JP2014008157A - シームレスカプセル製造方法及びシームレスカプセル製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を大型化させることなく、かつ、変形や偏肉等の不良発生を抑えつつシームレスカプセルの生産量を増大させる。
【解決手段】ノズル２から冷却液８中に多層液滴１４を吐出し、液滴表面部分を硬化させてシームレスカプセルＳＣを製造する。ノズル２の下方に、直管状のストレート形成管２１と、ストレート形成管２１よりも大径のロータリー形成管２２を設ける。ストレート形成管２１の下端部に、回転エルボ部２４を回転可能に設ける。ストレート形成管２１内に多層液滴１４を吐出し、液滴１４をストレート形成管２１にて冷却した後、回転エルボ部２４からロータリー形成管２２内に液滴１４を放出する。液滴１４は、回転エルボ部２４を回転させつつ放出され、ロータリー形成管２２内にて、周方向に散開しつつ垂直方向に落下し硬化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゼラチン等を含む皮膜によって被覆されるシームレスカプセルの製造技術に関し、特に、ノズルから噴出された液滴を硬化用液中にて冷却・硬化させて製造されるシームレスカプセルの製造方法および装置に関する。

医薬品等に用いられるシームレスカプセルの多くは、従来より滴下法と呼ばれる製法によって製造されている。この滴下法は多重ノズルを用いて行われ、２層のカプセルの場合、内側にカプセル芯液の吐出口、外側に皮膜液の吐出口を配した二重ノズルが使用される。二重ノズルの先端からは芯液と皮膜液が硬化用液中に放出され、ノズルに付加された振動により液滴に分離される。硬化用液中に分離・放出された液滴は、その表面張力によって球形となり、この液滴を一定速度で還流する硬化用液中で冷却、凝固させることにより、球形のシームレスカプセルが形成される。

一方、このようなシームレスカプセルの生産量を増加させるためには、ノズルの個数を増やせば良いことは勿論であるが、ノズル１個当たりの生産性を上げることが重要となる。そして、ノズル当たりの生産性向上のためには、原料液の供給速度や、液滴を分離させるための振動数を上げる必要があり、そのためには、冷却液（硬化用液）の供給速度も同時に上げなければならない。ところが、装置構成を変えることなく冷却液の速度を高めると、その分、液滴が形成管中を通る時間が短くなり、液滴の冷却が不十分な状態となる。このため、液滴が完全にゲル化せず、変形や破裂、付着、偏肉等の不具合が生じてしまうおそれがある。つまり、不具合を招来することなく生産量を増加させるには、冷却液の供給速度を上げつつも、液滴の冷却時間をある程度以上確保する必要がある。

このような不具合を回避すべく、冷却液の供給速度を上げつつ冷却時間を確保する方法としては、形成管を長くする方法と、特許文献１のように、配管にて液滴を螺旋状に運動させながら落下させる方法が挙げられる。形成管を長くすれば、液速度が速くとも、冷却時間を確保でき、生産性を上げつつもゲル化不足による不良発生を抑えることが可能となる。また、特許文献１のような方法によれば、形成管を長くすることなく、液滴の移動経路を長くすることができ、その分、冷却時間を長く確保することが可能となる。

特許第３１５９７２４号公報

しかしながら、前述のように形成管を長くすると、それだけ装置が大型化してしまうという問題が生じる。また、特許文献１の方法によれば、装置を大型化せずに生産量をある程度上げることはできるものの、螺旋運動によって、液滴に変形や偏肉が生じ、不良カプセルの発生頻度が高くなってしまうという問題がある。

シームレスカプセルの元となる液滴は、冷却と共にゲル化が進行するため、ノズルから分離放出されてしばらくの間は穏やかに冷却されることが好ましく、急激な速度変化や横方向への移動は避けた方が良い。しかしながら、特許文献１の装置では、ノズルから放出された液滴が、放出直後から螺旋状の落下運動を行ったり、きついカーブのエルボにて運動方向を急激に変えられたりするため、硬化前に変形や偏肉が生じてしまうおそれがある。また、形成管の大径部分では、冷却液が渦を巻いているため、放出直後の未硬化の液滴がその渦に巻き込まれると、そこにかなりの衝撃が加わり、変形・偏肉の一因ともなる。

本発明の目的は、装置の大型化を招くことなくシームレスカプセルの生産量を増大させることができ、しかも、変形や偏肉等の不良発生を抑えることが可能なシームレスカプセルの製造方法・装置を提供することにある。

本発明のシームレスカプセル製造方法は、ノズルから硬化用液中に液滴を吐出し、前記液滴の少なくとも表面部分を硬化させてシームレスカプセルを製造するシームレスカプセルの製造方法であって、前記ノズルの下方に配置され垂直方向に延びる直管状の第１形成管内に前記液滴を吐出し、該液滴を前記第１形成管内の前記硬化用液中にて落下させて冷却した後、前記形成管の下端に回転可能に設けられた回転放出手段から、前記液滴を前記形成管よりも大径に形成された第２形成管内に前記回転放出手段を回転させつつ放出し、前記第２形成管内の前記硬化用液中に前記液滴を周方向に散開させつつ垂直方向に落下させることを特徴とする。

本発明にあっては、液滴をまず、直管状の第１形成管にてある程度硬化させる。その後、回転放出手段によって、液滴を大径の第２形成管内に散らばらせ、第２形成管内をゆっくりと落下させる。これにより、長大な形成管や螺旋運動を用いることなく、液滴に対して穏やかな冷却硬化が行うことが可能となり、カプセルの変形や偏肉、破裂等の発生を抑えつつ高品質のシームレスカプセルを製造でき、シームレスカプセルの生産性向上も図られる。

前記シームレスカプセル製造方法において、前記回転放出手段を、前記第１形成管に対する屈曲角Ｅａが１２０°〜１６０°となるように屈曲して設け、前記液滴を、該回転放出手段の先端から前記第２形成管の周壁近傍に放出するようにしても良い。また、前記第１形成管の内径Ｓｄと前記回転放出手段の出口径Ｅｄの比（Ｓｄ／Ｅｄ）を０.８〜１.２とし、前記液滴を、前記第１形成管内における落下速度と略同速度にて前記回転放出手段から放出するようにしても良い。さらに、前記回転放出手段を５〜５０ｒｐｍにて回転駆動し、前記液滴を前記回転放出手段から直下に放出し垂直方向に落下させるようにしても良い。

本発明のシームレスカプセル製造装置は、ノズルから硬化用液中に液滴を吐出し、前記液滴の少なくとも表面部分を硬化させてシームレスカプセルを製造するシームレスカプセルの製造装置であって、前記ノズルの下方に配置され、前記液滴が吐出される直管状の第１形成管と、前記第１形成管の下端に回転可能に設けられた回転放出手段と、前記第１形成管の下方に配置され、前記第１形成管よりも大径に形成されると共に、前記回転放出手段から前記液滴が放出される第２形成管と、を備え、前記第２形成管内には、前記第１形成管内にて冷却された前記液滴が前記回転放出手段を回転させつつ放出され、前記液滴は、該第２形成管内の前記硬化用液中にて、周方向に散開しつつ垂直方向に落下することを特徴とする。

本発明にあっては、直管状の第１形成管と、回転放出手段、および、第２形成管を設け、第２形成管内に、第１形成管内にて冷却された液滴を回転放出手段を回転させつつ放出し、第２形成管内の硬化用液中にて、液滴を周方向に散開させつつ垂直方向に落下させるようにしたので、液滴を第１形成管にてある程度硬化させた後、回転放出手段によって、液滴を大径の第２形成管内に散らばらせ、第２形成管内をゆっくりと落下させることが可能となる。これにより、長大な形成管や螺旋運動を用いることなく、液滴に対して穏やかな冷却硬化が行うことが可能となり、カプセルの変形や偏肉、破裂等の発生を抑えつつ高品質のシームレスカプセルを製造でき、シームレスカプセルの生産性向上も図られる。

前記シームレスカプセル製造方法において、前記第１形成管の内径Ｓｄと前記第２形成管の内径Ｒｄの比（Ｒｄ／ｓｄ）を４.０〜１０.０に設定しても良い。また、前記第２形成管を、内径が一定の円筒部と、前記円筒部の下側に設けられ軸方向に沿って内径が減少するテーパ部と、を有する構成とし、前記回転放出手段の下端から前記テーパ部上端までの長さＲＬと前記円筒部の内径Ｒｄとの比（ＲＬ／Ｒｄ）を１.０〜２.５に設定しても良い。

さらに、前記回転放出手段の屈曲角Ｅａを１２０°〜１６０°に設定しても良い。また、前記第１形成管のストレート部分の長さＳＬを８００〜２０００ｍｍに設定しても良い。加えて、前記第１形成管の内径Ｓｄと前記回転放出手段の出口径Ｅｄの比（Ｓｄ／Ｅｄ）を０.８〜１.２に設定しても良い。

本発明のシームレスカプセル製造方法によれば、直管状の第１形成管内に液滴を吐出し、この液滴を第１形成管内の硬化用液中にて落下させて冷却した後、形成管の下端に回転可能に設けられた回転放出手段から、回転放出手段を回転させつつ、第２形成管内に液滴を放出し、第２形成管内の硬化用液中に液滴を周方向に散開させて垂直方向に落下させるようにしたので、第１形成管にてある程度硬化した液滴を第２形成管内にてゆっくりと落下させ硬化させることが可能となる。これにより、長大な形成管や螺旋運動を用いることなく、液滴に対して穏やかな冷却硬化が行うことが可能となり、カプセルの変形や偏肉、破裂等の発生を抑えつつ高品質のシームレスカプセルを製造でき、シームレスカプセルの生産性向上も図られる。

本発明のシームレスカプセル製造装置によれば、直管状の第１形成管と、回転放出手段、および、第２形成管を設け、第２形成管内に、第１形成管内にて冷却された液滴を回転放出手段を回転させつつ放出し、第２形成管内の硬化用液中にて、液滴を周方向に散開させつつ垂直方向に落下させるようにしたので、第１形成管にてある程度硬化した液滴を第２形成管内にてゆっくりと落下させ硬化させることが可能となる。これにより、長大な形成管や螺旋運動を用いることなく、液滴に対して穏やかな冷却硬化が行うことが可能となり、カプセルの変形や偏肉、破裂等の発生を抑えつつ高品質のシームレスカプセルを製造でき、シームレスカプセルの生産性向上も図られる。

本発明の一実施形態であるシームレスカプセル製造装置の構成を示す説明図である。 図１のシームレスカプセル製造装置における回転エルボ部の構成を示す説明図である。構成を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態であるシームレスカプセル製造装置１の構成を示す説明図であり、本発明のシームレスカプセル製造方法は当該装置にて実施される。当該シームレスカプセル製造装置１は、多重構造のノズルを備えた液中ノズル式の装置となっており、この多重ノズル２(以下、ノズル２と略記する)からカプセル形成管３内に液滴を吐出してシームレスカプセルＳＣを製造する。

図１に示すように、ノズル２の先端部は、カプセル形成管３の上端部に挿入設置されている。カプセル形成管３の上端部は、冷却液供給管４、オーバーフロー管５と共に、冷却液流入部６を構成している。冷却液流入部６は、上記の３つの管３,４,５を同心状に配した三重管構造となっている。冷却液供給管４には、管路７を介して、図示しないポンプよって冷却液（硬化用液）８が供給される。カプセル形成管３は、冷却液供給管４の内側に配されており、カプセル形成管３から冷却液８が流入する。オーバーフロー管５は、冷却液供給管４の外側に配されており、余剰の冷却液８はオーバーフロー管５から適宜排出され、リターン管９を介して、図示しない冷却液タンクに戻される。

ノズル２の先端部は、カプセル形成処理中は冷却液８内に没した状態となり、芯液（内層液）と皮膜液（外層液）が二層状態で冷却液８中に吐出される。芯液は、図示しない芯液用タンクに貯留され、芯液供給チューブ１１を介してノズル２に圧送・供給される。皮膜液も芯液同様、図示しない皮膜液用タンクに貯留され、皮膜液供給チューブ１２を介してノズル２に圧送・供給される。ノズル２には加振装置１３より振動が付与され、ノズル２から冷却液８中に吐出された二層液はこの振動により適宜切断される。これにより、カプセル形成管３内には、皮膜液によって芯液の全周囲を被覆した多層液滴１４（以下、適宜、液滴１４と略記する）が形成される。この液滴１４は、カプセル形成管３中の冷却液８によって冷却硬化され、球形のシームレスカプセルＳＣが形成される。

ここで、当該シームレスカプセル製造装置１では、カプセル形成管３が、小径のストレート形成管（第１形成管）２１と、大径のロータリー形成管（第２形成管）２２とから構成されている。ストレート形成管２１は直管状に形成されており、下方に向かって垂直に延びている。ロータリー形成管２２は、ストレート形成管２１の下方に配置されており、ストレート形成管２１より大径の直立円筒状に形成されている。

ストレート形成管２１は、ノズル２が挿入され液滴が吐出される導入管２１ａと、導入管２１ａの下方に取り付けられた延伸管２１ｂと、延伸管２１ｂの下方に連結部２３を介して接続された延伸管２１ｃとから構成されている。延伸管２１ｃの先端部には、「く」の字状に屈曲形成された回転エルボ部（回転放出手段）２４が設けられている。シームレスカプセル製造装置１では、カプセル形成管３のストレート部分の長さＳＬは、８００〜２０００ｍｍ（好ましくは、１０００〜１８００ｍｍ）となっている。

図２は、回転エルボ部２４の構成を示す説明図である。図２に示すように、回転エルボ部２４は、延伸管２１ｃの下端部に接続されており、ロータリー形成管２２内に配置されている。回転エルボ部２４は、延伸管２１ｃに対して回転自在となっており、モータ２７によって回転駆動される。回転エルボ部２４とモータ２７は減速機構２８を介して接続されており、モータ２７の回転に伴い、回転エルボ部２４はロータリー形成管２２内にて水平方向に回転する。シームレスカプセル製造装置１では、回転エルボ部２４の屈曲角Ｅａ（延伸管２１ｃの中心線Ｏと回転エルボ部２４の下端線との為す角）が１２０°〜１６０°（好ましくは、１２０°〜１３５°）、ストレート形成管２１の内径Ｓｄと回転エルボ部２４の出口径Ｅｄの比Ｓｄ／Ｅｄが０.８〜１.２（好ましくは、０.９〜１.０）となっておいる。また、回転エルボ部２４は、回転数５〜５０ｒｐｍ（好ましくは、２９〜４０ｒｐｍ）にて回転駆動される。

ロータリー形成管２２は、上方に設けられ内径が一定の円筒部２２ａと、円筒部２２ａの下側に設けられ軸方向（上下方向）に沿って内径が減少するテーパ部２２ｂとから構成されている。ここでは、円筒部２２ａの内径Ｒｄとストレート形成管２１の内径Ｓｄの比Ｓｄ／Ｒｄは、４.０〜１０.０（好ましくは、５.０〜８.０）となっている。また、回転エルボ部２４の下端からテーパ部２２ｂ上端までの長さＲＬと円筒部２２ａの内径Ｒｄとの比ＲＬ／Ｒｄは、１.０〜２.５（好ましくは、１．２〜１．８）となっている。円筒部２２ａの上面にはモータ２７が、円筒部２２ａ内の上部には回転エルボ部２４がそれぞれ配されている。テーパ部２２ｂの下端は、冷却液排出口２５となっている。前述の冷却液流入部６から流入した冷却液８は、この冷却液排出口２５から排出され、冷却液排出管２６を介して、図示しない冷却液タンクに戻される。

このようなシームレスカプセル製造装置１では、次のようにして球形のシームレスカプセルＳＣが製造される。まず、芯液用タンクおよび皮膜液用タンクからそれぞれ供給された芯液と皮膜液は、加振装置１３によって加振されるメンブレン（図示せず）により振動を加えられ、ノズル２から多層液滴１４となって冷却液８中に吐出される。この液滴１４は、そのままストレート形成管２１内を落下する。その際、当該装置では、カプセル形成管３のストレート部分の長さＳＬが８００〜２０００ｍｍに設定されており、液滴１４は、この長さＳＬの部位にて冷却液８中を静かに落下し、ゲル化が促進される。ストレート形成管２１内にてある程度ゲル化が進行した液滴１４は、回転エルボ部２４に流入する。

前述のように、回転エルボ部２４は、緩い角度（１２０°〜１６０°）に形成されており、回動管２１ｃのストレート部分との内径差も小さい（Ｓｄ／Ｅｄ＝０.８〜１.２）。このため、回転エルボ部２４に至った液滴１４は、緩やかに、かつ、速度変化も小さく進行方向が変更される。そして、ゆっくりと回る（５〜５０ｒｐｍ）回転エルボ部２４から、ロータリー形成管２２の円筒部２２ａ内に静かに放たれる。液滴１４は、中心部に比して流速の小さい円筒部２２ａの周辺領域（周壁２９の近傍）に落ち、ゆっくりと穏やかにロータリー形成管２２内をまっすぐ落下する。なお、液滴１４に対しては、回転エルボ部２４の回転に伴う周方向への速度成分がわずかに作用するが、当該装置では回転数や速度差が抑えられているため、その影響は微小であり、液滴１４は、回転エルボ部２４の先端からほぼ直下に落下する。これにより、液滴１４は、周方向に散らばりながら、ロータリー形成管２２の周辺領域にてゆっくりと落下し、ゲル化される。円筒部２２ａ内を落下する液滴１４は、冷却硬化され、やがてテーパ部２２ｂに至り、流速を早めながら冷却液排出口２５から球形のシームレスカプセルＳＣとなって排出、回収される。

このように、本発明によるシームレスカプセルの製造方法および装置では、液滴１４をまず、直管状のストレート形成管２１にてある程度硬化させる。その後、回転エルボ部２４によって、液滴１４を大径のロータリー形成管２２内に環状に散らばらせ、ロータリー形成管２２内をゆっくりと直下に落下させる。すなわち、液滴１４は、ストレート形成管２１にてゲル化がある程度進行した状態で、ロータリー形成管２２内に放出される。その際、液滴１４は、周方向に沿って散開された状態でロータリー形成管２２内に放出され、その後、冷却液８中をゆっくりと垂直方向に落下し硬化する。

これにより、長大な形成管や螺旋運動を用いることなく、液滴１４に対して穏やかな冷却硬化を行うことができ、カプセルの変形や偏肉、破裂等の発生を抑えつつシームレスカプセルを製造することが可能となる。また、当該装置では、ロータリー形成管２２内に液滴１４を環状に散らばらせて落下させるため、液滴相互の付着凝集も防止できる。従って、本発明によれば、装置の大型化を招来することなく、高品質のシームレスカプセルを効率良く得ることが可能となる。

本発明は前述のような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の各種数値はあくまでも一例であり、その値は適宜変更し得ることは言うまでもない。また、前述の実施形態では、二重ノズルを用いた装置を例に取って説明したが、液滴吐出用のノズルは二重ノズルには限定されず、三重以上の多重ノズルでも良い。なお、多重ノズルではなく、１層のみの液滴を噴出する単ノズルであっても勿論良い。また、多層液滴の生成のために必要な振動方式も様々なものを利用できる。さらに、シームレスカプセルの多層液滴の内層および外層の成分などについても任意である。加えて、硬化用液供給筒などの構造も、前記実施例以外の他の構造を適宜採用可能である。

１ シームレスカプセル製造装置
２ 多重ノズル（ノズル）
３ カプセル形成管
４ 冷却液供給管
５ オーバーフロー管
６ 冷却液流入部
７ 管路
８ 冷却液（硬化用液）
９ リターン管
１１ 芯液供給チューブ
１２ 皮膜液供給チューブ
１３ 加振装置
１４ 多層液滴
２１ ストレート形成管（第１形成管）
２１ａ 導入管
２１ｂ 延伸管
２１ｃ 延伸管
２２ ロータリー形成管（第２形成管）
２２ａ 円筒部
２２ｂ テーパ部
２３ 連結部
２４ 回転エルボ部（回転放出手段）
２５ 冷却液排出口
２６ 冷却液排出管
２７ モータ
２８ 減速機構
２９ 周壁
ＳＣ シームレスカプセル
Ｏ 回動管中心線
Ｅａ 回転エルボ部屈曲角
Ｅｄ 回転エルボ部出口径
Ｒｄ ロータリー形成管円筒部の内径
Ｓｄ ストレート形成管の内径
ＲＬ 回転エルボ部の下端からロータリー形成管のテーパ部上端までの長さ
ＳＬ ストレート形成管のストレート部分の長さ

Claims (10)

1. ノズルから硬化用液中に液滴を吐出し、前記液滴の少なくとも表面部分を硬化させてシームレスカプセルを製造するシームレスカプセルの製造方法であって、
   前記ノズルの下方に配置され垂直方向に延びる直管状の第１形成管内に前記液滴を吐出し、該液滴を前記第１形成管内の前記硬化用液中にて落下させて冷却した後、
   前記形成管の下端に回転可能に設けられた回転放出手段から、前記液滴を前記形成管よりも大径に形成された第２形成管内に前記回転放出手段を回転させつつ放出し、
   前記第２形成管内の前記硬化用液中に前記液滴を周方向に散開させつつ垂直方向に落下させることを特徴とするシームレスカプセル製造方法。
2. 請求項１記載のシームレスカプセル製造方法において、
   前記回転放出手段は、前記第１形成管に対する屈曲角Ｅａが１２０°〜１６０°となるように屈曲して設けられ、前記液滴は、該回転放出手段の先端から前記第２形成管の周壁近傍に放出されることを特徴とするシームレスカプセル製造方法。
3. 請求項１又は２記載のシームレスカプセル製造方法において、
   前記第１形成管の内径Ｓｄと前記回転放出手段の出口径Ｅｄの比（Ｓｄ／Ｅｄ）が０.８〜１.２であり、前記液滴は、前記第１形成管内における落下速度と略同速度にて前記回転放出手段から放出されることを特徴とするシームレスカプセル製造方法。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載のシームレスカプセル製造方法において、
   前記回転放出手段は、５〜５０ｒｐｍにて回転駆動され、前記液滴は、前記回転放出手段から直下に放出され垂直方向に落下することを特徴とするシームレスカプセル製造方法。
5. ノズルから硬化用液中に液滴を吐出し、前記液滴の少なくとも表面部分を硬化させてシームレスカプセルを製造するシームレスカプセルの製造装置であって、
   前記ノズルの下方に配置され、前記液滴が吐出される直管状の第１形成管と、
   前記第１形成管の下端に回転可能に設けられた回転放出手段と、
   前記第１形成管の下方に配置され、前記第１形成管よりも大径に形成されると共に、前記回転放出手段から前記液滴が放出される第２形成管と、を備え、
   前記第２形成管内には、前記第１形成管内にて冷却された前記液滴が前記回転放出手段を回転させつつ放出され、前記液滴は、該第２形成管内の前記硬化用液中にて、周方向に散開しつつ垂直方向に落下することを特徴とするシームレスカプセル製造装置。
6. 請求項５記載のシームレスカプセル製造装置において、
   前記第１形成管の内径Ｓｄと前記第２形成管の内径Ｒｄの比（Ｒｄ／Ｓｄ）が４.０〜１０.０であることを特徴とするシームレスカプセル製造装置。
7. 請求項５又は６記載のシームレスカプセル製造装置において、
   前記第２形成管は、内径が一定の円筒部と、前記円筒部の下側に設けられ軸方向に沿って内径が減少するテーパ部と、を有し、
   前記回転放出手段の下端から前記テーパ部上端までの長さＲＬと前記円筒部の内径Ｒｄとの比（ＲＬ／Ｒｄ）が１.０〜２.５であることを特徴とするシームレスカプセル製造装置。
8. 請求項５〜７の何れか１項に記載のシームレスカプセル製造装置において、
   前記回転放出手段の屈曲角Ｅａが１２０°〜１６０°であることを特徴とするシームレスカプセル製造装置。
9. 請求項５〜８の何れか１項に記載のシームレスカプセル製造装置において、
   前記第１形成管のストレート部分の長さＳＬが８００〜２０００ｍｍであることを特徴とするシームレスカプセル製造装置。
10. 請求項５〜９の何れか１項に記載のシームレスカプセル製造装置において、
    前記第１形成管の内径Ｓｄと前記回転放出手段の出口径Ｅｄの比（Ｓｄ／Ｅｄ）が０.８〜１.２であることを特徴とするシームレスカプセル製造装置。

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