EP0570335A1 - Einrichtung und Verfahren zum Beimischen einer schüttbaren Feststoffkomponente zu einer flüssigen Grundmasse - Google Patents

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EP0570335A1
EP0570335A1 EP93810315A EP93810315A EP0570335A1 EP 0570335 A1 EP0570335 A1 EP 0570335A1 EP 93810315 A EP93810315 A EP 93810315A EP 93810315 A EP93810315 A EP 93810315A EP 0570335 A1 EP0570335 A1 EP 0570335A1
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    • B01F27/92—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with helices or screws

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for adding a pourable component to a liquid base, namely a device according to the preamble of claim 1 and a method according to the preamble of claim 10.
  • the device and the method serve in particular to produce mixtures, such as emulsions, suspensions and the like, for example pastes, ointments, lotions, creams etc., which are used for pharmaceutical or cosmetic purposes, the mixtures produced forming the end product or even further can be processed.
  • mixtures such as emulsions, suspensions and the like, for example pastes, ointments, lotions, creams etc., which are used for pharmaceutical or cosmetic purposes, the mixtures produced forming the end product or even further can be processed.
  • the device and the method can be provided, for example, for the batch-wise emulsification of a product which has at least two immiscible components, such as water and at least one fat and / or oil, the two immiscible components preferably being at about 60 to 80 ° C temperature be warmed before mixing them together.
  • a water-in-oil emulsion can first be produced, which is cooled during the emulsification process and, during a phase transition, changes into an oil-in-water emulsion which forms the end product.
  • Devices which are known on the market and are intended for batch operation for mixing a good, in particular for adding a pourable component to a liquid base, have a double-walled container which at least has a stirrer rotatable about a vertical axis, a homogenizer and a device for introducing a cooling or heating fluid between the two walls of the container.
  • the homogenizer is used to vertically circulate the material moved by the stirrer and to reduce the emulsion droplets by shear in the production of emulsions.
  • Homogenizers which exert their shearing action by rotating tools are preferably installed in the known devices.
  • colloid mills, pin mills or dissolver disks working according to the rotor-stator principle can be inserted into the containers, one or the other homogenizer being preferred depending on the product to be manufactured.
  • an oil-in-water emulsion intended as a pharmaceutical is produced with the known devices, in which the oil is to be distributed in the form of fine droplets in the water, at least one oil is heated in a preheating container and in the liquid state with the water in the aforementioned container mixed.
  • the material formed from water and oil is then cooled with constant stirring and homogenization by a cooling fluid passed between the two walls of the container for a predetermined period of time.
  • Additional components such as, for example, at least one active pharmaceutical ingredient and / or at least one dye are added to the liquid phase in the container during the mixing and emulsification process.
  • the object of the invention is to create a device and a method which do not have the disadvantages of the known devices and methods.
  • the device should be able to be used for the production of various mixtures, for example for the production of emulsions, suspensions, gels and the like.
  • FIG. 1 shows a device for mixing a good, shown schematically, partly in vertical section, partly in a view
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a solids introduction device with a metering element
  • Figure 3 is a schematic representation of a solids feeding device with another dosing
  • Figure 4 is a schematic representation of part of a turbulence tube.
  • the device for mixing a good shown in FIG. 1 and designated as a whole by 1 has a container 2.
  • This is essentially rotationally symmetrical, that is to say it has a vertical axis 3, and has a double-walled wall 4, at the lower end of which a floor 5 is connected.
  • the container 2 is further provided with a cover 6 detachably connected to the wall 4, which together with the wall 4 and the bottom 5 delimits an interior space 7.
  • the bottom 5 has an outlet 8 at the lower end, which is provided with a regulating element 9 which can optionally be locked and released.
  • An anchor stirrer 10 and a spiral stirrer 11 are arranged in the interior 7 of the container 2, both of which can be rotated about their vertical axis by a common drive device 12.
  • the shafts 10a and 11a of the two stirrers 10 and 11 penetrate the cover 6 and can be driven in opposite directions by the motor 13 of the drive device 12 via a gear at speeds of, for example, 10 to 20 or 25 to 50 revolutions per minute.
  • the two agitator arms 10b and 10c of the anchor agitator 10 are adapted to the inner shape of the container 2 and have movable scrapers 13 which, when the agitator 10 is rotated, are pressed against the inner wall of the container 2 by the centrifugal force generated thereby.
  • the device 1 also has a line 14 which connects the outlet 8 to the inlet 6a provided in the cover 6. Through this line 14, at least part of the material present in the container is passed through during the mixing and emulsification process and is thereby circulated vertically.
  • the line 14 has a pump 15, an outlet valve 16 and a solids introduction device 17 arranged downstream of the pump 15 in the flow direction. The latter essentially serves to admix at least one component consisting of solid particles to a liquid base compound passed through the line 14 by means of the pump 15.
  • FIGS. 2 and 3 Two embodiments of the solids introduction device 17, designated 17a and 17b, are shown in FIGS. 2 and 3 on a larger scale and in detail. They are essentially cylindrical, that is to say they have an axis 18, and have a passage 19 through which the liquid base material or a mixture produced during the mixing or emulsification process can be passed.
  • the passage 19 is formed by a cross-sectional constriction, has an oval, for example elliptical, cross section at least over part of its length and is formed by a cavity which is rectangular in cross section, for example square 20 interrupted, the cross-sectional area perpendicular to the passage 19 is slightly larger than the cross section of the passage 19.
  • a feed line 21 opens into the cavity 20, which serves to feed a bulk material, for example a powdered medicinal product, to the liquid matrix passed through the passage 19 to mix.
  • This feed line 21 has a metering element 22 connected to the solids feeding device 17, which - as shown in FIGS. 2 and 3 - can be designed as a flap valve 22a or pinch valve 22b.
  • the solids feed device 17 has two further feed lines 23 and 24 opening into the cavity 28, through which liquid additives can be added to the mixed material passed through the solids feed device 17.
  • a turbulence tube 25 connected to the line 14 via the inlet 6a and projecting into the interior 7. This serves to homogenize the material passed through the turbulence tube 25 and to optimally distribute it in the interior 7 of the container 2.
  • the turbulence tube 25, the lower end of which is shown on a larger scale and also in detail in FIG. 4, has an elongated, sleeve-like and essentially cylindrical housing 26 which has a bottom 26a with a circular opening 26b at the lower end.
  • An axially displaceable displacement element 27 is also arranged in the interior of the housing 26. This is essentially rotationally symmetrical and has an enlarged diameter at its end 27a facing the base 26a.
  • the actuating device 28 has a manually, electrically and / or hydraulically adjustable actuating element which serves for optionally enlarging or reducing the gap width s.
  • the turbulence pipe 25 also has a baffle plate 29 arranged at the lower end, through which the material guided through the opening 26a is deflected and distributed evenly in the interior 7.
  • the device 1 has a heating and / or cooling device, not shown, with which a heating or cooling fluid can optionally be introduced into the intermediate space formed by the two wall parts of the double-walled container 2, in order to thereby heat or cool the material present in the container.
  • a batch of an oil-in-water emulsion is to be produced using a device described with reference to FIGS. 1 to 4, a batch of water is introduced into the interior 7 of the container 2 through an inlet (not shown in FIG. 1).
  • a heating fluid for example hot water and / or water vapor, is then passed through the intermediate space 5 of the wall 4 in order to heat the water present in the interior 7 of the container 2 to a temperature of, for example, 60 to 80 ° C.
  • a batch of at least one oil is heated in a preheating container to a temperature that is also 60 to 80 ° C.
  • a vacuum can be generated in container 2 in order to prevent the formation of air bubbles in the emulsion.
  • a vacuum pump used to generate the vacuum can be connected to the interior 7 of the container 2 via a connection (not shown in FIG. 1).
  • the shut-off device 9 is opened and at least part of the water present in the container 2 is passed through the line 14 by means of the conveying device 15.
  • the heated oil is mixed through the feed line 23 or 24 of the solids feed device 17 to the water passed through the passage 19.
  • the static pressure of the water jet passed through the line 14 in the cavity 20 is lower than in the other sections of the line 14 and preferably also less than the atmospheric pressure of the surroundings, so that the oil passes through the passage 19 water flowing through it is sucked in. If the device 1 is designed such that a negative pressure prevails in the interior 7 relative to the surroundings, the oil can also be sucked in by this negative pressure and conveyed into the interior 7.
  • the mixture present in the container 2 is still - through successive time intervals or continuously - passed through the line 14 so that via the feed line 21 there is at least one component consisting of solid particles, for example a powdery one , Active pharmaceutical ingredient and / or a powdery dye, these being sucked in at least in part by the negative pressure prevailing in the cavity 20.
  • solid particles for example a powdery one , Active pharmaceutical ingredient and / or a powdery dye, these being sucked in at least in part by the negative pressure prevailing in the cavity 20.
  • These solids are taken up essentially in particles. This means that the powder column, which is conveyed through line 21 and ends at one end in cavity 20, is removed in particles by the liquid passed through cavity 20.
  • This type of solids absorption has the advantage over the already known methods that the powder distributes itself relatively quickly and evenly in the material and that no agglomerates of solid particles can form during or after the powder is introduced, since these are introduced by the through the cavity 20 flowing liquid optimally wetted and distributed in this.
  • the liquid flow passed through the cavity 20 takes the form of an oval beam in cross section at.
  • the powdery component is taken up via one of the two flatter interface areas of the jet, so that the distribution of the solid particles in the liquid flowing through the cavity 20 and also the wettability of the solid particles are additionally improved.
  • the emulsion produced can finally be removed from the device 1 by opening the outlet valve 16.
  • the mixed material passed through the line 14 is circulated vertically, homogenized through the turbulence tube 25 and evenly distributed in the interior 7.
  • the conveying path of the mixed material conveyed out of the turbulence tube 25 into the interior 7 is indicated by the arrows 30 shown in FIGS. 1 and 4. Since the flow cross-section at the lower end of the turbulence tube 25 is reduced, the mixture passed through it is accelerated before it leaves the turbulence tube 25 and pressed out of the turbulence tube 25 through the gap.
  • the mixture flowing out forms an annular jet which is deflected on the plate 29, whereupon the mixture is distributed uniformly in the interior 7.
  • the strength of the homogenization depends on the gap width s, the mixture being homogenized correspondingly more strongly by reducing the gap width s.
  • the device 1 now has the further advantage over the known devices that the mix is gently homogenized - that is, without a homogenizer, which has a movable tool for generating the shear effect - so that the molecular structures of those present in the mix Components are not destroyed. Furthermore, by regulating the gap width s, the strength of the homogenization can also be set depending on the product to be manufactured and on the physical and chemical properties of the starting materials used.
  • the end product When emulsifying, the end product may also form before the mix has cooled completely. In this case, in order to prevent the emulsion particles from further shrinking, the gap width s can be increased during the subsequent cooling process, so that the mixture is practically no longer homogenized, but is only circulated vertically.
  • the emulsion or suspension particles agglomerate during the production of emulsions and suspensions, that is to say they adhere to one another, as a result of which the quality of the product to be produced is deteriorated.
  • the gap width s can be reduced, so that an emulsion or a suspension with an optimal average particle size can thereby be produced.
  • the end face of the displacement element 27 facing the gap can be provided with holes and / or grooves (not shown in FIG. 4) and / or with a cross toothing. Through such an end face, the mixing can be promoted by adjusting the gap width s and the homogenization of a mixed material passed through the turbulence tube 25 can be increased.
  • the baffle plate 29 serving for the uniform distribution of the mixed material flowing out of the turbulence tube 25 has different shapes can have.
  • it can also be curved, so that the material deflected by it is optimally distributed in the interior 7.
  • liquid additives such as preservatives, thickeners, perfumes and the like, can be sucked in during the mixing process via the feed lines 23 and 24 of the solids introduction device 17, so that no conveying devices serving to admix these substances are required.
  • the device 1 can of course also have an electronic control device in order to automatically carry out the control and / or regulating operations that are different for the mixing process.
  • the wall 4 of the container 2 can have thermal insulation and / or a pipe coil instead of the intermediate space 5, so that the cooling or heating fluid can be passed through the pipe coil.
  • an electrical heating device could also be provided, possibly with a cooling device can be combined so that the container can be cooled or heated.
  • the device can also have a cleaning device for cleaning the container in order to clean the inner wall of the container, the at least one stirrer and also the turbulence tube.

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Abstract

Die Einrichtung (1) zum Beimischen einer schüttbaren Komponente zu einer flüssigen Grundmasse weist einen Behälter (2) auf, der mindestens einen um eine vertikale Achse (3) drehbaren Rührer (10, 11) besitzt. Die Einrichtung (1) weist ferner eine mit einem Einlass (6a) und einen Auslass (8) des Behälters (2) verbundene Leitung (14) auf, durch die mindestens ein Teil der flüssigen Grundmasse hindurchgeleitet wird. Beim Betrieb der Einrichtung wird die schüttbare Komponente, beispielsweise ein pulverförmiges Arzneimittel, über eine in der Leitung (14) angeordnete Feststoffeintragungsvorrichtung (17) der durch die Leitung (14) hindurchgeleiteten flüssigen Grundmasse partikelweise beigemischt. Diese Art und weise der Feststoffaufnahme weist gegenüber bereits bekannten Verfahren den Vorteil auf, dass sich die schüttbare Komponente verhältnismässig schnell und gleichmässig im Gut verteilt und dass sich beim Eintragen dieser Komponente keine Agglomerate von Feststoffpartikeln bilden. Zudem werden die Komponenten des mischgutes dadurch optimal miteinander vermischt, dass das in den Behälter (2) zurückströmende Gut durch ein Turbulenzrohr (18) schonend homogenisiert und gleichmässig im Innenraum (7) verteilt wird. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Beimischen einer schüttbaren Komponente zu einer flüssigen Grundmasse, namlich eine Einrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
  • Die Einrichtung und das Verfahren dienen insbesondere dazu, Mischungen, wie Emulsionen, Suspensionen und dergleichen, beispielsweise Pasten, Salben, Lotionen, Cremen usw., die für pharmazeutische oder kosmetische Zwecke verwendet werden, herzustellen, wobei die hergestellten Mischungen das Endprodukt bilden oder noch weiter verarbeitet werden können.
  • Die Einrichtung und das Verfahren können beispielsweise zum chargenweisen Emulgieren eines Gutes vorgesehen werden, das mindestens zwei nicht miteinander mischbare Komponenten, wie Wasser und mindestens ein Fett und/oder Öl aufweist, wobei die beiden nicht miteinander mischbaren Komponenten vorzugsweise auf eine etwa 60 bis 80°C betragende Temperatur erwärmt werden, bevor man sie miteinander vermischt. Bei der Herstellung einer Öl-in-Wasser Emulsion kann zum Beispiel zuerst eine Wasser-in-Öl Emulsion hergestellt werden, die während des Emulgiervorgang abgekühlt wird und bei einem Phasenübergang in eine das Endprodukt bildende Öl-in-Wasser Emulsion übergeht.
  • Auf dem Markt bekannte, für den chargenweisen Betrieb vorgesehene Einrichtungen zum Mischen eines Gutes, insbesondere zum Beimischen einer schüttbaren Komponente zu einer flüssigen Grundmasse weisen einen doppelwandigen Behälter auf, der mindestens einen um eine vertikale Achse drehbaren Rührer, einen Homogenisator sowie eine zum Einleiten eines Kühl-oder Heizfluides zwischen die beiden Wände des Behälters dienende Vorrichtung besitzt. Der Homogenisator dient dabei dazu, das durch die Rührer bewegte Gut vertikal umzuwälzen und bei der Herstellung von Emulsionen die Emulsionströpfchen durch Scherwirkung zu verkleinern.
  • In den bekannten Einrichtungen sind vorzugsweise Homogenisatoren eingebaut, die ihre Scherwirkung durch rotierende Werkzeuge ausüben. So können zum Beispiel nach dem Rotor-Stator-Prinzip arbeitende Kolloidmühlen, Stiftmühlen oder Dissolverscheiben in die Behälter eingesetzt werden, wobei je nach herzustellendem Produkt der eine oder andere Homogenisator bevorzugt wird.
  • Wenn mit den bekannten Einrichtungen zum Beispiel eine als Arzneimittel vorgesehene Öl-in-Wasser Emulsion hergestellt wird, in der das Öl in Form feiner Tröpfchen im Wasser verteilt werden soll, wird mindestens ein Öl in einem Vorheizbehalter erhitzt und in flüssigem Zustand mit dem Wasser im vorgenannten Behälter vermischt. Anschliessend wird das aus Wasser und Öl gebildete Gut unter ständigem Rühren und Homogenisieren durch ein zwischen den beiden Wänden des Behälters hindurchgeleitetes Kühlfluid während einer fest vorgegebenen Zeitspanne abgekühlt. Zusätzliche Komponenten wie beispielsweise mindestens ein pharmazeutischer Wirkstoff und/oder mindestens ein Farbstoff werden der im Behälter vorgelegten Flüssigkeitsphase während des Misch- und Emulgiervorganges beigefügt.
  • Verschiedene Eigenschaften der hergestellten Produkte, zum Beispiel die mittlere Teilchengrössse und die Verteilung der einzelnen Komponenten, hängen nun stark vom Rühr- und Homogenisiervorgang sowie von der Art und Weise, wie und wann die Komponenten in den Behälter eingebracht werden, ab. Die bekannten Einrichtungen weisen in diesem Zusammenhang den Nachteil auf, dass ein in den Behälter eingebrachtes Mischgut durch das Drehen der beiden Rührer und durch den Homogenisator im Verlauf der Zeit mehr oder weniger gleichmässig verteilt und horizontal umgewälzt, jedoch nicht optimal vermischt wird. Wenn man beispielsweise eine schüttbare Komponente durch einen in der Behälterwand angeordneten Einlass zu einer im Innenraum des Behälters vorgelegten flüssigen Grundmasse beimischt, kann es verhältnismässig lange dauern, bis die schüttbare Komponente einigermassen homogen in der flüssigen Grundmasse verteilt ist. Dies wirkt sich insbesondere bei der Herstellung von Arzneimitteln und Pasten sehr nachteilig aus, weil bei solchen die beigefügte Menge des, vorzugsweise pulverförmigen Wirkstoffes oft sehr viel kleiner ist als die Menge der vorgelegten flüssigen Grundmasse. Zudem weisen die bekannten Einrichtungen den weiteren Nachteil auf, dass schüttbare Komponenten und Zusatzstoffe nur mit grossen Schwierigkeiten während des Mischvorganges dem im Behälter vorgelegten Gut beigefügt werden können. Wenn man beispielsweise eine pulverförmige Komponente auf die Oberfläche einer im Behälter vorhandenen Flüssigkeitsphase aufbringt, wird das Pulver oft schlecht benetzt, so dass sich Agglomerate bilden können, die während des Mischvorganges nur langsam durch die Wirkung des Homogenisators aufgelöst werden. Dies wiederum hat zur Folge, dass bei der Herstellung grösserer Produktmengen die dazu notwendige Homogenisierzeit und Homogenisierstärke von Charge zu Charge variieren können und die Endviskosität des Produktes sehr oft nachträglich noch korrigiert werden muss.
  • Zudem besteht beim Betrieb der bekannten Einrichtungen oft die Gefahr, dass Wirkstoffe und/oder Farbstoffe an einem Rührer haften bleiben, so dass sie nicht gleichmässig im Gut verteilt werden können und dass das Gut nach einer gewissen Zeit beginnt, sich mit den Rührarmen des Rührers um dessen Ruhrachse zu bewegen, so dass dadurch die Komponenten des Gutes nicht mehr miteinander vermischt werden.
  • Bei der Herstellung einer beispielsweise mindestens zum Teil aus hochmolekularen Komponenten bestehenden Emulsion besteht schliesslich auch noch die Gefahr, dass die hochmolekularen Strukturen dieser Komponenten durch die Scherkräfte des Homogenisators teilweise zerstört werden, so dass sich dadurch die Qualität des herzustellenden Produktes verschlechtert. Zudem können bei industrieller Herstellung von grösseren Produktmengen auch die physikalisch-chemischen Eigenschaften der verwendeten Komponenten sowie die das Mischen und Emulgieren beeinflussenden Parameter von Charge zu Charge variieren. Es ist daher vor allem bei der grosstechnischen Herstellung von Mischungen, wie Emulsionen, Dispersionen, Geleen und dergleichen, wenn wiederholt grössere Chargen von solchen herzustellen sind, mit den genannten Einrichtungen oft unmöglich, zu erreichen, dass alle Chargen die gleichen und gewünschten physikalischen und chemischen Eigenschaften aufweisen.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Einrichtungen und Verfahren nicht aufweisen. Dabei soll insbesondere ermöglicht werden, die Komponenten des Gutes schnell und optimal miteinander zu vermischen sowie pulverförmige Komponenten beim Eintragen in eine vorgelegte flüssige Grundmasse optimal zu benetzen, so dass das gebildete Produkt dementsprechend unabhängig von der Art des Gutes eine homogene Zusammensetzung aufweist. Ferner soll die Einrichtung zur Herstellung von verschiedenen Mischungen, wie beispielsweise zur Herstellung von Emulsionen, Suspensionen, Geleen und dergleichen verwendet werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
  • Es sei in diesem Zusammenhang vermerkt, dass es für Einrichtungen zum Mischen von Flüssigkeiten, zum Beispiel aus der französischen Patentschrift 2 499 869, bekannt ist, eine in einem Behälter vorgelegte, erste Flüssigkeit durch eine ein Venturirohr aufweisende Leitung hindurchzuleiten und eine mit der ersten Flüssigkeit zu mischende zweiten Flüssigkeit mittels des Venturirohres anzusaugen. Diese bekannte Einrichtung und deren Arbeitsweise ist vom Gegenstand der vorliegenden Einrichtung verschieden, hat eine andere Aufgabe und gibt keine Anregung für die vorliegende Erfindung.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
       die Figur 1 eine schematisch, teils im Vertikalschnitt, teils in Ansicht dargestellte Einrichtung zum Mischen eines Gutes,
       die Figur 2 eine schematische Darstellung einer Feststoffeintragungsvorrichtung mit einem Dosierorgan,
       die Figur 3 eine schematische Darstellung einer Feststoffeintragungsvorrichtung mit einem anderen Dosierorgan und
       die Figur 4 eine schematische Darstellung eines Teils eines Turbulenzrohres.
  • Die in der Figur 1 dargestellte und als ganzes mit 1 bezeichnete Einrichtung zum Mischen eines Gutes weist einen Behalter 2 auf. Dieser ist im wesentlichen rotationssymmetrisch, hat also eine vertikale Achse 3, und besitzt eine doppelwandige Wandung 4, an deren unterem Ende sich ein Boden 5 anschliesst. An seinem oberen Ende ist der Behälter 2 ferner mit einem mit der Wandung 4 lösbar verbundenen Deckel 6 versehen, der zusammen mit der Wandung 4 und dem Boden 5 einen Innenraum 7 begrenzt. Der Boden 5 weist am unteren Ende einen Auslass 8 auf, der mit einem den Auslass 8 wahlweise absperrbaren und freigebenden Regelorgan 9 versehen ist.
  • Im Innenraum 7 des Behälters 2 sind ein Ankerrührer 10 und ein Spiralrührer 11 angeordnet, die beide durch eine gemeinsame Antriebsvorrichtung 12 um ihre vertikale Achse gedreht werden können. Die Wellen 10a und lla der beiden Rührer 10 bzw. 11 durchstossen den Deckel 6 und können vom Motor 13 der Antriebsvorrichtung 12 über ein Getriebe mit Geschwindigkeiten von beispielsweise 10 bis 20 bzw. 25 bis 50 Umdrehungen pro Minute gegenlaufig angetrieben werden. Die beiden Rührarme 10b und 10c des Ankerrühres 10 sind der Innenform des Behälters 2 angepasst und weisen bewegliche Abstreifer 13 auf, die beim Drehen des Rührers 10 durch die dadurch erzeugte Zentrifugalkraft gegen die Innenwand des Behälters 2 gedrückt werden.
  • Die Einrichtung 1 besitzt ferner eine Leitung 14, die den Auslass 8 mit dem im Deckel 6 vorhandenen Einlass 6a verbindet. Durch diese Leitung 14 wird mindestens ein Teil des im Behälter vorhandenen Gutes während des Misch- und Emulgiervorganges hindurchgeleitet und dadurch vertikal umgewälzt. Die Leitung 14 weist dabei eine Pumpe 15, ein Auslassventil 16 sowie eine in der Durchflussrichtung nach der Pumpe 15 angeordnete Feststoffeintragungsvorrichtung 17 auf. Letztere dient im wesentlichen dazu, mindestens eine aus festen Teilchen bestehende Komponente einer mittels der Pumpe 15 durch die Leitung 14 hindurchgeleiteten flüssigen Grundmasse beizumischen.
  • Zwei mit 17a bzw. 17b bezeichnete Ausführungsformen der Feststoffeintragungsvorrichtung 17 sind in den Figuren 2 und 3 in grösserem Massstab sowie im Detail dargestellt. Sie sind im wesentlichen zylindrisch, haben also eine Achse 18, und weisen einen Durchgang 19 auf, durch den die flüssige Grundmasse oder ein während des Misch- oder Emulgiervorganges hergestelltes Mischgut hindurchgeleitet werden kann. Der Durchgang 19 ist durch eine Querschnittsverengung gebildet, weist mindestens auf einem Teil seiner Lange einen ovalen, beispielsweise elliptischen, Querschnitt auf und ist durch einen im Querschnitt rechteckigen, beispielsweise quadratischen, Hohlraum 20 unterbrochen, dessen senkrecht zum Durchgang 19 stehende Querschnittsfläche etwas grösser ist als der Querschnitt des Durchganges 19. In den Hohlraum 20 mündet zudem eine Zufuhrleitung 21, die dazu dient, ein Schüttgut, beispielsweise ein pulverförmiges Arzneimittel, der durch den Durchgang 19 hindurchgeleiteten flüssigen Grundmasse beizumischen. Diese Zufuhrleitung 21 weist dabei ein mit der Feststoffeintragungsvorrichtung 17 verbundenes Dosierorgan 22 auf, das - wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt - als Klappventil 22a oder Quetschventil 22b ausgebildet sein kann.
  • Schliesslich weist die Feststoffeintragungsvorrichtung 17 zwei weitere in den Hohlraum 28 mündende Zufuhrleitungen 23 und 24 auf, durch die flüssige Zusatzstoffe dem durch die Feststoffeintragungsvorrichtung 17 hindurchgeleiteten Mischgut beigefügt werden können.
  • Im Behälter 2 der Einrichtung 1 ist ferner ein über den Einlass 6a mit der Leitung 14 verbundenes und in den Innenraum 7 ragendes Turbulenzrohr 25 angeordnet. Dieses dient dabei dazu, das durch das Turbulenzrohr 25 hindurchgeleitete Gut zu homogenisieren sowie optimal im Innenraum 7 des Behälters 2 zu verteilen. Das Turbulenzrohr 25, dessen unteres Ende in der Figur 4 in grösserem Massstab sowie auch im Detail dargestellt ist, weist ein längliches, hülsenartiges und im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 26 auf, das am unteren Ende einen Boden 26a mit einer kreisförmigen Öffnung 26b besitzt. Im Innenraum des Gehäuses 26 ist zudem ein axial verschiebbares Verdrängerelement 27 angeordnet. Dieses ist im wesentlichen rotationssymmetrisch und weist an seinem dem Boden 26a zugewandten Ende 27a einen vergrösserten Durchmesser auf. Der Boden 26a des Gehäuses 26 und das Verdrängerelement 27 bilden zusammen einen Spalt, dessen Weite s durch eine in der Figur 1 dargestellte Stellvorrichtung 28 verändert werden kann. Die Stellvorrichtung 28 weist dabei ein manuell, elektrisch und/oder hydraulisch verstellbares, zum wahlweise Vergrössern oder Verkleinern der Spaltweite s dienendes Stellorgan auf. Das Turbulenzrohr 25 besitzt zudem eine am unteren Ende angeordnete Prallplatte 29, durch die das durch die Öffnung 26a hinausgeleitete Gut abgelenkt und gleichmässig im Innenraum 7 verteilt wird.
  • Schliesslich besitzt die Einrichtung 1 eine nicht gezeichnete Heiz- und/oder Kühlvorrichtung, mit der wahlweise ein Heiz- oder Kühlfluid in den durch die beiden Wandteile des doppelwandigen Behälters 2 gebildeten Zwischenraum eingeleitet werden kann, um dadurch das im Behälter vorhandene Gut aufzuheizen oder abzukühlen.
  • Wenn mit einer anhand der Figuren 1 bis 4 beschriebenen Einrichtung beispielsweise eine Charge einer Öl-in-Wasser Emulsion hergestellt werden soll, wird eine Charge Wasser durch einen in der Figur 1 nicht dargestellten Einlass in den Innenraum 7 des Behälters 2 eingebracht. Anschliessend wird ein Heizfluid, beispielsweise heisses Wasser und/oder Wasserdampf durch den Zwischenraum 5 der Wandung 4 hindurchgeleitet, um das im Innenraum 7 des Behälters 2 vorhandene Wasser auf eine zum Beispiel 60 bis 80°C betragende Temperatur zu erhitzen. Parallel zu dieser Aufheizphase wird eine Charge mindestens eines Öles in einem vorheizbehälter auf eine ebenfalls 60 bis 80°C betragende Temperatur aufgeheizt. Da Luftblasen das Kontaminationsrisiko erhöhen und nachteilige Einflüsse auf die Konsistenz und Stabilität der herzustellenden Emulsion haben, kann im Behälter 2 ein Vakuum erzeugt werden, um die Bildung von Luftblasen im Emulsionsgut zu verhindern. Eine zur Erzeugung des Vakuums dienende Vakuumpumpe kann dabei über einen in der Figur 1 nicht gezeichneten Anschluss mit dem Innenraum 7 des Behälters 2 verbunden werden. Sobald das Wasser und das Öl die für den Start des Emulgiervorganges notwendige Temperatur erreicht hat, wird das Absperrorgan 9 geöffnet und mindestens ein Teil des im Behälter 2 vorhandenen Wassers mittels der Fördervorrichtung 15 durch die Leitung 14 hindurchgeleitet. Gleichzeitig wird das aufgeheizte Öl durch die Zufuhrleitung 23 oder 24 der Feststoffeintragungsvorrichtung 17 dem durch den Durchgang 19 hindurchgeleiten Wasser beigemischt.
  • Da der Durchgang 19 eine Querschnittsverengung aufweist ist der statische Druck des durch die Leitung 14 hindurchgeleiteten Wasserstrahles im Hohlraum 20 kleiner als in den anderen Abschnitten der Leitung 14 und vorzugsweise auch kleiner als der Luftdruck der Umgebung, so dass das Öl durch das durch den Durchgang 19 hindurchströmende Wasser angesaugt wird. Falls die Einrichtung 1 derart ausgebildet ist, dass im Innenraum 7 ein Unterdruck gegenüber der Umgebung herrscht, kann das Öl auch durch diesen Unterdruck angesaugt und in den Innenraum 7 hinein gefördert werden.
  • Während des nun folgenden Abkühl- und Emulgiervorganges wird das im Behälter 2 vorhandene Mischgut weiterhin - und zwar in aufeinanderfolgenden zeitlichen Abständen oder fortlaufend - durch die Leitung 14 hindurchgeleitet, um diesem über die Zufuhrleitung 21 noch mindestens eine aus festen Teilchen bestehende Komponente, beispielsweise einen pulverförmigen, pharmazeutischen Wirkstoff und/oder einen pulverförmigen Farbstoff beizufügen, wobei diese mindestens zum Teil durch den im Hohlraum 20 herrschenden Unterdruck angesaugt werden. Die Aufnahmen dieser Feststoffe erfolgt im wesentlichen partikelweise. Das heisst, die durch die Leitung 21 beförderte und mit ihrem einen Ende in den Hohlraum 20 mündende Pulversäule wird durch die durch den Hohlraum 20 hindurchgeleitete Flüssigkeit partikelweise abgetragen. Diese Art und Weise der Feststoffaufnahme weist gegenüber den bereits bekannten Verfahren den Vorteil auf, dass sich das Pulver verhältnismässig schnell und gleichmässig im Gut verteilt und dass sich beim oder nach dem Eintragen des Pulvers keine Agglomerate von Feststoffpartikel bilden können, da diese beim Eintragen durch die durch den Hohlraum 20 stromende Flüssigkeit optimal benetzt und in dieser verteilt werden.
  • Da der Durchgang 19 zudem einen ovalen Querschnitt aufweist, nimmt der durch den Hohlraum 20 hindurchgeleitete Flüssigkeitsstrom die Form eines im Querschnitt ovalen Strahles an. Dabei wird die pulverförmige Komponente über eine der beiden flacheren Grenzflächenbereiche des Strahles aufgenommen, so dass dadurch die Verteilung der Feststoffpartikel in der durch den Hohlraum 20 strömenden Flüssigkeit sowie auch die Benetzbarkeit der Feststoffpartikel zusätzlich verbessert werden.
  • Am Ende des Abkühl- und Emulgiervorganges kann schliesslich die hergestellte Emulsion durch Öffnen des Auslassventiles 16 der Einrichtung 1 entnommen werden.
  • Nachdem nun der allgemeine Ablauf der Herstellung einer Emulsion beschrieben wurde, sollen die weiteren Vorteile der Erfindung näher erläutert werden.
  • Wie bereits erwähnt, wird das durch die Leitung 14 hindurchgeleitete Mischgut vertikal umgewälzt, durch das Turbulenzrohr 25 homogenisiert und im Innenraum 7 gleichmässig verteilt. Der Förderweg des aus dem Turbulenzrohr 25 in den Innenraum 7 geförderten Mischgutes ist durch die in den Figuren 1 und 4 dargestellten Pfeile 30 angedeutet. Da sich der Durchflussquerschnitt am unteren Ende des Turbulenzrohres 25 verringert, wird das durch dieses hindurchgeleitete Mischgut bevor es das Turbulenzrohr 25 verlässt noch beschleunigt und durch den Spalt hindurch aus dem Turbulenzrohr 25 hinausgepresst. Das hinausströmende Mischgut bildet dabei einen ringförmigen Strahl, der an der Platte 29 abgelenkt wird, worauf sich das Mischgut gleichmässig im Innenraum 7 verteilt.
  • Die Stärke der Homogenisierung ist von der Spaltweite s abhängig, wobei durch Verkleinerung der Spaltweite s das Mischgut entsprechend stärker homogenisiert wird. Die Einrichtung 1 weist nun gegenüber den bekannten Einrichtungen den weiteren Vorteil auf, dass das Mischgut schonend - das heisst ohne einen Homogenisator, der ein bewegliches Werkzeug zur Erzeugung der Scherwirkung aufweist - homogenisiert wird, so dass die molekularen Strukturen von im Mischgut vorhandene Komponenten nicht zerstört werden. Ferner kann durch die Regulierung der Spaltweite s die Stärke der Homogenisierung auch abhängig vom herzustellenden Produkt sowie von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der verwendeten Ausgangsstoffe eingestellt werden.
  • Beim Emulgieren kann es zudem vorkommen, dass sich das Endprodukt bildet, bevor das Mischgut vollständig abgekühlt wurde. In diesem Fall kann man, um eine weitere Verkleinerung der Emulsionsteilchen zu verhindern, die Spaltweite s während des noch folgenden Abkühlvorganges vergrössern, so dass das Mischgut praktisch nicht mehr homogenisiert, sondern nur noch vertikal umgewälzt wird.
  • Abhängig von der Art der Ausgangsstoffe kann es zudem vorkommen, dass bei der Herstellung von Emulsionen und Suspensionen die Emulsions- bzw. Suspensionssteilchen agglomerieren, dass heisst sich aneinander anlagern, wodurch die Qualität des herzustellenden Produktes verschlechtert wird. Um ein derartiges Agglomerieren von Teilchen zu vermeiden und/oder bereits aneinandergelagerte Emulsions- oder Suspensionsteilchen wieder voneinander zu lösen, kann die Spaltweite s verkleinert werden, so dass dadurch eine Emulsion oder eine Suspension mit einer optimalen mittleren Teilchengrösse hergestellt werden kann.
  • Die dem Spalt zugewandte Stirnfläche des Verdrängerelementes 27 kann mit in der Figur 4 nicht dargestellten Löchern und/oder Rillen und/oder mit einer Kreuzverzahnung versehen sein. Durch eine derart ausgebildete Stirnfläche kann durch die Verstellung der Spaltweite s die Durchmischung gefördert und die Homogenisierung eines durch das Turbulenzrohr 25 hindurchgeleiteten Mischgutes verstärkt werden.
  • An dieser Stelle sei noch darauf hingewiesen, dass die zur gleichmässigen Verteilung des aus dem Turbulenzrohr 25 strömenden Mischgutes dienende Prallplatte 29 verschiedene Formen aufweisen kann. So kann diese zur optimalen Verteilung des Mischgutes beispielsweise auch gebogen sein, so dass das durch sie abgelenkte Gut optimal im Innenraum 7 verteilt wird.
  • Schliesslich sei noch erwähnt, dass flüssige Zusatzstoffe, wie beispielsweise Konservierungsmitteln, Verdickungsmittel, Parfums und dergleichen während des Mischvorganges über die Zufuhrleitungen 23 und 24 der Feststoffeintragungsvorrichtung 17 angesaugt werden können, so dass keine zur Beimischung dieser Stoffe dienende Fördervorrichtungen benötigt werden.
  • Hierzu sei abschliessend noch bemerkt, dass die Geschwindigkeit, mit der schüttbare Komponenten sowie auch flüssige Zusatzstoffe von der durch die Leitung 14 hindurchbeförderten flüssigen Grundmasse aufgenommen werden, von der vorzugsweise regulierbaren Förderleistung der Pumpe 15 und/oder von zusätzlichen an den Zufuhrleitungen 22, 23 und 24 angeordneten Förder- und Dosierorganen abhängt.
  • Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die anhand der Figuren 1 bis 4 beschriebene Einrichtung sowie das mit dieser Einrichtung durchführbare Verfahren nur eine Auswahl von mehreren möglichen Ausführungsformen der Erfindung darstellen und in verschiedener Hinsicht geändert werden können.
  • So kann die Einrichtung 1 selbstverständlich auch eine elektronische Steuervorrichtung aufweisen, um die für den Mischvorgang verschiedenen Steuer- und/oder Regeloperationen automatisch durchzuführen.
  • Ferner kann zum Beispiel die Wandung 4 des Behälters 2 eine Wärmeisolation und/oder anstelle des Zwischenraumes 5 eine Rohrschlange aufweisen, so dass das Kühl- oder das Heizfluid durch die Rohrschlange hindurchgeleitet werden kann. Selbstverständlich könnte auch eine elektrische Heizvorrichtung vorgesehen werden, die eventuell mit einer Kühlvorrichtung kombiniert werden kann, so dass der Behälter wahlweise gekühlt oder beheizt werden kann.
  • Schliesslich kann die Einrichtung auch eine zur Reinigung des Behälters dienende Reinigungsvorrichtung aufweisen, um die Innenwand des Behälters, den mindestens einen Rührer sowie auch das Turbulenzrohr zu reinigen.

Claims (10)

  1. Zum Beimischen einer schüttbaren Komponente zu einer flüssigen Grundmasse dienende Einrichtung mit einem einen Innenraum (7) aufweisenden Behalter (2) und mindestens einem in diesem drehbaren Rührer (10, 11) sowie einem in den Innenraum (7) mündenden Einlass (6a), einem aus dem Innenraum (7) führenden Auslass (8) und einer den Einlass (6a) mit dem Auslass (8) verbindenden, eine Fördervorrichtung (15) aufweisenden Leitung (14), durch die die flüssige Grundmasse und das zum Teil aus dieser gebildete Mischgut wahrend des Mischvorganges hindurchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (14) eine Feststoffeintragungsvorrichtung (17) angeordnet ist, die einen eine Querschnittsverengung aufweisenden, horizontalachsigen Durchgang (19) besitzt, in welchen ein zum Beimischen einer schüttbaren Komponente zu dem durch den Durchgang (19) hindurchgeleiteten Gut dienende Zufuhrleitung (21) mündet.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der Teil des Durchganges (19), in den die Zufuhrleitung (21) mündet, einen ovalen Querschnitt aufweist, so dass das durch diesen Teil des Durchganges (19) hindurchbeförderte Gut die Form eines im Querschnitt ovalen Strahles annimmt, und dass die Zufuhrleitung (21) derart angeordnet ist, dass die mindestens eine schüttbare Komponente des Gutes über eine der beiden flacheren Grenzflächenbereiche des durch den genannten Teil des Durchganges (19) hindurchbeförderten und im Querschnitt ovalen Gutstrahles aufgenommen wird.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffeintragungsvorrichtung (17) in bezug auf die Durchflussrichtung nach der Fördervorrichtung (15) angeordnet ist.
  4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung (21) ein Dosierorgan (22) aufweist.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontalachsige Durchgang (19) durch einen Hohlraum (20) unterbrochen ist, in welchen die Zufuhrleitung (21) mündet.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffeintragungsvorrichtung (17) mindestens eine in den Hohlraum (20) mündenden Zufuhrleitung (23, 24) zum Beifügen von flüssigen Zusatzstoffen zu dem durch den Durchgang (19) hindurchgeleiteten Gut aufweist.
  7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum (7) des Behälters (2) ein vertikal angeordnetes und über den Einlass (6a) mit der die Feststoffeintragungsvorrichtung (17) aufweisenden Leitung (14) verbundenes Turbulenzrohr (25) vorhanden ist, um das durch die Leitung (14) hindurchgeleitete Gut gleichmässig im Innenraum (7) zu verteilen.
  8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbulenzrohr (25) ein längliches, hülsenartiges einen Boden (26a) aufweisendes Gehäuse (26) besitzt, in dem ein axial verschiebbares Verdrängerelement (27) angeordnet ist und dass der Boden (26a) ein Loch (26b) besitzt und zusammen mit dem Verdrängerelement (27) am unteren Ende des Gehäuses (26) einen Spalt veränderlicher Weite bildet.
  9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbulenzrohr (25) an seinem unteren Ende eine am Boden (26a) des Gehäuses (26) befestigte Prallplatte (29) aufweist, um das aus dem Gehäuse (26) strömende Gut abzulenken und dadurch gleichmässig im Innenraum (7) des Behalters (2) zu verteilen.
  10. Verfahren zum Beimischen einer schüttbaren Komponente zu einer flüssigen Grundmasse in einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der flüssigen Grundmasse in aufeinanderfolgenden zeitlichen Abständen oder fortlaufend durch die Leitung (14) hindurchgeleitet und dass die schüttbare Komponente dem durch die Leitung (14) hindurchgeleiteten Gut beigefügt wird.
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