 kann in ein darüber angeordnetes Filtergehäuse (nicht gezeichnet) münden, das die nötige Luftfilter- Struktur und einen Luftauslass aufweist.
  • Die Luftverteilerplatte bzw. das Sieb 18 begrenzt eine Anzahl von Luftdurchlassöffnungen 20, durch die Luft oder Gas von der unteren Plenumkammer 16 in den Gutbehälterabschnitt 12 hindurchströmen kann. Wie es bei Wurster-Typ Wirbelschicht-Einrichtungen üblich ist, sind die Löcher in der Flatte 18 im Bereich ausserhalb der zylindrischen Trennwand 22 im Durchmesser kleiner als die Löcher unterhalb der Trennwand 22. Dies ergibt in der zentralen Zone grössere Luftvolumen und -geschwindigkeiten als in der Abstiegsbettzone. Obschon nur eine einzige Platte 18 gezeichnet ist, soll verstanden werden, dass die Platte 18 typischerweise aus zwei Platten, einer äusseren, ringförmigen Platte und einer inneren, auswechselbaren Platte, gebildet wird, wobei das Luftströmungsverhältnis zwischen dem Aufstiegsbett und dem Abstiegsbett durch Ersetzen der inneren Platte durch eine Platte mit einer Luftöffnungskonfiguration geändert werden kann. Des weiteren kann die innere Platte selbst aus zwei aufeinander gestapelten Platten gebildet werden, die gleiche Luftöffnungskonfigurationen haben, aber zum Verändern der wirksamen Durchlassfläche gegeneinander drehbar sind.
  • Der Gutbehälter 12 hat eine darin in irgend einer geeigneten Weise gehaltene, zylindrische Trennwand 22 mit offenen oberen und unteren Enden 24 bzw. 26, wobei das untere Ende im Abstand über der Luftverteilerplatte bzw. dem Sieb 18 angeordnet ist. Die Trennwand 22 teilt das Innere des Gutbehälterabschnitts 12 in eine äussere, ringförmige Abstiegsbettzone 28 und ein inneres Aufstiegsbett 30. Ein als Ganzes mit der Bezugsnummer 32 bezeichneter Sprühdüsenaufbau ist am oder durch die Luftverteilerplatte 18 hindurch montiert und ragt vorzugsweise aufwärts in das Innere der zylindrischen Trennwand 22 und das darin vorhandene Aufstiegsbett 30 hinein. Die Sprühdüse 32 wird durch eine Luftzufuhrleitung 34 mit Druckluft und durch eine Flüssigkeitszufuhrleitung 36 mit un ter Druck stehender Überzugsflüssigkeit versorgt, wie es im Stand der Technik bekannt ist.
  • Abschirmungsmittel, wie eine innere, zylindrische Trennwand 40, sind um den nach oben ragenden Sprühdüsenaufbau 32 herum angeordnet. Das untere, offene Ende der inneren, zylindrischen Trennwand 40 ist gut passend und ausziehbar in einem rohrförmigen Kragen 42 geführt, der um die Öffnung 44 herum, durch welche der Sprühdüsenaufbau 32 gehalten ist, an der Luftverteilerplatte bzw. dem Sieb 18 befestigt ist. Der rohrförmige Kragen 42 ist an der Luftverteilerplatte bzw. dem Sieb 18 mittels geeigneter Verbindungselemente 46 befestigt. Der Kragen 42 weist entlang seinem Umfang voneinander in Abstand stehende, axiale Schlitze 48 auf, in denen radial von der inneren, zylindrischen Trennwand 40 nach aussen ragende Befestigungsbolzen 50 verschiebbar geführt sind. Die Befestigungsbolzen 50 sind mit aufgeschraubten Gewindemuttern 52 versehen und ermöglichen eine vertikale Verstellung der inneren, zylindrischen Trennwand 42 bezüglich des rohrförmigen Kragens 42.
  • Der Sprühdüsenaufbau 32 erzeugt ein Sprühmuster 56 aus Luft und Überzugsflüssigkeit Ein Teil der in die untere Plenumkammer 16 eingeleiteten Luft strömt durch die in der Luftverteilerplatte bzw. dem Sieb 18 unter der inneren Trenn wand 40 vorhandenen Öffnungen 20 hindurch nach oben. Die Trennwand 40 sowie die röhrenförmige Säule aus um den Sprühdüsen-Aufbau 32 herum aufsteigender Luft schirmt den unteren Abschnitt bzw. Anfangsabschnitt des Sprühmusters 56 ab. Die sich aufwärts durch das Aufstiegsbett 30 bewegenden Teilchen 60 werden nicht in dieses Sprühmuster gezogen. Die ringförmige Luftsäule erlaubt dabei dem Sprühmuster 56, sich wesentlich zu entwickeln, und die Flüssigkeitströpfchendichte wird wesentlich reduziert, bevor Teilchen 60 in das Sprühmuster 56 eindringen. Durch Einstellen der Höhe der inneren, zylindrischen Trennwand 40 bezüglich des rohrförmigen Kragens 42 kann die Höhe des oberen Endes der inneren, zylindrischen Trennwand 40 bezüglich des oberen Endes des Sprühdüsenaufbaus 32 eingestellt werden.
  • Obschon nur eine einzige äussere Trennwand 22, innere Trennwand 40 und Sprühdüse 32 dargestellt sind, können mehrere äussere Trennwände vorgesehen werden, von denen jeder eine oder mehrere Sprühdüsen und innere Trennwände zugeordnet sind.
  • Es können verbchiedene Varianten des vorgängig beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels vorgesehen werden. Eine Sprühdüse kann zum Beispiel statt in Wurster-Typ Überzieh-Einrichtungen in anderen Einrichtungen verwendet werden&sub1; wo eine Abschirmung wünschenswert ist. Bei solchen Einrichtungen braucht es nicht nötig zu sein, die Sprühdüse nach oben zu richten; die Sprühdüse kann dann einen Winkel mit der Hauptachse des Behälters bilden. Die abgeschirmte Sprühdüse kann auch ohne eine zylindrische Wurster-Typ Trennwand 22 verwendet werden. Die abgeschirmte Sprühdüse kann sich auch innerhalb einer Expansionskammer, statt im Gutbehälter befinden. Obschon eine Luftverteilerplatte oder ein Sieb dargestellt ist, kann des weiteren mit einer anderen konstruktiven Anordnung ein Gasstrom in der Behandlungseinrichtung erzeugt werden. Obschon die Abschirmung der Sprühdüse vorzugsweise durch eine innere, zylindrische Trennwand 40 gebildet ist, können zudem andere Abschirmungsanordnungen verwendet werden. Die Abschirmung der Sprühdüse kann zum Beispiel durch eine Luftwand oder einen Luftstrom erreicht werden, die bzw. der die Düse umgibt und Teilchen am vorzeitigen Eindringen in das Sprühmuster hindert. Alternativ kann ein Lenkblech oder eine Abschirmung in die Sprühdüse selbst integriert werden, um eine gegenseitige Beeinflussung von Teilchen und des sich entwickelnden Sprühmusters zu verhindern.
  • Im folgenden werden unter Verwendung des oben beschriebeflen Erfindungskonzepts durchgeführte Testverfahren und gemäss der Erfindung erhaltene Resultate wiedergegeben.
    • Materialien
  • Für die meisten Versuche wurden Zucker/Maisstärke-Kügelchen ("Nu-pariels", Crompton & Knowles, "Ingredient Technology Division", Pennsauken, NY) im Grössenbereich von 7,88 - 9,85 Maschen/cm (20 - 25 "mesh") als Modell-Substrate für Überzüge verwendet. Diese Kügelchen werden als gutes Modell erachtet, weil viele Wirkstoffe zum Überziehen im Pellet-Form gebracht oder zum Beschichten von diesem Typ von Kügelchen verwendet werden. Theophyllin [< 127,95 Maschen/cm (< 325 "mesh"), Knoll Whippany, NJ] und Kaliumchlorid [7,88 - 23,62 Maschen/cm (20 - 60 "mesh"), Mallinkrodt, St. Louis, MO] dienten als Muster für Pulversubstrate.
  • Für alle Versuche wurde eine typische, wässerige Überzugslösung auf der Basis von HPMC (Opadry, Colorcon West Pomt, PA, 10 Gew.% Überzugsmaterial im Leitungswasser) verwendet. Bei den meisten Experimenten wurde eine grün gefärbte Formulierung (YSI - 3303N) benutzt, wobei aber zu einer kastanienbraunen Farbe (Y-1-3910) gewechselt wurde, um die Wirkungen von der Viskosität und vom Zusammensetzungsunterschieden auf die Überzieh-Leistung zu prüfen.
    • Apparatur
  • Alle Überzieh-Versuche wurden in einer GPCG60/100 Wirbelschicht-Granulier/Überzieh-Einrichtung (Glatt Air Techniques, Rarnsey, NJ) durchgeführt, wobei entweder die 812,8 mm (32") oder 457,2 mm (18") Wurster-Prozess-Einsätze (Gutbehälter-abschnitte 12) verwendet werden. Bei den Versuchen mit dem 457, 2 mm (18") Wurster Einsatz (Gutbehälterabschnitt) wurde die Standard 228,6 mm (9") Durchmesser äussere Trennwand 22 benutzt, die 558,8 mm (22") lang ist. Die Versuche mit dem 812,8 mm (32") Wurster-Einsatz (Gutbehälterabschnitt) wurden mit einer einfachen äusseren Trennwand mit einem Durchmesser von 304,8 mm (12") und einer Länge von 52,9 mm (27,5") durchgeführt.
  • Die Höhe der äusseren Trennwand wurde derart eingestellt, dass ein dicker Substrat-Strom durch die Überzieh-Zone strömte. Wegen der verschiedenen Luftströmungsfelder bei den zwei Grössen von Wurster-Einsätzen musste die Trennwand für jeden Einsatz in eine andere Höhe gestellt werden. Eine Distanz von 19,05 mm (0,75 Zoll) von der Bodenplatte war für den 457,2 mm (18") Wurster-Einsatz (Gutbehälterabschnitt 12) ausreichend. Für den 812,8 mm (32") Wurster-Einsatz (Gutbehälterabechnitt 12) wurde die Trennwand auf 31,75 mm (1,25 Zoll) über die Bodenplatte angehoben, um einen Strom mit hoher Teilchendichte aufrecht zu halten.
  • Bei allen Versuchen war ein Bodensieb aus rostfreiem Stahl mit einem Gewebe holländischer Art mit einer Maschenweite von 39,4 Maschen/cm (100 "mesh") über der Luttverteilerplatte angeordnet. Zum Zurückhalten aller Prozess-Feinmaterialien wurden Filter des "PACF" Typs mit einer Maschenweite von 3 - 10 Mikron verwendet. Der Filter-Rüttelzyklus wurde festgelegt, um im GPCG-Modus (kontinuierlicher Verwirbelungsmodus) alle 30 Sekunden während 3 s zu rütteln. Dies bedeutet, dass jedes Filter nach jeweils 63 s Prozessdauer während 3 s gerüttelt wird.
  • Es wurden zwei Typen von Düsen mit je einer andern charakteristischen Sprühmuster-Entwicklung benützt. Das Modell 940/7-1-S25 (hergestellt durch austav Schlick Co., Coburg, Deutschland und mit 5-25 bezeichnet) wird standardmässig für diese Grössen von Wurster-Einsätzen (Gutbehälterabschnitten) geliefert. Das Modell 0/4-7-1-S48 (mit S-48) bezeichnet) hat eine höhere Luftverbrauchsrate und zerstäubt den Flüssigkeitsstrom vollständig in kürzerer Distanz, wobei die Tropfchen in einem konusförmigen Muster (Entwicklung des Sprühmusters) verteilt werden. Die Flüssigkeit wurde den Düsen mit einer peristaltischen Pumpe zugeführt. Der Druck der Zerstäubungsluft wurde derart eingestellt, dass die Tröpfchegrössenverteilung unabhängig davon, welche Düse verwendet wurde, gleich blieb. Es wurden Düsenauslässe mit einer Öffnung von 1,2 mm verwendet, wobei die Luftkappe bündig mit dem Düsen auslass eingestellt wurde.
  • Bei denjenigen Versuchen, bei denen die Fluidströmung in der Überzieh-Zone verändert wurde, wurde der Kontakt der verwirbelten Teilchen mit dem zerstäubten Strom durch eine innere, zylindrische, 76,2 mm (3") Durchmesser Trennwand 40 verzögert, die an der Bodenplatte angebracht war und nach oben 12,7 mm (0,5") über die Höhe des Düsenauslasses hinauf ragte. Die zylindrische Trennwand war beim Boden offen für die Verwirbelungs luft.
    • Testverfahren
  • Die Einstellungen der Luftvolumen-Strömungsraten wurden durch einen Verwirbelungs-vorversuch bestimmt. Die Luftvolumen-Strömungsrate wurde dann während der ganzen Versuche ohne zusätzliche Optimierung konstant gehalten. Die Luftvolumen- Stromungsrate betrug 21,24 ± 2,83 m³/min (750 ± 100 Kubikfuss/min) beim 457,2 mm (18") Wurster-Einsatz (Gutbehälterabschnitt) und 48,14 ± 2,83 m³lmin (1'700 ± 100 Kubikfuss/min) beim 812,8 mm (32") Wurster-Einsatz (Gutbehälterabschnitt). Die Gut-Temperatur wurde bei den Versuchen mit beiden Einsätzen zwischen 38ºC und 42ºC gehalten, wobei der Taupunkt der eingeleiteten Luft 8ºC (± 1ºC) betrug.
  • Bei jedem Versuchslauf wurde abgewartet, dass sich die gewünschten Versuchsbedingungen einstellten. Dann wurde der Sprühvorgang mit einer langsamen Rate gestartet. Wenn eine nach 15 Minuten Sprühen entnommene Probe weniger als 1% auf dem für den Versuch spezifizierten Sieb zurückhielt, wurde die Leistung als genügend erachtet und dann die Leistung erhöht. Der Wert der Sprüh-Vergrösserung wurde durch eine Schätzung des Punkts festgelegt, bei welchem 1% der Probe auf dem Testsieb zurückgehalten wurde.
  • Bei den Zuckerkügelchen wurde alb obengenanntes Testsieb ein 7,88 Maschen/cm (20 "mesh") Sieb verwendet. Nach jedem Versuch wurde die Charge durch ein 7,88 Maschen/cm (20 "mesh") Sieb hindurchgelassen, um alle Agglomerate zu entfernen. Die 7,88 Maschen/cm (20 "mesh") passierenden Kügelchen wurden beim nachfolgenden Versuch verwendet. Hei den 812,8 mm (32") Einsatz-Versuchen mit Zuckerkügelchen wurde beim Test ein 7,08 Maschen/cm (18 "mesh") Sieb benutzt, um dem durch das wiederholte Überziehen verursachten Kügelchen- Wachstum Rechnung zu tragen. Beim 457,2 mm (18") Wureter-Ein satz wurde eine Anfangs-Charge von 45 kg verwendet; im vergleich zu 200 kg beim 812,6 mm (32") Wurster-Einsatz.
  • Beim Experiment mit Theophyllin als Substrat wurde beim 457,2 mm (18") Wurster-Einsatz 26 kg Rohmaterial verwendet Das Testsieb hatte beim Theophyllin 39,4 Maschen/cm (100 "mesh"). Beim Kaliumchlorid wurde der Gutbehälter mit 50 kg beschickt. Am Ende des Kaliumchlorid-Versuchs wurden die Verfahrensparameter variiert, um die maximal mögliche Sprührate zu finden, ohne mehr als 1% auf 7,08 Maschen/cm (18 "mesh") zu erhalten. Die Luftvolumen-Strömungsrate wurde vom Protokoll-Wert von 21,28 m³/min (750 Kubikfuss/min) auf den grösstmöglichen Wert, 33,98 m³/min (1200 Kubikfuss/min), erhöht. Der Druck der Zerstäubungsluft wurde ebenfalls von 250 kPa (2,5 Bar) auf 400 kPa (4 Bar) erhöht.
    • Versuchsprogramm
  • Es wurde eine Matrix von Versuchen festgelegt, um die Überzieh-Leistung in Abhängigkeit vom Düsentyp, vom Einbau der Barriere und von der Maschinengrösse zu testen. Mit dem 457,2 mm (18") Wurster-Einsatz wurden vier Versuche mit Zuckerkügelchen und dem grünen Überzug durchgeführt: Düse S- 25, mit eingesetzter und ohne Barriere, d.h. innere Trennwand 40, und Düse S-48, mit eingesetzter und ohne Barriere, d.h. innere Trennwand 40. Die Versuchsreihe mit Verwendung der S- 25 Düse wurde dann zur Bestätigung der Resultate wiederholt. Bei den letzteren zwei Versuchen mit dem 457,2 mm (18") Wurster-Eineatz wurden pulverisierte Substrate, Theophyllin und Kaliumchlorid, mit der 5-48 Düse und eingebauter Barriere, d.h. innerer Trennwand, benützt.
  • Im 812,8 mm (32") Wurster-Einsatz wurden zwei Experimente mit Verwendung der S-48 Düse und mit Besprühen von Zuckerkügeichen durchgeführt - eines mit eingebauter Barriere, d.h. innerer Trennwand 40, und eines ohne. Bei diesen Versuchen wurde die überzugsiösung zu kastanienbraun gewechselt, um zu sehen, ob die Verbesserungen des Überzieh-Wirkungsgrades auch mit einer zahflüssigeren Lösung erkennbar sind.
    • Ergebnisse und Diskussion
  • Die Sprührate bei 1% Agglomeration wurde von den während des Versuchsprogramms auf Chargen-Blättern erfassten Daten geschätzt. Die Daten für die Matrix der Versuche mit dem 457,2 mm (16") Wurbter-Einsatz sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Daten für die Vereuche mit der S-48 Düse sind die Mittelwerte der zwei Versuche. Tabelle 1 457,2 mm (18") Wurster Sprührate bei 1% Agglomeration (ml/min)
  • Die Prüfung der Tabelle offenbart für die Verwendung einer Barriere, d.h. einer inneren Trennwand, bei gleicher Agglomerationsrate eine sensationelle Verbesserung der Sprührate im Vergleich zum Standardfall ohne Verwendung einer Barriere, d.h. inneren Trennwand. Es ist auch von Interesse, dass der verbesserte Wirkungsgrad beim Wechsel zu einer das Sprühmuster schneller entwickelnden Düse fast gleich ist wie beim Einsetzen einer die Standard-Düse umgebende Barriere, d.h. inneren Barriere. Diese Beobachtung steht in Übereinstimmung mit der Hypothese, dass die Agglomeration und die Begrenzung der Sprührate durch den vorzeitigen Kontakt des Substrats mit dem sich entwickelnden Sprühmuster verursacht werden.
  • Der 812,8 mm (32") Wurster zeigt bei ähnlicher Gewinnung von Daten 1% Agglomeration bei 550 g/min Zersprühung ohne die Barriere, d.h. innere Trennwand, und bei 780G/min mit eingebauter Barriere, d.h. innerer Trennwand. Dieses Mal wurde nur die S-48 Düse mit dem kastanienbraunen Überzug getestet. Der Wirkungsgrad wird um ähnliche Faktoren verbessert wie beim Versuch mit dem 457,2 mm (18") Wurster, obschon der Massstab der Maschine und die Überzieh-Charakteristiken geändert wurden.
  • Das mit der S-48 Düse und bei eingesetzter Barriere, d.h. innerer Trennwand überzogene Theophyllin und Kaliumchlorid zeigten während des Versuchs beide ein ähnliches Verhalten bei konventioneller Maschinen-Einstellung. Die Sprührate für das Kaliumchlorid-Substrat betrug 1050g/min im Moment des Agglomerationsbeginns. Die Agglomeration begann bei 1250 g/m langsam einzutreten. Bei dieser hohen Sprührate wurde jedoch die Trocknungsleistung der Maschine überschritten. Zudem konnte die Gut-Temperatur nicht aufrechterhalten werden. Infolgedessen ermöglichte wahrscheinlich eine über-mässige Oberflächenfeuchtigkeit die Entstehung von Flüssigkeitsbrücken zwischen Teilchen und verursachte letztlich eine Agglomeration. Obschon die zulässige Sprührate für Theophyllin weniger sensationell war, lag die Zersprühung von 2309/min höher als erwartet und überschnitt doch nicht eine zulässige Rate wie bei den Zuckerkügelchen-Versuchen.
  • Das überraschende Ergebnis dieser Versuche war die Möglichkeit, das eine kleine Teilchengrösse aufweisende Gut ohne Granulation des Substrats zu überziehen. Vergleichende Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen ("SEM's") bei gleicher Vergrösserung zeigen, dass die Klasse der kleinen Grössen der Teilchengrössenverteilung in den Überzügen der Klasse der grossen Grössen der Verteilung vorhanden ist, wobei aber das Gut dann aufhört zu agglomerieren. Bei 10% Überzügen ist die Teilchengrösse sehr ähnlich zur 4%-Probe. Die durchschnittliche Grösse der fertig überzogenen Teilchen ist deutlich weniger als 100 Mikron, die derzeit akzeptierte untere Grenze beim Überziehen von separaten Teilchen. Aufgrund dieser Beobachtung wurde postuliert, dass die minimale Teilchengrösse beim Überziehen separater Teilchen durch den Substrat- Sprühmaster-Kontakt beeinflusst und deutlich dadurch gesenkt werden konnte, dass dieser Kontakt bebchränkt wird, wenn sich das Sprühmuster noch entwickelt.
  • Bei den ganzen hier beschriebenen Versuchen ist klar, dass eine Beschränkung des Kontakts von einem Substrat mit einem sich entwickelnden Sprühmuster, so dass die Teilchenoberfläche der Besprühung erst in Sprühmuster-Zonen mit kleiner Tröpfchendichte ausgesetzt wird, die Überfeuchtung der Substrat-Oberfläche und dadurch die Rate der Gut-Agglomeration reduziert. Es konnte gezeigt werden, dass das Einsetzen einer Darriere, d.h. inneren Trennwand 40, um teste Teilchen am Eindringen in das Sprühmuster zu hindern, und das Ändem der Düsenkonstruktion, so dass das Muster sich in einem kleineren Raum entwickelt, ungefähr ähnliche Wirkungen haben Wesentliche Wirkungsgrad-Verbesserungen waren auch noch feststellbar, wenn die Barriere mit der modifizierten Düse verwendet wurde. Diese Methode des verbesberten Fest-Flüssig- Kontakt wurde bei zwei verschiedenen Einrichtungs-grössen mit zwei verschiedenen Überzugsformulierungen auf drei verschiedenen Substraten festgestellt.
  • Zusätzlich zum erwarteten Ergebnis des verbesserten Überzieh-Wirkungsgrades wurde für das Theophyllin, die Probe mit der kleinsteen Teilchengrösse, auch festgestellt, dass die Teilchengrösse des überzogenen Gutes unterhalb den normaler- weise zugelassenen Minimagrössen gehalten werden konnte.

Claims (11)

1. Wirbelschicht-Behandlungseinrichtung mit einem Gutbehälterabschnitt (12), der nach unten über eine Gasverteilerplatte oder ein Sieb (18) in eine Plenumkammer (16) mündet, wobei die Gasverteilerplatte bzw. das Sieb (18) Öffnungen (20) besitzt, um ein Verwirbelungsgas, insbesondere Luft, von der Plenumkammer (16) nach oben in den Gutbehälterabschnitt (12) strömen zu lassen, um in diesem Teilchen (60) zu verwirbein und ein Wirbelbett zu bilden&sub1; wobei der Gutbehälterabschnitt (12) eine Sprühdüse (32) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, die nahe der Spruhdüse (32) angeordnet und/oder ausgebildet sind, um beim Betrieb einen die Sprühdüse (32) umgebenden Gasstrom zu bilden, so dass die genannten Mittel und/oder der aasstrom beim Betrieb das von der genannten Düse (32) gebildete Anfangssprühmuster gegen das Eindringen von sich im Wirbel-bett bewegenden Teilchen (60) abschirmt.
2. Behandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel eine zylindrische, die Sprühdüse (32) umgebende Trennwand (40) aufweisen, deren eines Ende sich bei einem Niveau in der Nähe des äussersten Endes der Sprühdüse (32) befindet.
3. Behandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine im wesentlichen zylindrische, äussere Trennwand (22) im Gutbehälterab6chnitt (12) in Abstand von der Verteilerpiatte bzw. dem Sieb (18) oberhalb dieser bzw diesem angeordnet ist, um eine innere Aufstiegs-bettzone (30) und eine aussere Abstiegsbettzone (28) zu definieren, dass die Sprühdüse (32) zum Aussprühen nach oben ausgebildet ist, dass die genannten Mittel eine aufrechte, innere, nahe der Luftverteilerplatte bzw dem Sieb (18) eingebaute Trennwand (40) aufweisen, dass das obere Ende der inneren Trennwand (40) offen und mindestens so hoch oben angeordnet ist wie das obere Ende der Sprühdüse (32) und dass das untere Ende der inneren Trennwand (40) offen ist, um aus der Plenumkammer (16) durch die Platte bzw. das Sieb (18) geströmtes Gas aufzunehmen.
4. Behandlungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüse (32) im wesentlichen auf einer Mittelachse der äusseren Trennwand (22) angeordnet ist und dass die innere Trennwand (40) im wesentlichen zylindrisch ist.
5. Behandlungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische, innere Trennwand (40) mit der Platte bzw. dem Sieb (18) durch Tragmittel (42, 46, 48, 50) zum Befestigen und Zum axialen Verstellen der inneren Trennwand (40) bezüglich der Platte oder des Siebs (18) verbunden ist.
6. Behandlungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragmittel (42, 46, 48, 50, 52) Mittel aufweisen, um das untere Ende der inneren Trennwand im ganzen axialen Verstellbereich der inneren Trennwand (40) in im allgemeinen geschlossener Verbindung mit der Platte bzw. dem Sieb (18) zu halten.
7. Behandlungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragmittel (42, 46,48, 50, 52) einen zylindrischen, von der Platte bzw. dem Sieb (18) nach oben ragenden Kragen (42) aufweisen, wobei das untere Ende der inneren Trennwand (40) teleskopartig im Kragen (42) verstellbar ist.
8. Behandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gutbehälterabschnitt (12) nach oben in eine Expansionskammer (14) mündet.
9. Behandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Verwirbelungsgasquelle aufweist, zu der die Plenumkammer (16) gehört.
10. Verfahren zum Granulieren oder Überziehen eines Gutes in einem Wirbelbett in einer Behandlungseinrichtung (10) mit einem Gutbehälterabschnitt (12), der nach oben in eine Expansionskammer (14) und nach unten über eine Gasverteilerplatte oder ein Sieb (18) in eine Plenumkammer (16) mündet, wobei die Gasverteilerplatte bzw. das Sieb (18) im allgemeinen horizontal angeordnet ist und Öffnungen (20) hat, um Gas, insbesondere Luft, von der Plenumkammer (16) in den Gutbehälter abschnitt (12) strömen zu lassen, wobei der letztere eine im wesentlichen zylindrische, im Abstand von der Platte bzw. dem Sieb (18) oberhalb dieser bzw. diesem angeordnete Trennwand (22) zum Teilen des Gutbehälterabschnitts (12) in eine innere Aufstiegsbettzone (30) und eine äussere Abstiegsbettzone (28) enthält, und mit einer nach oben sprühenden Sprühdüse (32), die im wesentlichen koaxial innerhalb der genannten, zylindrischen Trennwand (22) eingebaut ist, wobei Gas, insbeson dere Luft, aufwärts durch die Platte bzw. das Sieb (18) und den Gutbehälterabschnitt (12) geleitet wird, so dass das Gut das Wirbelbett bildet, dadurch gekennzeichnet, dass man eine radial eingeschloseene und abgeschirmte Säule von Gas von der Platte bzw. dem Sieb (18) aufwärts um die Sprühdüse (32) herum und auf einem Niveau frei in die genannte Aufstiegsbettzone (30) strömen lässt, dessen Höhe mindestens gleich derjenigen des oberen Endes der Sprühdüse (32) ist, und/oder dass eine zylindrische, innere Trennwand (40) nahe der Platte bzw. dem Sieb (18) angeordnet wird, so dass die innere Trennwand (40) die Sprühdüse (32) umgibt und von der Platte bzw. dem Sieb (18) nach oben in eine Höhe reicht, die mindestens gleich der Höhe dee oberen Endes der Sprühdüse (32) ist, und dass aufwärts durch die Platte bzw. dab Sieb (18) strömendes Gas durch einen von der inneren Trennwand (40) umschlossenen Raum um die Sprühdüse (32) herumgeleitet wird, um das von der Sprühdüse (32) erzeugte Anfangssprühmuster gegen das Eindringen von sich in der Aufstiegsbettzone (30) aufwärts bewegenden Teilchen abzuschirmen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Verfahren ausgebildet ist, um die Behandlungszeit zum Granulieren oder Überziehen des Gutes zu reduzieren.
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