JP2006510484A - Apparatus and method for producing crystals / precipitates / particles - Google Patents

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Abstract

本発明は、沈殿または晶析などによる粒子の製造に使用する装置、および結晶/沈殿体または他の粒子を生成させる方法に関する。The present invention relates to an apparatus used for the production of particles, such as by precipitation or crystallization, and a method for producing crystals / precipitates or other particles.

Description

本発明は、沈殿または晶析などによって粒子を製造する際に使用する装置、結晶/沈殿体または他の粒子を生成させる方法、および比パワー強度を実質的に一定に保ちながら装置規模を変更する方法に関する。本装置は、鉱物塩などの無機物質はもとより、蛋白質、酵素などの生物学的生成物や、医薬品、ファインケミカルなどの低分子有機物の晶析装置として構成することができる。   The present invention modifies equipment used in producing particles, such as by precipitation or crystallization, methods for producing crystals / precipitates or other particles, and equipment scale while keeping specific power intensity substantially constant. Regarding the method. This apparatus can be configured as a crystallizer for not only inorganic substances such as mineral salts but also biological products such as proteins and enzymes, and low molecular organic substances such as pharmaceuticals and fine chemicals.

次のものに限定するものではないが、アジピン酸、ペンタエリトリトールなどの有機化合物や石膏、フッ化カルシウム、硫酸ナトリウムなどの無機化合物といった、多くの様々な種類の物質や粒子を製造するために、ドラフトチューブ晶析装置が一般に使用されている。例えば、特許文献1(バーク(Burke))には、蒸発冷却によって溶液から単一核結晶を生成させる装置が記載されている。   To produce many different types of substances and particles, including but not limited to organic compounds such as adipic acid, pentaerythritol, and inorganic compounds such as gypsum, calcium fluoride, sodium sulfate, A draft tube crystallizer is generally used. For example, Patent Document 1 (Burke) describes an apparatus for generating a single nucleus crystal from a solution by evaporative cooling.

粒子、特に、微粒子の製造は、経口、経皮、注射もしくは吸入用医薬品、生物薬剤、栄養補助食品、診断薬、農業用薬品、顔料、食品添加物、食品配合物、飲料、ファインケミカルズ、化粧品、電子材料、無機物および金属など、多くの用途に使用されている。現状の沈殿および晶析技術では、適切な粒度や粒度分布を有する結晶を高信頼度で製造できないことがある。ある場合には、固液分離を容易にし、生成物の粉体流動特性を向上させるために大きな結晶が望まれ、別の場合には、吸入用医薬品のように狭い粒子径範囲(例えば、1〜5ミクロン)の微粒子が望まれる。   The production of particles, especially microparticles, includes oral, transdermal, injection or inhalation pharmaceuticals, biopharmaceuticals, dietary supplements, diagnostics, agricultural chemicals, pigments, food additives, food formulations, beverages, fine chemicals, cosmetics, It is used in many applications such as electronic materials, inorganic substances and metals. With current precipitation and crystallization techniques, crystals having an appropriate particle size and particle size distribution may not be produced with high reliability. In some cases, large crystals are desired to facilitate solid-liquid separation and improve the powder flow properties of the product, while in other cases, a narrow particle size range (eg, 1 Fine particles (˜5 microns) are desired.

粒子径を増大させることは、晶析プロセス技術者にとって、困難であり、挑戦して失敗に終わることが少なくない。この技術における方法の多くは、(i)混合および攪拌システム、並びに、(ii)晶析装置内の種々の粒子径分画を再循環させたり、溶解させたり、濃縮させたりすることを可能にする分級法と関係している。微粒子の生成が望まれる場合には、晶析した粒子を所定の径と分布幅にまで小さくするために、後処理として粉砕、破砕または細砕工程がしばしば必要となる。製品サイズを、後処理の粉砕工程によらずに、晶析装置の操作によって直接適当な粒子径に制御できるならば、プロセスはより簡単でより強力なものになり、粒子表面は清浄になり、ダストが減り、粒子特性(例えば、流動性、錠剤への圧縮性など)が向上し、乾燥粉末吸入治療製品では分散性が改善されることになろう。   Increasing the particle size is difficult and often challenging for crystallization process engineers. Many of the methods in this technology allow (i) mixing and stirring systems, and (ii) various particle size fractions in the crystallizer to be recycled, dissolved or concentrated. This is related to the classification method. When it is desired to produce fine particles, a pulverization, crushing or pulverization step is often required as a post-treatment in order to reduce the crystallized particles to a predetermined diameter and distribution width. If the product size can be controlled to the appropriate particle size directly by operation of the crystallizer without relying on the post-treatment grinding step, the process will be simpler and more powerful, the particle surface will be clean, Dust will be reduced, particle properties (eg, flowability, compressibility into tablets, etc.) will be improved, and dispersibility will be improved in dry powder inhalation therapy products.

また、晶析装置は、攪拌機ブレードの直径とピッチまたは厚さの関係と同様に、槽の直径と高さの関係も、一定の幾何学的比率で設計されるのが普通である。しかしながら、晶析の実施において、この固定した幾何学的比率が好ましくない場合がしばしばある。   Also, in the crystallizer, the relationship between the diameter and the height of the tank is usually designed with a certain geometric ratio as well as the relationship between the diameter and pitch or thickness of the stirrer blade. However, this fixed geometric ratio is often undesirable in crystallization practice.

晶析装置の攪拌機システムが固定した幾何学的比率を有していることは、最適ではない。なぜなら、槽内のスラリーポンピングとスラリーへの攪拌機送出エネルギーである比パワー強度(SPI)とは互いに比例関係がなく、装置の比率(例えば、攪拌機の直径)を変更すると、ポンピング速度とSPI設計パラメータは変化する。かくして、どのパラメータを一定に保ち、どのパラメータを変更するか、あるいは、妥協して両パラメータを共に変更させるかを決定することは、設計者にとって難問となる。例えば、非特許文献1などのテキストでは、非特許文献2を引用して、研究室用、パイロットおよび実機晶析装置において先端速度を一定に保つことを推奨している。しかしながら、インペラの直径がより大きくなると、比パワー強度が変化し、先端速度よりも摩滅および二次核生成に密接に関連してくる。   It is not optimal that the agitator system of the crystallizer has a fixed geometric ratio. This is because the slurry pumping in the tank and the specific power intensity (SPI), which is the energy sent to the agitator to the slurry, are not proportional to each other, and the pumping speed and the SPI design parameters are changed when the ratio of the apparatus (for example, the diameter of the agitator) is changed. Will change. Thus, it is a challenge for the designer to determine which parameters remain constant, which parameters to change, or which to compromise and change both parameters together. For example, in texts such as Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2 is cited and it is recommended to keep the tip speed constant in laboratory, pilot, and actual crystallizers. However, as the impeller diameter increases, the specific power intensity changes and is more closely related to attrition and secondary nucleation than tip speed.

本発明は、結晶/沈殿体または他の粒子を製造する効率的で規模を変更可能な装置および方法を提供する。本発明により提供される利点の一つは、低い比パワー入力でありながら、高い内部ポンピング(または循環)速度が得られ、それにより、良好な物質移動、および、機械的に繊細な結晶/沈殿体または粒子に対する破壊/摩滅/損傷を最小にする環境を実現できることである。その結果、本装置の利益は、生物学的生成物(例えば、蛋白質)や医薬品などの低分子有機物などの、機械的に繊細な固体生成物において、特に顕著である。   The present invention provides an efficient and scaleable apparatus and method for producing crystals / precipitates or other particles. One of the advantages provided by the present invention is that a high internal pumping (or circulation) speed is obtained while having a low specific power input, which results in good mass transfer and mechanically sensitive crystals / precipitation. An environment can be realized that minimizes destruction / wear / damage to the body or particles. As a result, the benefits of the device are particularly significant in mechanically sensitive solid products such as biological products (eg, proteins) and low molecular weight organics such as pharmaceuticals.

また、本発明の他の利点は、この装置が、晶析の用途のみならず、次のものに限定するものではないが、発酵装置、抽出装置および液/エマルジョン分離装置、不均一触媒反応器などの用途にも、一般的な処理槽として使用可能であるということである。これらの用途において、本装置は、代替の処理槽(ラッシュトン(Rushton)タービン、固定ピッチインペラ、ハイドロフォイル、海洋型インペラ、ローター−ステーターなどによって攪拌される槽など)よりも実質的に低いスラリーへのパワー入力で、非常に良好な混合と供給流れの急速な希釈を提供する。   Another advantage of the present invention is that the apparatus is not limited to the use of crystallization, but is not limited to the following: fermentation apparatus, extraction apparatus and liquid / emulsion separation apparatus, heterogeneous catalytic reactor This means that it can be used as a general treatment tank. In these applications, the apparatus is substantially lower in slurry than alternative processing tanks (such as those stirred by a Rushton turbine, fixed pitch impeller, hydrofoil, marine impeller, rotor-stator, etc.). Provides very good mixing and rapid dilution of the feed stream at the power input to.

本発明のさらに他の利点は、共沈殿、さらなる成長またはコーティングのために、種結晶または他の粒子を含有する流体を供給するために、場合により利用できるということである。   Yet another advantage of the present invention is that it can optionally be utilized to provide a fluid containing seed crystals or other particles for co-precipitation, further growth or coating.

かくして、本発明は、処理槽である装置を提供するものであり、結晶/粒子の生成に対し優れた制御を可能にする、研究室規模、パイロット規模または工業規模の晶析または沈殿処理のための構成を提供するものである。本明細書で議論する特定のパラメータに基づけば、本発明の装置と方法は、また、現在行われている晶析技術、例えばドラフトチューブバッフル型晶析装置を使用する場合と較べて、晶析/沈殿工程で生成される結晶/粒子のサイズをより良く制御することができる。   Thus, the present invention provides an apparatus that is a processing vessel for laboratory, pilot or industrial scale crystallization or precipitation processes that allow excellent control over crystal / particle formation. Is provided. Based on the specific parameters discussed herein, the apparatus and method of the present invention can also be used for crystallization compared to current crystallization techniques such as using a draft tube baffle crystallizer. / The size of the crystals / particles produced in the precipitation process can be better controlled.

また、市販の晶析装置は、一般に、結晶核生成速度が所望する値より高いため、その性能が制限され妨害されている。所望する値より高い核生成速度を扱う技術は、長い間実際に使われてきており、殆どの晶析のテキストに記載されている。そのような技術には、例えばファインズ・デストラクション(fines destruction)や、クリア・リカー・アドバンス(clear liquor advance)や、ダブル・ドロー・オフ(double draw off)がある。これらの3つの技術ではそれぞれ、結晶のスラリーを分離する(例えば、清澄な液、微粒子および粗粒子の分画に)必要がある。この分離は、通常、エルトリエータやサイクロンなどの外部の分離装置により行われる。   Also, commercially available crystallizers are generally hampered by limited performance because their crystal nucleation rates are higher than desired. Techniques dealing with nucleation rates higher than desired have been in practice for a long time and are described in most crystallization texts. Such techniques include, for example, fines destruction, clear liquor advance, and double draw off. Each of these three techniques necessitates separation of a slurry of crystals (eg, for clear liquid, fine and coarse particle fractionation). This separation is usually performed by an external separation device such as an eltriator or cyclone.

ファインズ・デストラクションでは、結晶の微粒子分画を、それらを溶解する系(例えば、熱交換器、希釈装置)に通し、清澄な液を晶析装置に戻す。これは、バッチ式晶析装置の操作において特に有用であるが、連続処理でも広く実施されている。クリア・リカー・アドバンスの場合には、分離は極端であって、多くの連続式鉱物晶析/沈殿プロセスで使用されているように、分離器で集められた分画は本質的に結晶を含んでいない。ダブル・ドロー・オフは、連続式晶析プロセスで使用されており、スラリーの代表的流れが取り出され、分離された微粒子分画の流れと同様に、下流の分離器へ送られる。   In Fines Destruction, the fine particle fraction of crystals is passed through a system (eg, heat exchanger, diluter) that dissolves them, and the clear liquid is returned to the crystallizer. This is particularly useful in the operation of batch crystallizers, but is also widely practiced in continuous processing. In the case of Clear Liquor Advance, the separation is extreme and the fraction collected in the separator is essentially crystalline, as used in many continuous mineral crystallization / precipitation processes. Not. Double draw off is used in a continuous crystallization process where a representative stream of slurry is removed and sent to a downstream separator, as is the separated fines fraction stream.

これらの全ての場合において、装置からは比較的大きな径の結晶が生成されるが、このことは、それ自体好ましいことであり、また、晶析装置の下流側に必要となる分離器(例えば、遠心分離機、フィルタプレスなど)の費用を低減できるという点でも望ましいことである。本発明の他の利点は、この技術分野で見出される他の晶析装置を使用する場合よ
り、大きな結晶/沈殿体/粒子を製造できることであり、そして、このことによって、製造能力の限界で操業されているプロセスでは、下流の分離機器が同じであっても、平均粒子径のより大きな結晶を製造することで、より高い製造能力が与えられる。スラリーを清澄、微粒子および粗粒子の分画に分離することは、この利点を利用できるようにするための工程である。
In all these cases, the device produces crystals of relatively large diameter, which is preferred per se and also requires a separator (e.g. a downstream required for the crystallizer) (e.g. It is also desirable in that the cost of a centrifuge, filter press, etc. can be reduced. Another advantage of the present invention is that larger crystals / precipitates / particles can be produced than using other crystallizers found in the art, and this allows operation at the limit of production capacity. In the process being used, even if the downstream separation equipment is the same, a higher production capacity is provided by producing crystals with a larger average particle size. Separating the slurry into fine, fine and coarse particle fractions is a process to make this advantage available.

本発明の潜在的な適用範囲は多方面にわたり、例えば、本発明によって製造された粒子を使用できる産業としては、医薬品、栄養補助食品、診断薬、ポリマー中間体、農業用薬品、顔料、食品添加物、食品配合物、飲料、細胞培養およびその生成物、ファインケミカルズ、化粧品、電子材料、無機物、並びに、金属などが挙げられる。   The potential scope of application of the present invention is wide-ranging, for example, industries that can use the particles produced according to the present invention include pharmaceuticals, dietary supplements, diagnostics, polymer intermediates, agricultural chemicals, pigments, food additives Products, food blends, beverages, cell cultures and products thereof, fine chemicals, cosmetics, electronic materials, inorganic materials, metals, and the like.

米国特許第1,997,277号明細書US Pat. No. 1,997,277 ジェイ・ダブリュー・ムーリン(J.W.Mullin)著,「Crystallization」、第3版、バターワース−ハイネマン(Butteworth−Heinemann)、1993年JW Mullin, "Crystallization", 3rd edition, Butterworth-Heinemann, 1993 エイ・ダブリュー・ニーナウ(A.W.Nienow),「The effect of Agitation on the Crystal Growth and Nucleation Rates and on Secondary Nucleation」、化学工学技術者協会会報(Transactions of the Institution of Chemical Engineers)、1976年、第54巻、p.205−207A. W. Nienow, “The effect of Aggregation on the Crystal Growth and Nucleation Rate and on Secondary Nucleation”, Journal of Chemical Engineers Association (Transactions Association of Japan). Volume 54, p. 205-207

本発明は、
(a)槽、
(b)場合により設けられる上板と底板を有する半径流攪拌機
および
(c)ドラフトチューブ
を含んでなる晶析/沈殿装置であって、
ドラフトチューブは、それに強固に取り付けられた複数のバッフルを有し、槽内に配設されてドラフトチューブと槽の側壁との間に流路を形成し、かつ、ドラフトチューブの直径が槽の直径の約0.7倍である
装置に関する。
The present invention
(A) tank,
(B) a crystallization / precipitation apparatus comprising a radial flow stirrer having an optional top and bottom plate and (c) a draft tube,
The draft tube has a plurality of baffles firmly attached thereto, and is arranged in the tank to form a flow path between the draft tube and the tank side wall, and the diameter of the draft tube is the diameter of the tank. Is about 0.7 times the device.

本発明は、さらに、
少なくとも1つの流体を装置に供給する工程であって、その流体が晶析/沈殿させるべき少なくとも1つの溶解物質を含んでなる工程、
前記少なくとも1つの流体を攪拌する工程であって、前記少なくとも1つの流体から少なくとも1つの溶解物質を晶析/沈殿させて粒子を生成させる工程、および
少なくとも1つの流体および粒子を本発明の装置から排出させる工程
を含んでなる、粒子を晶析/沈殿させる方法に関する。
The present invention further provides:
Supplying at least one fluid to the device, the fluid comprising at least one dissolved substance to be crystallized / precipitated;
Agitating the at least one fluid to crystallize / precipitate at least one dissolved material from the at least one fluid to form particles; and at least one fluid and particles from the apparatus of the present invention. The present invention relates to a method for crystallizing / precipitating particles, comprising the step of discharging.

本発明は結晶/沈殿体または他の粒子を生成させる装置および前記装置を使用する方法に関する。一般に、本発明は、晶析される化合物に応じて、種々の大きさの結晶/沈殿体/粒子を生成させるために使用される。しかしながら、通常は、結晶/沈殿体または他の粒子は、約0.5〜約3000ミクロンの範囲であるが、本発明では、結晶/沈殿体/粒子の径を制御できることから、より小さいまたはより大きい粒子径もまた意図している。このように、本発明は、本技術分野の他の晶析装置によって通常供給されているものと比
べて、より狭い粒子径分布またはより狭い粒子径分布の微細結晶の製造を可能にするとともに、より大きな結晶の製造を可能にする。
The present invention relates to an apparatus for producing crystals / precipitates or other particles and a method of using said apparatus. In general, the present invention is used to produce crystals / precipitates / particles of various sizes, depending on the compound being crystallized. Usually, however, crystals / precipitates or other particles range from about 0.5 to about 3000 microns, but in the present invention, the crystal / precipitate / particle diameter can be controlled so that it is smaller or more Large particle sizes are also contemplated. Thus, the present invention enables the production of narrower particle size distributions or finer crystals with narrower particle size distributions than those normally supplied by other crystallizers in the art, Allows the production of larger crystals.

本発明では、実質的に一定の比パワー強度を保ちながら、本発明の規模を変化させる方法を開示しているので、本発明は、さらに、規模が異なる処理槽(例えば、研究室規模に対して製造規模)で、粒子径と粒子径分布が同じ結晶を製造する能力を提供する。   Since the present invention discloses a method of changing the scale of the present invention while maintaining a substantially constant specific power intensity, the present invention further provides for processing tanks of different scales (eg, for laboratory scales). Production scale) provides the ability to produce crystals with the same particle size and particle size distribution.

本発明の装置は、バッチ式または連続式のいずれかの構成で使用できる。   The apparatus of the present invention can be used in either a batch or continuous configuration.

本発明の装置は、多くの種類の流体を供給物質/反応物質として使用することができ、そうしたものには、溶媒、液体、スラリー、懸濁液、液化ガス、超臨界流体、亜臨界流体などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。   The apparatus of the present invention can use many types of fluids as feed / reactants, such as solvents, liquids, slurries, suspensions, liquefied gases, supercritical fluids, subcritical fluids, etc. However, it is not limited to these.

本発明は、医薬品、生物薬剤、栄養補助食品、診断薬、農業用薬品、顔料、食品添加物、食品配合物、飲料、ファインケミカルズ、化粧品、電子材料、無機物および金属など、いかなる沈殿または晶析粒子の製造にも使用することができる。他の産業分野における晶析/沈殿粒子は、本明細書で記載した一般的技術を当業者が容易に修正した技術を使用して製造することができる。   The present invention relates to any precipitated or crystallized particles such as pharmaceuticals, biopharmaceuticals, nutritional supplements, diagnostics, agricultural chemicals, pigments, food additives, food formulations, beverages, fine chemicals, cosmetics, electronic materials, inorganics and metals. Can also be used in the manufacture of Crystallized / precipitated particles in other industrial fields can be produced using techniques that are readily modified by those skilled in the art from the general techniques described herein.

一般に、晶析装置の攪拌には、例えば、(1)良好な混合および一様な粒子の懸濁と、(2)粒子の損傷と二次結晶核形成の最小化といった、潜在的に相反する要求がある。供給流れの初期分散に対する良好な混合は、通常、攪拌機からの大きな体積流量および乱流域によって得られる。一様な粒子の懸濁は、通常、比較的高い流体速度、特に上昇流におけるそれによって得られる。しかしながら、このような条件を設定することは、普通、粒子を損傷し、二次核を形成する条件を作り出すことになるので、問題がある。本発明は、このような問題を技術的に緩和するための装置および方法を提供するものである。   In general, crystallizer agitation is potentially conflicting with, for example, (1) good mixing and uniform particle suspension, and (2) particle damage and minimization of secondary crystal nucleation. There is a request. Good mixing for the initial dispersion of the feed stream is usually obtained by a large volumetric flow rate from the stirrer and a turbulent zone. Uniform particle suspensions are usually obtained by relatively high fluid velocities, especially at upward flow. However, setting such conditions is problematic because it usually creates conditions that damage the particles and form secondary nuclei. The present invention provides an apparatus and method for technically mitigating such problems.

本明細書で使用されているように、「剪断領域」という用語は、本発明の剪断力を受ける全ての領域、例えばインペラブレードの先端とバッフルの間の領域、底板の開口部および攪拌機の掃き払い体積領域などを含む。   As used herein, the term "shear zone" refers to all zones subject to the shear force of the present invention, such as the zone between the impeller blade tip and baffle, the opening in the bottom plate and the sweep of the stirrer. Includes payment volume area.

本明細書で使用されているように、「剪断力」という用語は、本発明の装置内で発生する全ての混合/分散、機械的力を包含するものであり、攪拌機の掃き払い体積領域で発生するわずかな剪断速度、伸長力、乱流、キャビテーションおよび表面衝突などが含まれるが、特にこれらに限定されるものではない。   As used herein, the term “shearing force” encompasses all mixing / dispersing, mechanical forces that occur within the apparatus of the present invention, and in the swept volume region of the stirrer. These include, but are not limited to, the slight shear rates that occur, stretching forces, turbulence, cavitation and surface impact.

本明細書で使用されているように、「晶析」および/または「沈殿」という用語は、流体から粒子を生成させるいかなる方法も含むものであり、古典的なソルベント/アンチソルベント晶析/沈殿、温度依存晶析/沈殿、「塩析(salting out)」晶析/沈殿、pH依存反応、「冷却による(cooling・driven)」晶析/沈殿、化学および/または物理反応に基づく晶析/沈殿などが含まれるが、特にこれらに限定されるものではない。   As used herein, the terms “crystallization” and / or “precipitation” are intended to include any method of generating particles from a fluid and are classical solvent / antisolvent crystallization / precipitation. , Temperature dependent crystallization / precipitation, “salting out” crystallization / precipitation, pH dependent reaction, “cooling drive” crystallization / precipitation, crystallization / precipitation based on chemical and / or physical reaction Although precipitation etc. are included, it is not specifically limited to these.

本明細書で使用されているように、「生物薬剤」という用語は、生物学的資源から得られる、または、生物的資源から得られる生成物と等価の化学的に合成された、いかなる治療用化合物も含むものであり、例えば、蛋白質、ペプチド、ワクチン、核酸、免疫グロブリン、多糖類、細胞生成物、植物抽出物、動物抽出物、組み換え蛋白質、酵素またはこれらの組み合わせが挙げられる。   As used herein, the term “biological agent” refers to any therapeutically obtained from a biological resource or chemically synthesized equivalent to a product obtained from a biological resource. It also includes compounds, such as proteins, peptides, vaccines, nucleic acids, immunoglobulins, polysaccharides, cell products, plant extracts, animal extracts, recombinant proteins, enzymes, or combinations thereof.

本発明は、一般的には、
(a)槽、
(b)場合により上板と底板を有する攪拌機、および
(c)ドラフトチューブ
を含んでなり、
ドラフトチューブは、それに強固に固定された複数のバッフルを有し、槽内に配設されてドラフトチューブと槽の側壁との間にチャネルを形成し、かつ、ドラフトチューブの直径が槽の直径の約0.7倍である
装置を提供する。
The present invention generally includes:
(A) tank,
(B) optionally comprising a stirrer having a top plate and a bottom plate, and (c) a draft tube,
The draft tube has a plurality of baffles firmly fixed thereto, is disposed in the tank to form a channel between the draft tube and the side wall of the tank, and the diameter of the draft tube is equal to the diameter of the tank. An apparatus is provided that is approximately 0.7 times.

本発明は様々な規模に拡大縮小できるので、本発明の装置(30)の寸法は、一般に、変化(例えば、約1cmから約15メートル超までの直径)する。このように、寸法は、本発明の拡大縮小版に対応するよう変化させられる。この型式の装置は、少量生産(例えば0.0005kg/h)に対するものから、種々の規模の槽を経て、乾燥重量基準で毎時約300,000キログラムの結晶生成物の生産に対するものまで設計できるというように、本発明の規模は大きく変化させることができる。   Since the present invention can be scaled to various scales, the dimensions of the device (30) of the present invention will generally vary (eg, a diameter from about 1 cm to more than about 15 meters). Thus, the dimensions are varied to accommodate the scaled version of the present invention. This type of equipment can be designed for small volume production (eg 0.0005 kg / h), through various scale tanks, and for production of about 300,000 kilograms of crystalline product per hour on a dry weight basis. As such, the scale of the present invention can vary greatly.

本発明の槽(1)は、晶析/沈殿または粒子生成技術分野で従来から使用されているいかなる形状のものであってもよい。しかしながら、槽は、側壁(2)および、ノズル、供給パイプなどが挿入可能な少なくとも1つのポート(11)を有する密閉円筒シェルであることが好ましい。   The vessel (1) of the present invention may be of any shape conventionally used in the crystallization / precipitation or particle production art. However, the vessel is preferably a closed cylindrical shell having a side wall (2) and at least one port (11) into which a nozzle, supply pipe or the like can be inserted.

槽は、例えば、ガラス繊維、鋼、好ましくはステンレス鋼、より好ましくは炭素鋼、PVC、ガラスなど、本発明により発生する各種の力に耐えることができる材料であればいかなる材料で形成されていてもよい。本発明の槽はステンレス鋼であることが好ましい。   The vessel is made of any material that can withstand various forces generated by the present invention, such as glass fiber, steel, preferably stainless steel, more preferably carbon steel, PVC, glass, etc. Also good. The tank of the present invention is preferably stainless steel.

槽は、蒸気および/または液体の導入および/または排出のために、並びに/あるいは、槽から生成物を抜き取るために、少なくとも1つのパイプおよび/またはノズルを挿入または装着できるよう、並びに/あるいは、処理工程の衛生に対する要求の一部として清掃および/または殺菌(現場での)ができるよう、少なくとも1つのポート(11)、好ましくは複数のポートを有する。少なくとも1つのポート、および、したがって少なくとも1つの入口パイプ、ラインノズルなどは、槽のいかなる位置に配置してもよい。   The tank can be inserted or fitted with at least one pipe and / or nozzle for the introduction and / or discharge of vapor and / or liquid and / or for extracting product from the tank, and / or It has at least one port (11), preferably a plurality of ports, so that it can be cleaned and / or sterilized (in the field) as part of the hygiene requirements of the process. At least one port, and thus at least one inlet pipe, line nozzle, etc. may be located at any location in the vessel.

槽は、また、場合により、槽の側壁とドラフトチューブに固定され、ドラフトチューブの安定と支持に資するセンタリング支持体(8)を備えていてもよい。   The tank may also be provided with a centering support (8) that is fixed to the side wall of the tank and the draft tube and contributes to the stability and support of the draft tube.

第2のバッフル(9)は、場合により、含有する供給物質/反応物質の流れの方向を変え、実質的にドラフトチューブの内部へ向かう下降流を発生させるために、槽の側壁に取り付けてもよい。   A second baffle (9) may optionally be attached to the side wall of the vessel in order to change the direction of the feed / reactant flow it contains and to generate a downward flow substantially towards the interior of the draft tube. Good.

槽の寸法は、使用規模に応じて変わる。当業者であれば、本明細書で開示することに照らして、装置を拡大縮小するときに、槽に対してなされなければならない必要な調整を認識し理解するであろう。   The dimensions of the tank vary depending on the scale of use. Those skilled in the art will recognize and understand the necessary adjustments that must be made to the bath when scaling the device in light of the disclosure herein.

図7に示すように、本発明の他の実施形態では、周辺沈殿領域(10)を有する槽を提示するが、これは、外部の分離機器なしで、清澄な溶液および/または微細な結晶/沈殿体/粒子分画の分離が可能である。周辺沈殿領域(10)は、槽の周りを包囲して連続的な周辺領域を形成してもよいし、あるいは、槽の一部のみを包囲してもよく、そして、槽の高さ方向の液面より低い任意の位置に設置してもよい。周辺沈殿領域(10)は、通常は、スラリーで満たされているが、槽の残りの部分で見られる攪拌の範囲に曝されず、したがって、槽内のスラリーの循環からは遮蔽されている。その結果、周辺沈殿領域(10
)は、スラリーから結晶が沈殿する領域を提供する。一般に、大きな結晶は小さい結晶より速く沈殿する。その結果、スラリーの一部を周辺沈殿領域の上部から抜き取り(すなわち、図7に示されている抜き出しポートを通して)、それによって、清澄な液体または微粒子分画を分離してもよい。したがって、結晶の大きさは内部的に決定され、例えば、エルトリエータやサイクロンなどの外部分離機器の高コスト、運転およびスペース要求を避けることができる。
As shown in FIG. 7, another embodiment of the present invention presents a tank with a peripheral sedimentation zone (10), which is a clear solution and / or fine crystals / Separation of the precipitate / particle fraction is possible. The peripheral sedimentation area (10) may surround the tank to form a continuous peripheral area, or may surround only a part of the tank, and You may install in the arbitrary positions lower than a liquid level. The peripheral sedimentation zone (10) is usually filled with slurry but is not exposed to the range of agitation seen in the rest of the vessel and is therefore shielded from the circulation of the slurry in the vessel. As a result, the peripheral precipitation area (10
) Provides an area where crystals precipitate from the slurry. In general, large crystals precipitate faster than small crystals. As a result, a portion of the slurry may be withdrawn from the top of the surrounding precipitation area (ie, through the withdrawal port shown in FIG. 7), thereby separating the clear liquid or particulate fraction. Thus, the size of the crystal is determined internally, avoiding the high cost, operating and space requirements of external separation equipment such as, for example, an elitorator and cyclone.

当業者であれば、本明細書で開示することに照らして、周辺沈殿領域の寸法、例えば幅や深さを変更しなければならないことを認識し理解するであろうし、また、製造しようとする結晶/沈殿体または他の粒子の特定のパラメータ、粒子径および粒子径分布、結晶/沈殿体または他の粒子を生成させるために使用する流体の種類、並びに、槽の操作条件に応じて、そのような調整を行うことができる。   Those skilled in the art will recognize and understand that, in light of the disclosure herein, the size, eg width and depth, of the surrounding sedimentation area must be changed. Depending on the specific parameters of the crystal / precipitate or other particles, the particle size and particle size distribution, the type of fluid used to produce the crystals / precipitate or other particles, and the operating conditions of the vessel, Such adjustments can be made.

本発明の攪拌機(13)は、供給流れの混合、濃縮供給物の槽の内容物本体への迅速な希釈、結晶/沈殿体/粒子のスラリー中の懸濁、および装置全体にわたる流体の循環を提供する。こうした性質は、安定した運転およびばらつきのない結晶/沈殿体/粒子の生成にとって重要である。一般に、本発明の攪拌機(13)は、必要な液体循環を提供することができればいかなる構成であってもよく、ドラフトチューブの頂部もしくは底部(または両方)に設けられた半径流インペラ、ドラフトチューブの中間部分に設けられた軸流プロペラまたは海洋型プロペラ、ダブルプロペラおよびマルチプロペラなどが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。本発明の攪拌機は、好ましくは半径流攪拌機であり、より好ましくは、少なくとも1つのブレード、底板、および場合により上板を有する半径流インペラである。典型的な市販の晶析装置は、軸流インペラを使用しており、一般に、本発明のものより、毎分の回転数が高く、小さな攪拌機寸法で使用されているために、非常に大きな比パワー強度で使用される。   The agitator (13) of the present invention provides mixing of feed streams, rapid dilution of the concentrated feed into the tank body, suspension of crystals / precipitate / particles in slurry, and fluid circulation throughout the apparatus. provide. These properties are important for stable operation and consistent crystal / precipitate / particle formation. In general, the stirrer (13) of the present invention may be of any configuration as long as it can provide the necessary liquid circulation, the radial flow impeller provided at the top or bottom (or both) of the draft tube, and the draft tube. Examples include, but are not limited to, an axial flow propeller or a marine propeller, a double propeller, and a multi-propeller provided in the intermediate portion. The stirrer of the present invention is preferably a radial flow stirrer, more preferably a radial flow impeller having at least one blade, a bottom plate, and optionally a top plate. A typical commercially available crystallizer uses an axial impeller and generally has a very high ratio due to its higher rotational speed per minute than that of the present invention and its use with small agitator dimensions. Used with power intensity.

攪拌機は、例えば、ガラス繊維、鋼、好ましくはステンレス鋼、PVC、チタン、ガラスなど、本発明で発生する各種の力に耐えることができる材料であればいかなる材料で形成されていてもよい。本発明の攪拌機はステンレス鋼またはチタンであることが好ましい。   The stirrer may be formed of any material as long as it can withstand various forces generated in the present invention, such as glass fiber, steel, preferably stainless steel, PVC, titanium, and glass. The stirrer of the present invention is preferably stainless steel or titanium.

半径流インペラは、例えば、ブレードの数、ブレードの寸法、ブレードのアタック角、および、結晶が曝される乱流混合と剪断の性質をオペレータが制御するために操作し得る毎分の回転数などのいくつかの観点を有している。乱流の減衰の程度を、このように間接的に制御することによって、高濃度供給流れの混合や希釈、結晶の懸濁、気泡の巻き込み、および周辺沈殿領域などの結晶沈殿域の形成が可能になる。   Radial flow impellers include, for example, the number of blades, blade dimensions, blade attack angle, and the number of revolutions per minute that an operator can operate to control the turbulent mixing and shear properties to which the crystal is exposed. Has several aspects. By indirectly controlling the degree of turbulence attenuation in this way, it is possible to mix and dilute high-concentration feed streams, suspend crystals, entrain bubbles, and form crystal precipitation zones such as surrounding precipitation zones. become.

さらに、ブレードの寸法、毎分回転数および分離の程度は、インペラによって形成される乱流のみならず、乱流の大きさ(乱流エネルギーの消滅から、通常、イプシロンで示される)にも影響を与える。小型で高速のインペラは、同じパワーレベルの大型のインペラと比べて、高周波領域(および小スケール)で、より高いエネルギーの乱流を形成するが、その乱流はより急速に消滅する。固形分が多いと、乱流の速度スペクトルの高周波領域での消滅が多くなるので、晶析装置においては、特にそうしたことが起こる。   In addition, the dimensions of the blade, the number of revolutions per minute and the degree of separation affect not only the turbulence created by the impeller, but also the magnitude of the turbulence (usually indicated by epsilon from the disappearance of turbulent energy). give. Smaller and faster impellers form higher energy turbulence at higher frequencies (and smaller scales) than large impellers of the same power level, but the turbulence disappears more quickly. This is especially true in crystallizers because the solid content increases and the turbulent velocity spectrum disappears in the high frequency region.

本発明の半径流インペラは、少なくとも1つのブレード、場合により設けられる上板および底板を含んでなるように、いくつかの構成を含むことができる。しかしながら、インペラは、図2、3、4および5に示した構成を含んでなることが好ましい。   The radial impeller of the present invention can include several configurations to include at least one blade, optionally provided top and bottom plates. However, the impeller preferably comprises the configuration shown in FIGS.

インペラの少なくとも1つのブレードは、適切な直径のインペラを提供し、装置全体に流体を循環させるために必要なポンピング速度を提供する限り、いかなる形状を有してい
てもよい。しかしながら、通常、ブレード高さは、攪拌機直径の約6分の1(1/6)である。少なくとも1つのブレードの幅はブレードの角度に応じて変化するが、しかしながら、通常、攪拌機直径を(8×ブレード角のcos)の量で割った値に等しくなるように定められる。例えば、直径10フィート(120インチ)の攪拌機を使用した場合、少なくとも1つのブレードのブレード角が55度であると、ブレード高さは約120インチ×1/6、すなわち20インチとなり、幅は120/(8×cos55)、すなわち(8×0.574)、つまり約26インチとなる。
The at least one blade of the impeller may have any shape as long as it provides an appropriate diameter impeller and provides the pumping speed necessary to circulate fluid throughout the device. However, typically the blade height is about 1/6 (1/6) of the stirrer diameter. The width of the at least one blade varies with the angle of the blade, however, it is usually determined to be equal to the agitator diameter divided by the amount of (8 × blade angle cos). For example, using a 10 foot (120 inch) diameter stirrer, if the blade angle of at least one blade is 55 degrees, the blade height is about 120 inches × 1/6, or 20 inches, and the width is 120 / (8 × cos 55), that is, (8 × 0.574), that is, about 26 inches.

一般的に、ブレードは、装置全体にわたる流体の必要な循環を可能とするならば、いかなる角度を有していてもよい。しかしながら、本発明のブレード角は、通常、約45度〜約65度の範囲である。好ましくは、ブレード角は約55度である。   In general, the blades may have any angle that allows the necessary circulation of fluid throughout the device. However, the blade angle of the present invention is typically in the range of about 45 degrees to about 65 degrees. Preferably, the blade angle is about 55 degrees.

インペラブレードが、分離流れ(アタック角が6〜10度と低いときに起こる)の中にある限り、ブレードリフト(例えば、インペラから流体をポンピングで送り出すとき、半径方向にブレードに加わる力)はブレード角に実質的に依存しないが、ブレードドラッグ(ブレードの運動の方向にブレードに加わる力)はアタック角に依存する。分離流れは、ブレードリフトが一定であり、そしてドラッグ力がブレードの有効面積と関連しているこのケースのように、互いに独立しているブレードリフトとブレードドラッグの力に関係する。ブレードドラッグからのエネルギーはほぼ完全に乱流に変換される。このように、ブレード角を制御することにより、乱流と混合に向かうエネルギー量を制御することができる。流量は、インペラの回転数、ブレード角と回転数による乱流のエネルギーによって制御される。   As long as the impeller blade is in a separate flow (which occurs when the attack angle is as low as 6-10 degrees), the blade lift (eg, the force applied to the blade in the radial direction when pumping fluid from the impeller) is Blade drag (force applied to the blade in the direction of blade movement) depends on the attack angle, substantially independent of the angle. The separation flow is related to the blade lift and blade drag forces independent of each other, as in this case where the blade lift is constant and the drag force is related to the effective area of the blade. The energy from the blade drag is almost completely converted to turbulence. Thus, by controlling the blade angle, it is possible to control the amount of energy toward turbulence and mixing. The flow rate is controlled by the energy of turbulent flow depending on the rotational speed of the impeller, the blade angle and the rotational speed.

攪拌機の毎分回転数(RPM)は、本発明の装置の規模により変わる。しかしながら、一般に、最大許容RPMは装置の大きさが増大するにしたがって低下する。   The number of revolutions per minute (RPM) of the agitator varies depending on the scale of the apparatus of the present invention. However, in general, the maximum allowable RPM decreases as the size of the device increases.

場合により設けられるインペラの上板(14)は、幅が実質的にブレードの長さと同じであって、一般に環形状であるというように、個々のブレードの距離にわたって一般に設けられている。流れは、負圧とともに板直下の強い分離流れを有する強い乱流域へと導く上板(14)に沿って移動しなければならないので、上板(14)の存在は流れに強く影響する。この乱流域では極めて激しく乱流の消滅が起きており、全断面に対して僅かな部分で起きているに過ぎないが、エネルギー的には効率はよくない。板を取り除くか、実質的に(環状というより)円盤である内径を拡大すれば、インペラの効率を高めることができるであろう。   The optional impeller top plate (14) is generally provided over the distance of the individual blades such that the width is substantially the same as the length of the blade and is generally annular. Since the flow must move along the upper plate (14) leading to a strong turbulent region with a negative pressure and a strong separation flow just below the plate, the presence of the upper plate (14) strongly influences the flow. In this turbulent flow region, turbulent flow disappears extremely violently and occurs only in a small portion with respect to the entire cross section, but is not efficient in terms of energy. Removing the plate or enlarging the inner diameter, which is essentially a disc (rather than an annulus), could increase the efficiency of the impeller.

攪拌機の底板(15)は、図3に示すように、攪拌機の少なくとも1つのブレードの下部に位置し、ドライブシャフトを受容可能な孔を有する、実質的には一体構造物である。   As shown in FIG. 3, the agitator bottom plate (15) is substantially a unitary structure located at the bottom of at least one blade of the agitator and having a hole capable of receiving a drive shaft.

あるいは、底板(15)は、これを槽内に導入され分配されるべき供給物質および/または反応物質の点源としてでなく機能させるために、さらに、少なくとも1つの開口(16)、好ましくは複数の開口を含んでいてもよい。図3に示す半径流攪拌機においては、非点源からの供給物質/反応物質の添加は、供給物質/反応物質を攪拌機の底板(15)の下から供給することによってなされることが好ましい。供給物質/反応物質の良好な希釈/分散は、攪拌機の下からの添加によってなされるが、その攪拌機の底板は、ドラフトチューブの半径より大きく、槽の内部半径以下の半径を有する。その結果、供給物質および/または反応物質はこれらの開口(16)を通って流れることができ、それが攪拌機のブレードを通過するとき、急速混合領域を通り放射状に広がることができる。その場合、供給物質および/または反応物質の分配を助けるために、少なくとも1つのスイーパブレード(17)、好ましくは複数のスイーパブレードが使用されることが好ましい。図4および5に示すように、複数のスイーパブレード(17)は、通常、底板(15)の下側に
取り付けられ、底板(15)の縦軸および/または横軸に沿って伸び、互いに垂直をなし、いかなる長さであってもよいが、通常、底板の直径と同じかそれより短い長さである。スイーパブレードの高さは、ドライブシャフトから離れる方向に伸びるにしたがって、テーパーがつけられていることが好ましい(例えば、スイーパブレードの高さを、ドライブシャフトに近接する側の端で1.75、反対側の端で約1.25とすることができる)。
Alternatively, the bottom plate (15) further comprises at least one opening (16), preferably a plurality of, in order to function it rather than as a point source of feed and / or reactants to be introduced and dispensed into the vessel. May be included. In the radial flow stirrer shown in FIG. 3, the feed / reactant addition from the non-point source is preferably done by feeding the feed / reactant from under the bottom plate (15) of the stirrer. Good dilution / dispersion of the feed / reactant is made by addition from below the stirrer, but the bottom plate of the stirrer has a radius that is larger than the radius of the draft tube and less than the internal radius of the vessel. As a result, the feed and / or reactants can flow through these openings (16) and can spread radially through the rapid mixing zone as it passes through the stirrer blade. In that case, it is preferred that at least one sweeper blade (17), preferably a plurality of sweeper blades, is used to assist in the distribution of the feed and / or reactants. As shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of sweeper blades (17) are typically mounted on the underside of the bottom plate (15) and extend along the vertical and / or horizontal axis of the bottom plate (15) and are perpendicular to each other. However, the length is usually the same as or shorter than the diameter of the bottom plate. The height of the sweeper blade is preferably tapered as it extends away from the drive shaft (for example, the height of the sweeper blade is 1.75 at the end adjacent to the drive shaft, opposite Can be about 1.25 at the side edge).

供給物質/反応物質の非点源添加は、攪拌機底板の半径がドラフトチューブの半径に等しい装置で、従来から商業的に用いられてきたが、本発明では攪拌機底板(15)の半径を大きくしている。この拡大は、攪拌機(13)によってなされる内部循環に影響を与えることはない。この拡大は、攪拌機底板(15)の開口を通る供給流れをバイパスする高濃度供給物質/反応物質の割合を減少させる。攪拌機底板(15)の半径が大きくなるほど、攪拌機(13)と装置の槽の内壁との間の隙間を通る供給物質/反応物質は減少する。   Non-point source addition of feed / reactant has been used commercially in the past, with devices where the radius of the stirrer bottom plate is equal to the radius of the draft tube. ing. This enlargement does not affect the internal circulation made by the stirrer (13). This enlargement reduces the high feed / reactant ratio that bypasses the feed flow through the openings in the agitator bottom plate (15). The greater the radius of the stirrer bottom plate (15), the less feed / reactant will pass through the gap between the stirrer (13) and the inner wall of the apparatus tank.

通常、スパージャパイプなどの点源は市販の晶析装置でよく使われているが、このタイプの供給機器は、供給された液体が晶析装置の槽全体に希釈され分散するときに、出口周りに強い過飽和領域を形成し、その結果強い過飽和の水柱を形成するという重大な欠点を有している。   Usually, point sources such as sparger pipes are often used in commercially available crystallizers, but this type of supply equipment is used around the outlet when the supplied liquid is diluted and dispersed throughout the crystallizer tank. Has a serious disadvantage of forming a strong supersaturated region and consequently forming a strongly supersaturated water column.

底板(15)の開口(16)は、いかなる形状および/または寸法であってもよく、溝、円形、三角形もしくは四角形またはこれらの混合形が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。このことは、流体が剪断領域を通過し、その結果、均質な混合が行われることを保証するものである。開口(16)の寸法と形状は、本発明により生成される結晶のサイズや形状に影響を与えないが、装置内の流体の流れのパターンに影響するため、剪断力の生成には影響を与える。結晶のサイズは、流体流れの化学、インペラ回転数、各種供給流れの流量およびそれらの相対的な流量を変えることによって操作することができる。   The opening (16) in the bottom plate (15) may be any shape and / or size, including but not limited to grooves, circles, triangles or squares or a combination thereof. This ensures that the fluid passes through the shear region, so that a homogeneous mixing takes place. The size and shape of the opening (16) does not affect the size or shape of the crystals produced by the present invention, but does affect the fluid flow pattern in the device and thus affects the generation of shear forces. . The crystal size can be manipulated by varying the fluid flow chemistry, the impeller speed, the flow rates of the various feed streams and their relative flow rates.

一般に、本発明の攪拌機(13)は、例えば、約10cmから約550cmのような、広範囲の直径を有し、そして、使用する装置規模に依存する。好ましい攪拌機、インペラは、使用する槽の直径の約0.4〜約0.75倍の範囲の直径(1つのブレードの先端から別の反対側のブレードの先端まで測定)を有する。当業者であれば、本明細書での開示に照らして、攪拌機(13)の寸法は装置規模が変化に応じて変えることができること、および、そのような寸法の変更、それは下記に示す規模変更法で定義されるが、そのような寸法の変更の方法を認識し理解するであろう。   In general, the agitator (13) of the present invention has a wide range of diameters, for example from about 10 cm to about 550 cm, and depends on the equipment scale used. The preferred stirrer, impeller, has a diameter (measured from the tip of one blade to the tip of the other blade) ranging from about 0.4 to about 0.75 times the diameter of the vessel used. Those skilled in the art, in light of the disclosure herein, can determine that the size of the stirrer (13) can be changed in response to changes in the equipment scale, and that such dimensions can be changed as described below. Although defined by law, you will recognize and understand how to change such dimensions.

一般に、本発明の攪拌機で発生した体積流量(すなわち、ポンピング速度であり、これは単位時間に送り出されたスラリーの体積である)、したがって線速度(例えば、平均線速度は、攪拌機ポンピング速度を対象とする断面積で除したもの)は、攪拌機(13)の直径に比例する。例えば、約10フィートの直径を有する攪拌機は、一般に、約30rpmで、約112,800gpmの体積流量および約3.2ft/秒の線速度を発生する。同様に、比パワー入力も、攪拌機角速度の3乗に比例する。したがって、比較的大きな直径を有する攪拌機(13)は、同じ体積流量では、比較的遅く回転する。したがって、攪拌機(13)の直径を大きくすると、与えられた体積流量および平均線速度に対する比パワー強度を最小化することができる。このことは、2001年12月、バターワース−ハイネマン(Butterworth−Heinemann)発行、エイ・エス・マイアソン(A.S.Myerson)編、Handbook of Industrial Crystallizationの中の「Crystallizer Mixing;Understanding and Modeling Crystallizer Mixing and Suspension Flow」で、ディー・エー・グリーン(D
.A.Green)により記載されている。しかしながら、一般に望ましくない二次核生成(結晶の摩滅により)を増大させるおそれがあって、攪拌機のブレードの先端を槽壁の極く近傍にまで近付けることできないことから、これにも限度がある。
In general, the volumetric flow generated by the agitator of the present invention (ie, the pumping speed, which is the volume of slurry delivered per unit time), and therefore the linear speed (eg, the average linear speed covers the agitator pumping speed). Divided by the cross-sectional area) is proportional to the diameter of the agitator (13). For example, an agitator having a diameter of about 10 feet typically produces a volumetric flow rate of about 112,800 gpm and a linear velocity of about 3.2 ft / sec at about 30 rpm. Similarly, the specific power input is also proportional to the cube of the stirrer angular velocity. Thus, the stirrer (13) having a relatively large diameter rotates relatively slowly at the same volumetric flow rate. Therefore, increasing the diameter of the agitator (13) can minimize the specific power intensity for a given volumetric flow rate and average linear velocity. This is described in December 2001 by Butterworth-Heinemann, edited by AS Myersson, “Booklister of the CrystallizationMidson” Suspension Flow "by D.A. Green (D
. A. Green). However, this is also limited because it can generally increase undesirable secondary nucleation (due to crystal attrition) and the tip of the stirrer blade cannot be brought very close to the vessel wall.

攪拌機(13)は回転可能に取り付けられたドライブシャフト(18)に結合されている。そして、ドライブシャフト(18)は、晶析させる溶液またはスラリーを十分に混合し懸濁させることができる速度で攪拌機(13)を回転し得るモーターまたは駆動力に一般に結合されている。回転可能に取り付けられたドライブシャフト(18)は、中実軸であっても、あるいは逆に、単一またはマルチの入口パイプとして機能させ、攪拌機の掃き払い体積(19)内部に流体を送り込ませるために、中空であってもよい。同様に、攪拌機自体も中空であってよく、その場合、少なくとも1つの流体流れが攪拌機を通して供給され、攪拌機に沿った、例えば、少なくとも1つのブレードおよび/またはブレードの先端に沿った1箇所または数箇所で分散させられる。   The agitator (13) is coupled to a drive shaft (18) that is rotatably mounted. The drive shaft (18) is generally coupled to a motor or driving force that can rotate the agitator (13) at a speed that allows the solution or slurry to be crystallized to be well mixed and suspended. The rotatably mounted drive shaft (18), whether it is a solid shaft, or conversely, functions as a single or multiple inlet pipe and forces fluid into the sweeper volume (19) of the agitator. Therefore, it may be hollow. Similarly, the stirrer itself may be hollow, in which case at least one fluid stream is fed through the stirrer and along the stirrer, eg at least one blade and / or along the tip of the blade, at one or several points. Dispersed at points.

本発明のドラフトチューブ(23)は、一般に、これを取り囲む流体を循環させるために使用され、これによって、供給物質/反応物質の均質な混合が行われ、結晶/沈殿体/粒子の生成と一様な分布をもたらす。さらに詳しくは、ドラフトチューブ(23)は、ドラフトチューブの壁(25)の外側部分と槽の円筒シェル(26)の内側部分との間に、流路(24)を形成する。半径流攪拌機の掃き払い容積(19)に流入した後、流体は、バッフルにより、実質的にドラフトチューブの上端に向かって上昇する。その後、流体は流路(24)に流入し、ドラフトチューブ(23)の長さ方向に移動し、チューブの上端から流出するまでは、最終的にインペラに向かって引き戻される。場合により、槽容積が完全には使用されないような、あるいは、スラリーが満たしているレベルがバッチ運転中を通して増減するような、バッチの特別な使用では、本発明のドラフトチューブ(23)は、さらに、ドラフトチューブの高さ方向に沿って設けられる、少なくとも1つの窓(27)、好ましくは複数の窓を含む。これによって、ドラフトチューブの外側で上向きで、ドラフトチューブの内側で下向きのスラリーの強制循環が可能になる。   The draft tube (23) of the present invention is generally used to circulate the fluid surrounding it, thereby providing a homogeneous mixing of the feed / reactant, consistent with the formation of crystals / precipitate / particles. This gives a different distribution. More specifically, the draft tube (23) forms a flow path (24) between the outer portion of the draft tube wall (25) and the inner portion of the cylindrical shell (26) of the vessel. After entering the sweeping volume (19) of the radial flow stirrer, the fluid rises substantially toward the upper end of the draft tube by the baffle. Thereafter, the fluid flows into the flow path (24), moves in the length direction of the draft tube (23), and is finally pulled back toward the impeller until it flows out from the upper end of the tube. In special batch applications where the vessel volume is not fully used or the level at which the slurry is filled increases or decreases throughout the batch operation, the draft tube (23) of the present invention further comprises , Including at least one window (27), preferably a plurality of windows, provided along the height direction of the draft tube. This allows for forced circulation of the slurry upward on the outside of the draft tube and downward on the inside of the draft tube.

さらに、一般に、ドラフトチューブ(23)の上端で、装置の中心へ向かう流れは分離されるので、ドラフトチューブの上部の内側に沿う流れは上昇流であり、そうしたことから、上端で僅かに約70%のドラフトチューブが実際に使用されているに過ぎず、このことによって、ドラフトチューブ(23)の有効面積を減少させている。しかしながら、本発明の窓(27)により、より大きな割合でドラフトチューブを使用することを可能になる。   Further, generally, the flow toward the center of the device is separated at the upper end of the draft tube (23), so the flow along the inside of the upper portion of the draft tube is an upward flow, so that it is only about 70 at the upper end. % Draft tube is actually used, which reduces the effective area of the draft tube (23). However, the window (27) of the present invention allows the use of draft tubes at a greater rate.

ドラフトチューブ(23)は、槽内で同心的に配置されている円筒体であって、槽の直径の約0.7倍の直径を有する。このドラフトチューブの使用は、幾何学的に、ドラフトチューブの直径がドラフトチューブの内側と外側の体積を等しくするものであるから、従来の晶析装置のドラフトチューブに比べて優れている。ドラフトチューブはテーパーを有する円筒体であって、そのテーパー付ドラフトチューブは上端の直径(28)と下端の直径(29)を有し、上端の直径が下端の直径よりも大きいものであることが好ましい。ドラフトチューブは、線形状または非線形状にテーパーが付けられていてもよく、あるいは、さらにコーン台と直円筒体の組み合わせであってもよい。あるいは、ドラフトチューブは、上端がフレア状に広がって、ホルンもしくはトランペットの端のような形状を有し、したがって下端より大きな直径を有する、実質的な直円筒体であってもよい。この形状は、スラリー中における結晶/沈殿体/粒子の沈降速度により定められ、そうした決定は当業者であればなし得るであろう。スラリー流れがドラフトチューブの外側を上昇するとき、テーパーを有する形状であると、スラリー流れは加速される。一般に、ドラフトチューブ外側のスラリー上昇速度とドラフトチューブ内側のスラリー下降速度は等しいことが望ましい。これにより、ドラフトチューブの両側で上向きと下向きの等しいスラリー流速が
得られる。ドラフトチューブの内側と外側で供給物質/反応物質が同じ速度であれば、加速および減速の際のさらなる剪断力の発生が避けられる。大きいまたは流体の比重に比べて高密度の結晶の場合、ドラフトチューブの外側で、結晶はそれを含有する流体より遅い速度で上昇する(重力のため)。これは、ドラフトチューブの外側で、結晶の蓄積または破滅的な閉塞につながる。いくつかの晶析材料では、テーパー付きドラフトチューブは、ドラフトチューブの外側で、重力に逆らってスラリーを加速し、それにより沈降と蓄積現象に打ち勝つため、円筒直径型ドラフトチューブより、さらに優れている。テーパー付きドラフトチューブの寸法決定のガイドラインは、槽のドラフトチューブ両側の外部および内部領域の容積を本質的に等しく保つことである。
The draft tube (23) is a cylindrical body arranged concentrically in the tank and has a diameter of about 0.7 times the diameter of the tank. The use of the draft tube is superior to the draft tube of the conventional crystallizer because the diameter of the draft tube makes the inner and outer volumes of the draft tube equal geometrically. The draft tube is a tapered cylindrical body, and the tapered draft tube has an upper end diameter (28) and a lower end diameter (29), and the upper end diameter is larger than the lower end diameter. preferable. The draft tube may be linearly or non-linearly tapered, or may be a combination of a cone base and a right cylindrical body. Alternatively, the draft tube may be a substantially right cylinder with a flared upper end and a shape like the end of a horn or trumpet, thus having a larger diameter than the lower end. This shape is determined by the settling rate of crystals / precipitates / particles in the slurry, and such determination could be made by one skilled in the art. When the slurry flow rises outside the draft tube, the slurry flow is accelerated if it has a tapered shape. Generally, it is desirable that the slurry rising speed outside the draft tube is equal to the slurry falling speed inside the draft tube. This results in equal slurry flow rates upward and downward on both sides of the draft tube. If the feed / reactant is the same speed inside and outside the draft tube, further shear forces are avoided during acceleration and deceleration. For crystals that are large or dense compared to the specific gravity of the fluid, outside the draft tube, the crystals rise at a slower rate than the fluid containing it (due to gravity). This leads to crystal accumulation or catastrophic blockage outside the draft tube. For some crystallized materials, a tapered draft tube is superior to a cylindrical diameter draft tube because it accelerates the slurry against gravity outside the draft tube, thereby overcoming settling and accumulation phenomena. . A guideline for sizing the tapered draft tube is to keep the volume of the external and internal areas on either side of the tank draft tube essentially the same.

ドラフトチューブ(23)は、さらに、液体の流れがドラフトチューブの上端に向かう垂直の流れとなるように作用し、そして、攪拌機による円運動の中で液体の渦が生成されるのを防止する、バッフル(12)を含むことがより好ましい。バッフル(12)は、槽内で維持されている渦の程度、環状部における乱流の消滅速度に強い影響を及ぼし、バッフル内部の物質分布に影響する。   The draft tube (23) further acts so that the liquid flow is a vertical flow towards the upper end of the draft tube and prevents liquid vortices from being generated in the circular motion of the stirrer. More preferably, the baffle (12) is included. The baffle (12) has a strong influence on the degree of vortices maintained in the tank and the disappearance speed of the turbulent flow in the annular part, and affects the material distribution inside the baffle.

ドラフトチューブ(23)は、例えば、ガラス繊維、鋼、好ましくはステンレス鋼、PVC、ガラスなど、本発明で発生する各種の力に耐えることができる材料であればいかなる材料で形成されていてもよい。本発明のドラフトチューブはステンレス鋼であることが好ましい。   The draft tube (23) may be formed of any material as long as it can withstand various forces generated in the present invention, such as glass fiber, steel, preferably stainless steel, PVC, and glass. . The draft tube of the present invention is preferably stainless steel.

別の実施態様では、ドラフトチューブの壁の間に穴が存在する中空のドラフトチューブを含む。穴は、いくつかの目的のために使用することができ、例えば、供給物質/反応物質の装置への導入目的、並びに/または、装置および内容物の加熱または冷却のための熱移動の手段としての目的が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。このように、ドラフトチューブは熱交換器として使用することができる。   Another embodiment includes a hollow draft tube with holes between the walls of the draft tube. The holes can be used for several purposes, for example, for the purpose of introducing feed / reactants into the device and / or as a means of heat transfer for heating or cooling the device and contents. However, the present invention is not particularly limited thereto. Thus, the draft tube can be used as a heat exchanger.

さらに別の実施態様では、周辺沈殿領域を有し、その領域が槽に見出される周辺沈殿領域と実質的に同じ形状であるドラフトチューブを含む。周辺沈殿領域は、ドラフトチューブの外側にあってもよく、あるいは、中空ドラフトチューブの穴にあってもよい。しかしながら、槽と比べるとドラフトチューブのサイズが小さいため、サイズ、直径、高さなどの差については酌量されなければならない。   In yet another embodiment, it includes a draft tube having a peripheral sedimentation region, the region being substantially the same shape as the peripheral sedimentation region found in the vessel. The peripheral sedimentation zone may be outside the draft tube or in the hole of the hollow draft tube. However, since the size of the draft tube is smaller than that of the tank, differences in size, diameter, height, etc. must be weighed.

槽(1)およびドラフトチューブ(23)内において、真に均一な粒子分布を達成するには、上昇流では粒子は平均の流体方向の反対方向に沈降し、他方、下降流では沈降速度と平均の流体速度は同一方向であるので、下降流領域に対して上昇流領域ではより高速とする必要がある。これによって、粒子の損傷および二次核生成が抑制され、ドラフトチューブの外側における破滅的な粒子の蓄積が避けられる。しかしながら、上昇流と下降流の平均速度の比は、結晶/沈殿体/粒子を生成させるために使用する、懸濁液の特性、流れ条件および供給物質/反応物質のタイプにより変化する。したがって、一般的な比は提示できず、それぞれのプロセス条件に応じて最適化されるものである。しかしながら、一般に、スラリーの線速度は毎秒約0.1〜約1.8メートルの範囲であり、好ましくは、毎秒約0.9メートルである。上昇速度が速いと、また、再循環領域におけるスラリー/液体の混合が促進される。この領域は、特に、懸濁液のレベルがドラフトチューブの上端を越えて極めて高くなるとき、分離しやすい。極端な場合には、粒子がほとんど存在しない液体層が、循環懸濁液の上部に形成される。この問題は、懸濁液の上昇速度をより大きくすることで減ずることができる。ドラフトチューブの外側の流路から出る、速い流体の運動量は、ドラフトチューブより上部の領域の中へ、流体をより高く運び込み、この領域における混合を促進する。   To achieve a truly uniform particle distribution in the tank (1) and the draft tube (23), in the upflow, the particles settle in the opposite direction of the average fluid direction, whereas in the downflow, the settling velocity and average Since the fluid velocity of each is in the same direction, it is necessary to make the fluid velocity higher in the upward flow region than in the downward flow region. This suppresses particle damage and secondary nucleation and avoids catastrophic particle accumulation outside the draft tube. However, the ratio of the average rate of upflow and downflow will vary depending on the properties of the suspension, flow conditions and type of feed / reactant used to produce crystals / precipitate / particles. Therefore, a general ratio cannot be presented and is optimized according to the respective process conditions. In general, however, the linear velocity of the slurry is in the range of about 0.1 to about 1.8 meters per second, and preferably about 0.9 meters per second. A high ascent rate also facilitates slurry / liquid mixing in the recirculation zone. This region is easy to separate, especially when the suspension level is very high beyond the top of the draft tube. In extreme cases, a liquid layer with few particles is formed on top of the circulating suspension. This problem can be reduced by increasing the ascent rate of the suspension. The fast fluid momentum exiting the flow path outside the draft tube will bring the fluid higher into the area above the draft tube and promote mixing in this area.

二次核生成を最小化し、また、迅速な脱エンクラステーションを容易にするために、場合により、特に限定されるものではないが、攪拌機(13)、ドラフトチューブ(23)などの槽内の部品と同様、槽の内部の一部に、永久的なまたは熱により除去可能なコーティングを施してもよい。   In order to minimize secondary nucleation and facilitate rapid de-encrusting, the components in the tank such as a stirrer (13) and draft tube (23) are not particularly limited. As with, a permanent or heat removable coating may be applied to a portion of the interior of the bath.

適切なソフトコーティングとしては、ポリエチレン、ポリ(テトラフルオロエチレン)、ポリプロピレン、ネオプレン、ラテックス、ゴムなどが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。   Suitable soft coatings include, but are not limited to, polyethylene, poly (tetrafluoroethylene), polypropylene, neoprene, latex, rubber, and the like.

攪拌機のブレードなどの槽内のあらゆる部品と同様に、槽の鋼製の壁などの硬い表面との結晶の衝突も、二次核生成速度を促進することになるので、本発明ではソフトコーティングについて十分に検討している。内部および可動部品にソフトコーティングを施すと、衝突時の結晶の破砕が抑制され、生物学的生成物で特に有利である。こうして、二次核生成速度が抑制され、比較的大きな結晶サイズが達成される。本発明の装置の内部および可動部品にソフトコーティングを施すことは、生物学的生成物が関係するとき、特に有用である。   As with any part in the tank, such as a stirrer blade, the collision of crystals with a hard surface such as a steel wall of the tank will also accelerate the secondary nucleation rate, so in the present invention We are examining enough. Soft coating the interior and moving parts is particularly advantageous for biological products, as it prevents crystal breakage upon impact. Thus, the secondary nucleation rate is suppressed and a relatively large crystal size is achieved. Applying a soft coating to the interior and moving parts of the device of the invention is particularly useful when biological products are involved.

本発明のさらに他の実施形態では、場合により槽の側壁に取り付けられ、ドラフトチューブ(23)内上端の大きな再循環領域(前述)を減ずる第2のバッフル(9)の使用についてさらに検討している。液体がドラフトチューブの上端で上昇流から下降流へとターンするとき、穏やかな方向転換が行われるよう、ドラフトチューブを修正して、第2のバッフル(9)を使用することができる。再循環は、ドラフトチューブの上端で、上昇流から下降流へと180度の方向転換を行う液体の運動量により生じる。液体の流れは、瞬時に180度の急激な方向転換をすることはできず、特に、ドラフトチューブに近接している位置において最も変化が厳しくなる上昇流部分でそうである。したがって、流れは、方向転換するとき、上端でドラフトチューブから離れ、ドラフトチューブの内側を辿らず、代わりに、ドラフトチューブの内側に近接して存在する弱い再循環領域の内側に、下降流の核を形成する。これにより下降流は圧縮され高流速の核となる。ドラフトチューブの上部にテーパーをつけると、この領域の大きさと速度をともに減少させる。これは、また、ドラフトチューブより上の領域に向かう上昇流の局部的な速度を増大させる手段にもなり、上記したように、この領域の混合を促進する利点が得られる。   In yet another embodiment of the present invention, further consideration is given to the use of a second baffle (9), optionally attached to the side wall of the tank, to reduce the large recirculation area (described above) at the upper end of the draft tube (23). Yes. The second baffle (9) can be used by modifying the draft tube so that a gentle turn is made when the liquid turns from upward to downward flow at the upper end of the draft tube. Recirculation is caused by the momentum of the liquid turning 180 degrees from the upflow to the downflow at the upper end of the draft tube. The flow of the liquid cannot be suddenly changed by 180 degrees instantaneously, particularly in the upward flow portion where the change is most severe at a position close to the draft tube. Thus, when the flow turns, it leaves the draft tube at the top and does not follow the inside of the draft tube, but instead, inside the weak recirculation zone that is in close proximity to the inside of the draft tube, Form. As a result, the downward flow is compressed and becomes a high-velocity nucleus. Tapering the top of the draft tube reduces both the size and speed of this area. This also provides a means to increase the local velocity of the upward flow toward the region above the draft tube, and as described above, has the advantage of promoting mixing in this region.

一般に、この装置(30)は、流体(供給物質/反応物質)を、少なくとも1つのポート(11)および/または少なくとも1つの供給物質/反応物質パイプから、導入して運転される。流体は、槽(1)内、好ましくは攪拌機(13)の極く近くに導入され、攪拌機に供給される。流体は、攪拌機の回転により、掃き払い体積(19)内で、急速に回転する。回転する攪拌機により発生する遠心力によって、流体が、半径方向に槽(1)の側壁(2)に向かって、そしてさらにバッフル(12)の向こう側に、押し出される。流体が槽の側壁および/またはバッフルに近づくと、それらの流れは、バッフルおよびドラフトチューブの存在によって、軸方向、上向きに方向を変える。少なくとも1つのポートから掃き払い容積を通り、バッフルを越えてドラフトチューブの外側に上向きに流れる流路は、供給流れの良好な混合をもたらす。さらに、大きな循環流量は、供給流れの槽内容物本体による希釈速度を高める。供給物質/反応物質の流れは、単一混合物が、ドラフトチューブの上端で、上向きから下向きに、その後ドラフトチューブの内部を下向きに、流れの方向を変えるとき、さらに混合される。その結果、新しく生成された結晶/沈殿体または他の粒子は、槽から排出され、分離またはその後の処理のために回収される前に、所望のサイズにまで成長する。   Generally, the device (30) is operated with fluid (feed material / reactant) introduced from at least one port (11) and / or at least one feed / reactant pipe. The fluid is introduced into the tank (1), preferably very close to the stirrer (13) and supplied to the stirrer. The fluid rotates rapidly in the sweep-off volume (19) by the rotation of the stirrer. The centrifugal force generated by the rotating stirrer pushes the fluid radially toward the side wall (2) of the tank (1) and further beyond the baffle (12). As fluid approaches the vessel sidewall and / or baffle, their flow is redirected axially and upwardly due to the presence of the baffle and draft tube. A flow path that passes from the at least one port through the sweep volume and over the baffle and outwards to the outside of the draft tube provides good mixing of the feed stream. Furthermore, a large circulating flow rate increases the dilution rate by the tank contents body of the supply flow. The feed / reactant stream is further mixed when the single mixture changes direction of flow from the top to the bottom of the draft tube and then down the interior of the draft tube. As a result, newly produced crystals / precipitates or other particles are discharged from the vessel and grow to the desired size before being recovered for separation or subsequent processing.

供給物質/反応物質およびその過飽和液の化学により、種々のメカニズムが、結晶/沈殿/粒子生成技術において知られる従来のメカニズムを含むように、結晶の生成と成長が
進行する。そのような技術としては、下に示す方法が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。当業者には、本発明の方法により得られる結晶のサイズが、プロセスのパラメータを調整することによって制御できるということは、明白であろう。例えば、晶析装置のrpmを上げると、多くの場合、より細かい粒子が得られ、また、添加および/または攪拌の速度を調整すれば、過飽和および混合の程度が変化することによって、粒子のサイズを変えることができよう。当業者であれば、日常の実験を行うことによって、個々の状況に最適なパラメータを決めることができるであろう。
Depending on the chemistry of the feed / reactant and its supersaturated solution, crystal formation and growth proceeds so that various mechanisms include conventional mechanisms known in the crystal / precipitation / particle generation art. Examples of such a technique include, but are not limited to, the methods shown below. It will be apparent to those skilled in the art that the size of the crystals obtained by the method of the present invention can be controlled by adjusting the process parameters. For example, increasing the crystallizer rpm often results in finer particles, and adjusting the rate of addition and / or agitation will change the degree of supersaturation and mixing, thereby changing the size of the particles. Can be changed. A person skilled in the art will be able to determine the optimum parameters for a particular situation by carrying out routine experiments.

本発明において、溶媒は、晶析/沈殿させる物質の溶解度により選択される。実質的に飽和または過飽和である溶液が生成するのは、それぞれのパイプを通して供給された供給物質/反応物質の流体流れが混合されたときであることが好ましい。当業者には知られたアンチソルベント晶析/沈殿技術と同様に、少なくとも1つの流体は、通常、沈殿させる物質を含有する溶媒である。2つ以上の供給流れが含まれる場合、少なくとも1つの同伴する第2の流体は、アンチソルベント、反応物質、沈殿剤、pH調節剤、中和剤、溶解した塩または緩衝液、冷却または加熱流体、加圧ガスである。   In the present invention, the solvent is selected according to the solubility of the substance to be crystallized / precipitated. A solution that is substantially saturated or supersaturated is preferably formed when the feed / reactant fluid streams fed through the respective pipes are mixed. Similar to anti-solvent crystallization / precipitation techniques known to those skilled in the art, at least one fluid is usually a solvent containing the substance to be precipitated. When more than one feed stream is included, the at least one entrained second fluid is an antisolvent, reactant, precipitant, pH adjuster, neutralizer, dissolved salt or buffer, cooling or heating fluid , Pressurized gas.

晶析を誘発するために第2の供給物質を添加する場合、特定の供給物質流れと第2の供給物質流れ(例えば、アンチソルベント)の選択は、沈殿させる化合物の溶解特性を考慮することによって、当業者には容易に行うことができる。例えば、アンチソルベントは、例えば水に溶解し、適当な水と相溶するアンチソルベント(例えば、アセトン、イソプロパノール、ジメチルスルホキシドなど、またはそれらの混合物)、例えば20重量%メタノールと80重量%エタノールを使用することによって沈殿する、水溶性物質とすることができる。アンチソルベントの例としては、さらに、例えば石油軽質溜分またはエチルアセテートなどの有機溶媒に溶け、例えばジメチルエーテルまたはシクロヘキサンにより沈殿する、低水溶性の物質が挙げられる。   When adding a second feed to induce crystallization, the choice of a specific feed stream and a second feed stream (eg, anti-solvent) is determined by considering the solubility characteristics of the compound being precipitated. Can be easily performed by those skilled in the art. For example, the anti-solvent is, for example, an anti-solvent that dissolves in water and is compatible with the appropriate water (eg, acetone, isopropanol, dimethyl sulfoxide, etc., or mixtures thereof), for example, using 20 wt% methanol and 80 wt% ethanol It can be set as the water-soluble substance which precipitates by doing. Examples of antisolvents further include low water soluble substances that are soluble in organic solvents such as petroleum light distillates or ethyl acetate and precipitated with, for example, dimethyl ether or cyclohexane.

反応性の沈殿/晶析の例としては、高いpHで水に溶解し、より低いpHの酸性水で沈殿する物質が挙げられる。他の反応の例としては、最初、別々の水溶液に溶解させた2つの無機イオンの急激な反応が挙げられる。そのような反応性沈殿または晶析の例は、鉱物塩(例えば、Al(OH)またはCa(POOH、またはCaFなどの蛍光物質)の生成、あるいは、pHの変化により固相を形成する化合物の晶析/沈殿(例えば、蛋白質溶液のpHを、酸または塩基で蛋白質の等電位点に調節すると晶析が起こり、さらに例をあげれば、低いpHでは水に対する溶解度は低いが、高いpHでは水に対する溶解度がかなり高い、イブプロフェンなどのカルボン酸含有化合物がある)などの様々な形態をとる。 Examples of reactive precipitation / crystallization include materials that dissolve in water at high pH and precipitate in acidic water at lower pH. An example of another reaction is an abrupt reaction of two inorganic ions initially dissolved in separate aqueous solutions. Examples of such reactive precipitation or crystallization are due to the formation of mineral salts (eg fluorescent substances such as Al (OH) 3 or Ca 5 (PO 4 ) 3 OH, or CaF 2 ), or changes in pH. Crystallization / precipitation of a compound that forms a solid phase (for example, crystallization occurs when the pH of a protein solution is adjusted to the equipotential point of the protein with an acid or base. For example, the solubility in water is low at low pH. Low, but at high pH, there are various forms such as high solubility in water, including carboxylic acid-containing compounds such as ibuprofen.

塩析沈殿/晶析の例には、緩衝水溶液に溶解し、例えば水に溶解した塩の溶液(塩化ナトリウムまたは硫酸アンモニウムなど)とともに均質に混合することによって沈殿または晶析する、蛋白質またはペプチドなどの物質が挙げられる。   Examples of salting out precipitation / crystallization include proteins or peptides that dissolve in a buffered aqueous solution and precipitate or crystallize, for example, by homogeneous mixing with a salt solution (such as sodium chloride or ammonium sulfate) dissolved in water. Substances.

冷却による晶析/沈殿の例には、溶媒に溶解し、急激な冷却により晶析/沈殿する物質が挙げられ、この場合、第2の液体の流れは、例えば水、エチレングリコールまたはアンモニアなどの冷媒である。   Examples of crystallization / precipitation by cooling include substances that dissolve in a solvent and crystallize / precipitate upon rapid cooling, in which case the second liquid stream is e.g. water, ethylene glycol or ammonia. Refrigerant.

運転温度は、物質の溶解度に影響し、したがって、プロセスの収率に影響するパラメータの1つである。多くの物質では、低温で運転することによって、収率を最大にすることができる。しかしながら、アンチソルベントを注意深く選択すれば、プロセスを室温で運転しても高い収率を得ることができる。しかしながら、このプロセスの収率を最大にすることは、本発明のプロセスの重要な観点ではない。本発明では、単に、晶析が起こる温度を必要としているだけである。晶析が起こる温度は、溶解度データから決定され、ある場
合には、溶解度データは、例えば、Handbook of Chemistry and Physics、第73版、CRCプレス(CRC Press)発行、または科学雑誌の表から入手できる。
The operating temperature is one of the parameters that affects the solubility of the material and thus the process yield. For many materials, the yield can be maximized by operating at low temperatures. However, if the antisolvent is selected carefully, high yields can be obtained even if the process is operated at room temperature. However, maximizing the yield of this process is not an important aspect of the process of the present invention. The present invention simply requires a temperature at which crystallization occurs. The temperature at which crystallization occurs is determined from solubility data, and in some cases, solubility data can be obtained from, for example, Handbook of Chemistry and Physics, 73rd Edition, CRC Press publication, or scientific journal tables .

本発明が連続プロセスの一部として利用されるとき、パイプからの溶媒およびアンチソルベントの供給速度は、知られているいかなる方法で制御してもよく、そのような方法としては、例えばポンプが挙げられるが、これに限定されるものではない。一般に、当業者であれば、典型的な晶析装置への流量を制限する方法を認識し理解しているであろう。そのような方法としては、流量調整バルブの使用が挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。したがって、これらの同じ方法が、本発明にも適用可能である。溶媒およびアンチソルベントの供給速度は、これを制御する機器によってのみ制限される。流体は、出口流量に等しい流量で供給される。すなわち、溶媒とアンチソルベントの入口流量の合計は、プロセスを出るスラリーの流量に等しい。2つもしくはそれ以上の供給物質/反応物質流れを使用するときは、2つもしくはそれ以上の入口流れの比は、当業者にはよく知られていることではあるが、物質の状態図によって決定される値であればよい。もし、1つもしくはそれ以上の流体が、スラリー/懸濁液ならば、結晶/沈殿体のシーディングが起こり得るが、この場合、このプロセスにより精製される結晶/沈殿体は、晶析/沈殿するものと同じ物質の上に、または、例えば、槽に供給された少なくとも1つの流体流れ中に懸濁している異なった物質の上に、晶析/沈殿が起きる。   When the present invention is utilized as part of a continuous process, the solvent and antisolvent feed rates from the pipe may be controlled in any known manner, such as a pump. However, the present invention is not limited to this. In general, one skilled in the art will recognize and understand how to limit the flow rate to a typical crystallizer. Such a method includes the use of a flow rate adjusting valve, but is not particularly limited thereto. Therefore, these same methods are also applicable to the present invention. Solvent and antisolvent feed rates are limited only by the equipment that controls them. The fluid is supplied at a flow rate equal to the outlet flow rate. That is, the sum of the solvent and antisolvent inlet flow rates is equal to the slurry flow rate leaving the process. When using two or more feed / reactant streams, the ratio of the two or more inlet streams, as is well known to those skilled in the art, is determined by the substance phase diagram. Any value can be used. If one or more fluids are slurries / suspensions, crystal / precipitate seeding can occur, in which case the crystals / precipitates purified by this process will be crystallized / precipitated. Crystallization / precipitation occurs on the same material as the one to do or on a different material suspended in at least one fluid stream supplied to the vessel, for example.

本発明の装置の出口では、沈殿/晶析した粒子が、流体混合体から除去される(例えば、濾過、遠心分離など)。沈殿化合物は、場合により、当業者に一般に知られる従来からの方法で乾燥させてもよい。そのような方法の例としては、トレー乾燥、オーブン乾燥、フラッシュ乾燥および空気乾燥などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。場合により、乾燥工程の前に、当業者に一般に知られる固液分離技術、例えば、濾過、沈降、遠心分離などを用いて、晶析または沈殿した粒子を流体混合体から分離してもよい。   At the outlet of the apparatus of the present invention, precipitated / crystallized particles are removed from the fluid mixture (eg, filtration, centrifugation, etc.). The precipitated compound may optionally be dried by conventional methods generally known to those skilled in the art. Examples of such methods include tray drying, oven drying, flash drying, and air drying, but are not particularly limited thereto. Optionally, prior to the drying step, the crystallized or precipitated particles may be separated from the fluid mixture using solid-liquid separation techniques commonly known to those skilled in the art, such as filtration, sedimentation, centrifugation, and the like.

さらに、本発明は、液体のキャリア粒子または晶析もしくは沈殿の種として使用できる、各種の小さく表面積の大きい粒子の製造に用いることができる。本発明の方法で生成された結晶/沈殿体は、また、多くの場合、同時にもしくは後工程で、結晶医薬品の特質を向上させる防湿剤、味のマスキング剤、または他の添加剤でコーティングすることができる。同様に、他の薬剤(付形剤、界面活性剤、高分子など)を配合して、活性物質の結晶/粒子を、適当な投与形態(例えば、錠剤、カプセルなど)の物質として提供することができる。このように、本発明の方法では、物質に加えて、界面活性剤、乳化剤、安定剤を別の流体流れとして剪断領域に導入して、沈殿分散体を安定化させることができる。   Furthermore, the present invention can be used to produce various small, high surface area particles that can be used as liquid carrier particles or seeds for crystallization or precipitation. The crystals / precipitates produced by the methods of the present invention may also be coated with moisture-proofing agents, taste masking agents, or other additives that often improve the quality of the crystalline pharmaceutical, either simultaneously or in subsequent steps. Can do. Similarly, other drugs (such as excipients, surfactants, polymers, etc.) may be blended to provide the active substance crystals / particles as substances in suitable dosage forms (eg, tablets, capsules, etc.). Can do. Thus, in the method of the present invention, in addition to the substance, a surfactant, an emulsifier, and a stabilizer can be introduced into the shear region as separate fluid streams to stabilize the precipitation dispersion.

本発明の装置は、また、結晶/沈殿体または粒子の生成以外のプロセスに使用することができ、そのようなプロセスとしては、(i)槽の醗酵槽としての使用、(ii)醗酵中の液/液抽出用としての環状沈降領域の使用、(iii)槽の不均一触媒反応用としての使用が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。   The apparatus of the present invention can also be used for processes other than crystal / precipitate or particle production, including (i) use of the tank as a fermenter, and (ii) during fermentation. Examples include, but are not limited to, the use of an annular sedimentation zone for liquid / liquid extraction, and (iii) use for a heterogeneous catalytic reaction in a tank.

槽(1)は、また、細胞培養のための醗酵槽としても使用することができる。   The tank (1) can also be used as a fermentation tank for cell culture.

この設計の醗酵槽からのin situでの生成物の除去は、最小限に攪拌された状態の前記周辺沈殿領域(10)を使用することにより行うことができる。これは液/液抽出モードでの使用で可能である。より低い密度の液体が、周辺沈殿領域の上端に向かって徐々に濃縮される。   Removal of the product in situ from the fermentor of this design can be done by using the peripheral precipitation zone (10) with minimal agitation. This is possible when used in liquid / liquid extraction mode. The lower density liquid is gradually concentrated toward the top of the surrounding precipitation area.

この槽(1)を醗酵槽として使用する場合、攪拌機(13)の最小のパワー入力特性に
よって、機械的に繊細な微生物を高剪断力に曝すことなく、懸濁させることができる。例えば、線状酵母が細胞培養に使用されるが、それは細胞培養法で通常使用されている攪拌機では破壊されてしまう。
When this tank (1) is used as a fermentation tank, mechanically sensitive microorganisms can be suspended without being exposed to high shearing force due to the minimum power input characteristics of the stirrer (13). For example, linear yeast is used for cell culture, but it is destroyed by a stirrer that is usually used in the cell culture method.

細胞生成物がある閾値濃度を超えたとき実際に細胞にとって有毒となるような、あるいは、生成を阻害するような醗酵生成物の場合、この状態を回避するために、混じりあわない抽出溶媒をこの槽内でエマルジョン状に使用して、生成物のini situでの除去が行われる。エマルジョンは、多くの可能な箇所から醗酵槽に導入することができるので、槽(1)の内部を細胞、生成物および媒体とともに循環する。しかしながら、供給物質/反応物質の流れは、攪拌機の底板の下に、および/または、ドラフトチューブ内の攪拌機に近接して設置されている上昇流スパージャから導入することが好ましい。有毒の(または、他の)生成物は、抽出溶媒の中に分配される。醗酵を止めずに醗酵生成物を取り出すために、抽出溶媒を、周辺沈殿領域(10)を使用して、連続的に濃縮し抜き出すことができる。この領域では、有機液体などの抽出溶媒(この比重は細胞培養媒体の比重より小さい)は環状部を上昇し、上部に向かうにしたがい濃度が高くなる。濃縮または結合した分散体は、周辺沈殿領域(10)の上端で、抜き出しノズルを通して、醗酵槽から連続的に抜き出される。この物質はストリップ工程に送られ、抽出溶媒から生成物が分離される。再生された抽出溶媒は、乳化工程に戻され、その後、醗酵槽に戻される。   In the case of fermentation products that actually become toxic to cells or inhibit production when the cell product exceeds a certain threshold concentration, to avoid this condition, use an immiscible extraction solvent. In-situ removal of the product is performed using the emulsion in the bath. Since the emulsion can be introduced into the fermentor from many possible locations, it circulates inside the vessel (1) with cells, products and media. However, the feed / reactant stream is preferably introduced from an upflow sparger located below the bottom plate of the stirrer and / or close to the stirrer in the draft tube. Toxic (or other) products are distributed in the extraction solvent. In order to remove the fermentation product without stopping the fermentation, the extraction solvent can be continuously concentrated and extracted using the peripheral precipitation zone (10). In this region, an extraction solvent such as an organic liquid (this specific gravity is smaller than the specific gravity of the cell culture medium) rises in the annular portion and increases in concentration toward the top. The concentrated or combined dispersion is continuously withdrawn from the fermentor through an extraction nozzle at the top of the peripheral sedimentation zone (10). This material is sent to a stripping process to separate the product from the extraction solvent. The regenerated extraction solvent is returned to the emulsification step and then returned to the fermentation tank.

本発明は、また、高速の内部循環により良好な物質移動が可能であるため、不均一触媒反応にも使用することができる。さらに、低い比パワー入力により、従来の攪拌槽型反応器よりも、触媒粒子の摩滅を抑制することができる。この利点は不均一触媒に一般的な効用を有するが、固定化酵素および架橋酵素結晶(CLEC(登録商標))、(アルタス・コーポレーション(Altus Corporation)の登録商標)は、機械的に繊細な不均一触媒であり、本装置の比パワー強度が低いという特徴から多くの恩恵を受けるものである。   The present invention can also be used for heterogeneous catalysis because good mass transfer is possible by high-speed internal circulation. Furthermore, wear of the catalyst particles can be suppressed by a low specific power input as compared with the conventional stirred tank reactor. While this advantage has general utility for heterogeneous catalysis, immobilized enzymes and cross-linked enzyme crystals (CLEC®), a registered trademark of Altus Corporation, are mechanically sensitive. It is a homogeneous catalyst and benefits greatly from its low specific power intensity.

生物学的生成物には、天然物、合成物または半合成物(例えば、ペプチド、蛋白質、酵素、ヌクレオチドなど)があり、大きな槽で晶析が行われることが実証されている(例えば、グルコース・イソメラーゼ酵素)。また、生物学的生成物は、非晶質または半結晶質状態で沈殿することが実証されている(例えば大豆蛋白の分離体)。このような沈殿では、生物学的生成物沈殿プロセスの物理的特性は、粒子の良好な懸濁の恩恵や実際に可能な最低の比パワー強度の恩恵といった、多くの晶析プロセス操作原理にしたがう。生物学的生成物は、通常、小さな分子、塩または無機物よりも機械的損傷に繊細な粒子として結晶化する。したがって、本晶析槽の穏やかな攪拌特性は、生物学的生成物の晶析に特に大きな効用を有する。この理由の1つは、結晶の破壊が最小限に抑えられ、その結果、二次核生成が大幅に低下し、大きな平均結晶径と狭い粒度分布が得られることである。不純物は主に母液中に存在し、結晶の表面に付着するので、大きな結晶は小さな結晶より高純度の傾向がある。大きな結晶は単位体積当たりの表面積が小さい。大きな結晶径では、また、下降流の固体/液体分離も容易になる。   Biological products include natural, synthetic or semi-synthetic (eg, peptides, proteins, enzymes, nucleotides, etc.) that have been demonstrated to crystallize in large tanks (eg, glucose Isomerase enzyme). Biological products have also been demonstrated to precipitate in an amorphous or semi-crystalline state (eg, soy protein isolates). In such precipitation, the physical properties of the biological product precipitation process follow many crystallization process operating principles, such as the benefits of good particle suspension and the lowest possible specific power intensity. . Biological products usually crystallize as particles that are more sensitive to mechanical damage than small molecules, salts or minerals. Therefore, the gentle stirring characteristics of the crystallization tank have a particularly great utility for crystallization of biological products. One reason for this is that crystal breakage is minimized, resulting in significantly reduced secondary nucleation, resulting in a large average crystal size and a narrow particle size distribution. Impurities are mainly present in the mother liquor and adhere to the crystal surface, so large crystals tend to be more pure than small crystals. Large crystals have a small surface area per unit volume. Larger crystal sizes also facilitate down-flow solid / liquid separation.

生物学的生成物の晶析は、通常、塩析技術またはpH調整によって行われている。これらの晶析の場合、濃縮塩析溶液または酸/塩基の導入手段が、核生成速度と結晶/沈殿体の生成に大きく影響する。本技術の槽に使用されている供給物質/反応物質の非点源技術は、生物学的生成物の晶析では、より一般的なスパージャタイプの供給物質/反応物質送入パイプよりはるかに大きい利点を有する。この方法では、非常に微細な沈殿体を導入点周りに生成させることがなく、より大きくより良好な結晶粒子を生成させる。   Crystallization of biological products is usually done by salting out techniques or pH adjustment. In the case of these crystallizations, the concentrated salting-out solution or the acid / base introduction means greatly affects the nucleation rate and the formation of crystals / precipitates. The feed / reactant non-point source technology used in this technology tank is much larger for biological product crystallization than the more common sparger type feed / reactant feed pipes Have advantages. In this method, very fine precipitates are not generated around the introduction point, and larger and better crystal grains are generated.

処理に対する必要事項ではないが、多くの医薬品晶析プロセスと同様に、生物学的生成物は、バッチ式操作が最も適している。この場合、晶析が熱的操作によって誘発される場
合を除き、槽内の液面は晶析操作の時間的経過とともに上昇する。ドラフトチューブ付きの槽では、このことにより、バッチ式操作の初期において、液面高さが低いため、ドラフトチューブの上端を越え、攪拌機に向かって再循環して戻る、液体/スラリーの流路が形成されないという、液体の循環の問題が生じる。この制約を克服するために、ドラフトチューブに窓を付け、液体/スラリー面がドラフトチューブより低いときには、ドラフトチューブの外側からドラフトチューブの内側へ通じる液体/スラリーの流路を確保するようにすることができる。これによって、液面がドラフトチューブ高さより低いバッチ式操作期間でも、スラリー/液体の循環が可能になる。
Although not a requirement for processing, as with many pharmaceutical crystallization processes, biological products are best suited for batch operation. In this case, unless the crystallization is induced by a thermal operation, the liquid level in the tank rises with the lapse of time of the crystallization operation. In a tank with a draft tube, this leads to a liquid / slurry flow path that recirculates back to the stirrer over the upper end of the draft tube because the liquid level is low at the beginning of batch operation. The problem of the circulation of the liquid that it does not form occurs. To overcome this limitation, the draft tube should be windowed to ensure a liquid / slurry flow path from the outside of the draft tube to the inside of the draft tube when the liquid / slurry surface is lower than the draft tube. Can do. This allows slurry / liquid circulation even in batch operation periods where the liquid level is lower than the draft tube height.

生物学的生成物としては、例えば、食品や食品添加物が挙げられる。晶析または沈殿可能な水溶性および非水溶性の食品および食品添加物としては、炭水化物、多糖類、オリゴ糖類、二糖類、単糖類、蛋白質、ペプチド、アミノ酸、脂質、脂肪酸、植物化学物質、ビタミン、ミネラル、塩、食用色素、酵素、甘味料、凝結防止剤、濃縮剤、乳化剤、安定剤、抗菌剤、酸化防止剤、ポリペプチド、有機小分子の治療薬、補助因子、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、RNA配列、DNA配列、ワクチン、免疫グロブリン、モノクローナルまたは他の抗体、ウィルス、遺伝子治療ベクター、炭水化物、多糖類、オリゴ糖類、二糖類、単糖類、着色剤、他の顔料およびこれらの混合物が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。   Examples of biological products include foods and food additives. Water-soluble and water-insoluble foods and food additives that can be crystallized or precipitated include carbohydrates, polysaccharides, oligosaccharides, disaccharides, monosaccharides, proteins, peptides, amino acids, lipids, fatty acids, phytochemicals, vitamins , Minerals, salts, food colors, enzymes, sweeteners, anti-caking agents, thickeners, emulsifiers, stabilizers, antibacterial agents, antioxidants, polypeptides, small organic therapeutic agents, cofactors, nucleotides, oligonucleotides, RNA sequences, DNA sequences, vaccines, immunoglobulins, monoclonal or other antibodies, viruses, gene therapy vectors, carbohydrates, polysaccharides, oligosaccharides, disaccharides, monosaccharides, colorants, other pigments and mixtures thereof However, it is not particularly limited to these.

本発明の装置で晶析/沈殿可能な物質としては、さらに、上で定義したような生物薬剤や、例えば作物保護薬品などの薬品化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明によって、大量晶析により通常製造されるもの(約50ミクロン)より、より細かいかもしくはより粗い薬品結晶を調製することが可能になり、したがって、本発明によって、粉砕工程の必要/粉砕工程に要する費用/粉砕工程による汚染なしに、あるいは、シクロデキストリンまたは界面活性剤などの溶解促進剤を導入することなしに、水にほとんど溶解しない薬品の溶解度を高めることが可能になる。   Examples of substances that can be crystallized / precipitated by the apparatus of the present invention include, but are not limited to, biopharmaceuticals as defined above and chemical compounds such as crop protection chemicals. The present invention makes it possible to prepare finer or coarser chemical crystals than those normally produced by mass crystallization (about 50 microns), and therefore the present invention requires the need for a grinding step / grinding step. It is possible to increase the solubility of chemicals that are hardly soluble in water without the cost / contamination of the grinding process, or without introducing a solubility promoter such as cyclodextrin or surfactant.

医薬品または生物薬剤物質には、経肺デリバリーメカニズム、非経口デリバリーメカニズム、経皮デリバリーメカニズム、経口デリバリーメカニズム、経眼デリバリーメカニズム、経肛または経膣デリバリーメカニズム、経耳デリバリーメカニズム、経鼻デリバリーメカニズムおよびインプラントデリバリーメカニズムによって配送されるものがある。   Pharmaceutical or biopharmaceutical substances include pulmonary delivery mechanisms, parenteral delivery mechanisms, transdermal delivery mechanisms, oral delivery mechanisms, ophthalmic delivery mechanisms, anal or vaginal delivery mechanisms, otic delivery mechanisms, nasal delivery mechanisms and Some are delivered by an implant delivery mechanism.

本発明によって製造される医薬品としては、さらに、水溶性および非水溶性医薬品、例えば、アナボリックステロイド、興奮剤、鎮痛剤、麻酔薬、制酸剤、抗不整脈薬、抗喘息薬、抗生物質、抗カリエス薬、抗凝固剤、抗コリン薬、抗痙攣剤、抗うつ薬、抗糖尿病薬、止瀉薬、制吐剤、抗てんかん薬、抗真菌剤、駆虫剤、痔核用剤、抗ヒスタミン剤、抗ホルモン剤、抗高血圧薬、抗低血圧薬、抗炎症剤、抗ムスカリン薬、抗カビ剤、抗新生物薬、抗肥満薬、抗プラーク剤、抗原虫剤、抗精神病薬、防腐薬、鎮痙薬、抗血栓薬、鎮咳剤、抗ウイルス剤、抗不安薬、収斂剤、ベータアドレナリン受容体遮断薬、胆汁酸、ブレスフレッシュナー、気管支鎮痙薬、気管支拡張剤、カルシウムチャネルブロッカー、強心配糖体、避妊薬、副腎皮質ステロイド類、うっ血除去薬、診断薬、消化薬、利尿剤、ドーパミン作動薬、電解質、催吐剤、去痰剤、止血薬、ホルモン類、ホルモン補充療法薬、催眠薬、血糖降下薬、免疫抑制剤、性的不全治療薬、緩下剤、脂質調節剤、粘液溶解薬、筋弛緩剤、非ステロイド系抗炎症剤、栄養補助食品、鎮痛剤、副交感神経遮断薬、副交感神経作動薬、プロスタグラジン類、精神刺激薬、向精神薬、鎮静剤、性ステロイド剤、鎮痙薬、ステロイド、刺激薬、スルホンアミド類、交感神経作用遮断薬、交感神経作動薬(sympathicomimetics、sympathomimetics)、甲状腺ホルモン様作動薬、甲状腺ホルモン抑制薬(threotatic drugs)、血管拡張剤、ビタミン類、キサンチン類、およびこれらの混合物が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。   The pharmaceuticals produced by the present invention further include water-soluble and water-insoluble pharmaceuticals such as anabolic steroids, stimulants, analgesics, anesthetics, antacids, antiarrhythmic drugs, antiasthmatic drugs, antibiotics, Caries, anticoagulant, anticholinergic, anticonvulsant, antidepressant, antidiabetic, antidiarrheal, antiemetic, antiepileptic, antifungal, anthelmintic, hemorrhoid, antihistamine, antihormonal, Antihypertensive, Antihypertensive, Anti-inflammatory, Antimuscarinic, Antifungal, Antineoplastic, Antiobesity, Antiplaque, Antiprotozoal, Antipsychotic, Antiseptic, Antispasmodic, Antithrombotic Drugs, antitussives, antivirals, anxiolytics, astringents, beta-adrenergic receptor blockers, bile acids, breath fresheners, bronchospasmodics, bronchodilators, calcium channel blockers, cardiac glycosides, contraceptives, adrenal glands Cortical sterol Decongestants, decongestants, diagnostic agents, digestives, diuretics, dopamine agonists, electrolytes, emetics, expectorants, hemostatic agents, hormones, hormone replacement therapy agents, hypnotics, hypoglycemic agents, immunosuppressants, Treatment for sexual dysfunction, laxatives, lipid regulators, mucolytic agents, muscle relaxants, nonsteroidal anti-inflammatory agents, dietary supplements, analgesics, parasympathomimetic drugs, parasympathomimetic drugs, prostaglandins, mental Stimulants, psychotropic drugs, sedatives, sex steroids, antispasmodics, steroids, stimulants, sulfonamides, sympathomimetic blockade, sympathomimetics, sympathomimetics, thyroid hormone-like agonists, thyroid hormones Examples include suppressive drugs, vasodilators, vitamins, xanthines, and mixtures thereof. However, the present invention is not limited to these.

図8および/または図9に示すように、本発明は、また、生物学的生成物の晶析装置とともに閉ループで限外濾過処理(または、他の交差流濾過装置)を行うことを意図している。限外濾過膜の境界面での濃縮により、過飽和を生じさせることができる。これは、より高い過飽和度の分布が、供給物質/反応物質の導入部分だけでなく、膜の全面にわたることから、塩析や反応晶析より明らかに有利である。さらに、膜プロセスが晶析装置と直列に使用されることにより、結晶化のために塩析法を使用する希釈された方法より、原料流体の体積を少なくすることができる。限外濾過膜の孔径によって拒否されるおそれのある、ペプチド、酵素、蛋白質および多糖類などの巨大分子の生物学的生成物にとって、濃縮のために膜プロセスを直列に配置することは、連続循環が行われる晶析装置と膜プロセスの有用な組み合わせとなる。もし、膜装置の前に微粉砕システムが使用されるなら、流束は最大となるであろう。微粉砕装置が使用されない場合は、結晶の膜表面への付着を最小にするため、交差流限外濾過装置が好ましい。晶析装置と直列に配置して類似の効用を示す膜プロセスは、精密濾過、ナノ濾過および逆浸透膜でも達成できる。このような構成の効用は、生物学的分子に制限されるものではない。   As shown in FIGS. 8 and / or 9, the present invention also contemplates performing an ultrafiltration process (or other cross-flow filtration device) in a closed loop with a biological product crystallizer. ing. Supersaturation can be caused by concentration at the interface of the ultrafiltration membrane. This is a clear advantage over salting out and reaction crystallization because the higher supersaturation distribution extends over the entire membrane, not just the feed / reactant introduction. In addition, the membrane process is used in series with the crystallizer, so that the volume of the raw fluid can be reduced compared to a diluted method that uses a salting-out method for crystallization. For biological products of macromolecules such as peptides, enzymes, proteins and polysaccharides that may be rejected by the pore size of the ultrafiltration membrane, placing the membrane processes in series for concentration is a continuous cycle. This is a useful combination of a crystallizer and a film process. If a milling system is used before the membrane device, the flux will be maximized. If a pulverizer is not used, a cross-flow ultrafiltration device is preferred to minimize the adhesion of crystals to the membrane surface. Membrane processes that are placed in series with the crystallizer and show similar utility can also be achieved with microfiltration, nanofiltration and reverse osmosis membranes. The utility of such a configuration is not limited to biological molecules.

バッチ式晶析装置の、現場洗浄(CIP)および/または現場滅菌(SIP)特性は、食品または治療薬の処理に対してなされる要求を満たすために、本発明で使用可能なされさらなる特性である。食品グレードの晶析プロセスでは、同様に、CIPおよびSIP能力が要求される。1回のバッチ式操作が終了したとき、洗浄流体および滅菌流体を自動的に導入するノズルおよび配管も、ここで、本システムに設けられる。   The on-site cleaning (CIP) and / or on-site sterilization (SIP) properties of the batch crystallizer are additional properties that can be used in the present invention to meet the demands made for food or therapeutic agent processing. . The food grade crystallization process likewise requires CIP and SIP capabilities. Also provided in the system is a nozzle and piping that automatically introduces cleaning fluid and sterilizing fluid when a batch operation is complete.

生物学的生成物の晶析に、バイオテクノロジーおよび食品産業における晶析/沈殿技術が急速に用いられてきている。この穏やかな攪拌システム、非点源の供給物質/反応物質導入システムおよび膜濃縮プロセスの直列使用は、現在使用されている攪拌槽型晶析装置に比べて、操作性において大きな利点を付与するものである。CIPおよびSIPシステムの導入は、衛生的生産基準を満たすための1つの要求事項である。   Crystallization / precipitation techniques in the biotechnology and food industries have been rapidly used to crystallize biological products. This gentle agitation system, non-point source material / reactant introduction system, and membrane concentrating process in series give significant advantages in operability over currently used stirred tank crystallizers. It is. The introduction of CIP and SIP systems is one requirement to meet sanitary production standards.

本発明は、さらに、本発明の装置規模を変更する方法に関する。装置の比パワー強度を制御することは、極めて重要である。比パワー強度(SPI)は、しばしば結晶の性質や、例えば粉末生成物の流動性に影響を与える。粒子の損傷および二次核生成は、比パワー強度、すなわち、攪拌機に供給されたパワーを攪拌機の掃き払い体積の質量で除した値により変化することが知られている。二つの因子を独立に変更させるためにポンプと分離剪断領域を使用する晶析装置ループは、2001年発行のChemical Engineering Science、第56巻、p.2459−2473のマリカ・トーバック(Marika Torbacke)およびアケ・ラスムソン(Ake Rasmuson)による「Influence of different scales of mixing in reaction crystallization」に記載されている。   The invention further relates to a method for changing the device scale of the invention. It is very important to control the specific power intensity of the device. Specific power intensity (SPI) often affects the properties of crystals and, for example, the flowability of the powder product. It is known that particle damage and secondary nucleation vary depending on the specific power intensity, that is, the value of the power supplied to the stirrer divided by the mass of the stirrer swept volume. A crystallizer loop that uses a pump and a separate shear zone to vary the two factors independently is described in Chemical Engineering Science, 2001, volume 56, p. 2459-2473 in “Influence of differential scalars of mixing crystallisation” by Marika Torbacke and Ake Rasmusson.

これは、本発明で行われているように、両因子を制御することの必要性を示し、さらに、単一攪拌機の両因子を制御する方法に関し、その産業における知識の不足を指摘している。   This demonstrates the need to control both factors, as is done in the present invention, and further points to a lack of knowledge in the industry regarding how to control both factors of a single stirrer. .

このように、本発明は、いかなる規模に対しても、必要なポンピング流量と比パワー強度を与える攪拌機の設計方法を提供するものである。   Thus, the present invention provides a stirrer design method that provides the necessary pumping flow rate and specific power intensity for any scale.

本発明の方法を、さらに記載し説明するために、次の定義を記載する。   In order to further describe and explain the method of the present invention, the following definitions are provided.

本明細書で使用されているように、「攪拌機ポンピング流量」は、結晶を一様に懸濁さ
せるため、および、過飽和生成物の領域を希釈し、所望の晶析全容積にわたってそれらを可能な限り均一に混合するために、必要なドラフトチューブ周りの循環流を示す数式によって定義される。攪拌機ポンピング流量は、ニューヨークのマグロー・ヒル(McGraw−Hill,NY)から1997年に発行されたPerry’s Chemical Engineer’s Handbook、第7版(式18−2)に示されており、下記式Iに示す。
I Q=NQ3*
ここで、Qは攪拌機吐出流量(例えば、M/sec)、NQは吐出係数(無次元)、Dは攪拌機直径(例えば、メートル)、およびNは回転速度(例えば、毎秒の回転数)である。
As used herein, “stirrer pumping flow” is used to suspend crystals uniformly and to dilute areas of supersaturated product and allow them over the desired total crystallization volume. In order to mix as uniformly as possible, it is defined by a mathematical formula that shows the circulation flow around the required draft tube. The stirrer pumping flow rate is shown in Perry's Chemical Engineer's Handbook, 7th edition (formula 18-2) issued in 1997 by McGraw-Hill, NY. I.
IQ = NQ * D 3 * N
Here, Q is the stirrer discharge flow rate (for example, M 3 / sec), NQ is the discharge coefficient (no dimension), D is the stirrer diameter (for example, meter), and N is the rotation speed (for example, the number of rotations per second). is there.

本明細書で使用されているように、「比パワー強度」(SPI)は、スラリーがドラフトチューブ経路の周りの経路を移動するとき、攪拌機を通るスラリーに、各回転中に攪拌機によって与えられる混合強度の程度を示す(混合に関する文献にしばしば用いられている槽に対する平均値とは全く異なる)。SPIは、数学的には、攪拌機へのパワー入力を攪拌機の掃き払い体積のスラリーの質量で除した値である。したがって、式IIで表される。
II SPI=攪拌機パワー/(攪拌機体積Rho)
ここで、攪拌機パワー(例えば、ワット)は、下記式IVで示すように、攪拌機からスラリーへの入力であり、分母は、攪拌機の掃き払い体積中の質量(この場合、立方メートルを立方メートル当たりのキログラムで除した単位、すなわち簡単にはキログラム)である。Rhoはスラリーの密度(例えば、立方メートル当たりのキログラム)である。
As used herein, “specific power intensity” (SPI) is the mixing provided by the stirrer during each rotation to the slurry through the stirrer as the slurry travels the path around the draft tube path. Indicates the degree of strength (which is quite different from the average value for tanks often used in the mixing literature). Mathematically, the SPI is a value obtained by dividing the power input to the stirrer by the mass of the slurry in the swirling volume of the stirrer. Therefore, it is represented by Formula II.
II SPI = Agitator power / (Agitator volume * Rho)
Where the stirrer power (eg, watts) is the input from the stirrer to the slurry, as shown in Equation IV below, and the denominator is the mass in the sweeper volume of the stirrer (in this case, cubic meters in kilograms per cubic meter) (Unit is simply kilogram). Rho is the density of the slurry (eg, kilograms per cubic meter).

「攪拌機体積」は攪拌機の面積にその高さを乗じたものであり、(初等幾何学によって)式IIIで表される。したがって、掃き払い体積の質量は
III 攪拌機体積の質量=π2*Rho/4
である。ここで、Hは攪拌機の垂直高さ(例えば、メートル)である。
“Stirrer volume” is the area of the stirrer multiplied by its height and is represented by formula III (by elementary geometry). Therefore, the mass of the sweep-off volume is III The mass of the agitator volume = π * D 2 * H * Rho / 4
It is. Here, H is the vertical height (for example, meter) of the stirrer.

「攪拌機パワー」はPerry’s Handbook(前記の通り。式18−3)では、式IVで与えられる。
IV P=Np3*5*Rho
ここで、Npはパワー数(無次元)、Nは攪拌速度(例えば、毎秒回転数)、Dは攪拌機直径(例えば、メートル)、およびRhoはスラリーの密度(例えば、立方メートル当たりのキログラム)である。
“Stirrer power” is given by Equation IV in Perry's Handbook (as described above, Equation 18-3).
IV P = Np * N 3 * D 5 * Rho
Where Np is the power number (dimensionless), N is the stirring speed (eg, revolutions per second), D is the agitator diameter (eg, meters), and Rho is the density of the slurry (eg, kilograms per cubic meter). .

式IIIおよびIVを式IIに代入すると、SPIは、
SPI=Np5*3*Rho/(π2*Rho/4)
となり、簡単化すると
V SPI=K3*/H
となる。ここで、K=4Np/πである。
Substituting Formulas III and IV into Formula II, the SPI is
SPI = Np * D 5 * N 3 * Rho / (π * D 2 * H * Rho / 4)
And, when simplified, V SPI = K * D 3 * N 3 / H
It becomes. Here, K = 4 * Np / π.

一般に、ポンピング流量および比パワー強度(SPI)の値は、互いに比例せず、したがって、機器の寸法が変わると、これらの重要な攪拌機設計パラメータが変化し、この結果、どのパラメータを一定に保ち、どのパラメータを変更するか、あるいは、両パラメータをともに調整し変更させるかを決断することが、設計者にとって問題となる。ポンピング流量(式I)は、回転速度に直接比例するが、比パワー強度(式V)は、回転速度の3乗に比例するので、幾何学的なスケールアップまたはスケールダウンはできず、両者の比例関係を同じに維持することはできない。   In general, the pumping flow rate and specific power intensity (SPI) values are not proportional to each other, so as the dimensions of the equipment change, these important agitator design parameters change, resulting in which parameters remain constant, Deciding which parameters to change or whether to adjust and change both parameters together is a problem for the designer. The pumping flow rate (Equation I) is directly proportional to the rotational speed, but the specific power intensity (Equation V) is proportional to the cube of the rotational speed, so it cannot be geometrically scaled up or down. The proportionality cannot be kept the same.

したがって、本発明は、吐出係数NQおよびパワー数(Np)はともに攪拌機の高さと
比例関係にあることから、攪拌機の高さ(式中のH)を変えることによって、これら二つの重要な変数を制御する方法を提供するものである。こうして、与えられた攪拌機直径に対して、SPIは異なる高さの攪拌機に対しても、一定を維持し(排除質量は高さに関しても直線的に変化するから)、一方、ポンピング流量は高さとともに直線的に変化する。これによって、晶析装置をスケールアップまたはスケールダウンしようとするとき、ポンピング流量とSPIの両者を制御できることになる。
Therefore, in the present invention, since the discharge coefficient NQ and the power number (Np) are both proportional to the height of the stirrer, these two important variables can be changed by changing the height of the stirrer (H in the equation). It provides a way to control. Thus, for a given stirrer diameter, the SPI remains constant for stirrers of different heights (because the reject mass varies linearly with respect to height), while the pumping flow rate is high It changes linearly. This allows control of both pumping flow rate and SPI when attempting to scale up or down the crystallizer.

予め選択された直径(D)、攪拌機回転数(N)、パワー数(Np)および比パワー強度(SPI)を有するドラフトチューブ晶析装置において、次式によりHの値を計算することで、攪拌機高さ(H)を決定する方法が提供される。
H=K2*/SPI、ここでK=4Np/πである。
In a draft tube crystallizer having a preselected diameter (D), stirrer speed (N), power number (Np) and specific power intensity (SPI), the value of H is calculated by A method for determining height (H) is provided.
H = K * D 2 * N 3 / SPI, where K = 4 * Np / π.

説明のために、例えば、8インチの直径、2.5ガロンのパイロット装置で供給物質の純度の違いの影響を確認するパイロット試験プログラムを行い、12フィートの直径の実機晶析装置を模擬するものとしよう。もし、8インチの晶析装置を、循環速度(したがって、ブレードの先端速度)を基に規模を決めたとすると、次のような結果が得られるであろう。   For illustration purposes, for example, an 8 inch diameter, 2.5 gallon pilot device will run a pilot test program to confirm the effect of the difference in purity of the feed material and simulate a 12 foot diameter actual crystallizer. Let's try. If the 8 inch crystallizer was scaled based on circulation rate (and hence blade tip speed), the following results would be obtained:

Figure 2006510484
Figure 2006510484

この方法は、実記装置と比べて極端に高いSPIを与えているため、これは商用規模の装置よりも微細な結晶を生成させる可能性が高い。したがって、小規模装置の固有の高SPIでは、結晶の摩滅の程度が大きくなり、それゆえ、平均の結晶径分布はより小さくなる。   Since this method gives an extremely high SPI compared to the actual device, it is more likely to produce finer crystals than a commercial scale device. Thus, the inherent high SPI of small scale devices increases the degree of crystal attrition, and therefore the average crystal size distribution is smaller.

しかしながら、本発明の方法を使用すれば、循環速度は上記比較例と同様に一定に保たれ、しかしながらSPIは低下する。このように、この攪拌機設計手順は、種々の規模の装置を、互いにできるだけ同じように稼動させる手段を開示するものである。高さが2倍のパイロットの攪拌機では、次の結果が得られる。   However, if the method of the present invention is used, the circulation rate is kept constant as in the comparative example, but the SPI is lowered. Thus, this stirrer design procedure discloses a means for operating devices of various scales in the same manner as possible. With a pilot stirrer that is twice as high, the following results are obtained:

Figure 2006510484
Figure 2006510484

このように、SPIは8分の1にまで低下した。望むならば、この8in装置は、半分の速度で使用することができるであろう。しかしながら、SPIをさらに下げることを望
むならば(おそらく、例えば、結晶は非常に脆い針状のものである)、3倍の高さで当初の1/3の速度で運転される攪拌機にすれば、次のようになろう。
Thus, the SPI has dropped to 1/8. If desired, this 8-in device could be used at half speed. However, if it is desired to lower the SPI further (perhaps the crystals are very brittle needles, for example), the stirrer will be 3 times higher and run at the original 1/3 speed. It will be as follows.

Figure 2006510484
Figure 2006510484

3.1インチ高さの攪拌機では、SPIは商用規模の装置より低くなり、高さを少し小さくし、比例して速度を増大させれば、同じ流量とSPIを有する商用規模の装置に等しい装置設計がなされたことになる。   For a stirrer that is 3.1 inches tall, the SPI is lower than that of a commercial scale device, a device that is equivalent to a commercial scale device with the same flow rate and SPI, if the height is slightly reduced and the speed increased proportionally. The design has been made.

実施例1−スイーパブレード試験
この実施例は、本発明の装置の使用が、この分野の別の晶析装置を使用して得られるよりも、結晶のより良い循環と懸濁をもたらすことを示すものである。直径36インチの晶析装置、透明槽、直径25インチのテーパーのない(ストレートの)ドラフトチューブ、および、変速駆動装置をパワー源として有する直径25インチの半径流攪拌機。攪拌機は底に位置し、変速DC駆動装置を使用して駆動させた。図4に示すように、4つの10.5インチ長さのスイーパブレードを、底板の下に取り付けた。これらは、高さにテーパーが付けられており、駆動軸側の端で1.75インチ、反対側の端で1.25インチであった。試験に使用した粒子は150〜200ミクロンの砂粒子であり、比重は2.9g/cm、流体の水に対して1重量%使用した。測定結果を下の表1に示す。
Example 1-Sweeper Blade Test This example shows that the use of the apparatus of the present invention results in better circulation and suspension of crystals than can be obtained using another crystallizer in the field. Is. A 25 inch diameter radial agitator with a 36 inch diameter crystallizer, a clear bath, a 25 inch diameter non-tapered (straight) draft tube, and a variable speed drive as a power source. The agitator was located at the bottom and was driven using a variable speed DC drive. As shown in FIG. 4, four 10.5 inch long sweeper blades were mounted under the bottom plate. They were tapered in height, 1.75 inches at the drive shaft end and 1.25 inches at the opposite end. The particles used in the test were 150 to 200 micron sand particles, the specific gravity was 2.9 g / cm 3 , and 1% by weight based on the fluid water. The measurement results are shown in Table 1 below.

Figure 2006510484
Figure 2006510484

結果を外挿すると、対照の装置では、全ての砂粒子を懸濁させるのに、RPM約122が必要になるが、スイーパブレードを使用した装置では、僅かに約100のRPMであった。RPMの22の差は、重要でないようにみえるが、パワーはRPMの3乗に比例するという事実に照らしてみれば、対照の装置では、砂粒子を水中に懸濁させ、槽の底から浮遊させるために、スイーパブレードを使用した装置より、73%余分のパワー(1.2^3/1)が必要になる。   Extrapolating the results, the control device required about 122 RPM to suspend all sand particles, while the device using the sweeper blade had only about 100 RPM. The RPM difference of 22 seems insignificant, but in the light of the fact that the power is proportional to the cube of RPM, the control device suspended sand particles in water and floated from the bottom of the tank. Therefore, 73% extra power (1.2 ^ 3/1) is required from the device using the sweeper blade.

実施例2−石膏合成プロセス
イオン交換樹脂再生からの3wt%の、弱い硫酸の流れ40gpmを、20重量%の石灰のスラリーで中和し、次の反応に示すように、合成または化学石膏を製造した。
SO+Ca(OH)→CaSO:2H
Example 2-Gypsum Synthesis Process A 3 wt% weak sulfuric acid stream 40 gpm from ion exchange resin regeneration is neutralized with a 20 wt% lime slurry to produce a synthetic or chemical gypsum as shown in the following reaction. did.
H 2 SO 4 + Ca (OH) 2 → CaSO 4 : 2H 2 O

10リットルの、5.5インチの直径を有するドラフトチューブパイロット晶析装置を、約200rpm、SPI約8W/kgで使用した。得られた結晶は針状で、比較的細かい(wt%の平均直径は100ミクロン未満(コールター・カウンタ(Coulter Counter)TMによる))ものであった。ダブルのドローオフ処理を行い、滞留時間を2倍にすることによって(濃度を2倍にすることによって)、結晶を濃縮したところ、結晶径の劇的な増加が見られた。その後、槽直径10ftのバーク(Burke)タイプの装置で上部に沈殿領域を追加したものを使用した。商用機の結果は、パイロット試験からの全ての予測に合致した。製造された結晶のCCによる平均直径は、400ミクロン(重量%基準)より大きかった。 A 10 liter, draft tube pilot crystallizer having a diameter of 5.5 inches was used at about 200 rpm and SPI about 8 W / kg. The crystals obtained were needle-like and relatively fine (wt% average diameter less than 100 microns (by Coulter Counter )). When a double draw-off treatment was performed and the residence time was doubled (by double the concentration), the crystals were concentrated and a dramatic increase in the crystal diameter was observed. Thereafter, a Burke type apparatus having a tank diameter of 10 ft with an additional precipitation region at the top was used. Commercial aircraft results were consistent with all predictions from pilot tests. The average diameter by CC of the produced crystals was greater than 400 microns (weight percent basis).

本発明の一実施形態の横断面図である。It is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention. 本発明によるインペラの平面図である。It is a top view of the impeller by this invention. 本発明によるインペラの側面図である。It is a side view of the impeller by this invention. 本発明によるインペラの一実施形態の底面図である。It is a bottom view of one embodiment of an impeller according to the present invention. 本発明によるインペラの一実施形態の側面図である。It is a side view of one Embodiment of the impeller by this invention. 本発明によるドラフトチューブの別の実施形態の側面図である。FIG. 6 is a side view of another embodiment of a draft tube according to the present invention. 本発明の別の実施形態の横断面図である。It is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention. 本発明の別の実施形態の横断面図である。It is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention. 本発明を組み込んだシステムを示す。1 illustrates a system incorporating the present invention. 本発明を組み込んだシステムを示す。1 illustrates a system incorporating the present invention.

Claims (27)

(a)槽、
(b)場合により設けられる上板と底板を有する半径流攪拌機、
および
(c)ドラフトチューブ
を含んでなる晶析/沈殿装置であって、
ドラフトチューブは、それに強固に取り付けられた複数のバッフルを有し、槽内に配設されてドラフトチューブと槽の側壁との間に流路を形成し、かつ、ドラフトチューブの直径が槽の直径の約0.7倍である装置。
(A) tank,
(B) a radial flow stirrer having a top plate and a bottom plate, optionally provided;
And (c) a crystallization / precipitation apparatus comprising a draft tube,
The draft tube has a plurality of baffles firmly attached thereto, and is arranged in the tank to form a flow path between the draft tube and the tank side wall, and the diameter of the draft tube is the diameter of the tank. Is about 0.7 times the device.
槽が、鋼、ガラス、ガラス繊維およびPVCよりなる群から選択される材料で構成されている請求項1に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the tank is made of a material selected from the group consisting of steel, glass, glass fiber, and PVC. 槽が、周辺沈殿領域をさらに含んでなる請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the vessel further comprises a peripheral precipitation region. 槽が、ドラフトチューブより上方の槽の側壁に取り付けられた少なくとも1つの第2のバッフルをさらに含んでなる請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the vessel further comprises at least one second baffle attached to the side wall of the vessel above the draft tube. 槽が、センタリング支持体をさらに含んでなる請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the vessel further comprises a centering support. 攪拌機が、半径流インペラである請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the agitator is a radial flow impeller. 攪拌機が、鋼、ガラス繊維、チタン、ガラスおよびPVCよりなる群から選択される材料で構成されている請求項1に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the agitator is made of a material selected from the group consisting of steel, glass fiber, titanium, glass, and PVC. 底板が、少なくとも1つの開口をさらに含んでなる請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the bottom plate further comprises at least one opening. 底板が、少なくとも1つのスイーパブレードをさらに含んでなる請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the bottom plate further comprises at least one sweeper blade. 底板が、ドラフトチューブの直径以上の半径を有する請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the bottom plate has a radius equal to or greater than the diameter of the draft tube. ドラフトチューブが円筒体である請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the draft tube is a cylindrical body. ドラフトチューブにテーパーが付けられている請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the draft tube is tapered. ドラフトチューブが中空である請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1 wherein the draft tube is hollow. 中空ドラフトチューブが、周辺沈殿領域をさらに含んでなる請求項13に記載の装置。   The apparatus of claim 13, wherein the hollow draft tube further comprises a peripheral sedimentation region. 中空のドラフトチューブが、熱交換器を含んでなる請求項13に記載の装置。   14. An apparatus according to claim 13, wherein the hollow draft tube comprises a heat exchanger. ドラフトチューブが、周辺沈殿領域をさらに含んでなる請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the draft tube further comprises a peripheral sedimentation region. ドラフトチューブが、少なくとも1つの窓をさらに含んでなる請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the draft tube further comprises at least one window. ドラフトチューブが、鋼、ガラス繊維、ガラスおよびPVCよりなる群から選択される材料で構成されている請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the draft tube is made of a material selected from the group consisting of steel, glass fiber, glass and PVC. 槽の内部、攪拌機、ドラフトチューブおよびそれに強固に取り付けられた複数のバッフルの少なくとも1つが、適切なソフトコーティングで被覆されている請求項1に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein at least one of the inside of the tank, the stirrer, the draft tube and the plurality of baffles firmly attached thereto is coated with a suitable soft coating. 適切なソフトコーティングが、ポリエチレン、ポリ(テトラフルオロエチレン)、ポリプロピレン、ネオプレン、ラテックスおよびゴムよりなる群から選択される請求項19に記載の装置。   20. The device of claim 19, wherein a suitable soft coating is selected from the group consisting of polyethylene, poly (tetrafluoroethylene), polypropylene, neoprene, latex and rubber. 請求項1に記載の装置を含んでなる醗酵槽。   A fermenter comprising the apparatus according to claim 1. 請求項1に記載の装置を含んでなる不均一触媒反応槽。   A heterogeneous catalytic reactor comprising the apparatus according to claim 1. 粒子を晶析/沈殿させる方法であって、
少なくとも1つの流体を請求項1の装置に供給する工程であって、その流体が晶析/沈殿させるべき少なくとも1つの溶解物質を含んでなる工程、
前記少なくとも1つの流体を攪拌する工程であって、前記少なくとも1つの流体から少なくとも1つの溶解物質を晶析/沈殿させて粒子を生成させる工程、および
少なくとも1つの流体および粒子を請求項1に記載の装置から排出させる工程
を含んでなる方法。
A method of crystallizing / precipitating particles,
Supplying at least one fluid to the apparatus of claim 1, wherein the fluid comprises at least one dissolved material to be crystallized / precipitated;
The step of stirring the at least one fluid, crystallizing / precipitating at least one dissolved material from the at least one fluid to produce particles, and at least one fluid and particles. A method comprising the step of discharging from the apparatus.
少なくとも1つの溶解物質が、生物学的生成物、医薬品物質および生物薬剤物質よりなる群から選択される請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein the at least one dissolved substance is selected from the group consisting of biological products, pharmaceutical substances and biopharmaceutical substances. 生物学的生成物が、天然物、合成物または半合成物である請求項24に記載の方法。   25. A method according to claim 24, wherein the biological product is a natural product, a synthetic product or a semi-synthetic product. 生物学的生成物が、蛋白質、酵素、ペプチド、ポリペプチド、アミノ酸、有機小分子の治療薬、補助因子、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、RNA配列、DNA配列、ワクチン、免疫グロブリン、モノクローナルまたは他の抗体、ウィルス、遺伝子治療ベクター、炭水化物、多糖類、オリゴ糖類、二糖類、単糖類、脂質、脂肪酸、植物化学物質、ビタミン、ミネラル、塩、着色剤および他の顔料、甘味料、凝結防止剤、増粘剤、乳化剤、安定剤、抗菌剤、酸化防止剤並びにこれらの混合物よりなる群から選択される請求項25に記載の方法。   Biological products may be proteins, enzymes, peptides, polypeptides, amino acids, small organic therapeutics, cofactors, nucleotides, oligonucleotides, RNA sequences, DNA sequences, vaccines, immunoglobulins, monoclonal or other antibodies, Viruses, gene therapy vectors, carbohydrates, polysaccharides, oligosaccharides, disaccharides, monosaccharides, lipids, fatty acids, phytochemicals, vitamins, minerals, salts, colorants and other pigments, sweeteners, anti-caking agents, thickening 26. The method of claim 25, selected from the group consisting of agents, emulsifiers, stabilizers, antibacterial agents, antioxidants and mixtures thereof. 医薬品物質が、アナボリックステロイド、興奮剤、鎮痛剤、麻酔薬、制酸剤、抗不整脈薬、抗喘息薬、抗生物質、抗カリエス薬、抗凝固剤、抗コリン薬、抗痙攣剤、抗うつ薬、抗糖尿病薬、止瀉薬、制吐剤、抗てんかん薬、抗真菌剤、駆虫剤、痔核用剤、抗ヒスタミン剤、抗ホルモン剤、抗高血圧薬、抗低血圧薬、抗炎症剤、抗ムスカリン薬、抗カビ剤、抗新生物薬、抗肥満薬、抗プラーク剤、抗原虫剤、抗精神病薬、防腐薬、鎮痙薬、抗血栓薬、鎮咳剤、抗ウイルス剤、抗不安薬(anxiolytic)、収斂剤、ベータアドレナリン受容体遮断薬、胆汁酸、ブレスフレッシュナー、気管支鎮痙薬、気管支拡張剤、カルシウムチャネルブロッカー(calciumu channel blockers)、強心配糖体、避妊薬、副腎皮質ステロイド類、うっ血除去薬、診断薬、消化薬、利尿剤、ドーパミン作動薬、電解質、催吐剤、去痰剤、止血薬、ホルモン類、ホルモン補充療法薬、催眠薬、血糖降下薬、免疫抑制剤、性的不全治療薬、緩下剤、脂質調節剤、粘液溶解薬、筋弛緩剤、非ステロイド系抗炎症剤、栄養補助食品、鎮痛剤、副交感神経遮断薬、副交感神経作動薬、プロスタグラジン類、精神刺激薬、向精神薬、鎮静剤、性ステロイド剤、鎮痙薬、ステロイド、刺激薬、スルホンアミド類、交感神経作用遮断薬、交感神経作動薬(sympathicomimetics、sympathomimetics)、甲状腺ホルモン様作動薬、甲状腺ホルモン抑制薬(threotatic drugs)、血管拡張剤、ビタミン類、キサンチン類、およびこれらの混合物よりなる群から選択され
る請求項24に記載の方法。
Drug substance is anabolic steroid, stimulant, analgesic, anesthetic, antacid, antiarrhythmic, antiasthmatic, antibiotic, anticaries, anticoagulant, anticholinergic, anticonvulsant, antidepressant Antidiabetic, antidiarrheal, antiemetic, antiepileptic, antifungal, antiparasitic, hemorrhoid, antihistamine, antihormonal, antihypertensive, antihypertensive, antiinflammatory, antimuscarinic, anti Mold, anti-neoplastic, anti-obesity, anti-plaque, antiprotozoal, antipsychotic, antiseptic, antispasmodic, antithrombotic, antitussive, antiviral, anxiolytic, astringent, Beta-adrenergic receptor blockers, bile acids, breath fresheners, bronchospasmodics, bronchodilators, calcium channel blockers, cardiac glycosides, contraceptives, adrenal cortex Teroids, decongestants, diagnostics, digestives, diuretics, dopamine agonists, electrolytes, emetics, expectorants, hemostatics, hormones, hormone replacement therapy drugs, hypnotics, hypoglycemic drugs, immunosuppressants, Treatment for sexual dysfunction, laxatives, lipid regulators, mucolytic agents, muscle relaxants, non-steroidal anti-inflammatory agents, dietary supplements, analgesics, parasympathomimetic drugs, parasympathomimetic drugs, prostaglandins, mental Stimulants, psychotropic drugs, sedatives, sex steroids, antispasmodics, steroids, stimulants, sulfonamides, sympathomimetic blockade, sympathomimetics, sympathomimetics, thyroid hormone-like agonists, thyroid hormones Suppressive drugs, vasodilators, vitamins, xanthines, and mixtures thereof The method of claim 24 which is selected from Li Cheng group.
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