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Hintergrund
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Granulierung von Pulver und eine Vorrichtung dafür, und spezieller
ein Verfahren zur Granulierung von Pulver, das bei der Herstellung
von granulierten oder pulverförmigen
Produkten, wie Arzneimitteln, Nahrungsmitteln, Landwirtschaftschemikalien,
keramischen Werkstoffen usw. (nachfolgend in einigen Fällen als "Granulat" oder "granuliertes Produkt" bezeichnet) angewandt
wird, sowie eine Vorrichtung dafür.
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Feines Pulver, dessen Partikeldurchmesser
einige μm
oder weniger beträgt,
ist im Allgemeinen leicht und verteilt sich mühelos, obwohl es auch schweres
Pulver gibt, wie Metallpulver, und die feinen Partikel, die nach
oben fliegen, zeigen eine starke Haftung an der Innenseite eines
Behälters
usw. von Wirbelbettgranuliervorrichtungen.
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Außerdem ist das Fließvermögen von
solchem leichtem feinem Pulver schlecht, und es kann zum Beispiel
kein zur Durchführung
einer Wirbelbettgranulierung erforderliches Wirbelbett bilden. Dies
ist so, weil das gesamte Pulver nicht bewegt werden kann, wenn der
Verwirbelungsluftdurchsatz für
die Wirbelbettgranulierung gering ist, wenn jedoch der Luftdurchsatz
allmählich
vergrößert wird,
fliegt das gesamte Pulver plötzlich wie
Rauch nach oben, und es ist unmöglich,
einen richtigen Luftdurchsatz zur Fluidisierung zu finden.
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Außerdem haftet das nach oben
geflogene leichte feine Pulver an der Innenseite des Behälters usw. der
Wirbelbettgranuliervorrichtung und sammelt sich dort allmählich an.
Diese Ablagerung fällt
nicht leicht ab. So kann das leichte feine Pulver in Wirbelbettgranuliervorrichtungen
nicht vermischt und noch viel weniger granuliert werden.
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Die
US
4,264,552 offenbart eine Vorrichtung zur Granulierung von
Pigmenten in einem Wirbelbettverfahren.
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Außerdem bildet ein solches leichtes
feines Pulver, das zusätzlich
zu der oben erwähnten
Eigenschaft ein starkes Flockungs- bzw. Zusammenbackverhalten zeigt,
häufig
einen zusammengebackenen Klumpen, der aus Hunderten bis Tausenden
von primären
Partikeln besteht, und ist unmöglich,
sämtliche
der primären Partikel
mit einem Bindemittel zu beschichten, weil dieser zusammengebackene
Klumpen mit den verschiedenen Arten von augenblicklich in die Praxis
umgesetzten Granulierungsverfahren nicht in einzelne primäre Partikel
zerteilt werden kann.
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Daher wies durch dieses Verfahren
hergestelltes Granulat das Problem auf, leicht zerstört zu werden, weil
es zusammengebackene Klumpen ohne Bindemittel im Inneren erhielt.
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In dem Fall, wo unter Verwendung
dieses Granulats, das im Inneren zusammengebackene Klumpen ohne
Bindemittel enthält,
Kompressionsformkörper
(Tabletten) hergestellt werden, wandeln sich zudem die zusammengebackenen
Klumpen innerhalb des Granulats unter Druck in harte Klumpen um,
die beim Auflösen nicht
ohne weiteres dispergiert werden. Dies wird durch das Fehlen von
jeglichem Bindemittel zwischen primären Partikeln verursacht, das
beim Auflösen
als Dispergierungsmittel dient, und eine solche Erscheinung macht
die Wirkung oder den Sinn der Pulverisierung von Rohstoffen usw.
zunichte, die für
irgendeinen speziellen Zweck, wie zum Beispiel die Verbesserung
der Löslichkeit,
hergestellt worden sind.
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Wie oben beschrieben, ist es bisher
als unmöglich
angesehen worden, eine Wirbelbettgranulierung von leichtem feinem
Pulver durchzuführen,
oder eine Wirbelbettgranulierung durchzuführen, während einzelne Partikel beschichtet
werden, die einen zusammengebackenen Klumpen bilden, der aus leichtem
feinem Pulver mit einem Bindemittel besteht.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das eine Granulierung von Pulver
ermöglicht,
wie leichtem feinem Pulver usw., und spezieller eine Granulierung,
die vorgenommen wird, während
einzelne primäre
Partikel beschichtet werden, die einen zusammengebackenen Klumpen
bilden, der aus leichtem feinem Pulver mit einem Bindemittel besteht,
sowie eine Vorrichtung dafür.
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Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, ist
das Verfahren zur Granulierung von Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Verfahren zur Granulierung von Pulver, umfassend die Schritte:
Mischen eines Pulvers und eines Bindemittelnebels mittels eines
Verwirbelungsluftstroms, Auffangen der Mischung aus dem Pulver und
dem Bindemittel auf einer Filterfläche, um dadurch eine Pulverschicht
darauf zu bilden, Abschälen
der Pulverschicht von der Filterfläche, um dadurch die Pulverschicht
in Stücke
zu zerbrechen, Zurückführen der zerbrochenen
Fragmente in den Verwirbelungsluftstrom und erneutes Mischen derselben
mit dem Bindemittelnebel, wobei die Schritte wiederholt werden,
bis man das gewünschte
Granulat erhält.
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Wenn in diesem Fall ein Bindemittel
auf der Oberfläche
von zusammengebackenen Klumpen versprenkelt wird, die durch Zusammenbacken
einer großen
Anzahl von primären
Partikeln gebildet werden, und die zusammengebackenen Klumpen auf
einem Filter aufgefangen werden und, nach einer punktuellen Bindung
bzw. Vereinigung, in einem nicht mit dem Bindemittels gebundenen
Teilbereich zerbrochen werden, werden zusammengebackene Klumpen
gebildet, an deren Oberfläche
die primären
Partikel sichtbar werden, die bisher innerhalb der zusammengebackenen
Klumpen angeordnet waren. Indem man diese zusammengebackenen Klumpen
in das Pulver zurückführt und
die Granulier- und Zerkleinerungsvorgänge wiederholt, erhält man sekundäre Partikel,
die auf sämtlichen
der einzelnen primären
Partikel mit dem Bindemittel beschichtet sind.
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Die Granulierung kann vorgenommen
werden, indem man das Verfahren zur Granulierung von Pulver gemäß der vorliegenden
Erfindung beim konventionellen Granulierungsverfahren unter Verwendung
eines Luftstroms einschließt.
Ein Granulierungsverfahren unter Verwendung eines Luftstroms schließt neben
dem Wirbelbettgranulierungsverfahren solche Granulierungsverfahren
wie das Stoßbettgranulierungsverfahren, das
Rollengranulierungsverfahren, das komplexe Granulierungsverfahren
usw. ein.
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Außerdem kann die Konstruktion
der Granuliervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in der besagten konventionellen allgemeinen Vorrichtung
zur Granulierung von Pulver unter Verwendung eines Luftstroms eingeschlossen
werden. Die Vorrichtung umfasst einen verschließbaren Behälter und einen Filter zur Bildung
einer Pulverschicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter so
angeordnet ist, dass zwischen dem Filter und der Innenseite der
Wand des Behälters
ein Raum begrenzt wird, und dass eine Abreinigungs- und Absaugungseinrichtung
vorgesehen ist, die wahlweise eine Abreinigung oder eine Absaugung
durch den Filter vornimmt.
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Abgesehen von der besagten allgemeinen
Granuliervorrichtung ist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
außerdem dadurch
gekennzeichnet, dass der verschließbare Behälter eine Vertiefung in der Oberseite
seines mittleren Teils umfasst, wobei in der Mitte der Vertiefung
eine Sprühdüse angeordnet
ist, und wobei ein Filter so angeordnet ist, dass zwischen dem Filter
und der Oberseite ein Raum begrenzt wird.
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Darüber hinaus ist es möglich, den
besagten Raum in eine Mehrzahl von Zonen zu unterteilen, in einer solchen
Weise, dass man ihn in Zonen aufteilt, die zum Beispiel in vertikaler
Richtung des Grundkörperbehälters übereinander
angeordnet sind, in einer Weise, um eine Mehrzahl von ringförmigen Zonen
zu bilden, den Filter anzusaugen und festzuhalten, indem man die
Absaugung durch den Filter in anderen Zonen als der Zone durchführt, wo
die Abreinigung vorgenommen wird, und indem man die Abreinigung
des Filters zur wirkungsvollen Abreinigung vornimmt, während man
ihn in einer vorgeschriebenen Position hält.
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Mittels des Verfahrens und der Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird es möglich,
nicht nur eine Granulierung mit den nachfolgenden Merkmalen durchzuführen, sondern
auch wirkungsvoll ein Granulierungsverfahren für Pulver durchzuführen, das
die Herstellung von Pulver durch Sprühtrocknen einschließt.
- (1) Ermöglicht
eine Granulierung von leichtem feinem Pulver mit einer Partikelgröße von nicht
mehr als einigen μm,
das nach oben fliegen kann, ohne ein Wirbelbett zu bilden.
- (2) Ermöglicht
die Herstellung von granulierten Produkten mit ausgezeichneter Löslichkeit
und starker Bindekraft dank der Möglichkeit des Erhalts von Granulat,
das aus primären
Partikeln besteht, die auf der Oberfläche etwa gleichförmig mit
einem Bindemittel beschichtet sind.
- (3) Ermöglicht
eine gleichförmige
Granulierung von sämtlichen
pulverförmigen
Materialien, ohne dass in den granulierten Produkten nicht-granuliertes
Pulver vorhanden ist.
- (4) Ermöglicht
eine Granulierung in gleichförmiger
Größe ohne
grobe Körner
in den granulierten Produkten.
- (5) Ermöglicht
eine Granulierung in einem Zustand mit geringem Wassergehalt, wenn
ein pulverförmiges Material
granuliert wird, das dazu neigt, eine Hydrolyse zu verursachen.
- (6) Ermöglicht
die Herstellung von granulierten Produkten mit gleichförmiger Zusammensetzung,
wenn mehrere verschiedene Arten von leicht klassierbaren pulverförmigen Materialien
granuliert werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine vertikale Vorderseiten-Schnittansicht, die eine konventionelle
Wirbelbettgranuliervorrichtung zeigt.
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2 ist
eine vertikale Vorderseiten-Schnittansicht, die ein Beispiel der
Vorrichtung zur Granulierung von Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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3 ist
eine vertikale Vorderseiten-Schnittansicht, die ein abgewandeltes
Beispiel der Vorrichtung zur Granulierung von Pulver gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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4 ist
ein schematisches Schaubild, das den Prozess einer Verwirbelung
und Vermischung von Pulver beim Granulierungsschritt I durch das
Verfahren zur Granulierung von Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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5 ist
ein schematisches Schaubild, das den Prozess einer Auflösung von
Zusammenbackungen von Pulver beim Granulierungsschritt II durch
das Verfahren zur Granulierung von Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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6 ist
ein schematisches Schaubild, das den anfänglichen Prozess einer Granulierung
von Pulver beim Granulierungsschritt III durch das Verfahren zur
Granulierung von Pulver gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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7 ist
ein schematisches Schaubild, das den Zwischenprozess einer Granulierung
von Pulver beim Granulierungsschritt IV durch das Verfahren zur
Granulierung von Pulver gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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8 ist
ein schematisches Schaubild, das den regulären Prozess einer Granulierung
von Pulver beim Granulierungsschritt V durch das Verfahren zur Granulierung
von Pulver gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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9 ist
ein schematisches Schaubild, das den Prozess eines Wachstums von
Partikeln vom anfänglichen
Granulierungsprozess bis zum regulären Granulierungsprozess des
Verfahrens zur Granulierung von Pulver gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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10 ist
eine vertikale Schnittansicht, die eine Vorrichtung zur Granulierung
auf dem Filter mit Sprühtrocknungsfunktion
zeigt.
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11 ist
ein schematisches Schaubild, das die Bewegung von Pulver während der
Abreinigung der Vorrichtung zur Granulierung auf dem Filter mit
Sprühtrocknungsfunktion
in 10 zeigt.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Das Pulver, das den Gegenstand der
vorliegenden Erfindung bildet, ist leichtes feines Pulver, das die Eigenschaft
hat, dass es nach oben fliegt, ohne ein Wirbelbett zu bilden, und dass
es von einem Filter festgehalten wird, sowie andere ähnliche
Pulver. Solche Eigenschaften, nämlich
ohne Bildung eines Wirbelbetts nach oben zu fliegen, und von einem
Filter festgehalten zu werden, sind in positiver Weise ausgenutzt
worden, um ein Verfahren zur Granulierung von leichtem feinem Pulver
zu erfinden, und zwar bis zu einer Größe, welche die Bildung eines
Wirbelbetts ermöglicht.
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Dieses neue Granulierungsverfahren
ist ein Verfahren, das darin besteht, leichtes feines Pulver mit
einem Verwirbelungsluftstrom nach oben zu blasen, ein Bindemittel
darauf zu versprühen,
das Pulver und den Bindemittelnebel mit einem Verwirbelungsluftstrom
zu vermischen und das Gemisch auf einem Filter aufzufangen, wodurch
auf dem Filter eine Pulverschicht mit hoher Dichte gebildet wird,
und zwar in einer Weise, um die Partikel innerhalb dieser Pulverschicht
mit hoher Dichte untereinander zu vereinigen bzw. binden, wobei
diese Schicht danach vom Filter abgeschält und bei der Abreinigung
dieser Pulverschicht in Stücke
zerbrochen wird, wobei die zerbrochenen Fragmente in das Verwirbelungspulver
zurückgeführt, nach
oben geblasen, erneut mit dem Nebel vermischt und auf einem Filter
aufgefangen werden, und wobei diese Vorgänge wiederholt werden, um schließlich das
Pulver zu granulieren.
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Die zur Durchführung der Granulierung mittels
dieses Verfahrens verwendete Vorrichtung wird nachfolgend durch
Vergleich mit einer konventionellen Vorrichtung erläutert.
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Die Vorrichtung dieser Erfindung,
wie in 2 dargestellt,
umfasst einen geschlossenen Grundkörperbehälter 1, einen im Abstand
von der Innenwand 1a des Grundkörperbehälters 1 angeordneten
Filter 3, der eine dazwischen liegende Absaugkammer 8 bildet,
eine am oberen Ende des Grundkörperbehälters 1 angebrachte
obere Luftzufuhrkammer 2, einen am unteren Ende des Grundkörperbehälters 1 angebrachten
Produktbehälter 10,
eine am unteren Ende des Produktbehälters
10 angeordnete
Siebplatte 6, eine unterhalb des Produktbehälters 10 angeordnete
untere Luftzufuhrkammer 7, und eine in der oberen Mitte
des Grundkörperbehälters 1 angeordnete
Sprühdüse 9,
die ein Bindemittel darin versprüht.
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Verwirbelungsluft wird aus der unteren
Luftzufuhrkammer 7 und durch die Siebplatte 6 zugeführt, um dadurch
Pulver innerhalb des Grundkörperbehälters 1 zu
verwirbeln und zu vermischen.
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Diese Vorrichtung ist auch in einer
solchen Weise konstruiert, dass der aus der oberen Luftzufuhrkammer 2 und
der unteren Luftzufuhrkammer 7 in den Grundkörperbehälter 1 zugeführte Luftstrom
durch den Filter 3 hindurchtritt und zur Außenseite
des Grundkörperbehälters 1 hin
abgegeben wird.
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Dieser Filter 3, der in
einer Weise konstruiert ist, dass er einen Hindurchtritt von Luft
usw. gestattet, jedoch den Hindurchtritt von leichtem feinem Pulver
verhindert, ist als doppelschichtige Konstruktion mit einem auf
der Innenseite (Seite der Mitte des Grundkörperbehälters 1) angeordneten
inneren Filter 3a aus Tetoron-Gewebe und einem äußeren Filter 3b aus
Tetoron-Vlies verwirklicht, wobei zumindest der äußere Filter 3b, wie
später
beschrieben, in einen ersten Filter 31, einen zweiten Filter 32,
einen dritten Filter 33, einen vierten Filter 34 und
einen fünften
Filter 35, in dieser Reihenfolge von oben her, unterteilt
ist.
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Diese Vorrichtung ist daher in einer
Weise konstruiert, um mit den jeweiligen Filtern 31, 32, 33, 34, 35 und
der Wand 1a und dem Trennring 1b des Grundkörperbehälters 1 eine
Mehrzahl von Zonen zu bilden, womit ringförmige, dazwischen liegende
Absaugkammern 81, 82, 83, 84, 85 gebildet
werden und es ermöglicht wird,
wahlweise eine Absaugung oder Abreinigung unabhängig voneinander mittels eines
Absaugmechanismus 4 und eines Abreinigungsmechanismus 5 durchzuführen, welche
mit den jeweiligen dazwischen liegenden Absaugkammern 81, 82, 83, 84, 85 verbunden
sind.
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In diesem Fall sind die dazwischen
liegenden Absaugkammern 81, 82, 83, 84, 85 durch
Absaugventile 41, 42, 43, 44, 45 mit
dem Absaugmechanismus 4 bzw. durch Abreinigungsventile 51, 52, 53, 54, 55 mit
dem Abreinigungsmechanismus 5 verbunden.
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Weiter sind die Absaugventile 41, 42, 43, 44, 45 und
die Abreinigungsventile 51, 52, 53, 54, 55 in
einer solchen Weise konstruiert, dass während jeweils eines der Ventile
zur dazwischen liegenden Absaugkammer hin offen ist, das andere
Ventil geschlossen ist.
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Außerdem ist die Konstruktion
in einer solchen Weise ausgeführt,
dass der äußere Filter 3b an
beiden Enden der jeweiligen Filter 31, 32, 33, 34, 35 mit
dem Trennring 1b verbunden ist, während der innere Filter 3a am
oberen Ende des ersten Filters 31 und am unteren Ende des
fünften
Filters 35 mit dem Trennring 1b verbunden ist.
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Während
der Absaugmechanismus 4 und der Abreinigungsmechanismus 5 so
eine Absaugung durch den Filter 3 und eine Abreinigung
des Filters 3 vornehmen, kann der Filter 3 an
einer Stelle Material ansaugen, während an einer anderen Stelle
das abgesaugte Material abgeschält
und zerbrochen werden kann. Wenn nämlich die Absaugventile 41, 42, 43, 44, 55 geöffnet sind
und die Abreinigungsventile 51, 52, 53, 54, 55 geschlossen
sind, führt
der Absaugmechanismus 4 eine Absaugung aus dem Inneren
des Grundkörperbehälters 1 durch
den Filter 3 durch, wodurch es dem Filter 3 ermöglicht wird,
Material anzusaugen, und im entgegengesetzten Fall führt der
Abreinigungsmechanismus 5 zur Abreinigung Druckluft zu,
die durch den Filter 3 in den Grundkörperbehälter 1 geleitet wird,
was ein Abschälen
des vom Filter 3 angesaugten Materials ermöglicht.
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In diesem Fall werden die Abreinigungsventile 51, 52, 53, 54, 55 gewöhnlich nacheinander
von oben nach unten geöffnet
(sie können
auch von unten nach oben oder in einer beliebigen gewünschten
Reihenfolge geöffnet
werden), um den Filter 3 abzureinigen und das vom Filter 3 angesaugte
Material abzuschälen.
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Die Öffnungszeit der Abreinigungsventile 51, 52, 53, 54, 55 kann
kurz eingestellt werden, weil dieses Abschälen von Substanz in einem kurzen
Zeitraum abgeschlossen ist.
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Als nächstes erfolgt eine Erläuterung
der Aktivierung der Absaugventile und der Abreinigungsventile während des
Betriebs. Als erstes bleiben grundsätzlich die fünf Absaugventile 41, 42, 43, 44, 45 offen.
Dann wird das Absaugventil an der Stelle, an der eine Abreinigung
vorgenommen werden soll, geschlossen, und das Abreinigungsventil
wird für
einen Moment geöffnet,
zum Beispiel für
eine Sekunde, und unmittelbar danach geschlossen, und das Absaugventil
wird geöffnet.
Danach wird dieser Vorgang in einer eingestellten Reihenfolge, zum
Beispiel von oben nach unten, wiederholt.
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Da, wie oben beschrieben, mindestens 4 der 5 Absaugventile 41, 42, 43, 44, 45 offen
bleiben, ist es möglich,
nicht nur eine Absaugung unter Nutzung von mindestens 80% des Flächeninhalts
des Filters 3 durchzuführen,
sondern auch den inneren Filter 3 anzusaugen und festzuhalten,
der nur am oberen Ende und am unteren Ende mit dem Trennring 1b verbunden
ist, und die Abreinigung reibungslos durchzuführen.
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Bei einer konventionellen Wirbelbettgranuliervorrichtung
ist andererseits ein Filter 3 am oberen Ende angeordnet,
wie in 1 dargestellt.
In dem Fall, wo dieser Filter mit einer flachen Gestalt in einer
solchen Weise angeordnet ist, dass er die innere Umfangsfläche des
Grundkörperbehälters 1 bedeckt,
wie bei der in 2 gezeigten
Vorrichtung, die eine Wirbelbettgranulierung von leichtem feinem
Pulver gemäß der vorliegenden
Erfindung durchführt,
wird es möglich,
das aus dem Produktbehälter 10 nach
oben fliegende leichte feine Pulver leicht einzufangen, und das
Zurückführen des
aufgefangenen Pulvers in den Produktbehälter 10 nach seinem
Abstauben durch Abreinigung wird wegen einer kurzen Entfernung ebenfalls
einfacher.
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Indem man den Filter 3 in
einer Weise anordnet, dass er die innere Umfangsfläche des
Grundkörperbehälters 1 bedeckt,
wird überdies
eine Lösung
für das
Problem der Haftung von Pulver an der Innenseite des Grundkörperbehälters 1 angegeben.
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Durch die Verwendung eines flachen
Filters ohne Faltung usw. für
den Filter 3 wird außerdem
das Abschälen
der Pulverschicht leichter.
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Die Bindemitteldüse 9 wird von der
Art mit Versprühung
von oben sein und wird an der Oberseite des Grundkörperbehälters 1 angebracht
werden. Die Höhe
dieser Düse,
die sich in Abhängigkeit
von der Art des Pulvers und des Bindemittels sowie der Größe der Vorrichtung
verändert,
wird normalerweise bei etwa dem Doppelten der Düsenhöhe in einer konventionellen
Vorrichtung festgelegt.
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Als nächstes erfolgt eine Erläuterung
von Gegenmaßnahmen
gegen das Zusammenbacken von Klumpen, was bei der Granulierung von
leichtem feinem Pulver als großes
Problem angesehen worden ist, nämlich das
Verfahren zum Aufbringen von Bindemittel auf jedes einzelne der
primären
Partikel, während
der zusammengebackene Klumpen aufgelöst wird.
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Die Zerstörung eines zusammengebackenen
Klumpens ist selbst mit einer Verwirbelung und Bewegung des Pulvers
mittels der Kraft des Luftstroms oder eines Rührwerks unter Verwendung einer
konventionellen Wirbelbettgranuliervorrichtung, einer Stoßbettgranuliervorrichtung,
einer Rollengranuliervorrichtung oder einer komplexen Granuliervorrichtung
unmöglich,
und in einigen Fällen
wird der Klumpen sogar immer größer.
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Daher ist ein Verfahren zur Zerstörung des
zusammengebackenen Klumpens unter Verwendung von Bindemittelnebel
erfunden worden.
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Als erstes wird der Bindemittelnebel
mit einem geringeren Volumen als normal auf die Oberfläche des zusammengebackenen
Klumpens versprenkelt. Und während
diese zusammengebackenen Klumpen zusammen mit anderem Pulver und
dem Bindemittelnebel auf dem Filter aufgefangen werden, und somit
eine Pulverschicht hoher Dichte auf dem Filter gebildet wird, gelangt
der Bindemittelnebel in den Zustand, dass er hier und dort auf einzelnen
Partikeln innerhalb der Pulverschicht vorhanden ist, und nur derjenige
Teilbereich mit solchen Flecken erzeugt eine Vereinigung bzw. Bindung.
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In dem Fall, wo diese Pulverschicht
vom Filter abgeschält
und in Stücke
zerbrochen wird, findet das Zerbrechen der Pulverschicht in einem
Teilbereich statt, der nicht mit Bindemittel gebunden ist, mit anderen Worten
in einem zusammengebackenen Teilbereich.
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Dies bedeutet, dass der erste zusammengebackene
Klumpen von innen heraus zerbrochen worden ist, und durch Wiederholung
dieses Vorgangs wird es möglich,
den ersten zusammengebackenen Klumpen zu granulieren, während er
zerbrochen wird, und die einzelnen Partikel dieses Klumpens mit
Bindemittel zu beschichten, während
die Zusammenbackung aufgelöst
wird.
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Durch die kombinierte Verwendung
des besagten neuen Granulierungsverfahrens und dieses Verfahrens
zum Auflösen
einer Zusammenbackung mit einem Mechanismus der Vorrichtung in 2 wird es möglich, zusammengebackene
Klumpen, bestehend aus leichtem feinem Pulver bis zu einer die Bildung
eines Wirbelbetts aus primären
Partikeln ermöglichenden
Größe zu granulieren,
und mit fortgesetzter Wirbelbettgranulierung Granulate von guter
Qualität
zu erhalten.
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Als nächstes zeigt 3 ein abgewandeltes Beispiel der Vorrichtung
zur Granulierung von Pulver, wie in 2 dargestellt.
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Diese Vorrichtung ist in einer solchen
Weise konstruiert, dass der erste Filter 31 der in 2 dargestellten Pulvergranuliervorrichtung
als oberster Filter 30 bis zu der Ecke am oberen Ende des
Grundkörperbehälters 1 verlängert ist,
nämlich
bis zum Verbindungsteil zwischen der Oberseite des Grundkörperbehälters 1 und
der Wand 1a, und dass in derselben Weise wie bei den anderen
Filtern 32, 33, 34, 35 mit der
Wand 1a und der Oberseite des Grundkörperbehälters 1 und dem Trennring 1b eine
Abtrennung vorgenommen wird, um dadurch eine ringförmige, dazwischen
liegende Absaugkammer 80 zu bilden, was es möglich macht,
mittels eines Absaugungsmechanismus 4 und eines Abreinigungsmechanismus 5,
die mit dieser dazwischen liegenden Absaugkammer 80 verbunden
sind, wahlweise eine Absaugung oder Abreinigung unabhängig von
anderen Filtern 31, 32, 33, 34, 35 durchzuführen.
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In diesem Fall ist die dazwischen
liegende Absaugkammer 80 durch ein Absaugventil 40 mit
dem Absaugungsmechanismus 4 bzw. durch ein Abreinigungsventil 50 mit
dem Abreinigungsmechanismus 5 verbunden.
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Weiter sind die Absaugventile 40, 41, 42, 43, 44, 45 und
die Abreinigungsventile 50, 51, 52, 53, 54, 55 in
einer solchen Weise konstruiert, dass während jeweils eines der Ventile
zu einer dazwischen liegenden Absaugkammer hin offen ist, das andere
Ventil geschlossen ist.
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Außerdem ist die Konstruktion
in einer solchen Weise ausgeführt,
dass der äußere Filter 3b an
beiden Enden der jeweiligen Filter 30, 31, 32, 33, 34, 35 mit
dem Trennring 1b verbunden ist, während der innere Filter 3a
am oberen Ende des obersten Filters 30 und am unteren Ende
des fünften
Filters 35 mit dem Trennring 1b verbunden ist.
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Dies macht es möglich, nicht nur zu verhindern,
dass Material an der Ecke am oberen Ende des Grundkörperbehälters 1 haften
bleibt, nämlich
am Verbindungsteil zwischen der Oberseite des Grundkörperbehälters 1 und
der Wand 1a, sondern auch, Material an dem in diesem Teil
angeordneten obersten Filter 30 anzusaugen und abzuschälen, womit
eine wirkungsvolle Granulierung ermöglicht wird.
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Die anderen Konstruktionsmerkmale
und Wirkungen der in 3 gezeigten
Vorrichtung sind dieselben wie diejenigen der Vorrichtung in 2.
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Der Prozess der Wirbelbettgranulierung
von leichtem feinem Pulver, der unter Verwendung der Vorrichtung
aus 2 oder 3 vorgenommen wird, wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 bis 8 erläutert.
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4 ist
ein schematisches Schaubild, das den Prozess der Verwirbelung und
Vermischung von Pulver beim Granulierungsschritt I zeigt.
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In der Zeichnung fliegt das leichte
feine Pulver im Produktbehälter 10 in
dem Moment nach oben, in dem ein Verwirbelungsluftstrom aus dem
unteren Ende des Produktbehälters 10 in
den Grundkörperbehälter 1 zugeführt wird,
und schlägt,
vom Verwirbelungsluftstrom mitgeführt, gegen den auf der inneren
Umfangsfläche
des Grundkörperbehälters 1 angeordneten
Filter 3 an und wird vom Filter 3 festgehalten.
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Während
dieses festgehaltene leichte feine Pulver selbst eine Filtrationsschicht
bildet, wird es selbst für
einen aus Tetoron-Gewebe usw. hergestellten allgemeinen Filter 3 möglich, feines
Pulver in Einheiten von Submikrongröße aufzufangen.
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Selbst nach einer Bildung der Filtrationsschicht
schlägt
weiter leichtes feines Pulver gegen den Filter 3 an und
bleibt an der Oberfläche
des Filters haften. Das an der Oberfläche des Filters 3 haftende
leichte feine Pulver wird vom Filter 3 abgeschält und fällt als
zusammengebackener Klumpen zum unteren Ende des Produktbehälters 10,
wenn in regelmäßigen Zyklen
eine Abreinigung durchgeführt
wird.
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Diese zusammengebackenen Klumpen
werden infolge einer Kollision unter zusammengebackenen Klumpen
selbst usw. pulverisiert, fliegen dadurch, dass sie auf dem vom
unteren Ende des Produktbehälters 10 in
den Grundkörperbehälter 1 zugeführten Verwirbelungsluftstrom
mitgeführt
werden, wieder nach oben, und bleiben an der Oberfläche des
Filters 3 haften.
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Dieser Vorgang wird wiederholt, und
infolgedessen wird selbst leichtes feines Pulver, das im Grundkörperbehälter 1 kein
Wirbelbett bilden kann, schließlich
dadurch verwirbelt und vermischt, dass es sich zwischen der Oberfläche des
Filters und dem unteren Ende des Produktbehälter 10 hin und her
bewegt. Obwohl im Fall des leicht klassierbaren Pulvers dieses in
einen Teil, der ein Wirbelbett am unteren Ende bildet, und den anderen
Teil, der gleichzeitig nach oben fliegt, unterteilt wird, werden
die zwei getrennten unterschiedlichen Arten von Pulver bei dem später zu beschreibenden
Granulierungsprozess wieder gleichförmig vermischt, falls sie gut
gemischt sind, und stellen im Fall von gewöhnlichem Pulver kein spezielles
Problem dar.
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5 ist
ein schematisches Schaubild, das den Prozess einer Auflösung von
Zusammenbackungen von Pulver beim Granulierungsschritt II zeigt.
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Ein Bindemittel wird aus der Düse 9 auf
den beim Granulierungsschritt I gebildeten zusammengebackenen Klumpen
gesprüht.
Für den
Fall, dass die gesamte Oberfläche
der zusammengebackenen Klumpen mit Bindemittel beschichtet wird,
wird eine plötzliche
Granulierung stattfinden. Um diese Erscheinung zu verhindern, wird
bevorzugt, die Menge des Bindemittels auf 40 bis 60% des Heißlufttrocknungsvermögens zu
begrenzen und den Sprühnebel
mit einem Durchmesser von weniger als 10 μm zu versprühen.
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Außerdem wird das Volumen zum
Zuführen
der Nebeltransportluft aus der Bindemitteldüse 9 in einer solchen
Weise eingestellt, dass der Sprühnebelbewegungsweg
des Bindemittelnebels bis zum oberen Ende des Produktbehälters 10 reicht.
Dies wird gemacht, um die Erscheinung einer Selbsttrocknung des
Bindemittelnebels zu vermeiden, indem man ihn den Filter schnell
erreichen lässt,
und nicht um eine Trocknung und Pulverisierung von schweren zusammengebackenen
Klumpen zu verhindern, die im unteren Teil ein Wirbelbett bilden.
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Infolgedessen wird der Bindemittelnebel
auf die Oberfläche
der zusammengebackenen Klumpen versprenkelt. Die zusammengebackenen
Klumpen werden mit anderem Pulver und dem Bindemittelnebel auf dem
Filter 3 aufgefangen, wobei eine Pulverschicht gebildet
wird, in der die Partikel des Bindemittelnebels in Flecken vorhanden
sind, wo die Bindung stattfindet.
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Als nächstes wird die Pulverschicht
auf dem Filter 3 mittels einer in regelmäßigen Zyklen
vorgenommenen Abreinigung abgeschält und in Stücke zerbrochen.
Dabei wird die Pulverschicht zerstört, und zwar nicht im aneinanderhaftenden
Teilbereich mit starker Bindungskraft, sondern in einem zusammengebackenen
Teilbereich mit schwacher Bindungskraft, und fällt in den Produktbehälter 10.
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Fragmente dieser herabgefallenen
Pulverschicht werden im Produktbehälter 10 weiter getrocknet
und bewirken eine Pulverisierung, jedoch werden die aneinanderhaftenden
Partikel nicht zerstört,
sondern bewegen sich als zusammengebackener Klumpen, der aneinander
haftende Partikel enthält,
auf dem Verwirbelungsluftstrom nach oben.
-
Und die Oberfläche der zusammengebackenen
Klumpen wird wieder mit dem Bindemittelnebel gesprenkelt, um in
derselben Weise wie zuvor eine Pulverschicht auf dem Filter 3 zu
bilden, und innerhalb dieser Pulverschicht ist der frisch versprühte Bindemittelnebel
diesmal in Flecken vorhanden, was nur in diesem Teilbereich eine
neue Bindung bewirkt.
-
Wenn dieser Vorgang wiederholt wird,
wird der Bindemittelnebel schließlich als Überzug auf alle primären Partikel
aufgebracht, weil denjenigen primären Partikeln, die noch nicht
mit dem Bindemittelnebel beschichtet sind, beim Beschichten Vorrang
gegeben wird.
-
Die Anzahl von aneinander haftenden
Partikel nimmt ebenfalls allmählich
zu, um sekundäre
Partikel zu erzeugen, die aus Dutzenden von primären Partikeln bestehen. Da
jedoch dieser Prozess derjenige einer Granulierung im trockenen
Zustand ist, und diesem sekundären
Partikel ein Wassergehalt und eine Plastizität fehlt, kann eine fortgesetzte
Granulierung in diesem Zustand Granulat mit hoher Porosität, kleiner
Schüttdichte und
geringer Festigkeit erzeugen. Um den sekundären Partikeln die Plastizität zu geben,
folgt daher der nächste
Schritt des primären
Granulierungsprozesses, bei dem ein größeres Volumen an Bindemittelsprühnebel zugeführt wird.
-
6 ist
ein schematisches Schaubild, das den anfänglichen Prozess einer Granulierung
von Pulver beim Granulierungsschritt III zeigt.
-
Beim anfänglichen Granulierungsprozess
wird das zum Versprühen
auf die sekundären
Partikel aus der Bindemitteldüse 9 versprühte Bindemittelvolumen
bis auf ein Volumen gesteigert, das 90 bis 95% des Heißlufttrocknungsvermögens entspricht.
-
Die sekundären Partikel werden weich,
wenn sie dadurch feucht werden, dass sie den Bindemittelnebel ausreichend
enthalten. Und diese sekundären
Partikel bewegen sich zusammen mit anderen trockenen und harten
sekundären
Partikeln und Bindemittelnebel auf dem Verwirbelungsluftstrom nach
oben und werden auf dem Filter 3 aufgefangen, um eine Pulverschicht
hoher Dichte zu bilden.
-
Innerhalb dieser Pulverschicht wird
ein Teilbereich erzeugt, in dem sich weiche sekundäre Partikel,
die feucht mit Bindemittelnebel sind, miteinander vereinigen, sowie
ein Teilbereich, der in trockenem und hartem Zustand bleibt.
-
In 6 sind
sekundäre
Partikel, die dadurch feucht sind, dass sie eine ausreichende Menge
Bindemittel enthalten, durch dicke Kreise dargestellt.
-
Als nächstes wird bei der Abreinigung
die Pulverschicht in dem trockenen Teilbereich zerstört, wodurch
primäre
Körner
erzeugt werden.
-
Die primären Körner fallen herab, weil sie
feucht und schwer von Bindemittel sind, und auch durch eine gegenseitige
Vereinigung von sekundären
Partikeln, oder fallen auf die Siebplatte 6 des Produktbehälters 10 und
schlagen auf restliche zusammengebackene Klumpen auf und zerbrechen
und pulverisieren diese, während
die primären
Körner
selbst auf der Siebplatte 6 des Produktbehälters 10 getrocknet
und teilweise pulverisiert werden.
-
Eigentlich schreitet bei diesem anfänglichen
Prozess einer Granulierung von Pulver beim Granulierungsschritt
III die Granulierung auf dem Filter 3 voran, obwohl kein
Wirbelbett gebildet wird, und der Partikeldurchmesser der primären Körner nimmt
allmählich
zu (diese Granulierung wird zur Unterscheidung von der Wirbelbettgranulierung
speziell "Granulierung
auf dem Filter" genannt.
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7 ist
ein schematisches Schaubild, das den Zwischenprozess einer Granulierung
von Pulver beim Granulierungsschritt IV zeigt.
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Während
die Granulierung auf dem Filter durch den in 6 gezeigten anfänglichen Prozess einer Granulierung
von Pulver beim Granulierungsschritt III wiederholt durchgeführt wird,
gelangt der Betrieb zu dem Zwischenprozess einer Granulierung von
Pulver bei dem in 7 gezeigten
Granulierungsschritt IV.
-
Bei diesem Zwischengranulierungsprozess
wird eine Granulierung auf dem Filter durchgeführt, und die Körner, die
infolge dieser Granulierung zu Körnern
mit einer Partikelgröße von 40
bis 50 μm
wachsen, werden unter einer Schicht von sekundären Partikeln, die nach oben
mittransportiert werden, ein Wirbelbett bilden. Und wenn die Nebeltransportluft
aus der Bindemitteldüse 9 intensiviert
wird, um den Bindemittelnebel das Wirbelbett erreichen zu lassen,
beginnt gleichzeitig eine Wirbelbettgranulierung abzulaufen, wobei
die Körner
kugelförmig
werden.
-
Das Innere des Grundkörperbehälters gelangt
nämlich
in einen geschichteten Zustand mit einer Schicht sekundärer Partikel,
einer Schicht primärer
Körner
und einer Schicht sekundärer
Körner,
in dieser Reihenfolge von oben nach unten, und die Granulierung
auf dem Filter erfolgt an der Schicht sekundärer Partikel und am oberen
Ende der Schicht primärer
Körner,
während
eine Wirbelbettgranulierung am unteren Ende der Schicht primärer Körner und
in der Schicht sekundärer
Körner
stattfindet.
-
Und da diese Vorrichtung von der
Art mit Versprühung
von oben her ist, wird eine Menge Bindemittelnebel in der Schicht
sekundärer
Partikel am oberen Ende verbraucht, wo eine schnelle Granulierung
erwünscht ist,
jedoch erreicht nur eine kleine Menge Bindemittelnebel die Schicht
sekundärer
Körner
am unteren Ende. Aus diesem Grund findet in der Schicht sekundärer Körner am
unteren Ende zur gleichen Zeit auch eine Trocknung und Pulverisierung
statt.
-
Wenn nämlich sekundäre Partikel
in der oberen Schicht aktiv granuliert werden, während in der unteren Schicht
erzeugte Körner
in einem Teilbereich mit schwächerer
Bindungskraft langsam pulverisiert werden, schreitet die Granulierung
fort, während
sich infolgedessen die Partikelgröße einstellt.
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8 ist
schematisches Schaubild, das den regulären Prozess einer Granulierung
von Pulver beim Granulierungsschritt V zeigt.
-
Beim regulären Prozess einer Granulierung
von Pulver bei dem in 8 gezeigten
Granulierungsschritt V schreitet die Granulierung voran, und die
Schicht sekundärer
Partikel verschwindet. Dann wird der Bindemittelnebel, der bisher
in dieser Schicht verbraucht worden ist, vollständig in das Wirbelbett zugeführt, und
die Körner,
die zu Pulver mit einer Partikelgröße von 80 μm oder so wachsen, werden durch
Wirbelbettgranulierung schnell granuliert. Jedoch ist etwas anders
als bei der gewöhnlichen
Wirbelbettgranulierung. Es bedeutet, dass die Körner vergleichsweise trocken
sind, weil sie bis zum Granulierungsschritt IV in der untersten
Schicht eine trockene Zone bildeten. Zudem werden bei diesem Prozess
auch die Körner
nur auf der Oberfläche
befeuchtet, wodurch große
Körner
hart gehalten werden, und kleine Körner, die durch die Befeuchtung weich
werden, mit diesen großen
harten Körnern
vereinigt werden. Wenn daher die versprühte Menge an Bindemittelnebel
innerhalb des Heißlufttrocknungsvermögens eingestellt
wird, schreitet die Granulierung in einem Zustand mit geringem Wassergehalt
voran, und ein Teil der Körner
wird pulverisiert.
-
Da jedoch eine Granulierung auf dem
Filter auch beim regulären
Granulierungsprozess möglich
ist, wird das Pulver, das nach einer Pulverisierung nach oben geflogen
ist, einer Granulierung auf dem Filter unterzogen und als leicht
zu granulierende flockenförmige
Körner,
die von Bindemittel feucht sind, in das Wirbelbett zurückgeführt. Solche
Mechanismen liefern Körner
mit gleichförmiger
Partikelgröße. Da außerdem Körner mit
lockerer Bindungskraft pulverisiert und erneut granuliert werden,
erzeugt dies schließlich
Körner
mit starker Bindungskraft.
-
Als nächstes wird der Vorgang des
Wachstums von Partikeln, die bei den oben beschriebenen Vorgängen von
der anfänglichen
Granulierung bis zur regelmäßigen Granulierung
erzeugt werden, in 9 schematisch
gezeigt.
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In 9 zeigt
eine dicke Linie Teilbereiche an, die mit Bindemittel beschichtet
sind, während
eine gepunktete Linie Teilbereiche darstellt, in denen das aufgetragene
Bindemittel ausgetrocknet ist.
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Solches sind der Zweck durch Granulierungsprozesse
und die Aufeinanderfolge von Vorgängen. Ihre qualitativen Auswirkungen
werden nachfolgend aufgezählt.
- (1) Durch Granulierung auf dem Filter wird
das gesamte Pulver granuliert, nachdem es aufgefangen worden ist,
wobei auf dem Filter 3 eine Pulverschicht hoher Dichte
gebildet wird. Infolgedessen bleibt kein ungranuliertes Pulver zurück, und
die Verteilung der Partikelgröße wird
normiert.
- (2) Eine Kombination der Granulierung auf dem Filter und der
Wirbelbettgranulierung ermöglicht
eine Granulierung in einem Zustand eines geringen Wassergehalts
im Wirbelbett am unteren Ende. Dies verhindert die Erzeugung von
groben Körnern
und normiert die Verteilung der Partikelgröße.
- (3) Alle Prozesse befinden sich in einem Zustand eines geringen
Wassergehalts ohne Produktion von falschen Körnern (Körnern ohne Quervernetzung,
die mit Feuchtigkeit erzeugte verfestigte Klumpen sind), wobei Körner mit
starker Bindungskraft bereitgestellt werden. Somit gibt es beim
Trocknungsprozess wenig Pulverisierung.
- (4) Die Körner,
die durch Auftragen des Bindemittels auf jedes der einzelnen Partikel
erzeugt werden, sind stark und leicht aufzulösen.
- (5) In dem Fall, wo die Granulierung auf dem Filter und die
Wirbelbettgranulierung kombiniert und in den Zustand einer Zwischenzeit
der Granulierung gebracht werden, erhält man selbst mit mehreren
verschiedenen Arten von Pulver, die zum Klassieren neigen, Körner mit
gleichförmiger
Zusammensetzung, weil derjenigen Art von Pulver mit kleinerer Partikelgröße bei der
Granulierung Vorrang gegeben wird, und der reguläre Granulierungsprozess beginnt,
nachdem das Pulver in einen Zustand einer gleichförmigen Größe gelangt,
wo es nicht leicht voneinander klassiert wird.
-
Als nächstes wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf 10 und 11 eine Vorrichtung zur
Granulierung auf dem Filter mit Sprühtrocknungsfunktion zur Realisierung
der vorliegenden Erfindung erläutert.
-
Es soll jedoch angemerkt werden,
dass diese Vorrichtung die technische Idee der vorliegenden Erfindung
konkretisieren soll, und dass die vorliegende Erfindung nicht auf
diese spezielle Vorrichtung beschränkt ist.
-
Als erstes wird die in 10 dargestellte Vorrichtung,
die sich von üblichen
Wirbelbettgranuliervorrichtungen in ihrer Form unterscheidet, konstruiert,
indem der Grundkörperbehälter in
eine obere Konstruktion 1A und eine untere Konstruktion 1B zweigeteilt
und der mittlere Teil auf der Oberseite der oberen Konstruktion 1A vertieft
wird.
-
Dies macht es möglich, den Abstand von der
auf der Oberseite vorgesehenen Bindemitteldüse 9 bis zum Wirbelbett
ungeachtet der Größe der Vorrichtung
konstant zu halten, indem man den Zustand dieser Vertiefung auslegt
und den versprühten
Bindemittelnebel das verwirbelte Pulver erreichen lässt.
-
Da der Abstand zwischen der Oberseite
des Grundkörperbehälters 1 und
dem Wirbelbett verhältnismäßig kurz
ist, wird es außerdem
auch möglich,
das an der Oberseite haftende Pulver nach unten abzukratzen, da
selbst im Fall einer Granulierung von hochgradig haftendem Pulver
ein Teil der Körner
während
der Granulierung gegen diese Oberseite anschlägt.
-
Außerdem ist ein Filtertuch 3 auf
der inneren Umfangsfläche
des Grundkörperbehälters 1 angeordnet. In
diesem Fall ist es möglich,
die Filtrationsfläche
zu vergrößern, indem
man auch auf der inneren Umfangsfläche des durch Vertiefen der
Oberseite der oberen Konstruktion 1A des Grundkörperbehälters 1 gebildeten inneren
Zylinders ein Filtertuch 3 anordnet.
-
Dieses Filtertuch 3 wird
konstruiert, indem man es in 3 Filtertuchteile mit untereinander
verschiedenen Formen teilt, nämlich
ein in 6 Zonen 31, 32a, 33a, 34a, 35a, 36a unterteiltes
erstes Filtertuch zur Anordnung auf dem ebenen Teil der Oberseite
der oberen Konstruktion 1A des Grundkörperbehälters 1 und auf der
inneren Umfangsfläche
des äußeren Zylinders,
ein in 5 Zonen 32b, 33b, 34b, 35b, 36b unterteiltes
zweites Filtertuch, das auf der inneren Umfangsfläche des
inneren Zylinders angeordnet wird, der durch das Vertiefen der Oberseite
der oberen Konstruktion 1A des Grundkörperbehälters 1 gebildet wird,
sowie ein in zwei Zonen 37, 38 unterteiltes Filtertuch,
das auf der inneren Umfangsfläche
der unteren Konstruktion 1B des Grundkörperbehälters 1 angeordnet
wird.
-
Darüber hinaus ist dieser Filter 3 in
einer solchen Weise konstruiert, dass er den Hindurchtritt von Luft usw.
gestattet, jedoch den Hindurchtritt von leichtem feinem Pulver verhindert.
Er ist nämlich
als doppelschichtige Konstruktion mit einem auf der Innenseite (Seite
der Mitte des Grundkörperbehälters 1) angeordneten
inneren Filter 3A aus Tetoron-Gewebe und einem äußeren Filter 3B aus
feinmaschigem Tetoron-Vlies verwirklicht.
-
Außerdem wird der Filter 3 in
einer flachen Form gebildet, um das Abschälten der an seiner Oberfläche anhaftenden
Pulverschicht zu erleichtern.
-
Zusätzlich ist dieser Filter 3 durch
eine Wand 1a und einen Trennring 1b des Grundkörperbehälters 1 in
eine Mehrzahl von Zonen unterteilt. In diesem Fall sind die jeweiligen
Zonen in einer Weise angeordnet, um die Flächeninhalte des Filters etwa
gleichförmig
zu halten.
-
Bei der in 10 und 11 dargestellten
Vorrichtung ist der Filter 3 in 8 Zonen unterteilt, jedoch
kann die Anzahl von Zonen in Abhängigkeit
von der Größe der Vorrichtung
nach Wahl eingestellt werden.
-
Und, um es möglich zu machen, den in Zonen
unterteilten Filter unabhängig
abzureinigen, ist in jeder Zone auf der Rückseite eine Absaugkammer 8 vorgesehen,
und die Absaugkammer 8 in den jeweiligen Zonen ist mit
dem Absaugsammler 40b durch ein Absaugventil 40a des
Absaugmechanismus 4 bzw. mit dem Druckbehälter zur
Abreinigung 50b durch ein Abreinigungsventil 50a des
Abreinigungsmechanismus 5 verbunden.
-
Wenn der Filter 31 hier
als Zone 8a bezeichnet wird, dito 32a, 32b als
Zone 8b, dito 33a, 33b als Zone 8c,
dito 34a, 34b als Zone 8d, dito 35a, 35b als
Zone 8e, dito 36a, 36b als Zone 8f,
dito 37 als Zone 8g und der Filter 38 als
Zone 8h, arbeitet der Filter von der Zone 8a bis
zur Zone 8f während
der Granulierung hauptsächlich
als Absaugfilter.
-
Andererseits wird der Filter in den
im unteren Teil angeordneten Zonen 8g, 8h zur
Granulierung auf dem Filter verwendet. Aus diesem Grund müssen diese
Zonen 8g, 8h häufiger
als andere Zonen abgereinigt werden.
-
Im Fall einer Granulierung von Pulver,
das zum Beispiel dazu neigt, den Filter zu beschädigen, kann außerdem eine
Wirbelbettgranulierung vorgenommen werden, indem man an Stelle der
mit den filterbildenden Zonen 8g, 8h versehenen
unteren Konstruktion 1B eine untere Konstruktion aus nichtrostendem
Stahl ohne Filter verwendet.
-
Als nächstes wird der Zustand des
Filters 3 im Betrieb unter Bezugnahme auf 11 erläutert.
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11 zeigt
schematisch den Moment an, in dem sich das Abreinigungsventil 50a in
der Zone 8e öffnet,
um die Abreinigung durchzuführen.
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Hier wird der Filter in den Zonen 8a, 8b, 8c, 8d, 8f durch
den aus dem Inneren des Grundkörperbehälters 1 durch
die Absaugkammer 8 hindurch zum Absaugsammler 40b strömenden Verwirbelungsluftstrom gegen
die Seite der Absaugkammer 8 angesaugt und dort festgehalten.
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Und die Filter 35a, 35b in
der Zone 8e wölben
sich für
eine Moment durch die aus dem Druckbehälter 50b zur Abreinigung
durch die Absaugkammer 8 hindurch in den Grundkörperbehälter 1 strömende Abreinigungsluft
nach innen. Dabei wird die auf dem Filter 3 gebildete Pulverschicht
abgeschält
und vom Filter 3 in Teile zerbrochen.
-
Um die Wirkungen der Absaugventile
und der Abreinigungsventile in diesem Fall zu erläutern, wird eine
Abreinigung vorgenommen, indem als erstes in der Zone 8e das
Absaugventil 40a geschlossen und kurzzeitig das Abreinigungsventil 50a geöffnet wird,
und zwar aus dem Zustand, in dem alle Absaugventile 40a offen
sind, und alle Abreinigungsventile 50a geschlossen sind.
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Wenn dieses Abreinigungsventil 50a in
der Zone 8e geöffnet
wird, ist der äußere Filter 3b in
engen Kontakt mit sämtlichen Trennringen 1c gebracht
und mittels des Filterandruckrings 1d befestigt, um zu
verhindern, dass die Abreinigungsluft in den Zonen 8d, 8f zur
Absaugkammer 8 hin entweicht, während andererseits der innere
Filter 3a nur an beiden Enden der ersten Filter 31, 32a, 33a, 34a, 35a, 36a,
der zweiten Filter 32b, 33b, 34b, 35b, 36b und
der dritten Filter 37, 38 am Trennring 1c befestigt
ist, weil zu viele Befestigungspunkte eine Ansammlung von Pulver
verursachen können.
-
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung
von anderen Bestandteilen der in 10 gezeigten
Vorrichtung.
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Wie eine gewöhnliche Wirbelbettgranuliervorrichtung
ist diese Vorrichtung mit dem Produktbehälter 10, der Siebplatte 6,
der unteren Luftzufuhrkammer 7 und der Hubvorrichtung 11 versehen.
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Außerdem ist diese Vorrichtung
auch mit der oberen Luftzufuhrkammer 2 versehen, die zum
Zweck der Zufuhr von Heißluft
verwendet wird, wenn unter Verwendung der Sprühtrockendüse 9a an Stelle der
Bindemitteldüse 9 mittels
einer automatischen Düsenaustauschvorrichtung 12 eine
Sprühtrocknung
durchgeführt wird.
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Der heiße Luftstrom, der in diese
obere Luftzufuhrkammer 2 eingetreten ist, wird vergleichmäßigt, indem
man ihn durch die Vergleichmäßigungsplatte
usw. leitet, die innerhalb der oberen Luftzufuhrkammer 2 installiert
ist, und wird aus dem mittleren Teil der oberen Konstruktion 1A in
den Grundkörperbehälter 1 zugeführt.
-
Außerdem wird diese Heißluft zu
dem Zweck verwendet, während
der Granulierung ein Anhaften von Pulver an dem nicht vom Filter 3 bedeckten
mittleren Teil auf der Oberseite des Grundkörperbehälters 1 zu verhindern.
-
Dabei strömt die Heißluft dadurch, dass sie in
den Strom der Druckluft gesaugt wird, die aus den um die Bindemitteldüse 9 herum
vorgesehenen Schlitzen abgegeben wird, schnell entlang der Oberseite
des Grundkörperbehälters 1.
-
Als nächstes wird eine Ausführungsform
nachfolgend dargestellt, bei der durch ein Sprühtrocknungsverfahren leichtes
feines Pulver hergestellt und anschließend granuliert wurde, ohne
das Pulver aus dem Produktbehälter
zu entnehmen, indem diese Vorrichtung zur Granulierung auf dem Filter
mit Sprühtrocknungsfunktion
verwendet wurde.
-
(Ausführungsform)
-
[Prozess der Herstellung
von leichtem feinem Pulver)
-
Bei dem Prozess der Herstellung von
leichtem feinem Pulver wurde eine Sprühtrocknungsdüse eines 2-Fluid-Systems
verwendet, die imstande war, Flüssigkeit
in feinen Nebel zu zerstäuben.
Und eine durch Auflösen
einer Antimetabolitmenge in einem organischen Lösemittel hergestellte Lösung zum
Sprühtrocknen
wurde aus der Sprühtrocknungsdüse in den
Grundkörperbehälter versprüht, und
parallel mit ihr wurde Heißluft zum
Trocknen aus dem oberen Teil des Grundkörperbehälters zugeführt. Die aus der Düse zum Sprühtrocknen versprühten feinen
Partikel wurden mit der aus dem oberen Teil des Grundkörperbehälters zugeführten Heißluft in
Kontakt gebracht, während
sie sich gemeinsam mit dieser fortbewegten, getrocknet und in leichtes
feines Pulver umgewandelt. Dieses leichte feine Pulver flog im Verwirbelungsluftstrom
mit, wurde von dem auf der Seitenfläche des Grundkörperbehälters angeordneten
Filter aus dem Luftstrom abgetrennt, und nur das leichte feine Pulver
wurde auf dem Filter festgehalten.
-
Das auf dem Filter festgehaltene
leichte feine Pulver, dessen Partikelgröße bis zu einigen μm klein ist, fällt in Form
von zusammengebackenen Klumpen nach unten, die aus Tausenden von
primären
Partikeln bestehen, wenn es vom Filter abgeschält wird, und wird im Produktbehälter am
unteren Ende des Grundkörperbehälters aufgefangen.
Auf diese Weise wurde leichtes feines Pulver erhalten, das aus zusammengebackenen Klumpen
von nicht-kristallinem Antimetabolit zusammengesetzt war, wobei
die Partikelgröße von primären Partikeln
desselben einige μm
beträgt
(nachfolgend als "zusammengebackenes
Pulver" bezeichnet).
-
Als Sprühtrocknungsbedingungen wurde
das für
die Trocknung verwendete Heißluftvolumen
auf 40 m3/min, die Temperatur der zugeführten Luft
auf 65°C,
die Strömungsmenge
der Sprühtrocknungslösung auf 3,2
kg/min, der Zerstäubungsluftdruck
zum Pulverisieren dieser Lösung
auf 5,0 kgf/cm2 und die Strömungsmenge
auf 4,0 Nm3/min eingestellt.
-
Als Abreinigungsbedingungen wird
die Abreinigung in einer solchen Weise eingestellt, das sie nacheinander
von oben nach unten durchgeführt
wird. In diesem Fall wird das Abreinigungsintervall auf 15 Sekunden, die
Abreinigungszeit pro Punkt auf 1 Sekunde und der Abreinigungsluftdruck
auf 5 kgf/cm2 eingestellt.
-
Die Partikelgrößenverteilung, der mittlere
Partikeldurchmesser, die Schüttdichte
und das Gewicht des durch das oben beschriebene Verfahren erhaltenen
nicht-kristallinen Antimetaboliten mit einer Partikelgröße von einigen μm waren so,
wie in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle
1: Partikelgrößenverteilung
Mittlerer
Partikeldurchmesser | 4,39[μm] |
Schüttdichte | 0,243[g/cm3] |
Gewicht | 60[kg] |
-
[Prozess der Granulierung
von zusammengebackenem Pulver]
-
Um das besagte zusammengebackene
Pulver zu granulieren, wurde die Sprühtrocknungsdüse, die am
oberen Ende des Grundkörpers
vorgesehen war, durch eine Bindemitteldüse ersetzt.
-
Und Verwirbelungsluft wurde aus der
unteren Luftzufuhrkammer in das im Produktbehälter aufgefangene zusammengebackene
Pulver zugeführt,
um dieses zusammengebackene Pulver nach oben zu blasen und zu verwirbeln.
Die Folge ist, dass dieses zusammengebackene Pulver durch die unter
Verwendung des Filters vorgenommene Vermischungswirkung etwas pulverisiert
wird und sich zu zusammengebackenem Pulver kleinerer Größe verändert.
-
Und um zu verhindern, dass dieses
kleine zusammengebackene Pulver wieder zu zusammengebackenem Pulver
mit größeren Abmessungen
wird, wurde als Zusammenbackungsinhibitor 900 g leichtes Kieselsäureanhydrid
zugegeben und wurde ausreichend gut untergemischt, bis ein Fliesvermögen im Pulver sichtbar
wird. Danach wurden Träger
(Laktose 40 kg, mikrokristalline Cellulose 13,5 kg) durch Ansaugung
in dieses verwirbelte zusammengebackene Pulver injiziert, indem
das Vorhandensein eines Unterdrucks im Inneren des Grundkörperbehälters ausgenutzt
wurde.
-
Sobald die injizierten Träger und
das zusammengebackene Pulver ausreichend gut vermischt waren, wurde
eine kleine Menge Bindemittel zum Zweck einer Auflösung von
Zusammenbackungen aus der Bindemitteldüse versprüht.
-
Danach wurde das Zuführvolumen
des Bindemittels vergrößert, um
eine anfängliche
Granulierung durchzuführen
(die Granulierung auf dem Filter) und das Zuführvolumen der Nebeltransportluft
aus der Bindemitteldüse
wurde vergrößert, sobald
die Körner,
die mit der Granulierung auf dem Filter wuchsen, ein Wirbelbett bildeten,
so dass der Bindemittelnebel das Wirbelbett erreichen konnte.
-
Man ließ die Granulierung auf diese
Weise voranschreiten, und sobald die Partikelgröße der Körner die Sollgröße erreichte,
wurde die Zufuhr des Bindemittels zwecks Trocknung unterbrochen,
und man erhielt granulierte Produkte.
-
Als Granulierungsbedingungen wurde
das zur Verwirbelung des vermischten Pulvers verwendete Heißluftvolumen
auf 80 m3/min, die Temperatur der zugeführten Luft
auf 60°C
und die Feuchtigkeit der zugeführten
Luft auf 7 g/kg eingestellt. Als Bindemittel wurde eine 3%-ige wässrige Lösung von
Hydroxypropylmethylcellulose verwendet, und ihre Strömungsmenge
wurde auf 560 g/min beim Prozess der Auflösung von Zusammenbackungen
und auf 1050 g/min bei den Prozessen der anfänglichen Granulierung (der
Granulierung auf dem Filter), der Zwischengranulierung (einer Kombination
der Granulierung auf dem Filter und einer Wirbelbettgranulierung)
und der regulären
Granulierung (Wirbelbettgranulierung) eingestellt, während die
Strömungsmenge
der Zerstäubungsluft
auf 1500 NL/min eingestellt wurde.
-
Zudem wurde das Zuführvolumen
der Nebeltransportluft aus der Bindemitteldüse während des Prozesses der Auflösung von
Zusammenbackungen und des Prozesses der anfänglichen Granulierung auf 300 NL/min
eingestellt, jedoch auf 800 NL/min beim Prozess der Zwischengranulierung
und beim Prozess der regulären
Granulierung.
-
Die Trocknungsbedingungen waren dieselben,
wie diejenigen bei der Granulierung, soweit das Volumen der zugeführten Luft,
die Temperatur der zugeführten
Luft und die Feuchtigkeit der zugeführten Luft betroffen waren.
-
Was die Abreinigungsbedingungen angeht,
wird die Abreinigung in der nachfolgenden Reihenfolge durchgeführt, um
den Filter 37,
38 in den untersten Stufen, wo
die Granulierung auf dem Filter aktiv vorgenommen wird, häufiger als
andere abzureinigen.
-
Die Abreinigung wird nämlich in
der Reihenfolge der Filter 31 → 37 → 32a, 32b → 38 → 33a, 33b → 37 → 34a, 34b → 38 → 35a, 35b → 37 → 36a, 36b → 38 mit
einem Abreinigungsintervall von 15 Sekunden, einer Abreinigungszeit
pro Punkt von 1 Sekunde und einem Abreinigungsluftdruck von 5 kgf/cm2 vorgenommen.
-
Die Partikelgrößenverteilung, der Gehalt,
die Ausbeute, die Auflösungsgeschwindigkeit
und der Wassergehalt im Korn der als Folge dieses Vorgangs erhaltenen
granulierten Produkte waren so, wie in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle
2: Partikelgrößenverteilung
Mittlerer
Gehalt | 100,324[%] |
Standardabweichung | 0,911 |
Prozessleistungsfähigkeitsindex | 2,56 |
(Fall
von 93–107%
Gehalt-Standard) Ausbeute | 98,5[%] |
Auflösungsgeschwindigkeit | 94,3[%] |
Wassergehalt
im Korn (vor Trocknung) | 3,17[%] |
Wassergehalt
im Korn (nach Trocknung) | 1,93[%] |
-
(Vergleichsbeispiel)
-
Unter den unten angegebenen Bedingungen
wurde unter Verwendung einer konventionellen Wirbelbettgranuliervorrichtung
mit demselben Rohstoff (12 kg nicht-kristalliner Antimetabolit mit
einer Partikelgröße von 4,01 μm, Laktose
8,0 kg, mikrokristalline Cellulose 2,7 kg) und demselben Bindemittel,
wie demjenigen der Ausführungsform,
eine Granulierung vorgenommen, und es wurde ein Vergleich mit den
durch die Ausführungsform
hergestellten granulierten Produkten hinsichtlich Partikelgrößenverteilung,
Gehalt, Ausbeute, Auflösungsgeschwindigkeit
und Wassergehalt im Korn durchgeführt. Der Rohstoff war zuvor
unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers gemischt worden.
-
Als Granulierungs- und Trocknungsbedingungen
wurde die Temperatur der zugeführten
Luft auf 60°C, die
Feuchtigkeit der zugeführten
Luft auf 7 g/kg eingestellt, und das Heißluftvolumen wurde während des
Zeitraums von 30 Minuten vom Beginn der Granulierung an auf 5 m3/min und danach bis zum Ende der Granulierung
und während
der Trocknung auf 15 m3/min eingestellt.
Die Strömungsmenge
des Bindemittels wurde während
des Zeitraums vom Beginn bis zum Ende der Granulierung auf 200 g/min
eingestellt, Tabelle 3 gibt die Vergleichsdaten an.
-
Tabelle
3: Partikelgrößenverteilung
[Gew.-%]
-
-
Nachfolgend werden Beobachtungen
an den in Tabelle 3 angegebenen Vergleichsdaten ausgeführt.
-
Bei der Ausführungsform erfolgte die Granulierung
auf dem Filter im unteren Teil des Grundkörperbehälters und die Wirbelbettgranulierung
wurde im Produktbehälter
durchgeführt.
Infolgedessen erhielt man granulierte Produkte mit gleichförmiger Partikelgröße, weil
Pulver mit kleiner Partikelgröße vorzugsweise
granuliert und dasjenige mit größeren Abmessungen
in der trockenen Zone durch die Granulierung auf dem Filter pulverisiert
wird.
-
Auf der anderen Seite besteht das
konventionelle Wirbelbettgranulierungsverfahren des Vergleichsbeispiels
darin, zuerst Bindemittel in einem Volumen von ungefähr dem 3-fachen
des Heißlufttrocknungsvermögens zu
versprühen
und die Granulierung in einem Zustand eines hohen Wassergehalts
durchzuführen,
indem der Wassergehalt des leichten feinen Pulvers in kurzer Zeit
vergrößert wird.
Aus diesem Grund wurden grobe Partikel mit einem Durchmesser von
1 bis 10 mm in großer
Menge erzeugt. Außerdem
fiel das leichte feine Pulver, das im frühen Zeitraum der Granulierung
nach oben flog und am Filter und der inneren Umfangsfläche des
Grundkörperbehälters haften
blieb, nach dem Ende der Granulierung beim Auffangen von granulierten
Produkten in nicht-granuliertem Zustand nach unten, ohne während der
Granulierung herabzufallen. Aus diesem Grund enthielten diese granulierten
Produkte eine Menge grober Körner
mit 30-mesh oder darüber und
feines Pulver mit einer Partikelgröße von 200-mesh oder darunter.
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Durch das Verfahren der Granulierung
auf dem Filter der Ausführungsform
gab es außerdem
keine Haftung von leichtem feinem Pulver an der Innenseite der Vorrichtung,
und die Ausbeute verbesserte sich, weil das vermischte Pulver, das
im frühen
Zeitraum der Granulierung zusammen mit dem Verwirbelungsluftstrom nach
oben flog, zwangsweise auf dem Filter festgehalten wird. Und das
leichte feine Pulver, das mit dem Verwirbelungsluftstrom klassiert
wurde, wurde mit dem Voranschreiten der Granulierung ebenfalls vollständig vermischt,
und der mittlere Gehalt betrug fast 100%.
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Andererseits sank durch das konventionelle
Wirbelbettgranulierungsverfahren des Vergleichsbeispiels der mittlere
Gehalt ab, weil ein Großteil
des Pulvers, das an der Innenseite der Vorrichtung haften blieb,
aus hochgradig haftender Antimetabolitmenge bestand, und zwar trotz
der Tatsache, dass der Rohstoff zuvor vermischt worden war. Und
die Ausbeute sank ebenfalls auf 86,4% ab, weil es infolge der Haftung
eine Menge Verlust gab. Zudem gab es eine große Abweichung des Gehalts,
weil eine Menge an zusammengebackenen Klumpen nach der Granulierung
beim Auffangen von granulierten Produkten in einem nicht-granulierten
Zustand vom Filter herabfallen, und dies kann entsprechend der Beurteilung
nach dem Prozessleistungsfähigkeitsindex
nicht als gleichförmiger
Gehalt angesehen werden.
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Im Gegensatz dazu gab es durch das
Verfahren der Granulierung auf dem Filter der Ausführungsform eine
geringe Abweichung des Gehalts, und der Prozessleistungsfähigkeitsindex
zeigt Werte von 1,33 oder darüber
an, und dies kann wohl als gleichförmiger Gehalt angesehen werden.
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Zudem zeigten die granulierten Produkte
der Ausführungsform,
die einem Prozess der Auflösung
von Zusammenbackungen unterworfen waren, eine bessere Auflösungsgeschwindigkeit
beim Stabilisierungstest, verglichen mit den granulierten Produkten
des Vergleichsbeispiels, die keiner Auflösung von Zusammenbackungen
unterworfen waren.
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Um die Qualität der durch die Ausführungsform
und das Vergleichsbeispiel erhaltenen granulierten Produkte zu vergleichen,
wurden diese granulierten Produkte zu Tabletten verarbeitet, und
zwar unter Verwendung von ein und derselben Vorrichtung (Tablettenmaschine)
und unter ein und denselben Bedingungen (Tablettenherstellungsdruck
1200 kg), und die Härte
und die Auflösungsgeschwindigkeit
der erhaltenden Tabletten wurden gemessen. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse
der Messungen. Der hier angegebene Härtewert ist der Mittelwert
der gemessenen Werte von 10 zufällig
herausgepickten Tabletten.
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Tabelle
4: Härte
und Auflösungsgeschwindigkeit
von Tabletten
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Nachfolgend werden Beobachtungen
an den in Tabelle 4 angegebenen Vergleichsdaten vorgenommen.
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Je höher die Härte von Tabletten ist, umso
besser sind die Tabletten, weil sie weniger dazu neigen, beim Verteilungsvorgang
oder während
des Gebrauchs zerstört
oder abgenutzt zu werden. Außerdem
ist es umso besser, je höher
die Auflösungsgeschwindigkeit
ist, weil sich die Tabletten in der vorgeschriebenen Zeit vollständig auflösen müssen. Jedoch
ist der allgemeine Trend derjenige, das wenn die Härte vergrößert wird, die
Auflösungsgeschwindigkeit
allmählich
abnimmt.
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Trotzdem wiesen die Tabletten der
Ausführungsform
verglichen mit denjenigen des Vergleichsbeispiels eine größere Härte und
eine höhere
Auflösungsgeschwindigkeit
auf, und zwar trotz der Tatsache, dass beide unter ein und denselben
Bedingungen erzeugt würden.
Trotz einer größeren Härte nahm
nämlich
die Auflösungsgeschwindigkeit
der Tabletten der Ausführungsform
nicht ab.
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Dies kommt aus dem Unterschied der
granulierten Produkte. Die granulierten Produkte der Ausführungsform
wurden beim Prozess der Auflösung
von Zusammenbackungen auf sämtlichen
primären
Partikeln mit einem Bindemittel beschichtet. Aus diesem Grund spielte
das Bindemittel auf der Oberfläche
der primären Partikel
die Rolle eines Klebers und verband alle primären Partikel zum Zeitpunkt
der Tablettenherstellung miteinander, und dies führte zu einer großen Tablettenhärte. Außerdem nahm
die Auflösungsgeschwindigkeit
dieser Tabletten nicht ab, weil das Bindemittel auf der Oberfläche der
primären
Partikel leicht abgeschmolzen und auf die einzelnen primären Partikel
verteilt wird. Im Gegensatz dazu werden die granulierten Produkte
des Vergleichsbeispiels auf den primären Partikeln innerhalb des
zusammengebackenen Klumpens nicht mit dem Bindemittel beschichtet,
weil sie granuliert wurden, indem nur eine große Strömungsmenge an Bindemittel aufgesprüht wurde,
ohne irgendeine Auflösung
von Zusammenbackungen vorzunehmen, und das Bindemittel in einer
Weise aufgebracht wurde, bei der die Oberfläche der zusammengebackenen
Klumpen überzogen
und diese zusammengebackenen Klumpen miteinander verbunden wurden.
Aus diesem Grund wurden die aus diesen granulierten Produkten hergestellten
Tabletten im Inneren der zusammengebackenen Klumpen, wo sich kein
Bindemittel befindet, zerbrechlich, und ihre Härte nahm ab. Da bei der Tablettenherstellung
diese Tabletten in dem Zustand ohne Bindemittel auf der Oberfläche der
primären
Partikel innerhalb der zusammengebackenen Klumpen einem mechanischen
Druck unterworfen wurden, wurden außerdem die primären Partikel
innerhalb der zusammengebackenen Klumpen fixiert, ohne dass das
Bindemittel bei der Auflösung
auf die einzelnen primären
Partikel verteilt wurde, was zu einer geringen Auflösungsgeschwindigkeit
führt.