JP2015085225A - 連続造粒装置及び連続顆粒製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】所望の顆粒を製造すべく、連続乾燥機に対し粒度の整った湿式造粒物を一定の速度で連続的に供給し得る連続造粒装置を提供する。
【解決手段】連続造粒装置１は、粉体原料と液体を混練して湿潤状態の造粒物を連続的に形成する造粒物供給部３と、造粒物供給部３の後段に造粒物供給部３と一体的に配置され、湿式造粒物を連続的に所望の粒度に整粒する整粒部４とを有する。造粒物供給部３は、粉体原料と液体を混練しつつ軸方向に送るスクリュー１０を有し、整粒部４は、造粒物供給部にて混練形成された湿式造粒物を整粒する整粒室１８を有する。整粒室１８には、湿式造粒物を解砕するインペラ２０と、インペラ２０の回転によって解砕された湿式造粒物が排出される多数の孔２１が形成されたスクリーン２２を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、医薬品等に使用される顆粒状の粉粒体を連続的に製造する造粒装置に関し、特に、湿式造粒と整粒を連続的に行い、粒度の整った湿式造粒物を後段に供給可能な連続造粒装置に関する。

医薬品等の分野においては、押出造粒機や高速撹拌造粒機などによって製造した湿式造粒物を乾燥させて顆粒状としたものや、それを打錠して錠剤化したものが多く用いられている。従来、顆粒製造にはバッチ式の処理が行われており、撹拌造粒機等にて湿式造粒を行った後、バッチごとに整粒し、流動層乾燥装置等によって乾燥処理を行い顆粒を製造している。近年、製造効率向上の観点から、連続式の製造工程が求められており、特許文献１,２のように、ロータリーフィーダー等によって乾燥工程を連続化したシステムも提案されている。

特開昭５８−７２８６８号公報 特開昭６１−３９８６号公報 特開２０１１−３３２６９号公報

しかしながら、特許文献１,２のような乾燥装置では、従来のバッチ式に比して製造効率の向上は図られるものの、粒度分布の揃った水分量一定の顆粒を得ることは難しい。このため、連続乾燥機を用いても所望の仕様の顆粒を得ることができず、打錠した際に良好な錠剤特性を有する錠剤が得られない、という問題があった。

本発明の目的は、所望の顆粒を製造すべく、後段の連続乾燥機に対し粒度の整った湿式造粒物を一定の速度で供給し得る連続造粒装置を提供することにある。

本発明の連続造粒装置は、粉体原料と液体を混練して湿潤状態の造粒物を連続的に形成する造粒物供給部と、前記造粒物供給部の後段に配置され、前記造粒物供給部にて形成された湿式造粒物を連続的に所望の粒度に整粒する整粒部と、を有し、前記造粒物供給部と前記整粒部を一体的に配置してなることを特徴とする

本発明にあっては、粉体原料と液体を混練して湿式造粒物を形成する造粒物供給部と、湿式造粒物を所望の粒度に整粒する整粒部を一体的に配置することにより、粒度が整った水分量も一定な造粒物を得ることができる。これにより、かかる造粒物を後段の乾燥工程に連続的に送ることが可能となる。

前記連続造粒装置において、前記造粒物供給部に、略水平に配置され前記粉体原料及び液体を混練しつつ軸方向に送るスクリュー部材と、該スクリュー部材が収容されるスクリューケースと、前記スクリューケース内に形成された混練造粒室内に前記粉体原料を供給する原料供給部と、前記スクリュー部材の送り方向末端に形成され前記整粒部に臨んで配置される造粒物排出口と、を設けても良い。また、前記整粒部に、前記造粒物排出口と連通して設けられ前記造粒物供給部にて混練形成された湿式造粒物が投入される造粒物受入部と、該造粒物受入部の下方に配置され前記湿式造粒物が前記造粒物受入部から自由落下状態で導入される整粒室と、を設けると共に、前記整粒室に、該整粒室内に回転自在に配置され前記整粒室内の前記湿式造粒物を解砕するインペラと、該インペラに対して所定のクリアランスを持って設置され前記インペラの回転によって解砕された前記湿式造粒物が排出される多数の孔が形成されたスクリーンと、を設けても良い。

前記連続造粒装置において、前記インペラを、前記整粒室内を略垂直方向に延びるインペラシャフトと、該インペラシャフトに固定され放射状に延びるインペラブレードと、を有する構成としても良い。また、前記連続造粒装置の後段に、該連続造粒装置によって造粒され整粒された造粒物を連続的に乾燥可能な乾燥装置を接続しても良い。この場合、前記乾燥装置として、造粒物を熱風によって乾燥させる気流式の乾燥装置を使用しても良い。さらに、該乾燥装置として、前記連続造粒装置から前記造粒物が投入される造粒物投入口と、前記熱風が供給される熱風吹き込み口と、を備える造粒物投入部と、前記造粒物投入部の後段に該造粒物投入部と連通して設けられ、前記造粒物が前記熱風と共に流通する乾燥処理部と、前記乾燥処理部の後段に該乾燥処理部と連通して設けられ、前記乾燥処理部を通過した前記造粒物が前記熱風と共に排出される製品排出部と、を備え、前記乾燥処理部に、管状の部材によって形成され曲線状となった部位を有する処理管を設けると共に、該処理管を水平方向に沿って横置きに設置したものを使用しても良い。

一方、本発明の連続顆粒製造システムは、前述のような連続造粒装置を備えた連続顆粒製造システムであって、粉体混合工程と、前記連続造粒装置からなる粉体練合工程及び湿式造粒工程、乾燥工程、粉粒体捕集工程を有し、前記各工程は前記順序にて接続されることを特徴とする。

本発明の連続造粒装置によれば、粉体原料と液体を混練して湿式造粒物を形成する造粒物供給部と、出来上がった湿式造粒物を所望の粒度に整粒する整粒部を一体的に配置するようにしたので、粒度が整い、水分量も一定な造粒物を連続的に得ることが可能となる。これにより、かかる造粒物を後段の乾燥工程に連続的に送ることが可能となる。このような造粒物から得られた顆粒は、軽質で打錠性も良く、従って、それを打錠することにより、良好な錠剤特性を有した錠剤を得ることができ、製品品質の向上を図ることが可能となる。

本発明の連続顆粒製造システムによれば、本発明の乾燥装置を使用し、粉体混合工程と、粉体練合工程、湿式造粒工程、乾燥工程、及び、粉粒体捕集工程をこの順序にて接続するので、乾燥装置も含めた連続顆粒製造システムを構築することが可能となる。

本発明の一実施の形態である連続造粒装置が使用される連続顆粒製造システムの全体構成を示す説明図である。 本発明の連続造粒装置の構成を示す説明図である。 整粒部の構成を示す説明図である。 連続造粒装置の後段に配される乾燥装置の構成を示す説明図である。 図４の乾燥装置の構成を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態である連続造粒装置１が使用される連続顆粒製造システムの全体構成を示す説明図である。図１に示すように、当該連続顆粒製造システムは、本発明による連続造粒装置１を用いた湿式造粒工程と、スパイラル型の乾燥装置２を用いた乾燥工程とから構成されている。当該システムにて製造された顆粒物は、ふるい・整粒工程を経た後、顆粒剤として製品化されたり、打錠機にて錠剤化されコーティング機にて適宜コーティングされたりした上で、錠剤として製品化される。

湿式造粒工程では、連続造粒装置１により、粉体原料とバインダ溶液や水等の液体を混練して湿潤状態の造粒物を形成し、それを連続的に所望の粒度に整粒する。図２は、連続造粒装置１の構成を示す説明図である。図２に示すように、連続造粒装置１は、湿式造粒物を連続的に定量作成する造粒物供給部３と、造粒物供給部３の後段に配置された整粒部４とから構成されている。造粒物供給部３は、スクリュー１０（スクリュー部材)が収容されたスクリューケース１１を備えており、スクリュー１０により粉体原料を混練して湿式造粒物を形成する。スクリューケース１１は、当該連続顆粒製造システムの制御機器等が収容された筐体１２上に設置されている。

当該連続造粒装置１では、スクリュー１０は２本並列に設けられており、スクリュー１０はスクリューケース１１内に回転自在に配置されている。２本のスクリュー１０は、スクリューケース１１内に形成された混練造粒室１３に略水平な状態で配置されている。筐体１２上にはモータ１４が配置されており、スクリュー１０はこのモータ１４によって回転駆動される。

スクリューケース１１の上方には、混練造粒室１３内に原料を供給する原料供給容器（原料供給部）１５が取り付けられている。原料供給容器１５からは、含量均一性の高い造粒物の原料混合物が混練造粒室１３内に一定量ずつ供給される。混練造粒室１３内では、スクリュー１０の回転に伴い、供給された原料が混練されつつ前方に押し出される。なお、この際に、水やバインダ溶液等を適宜添加しても良い。スクリューケース１１の一端には造粒物排出口１６が設けられており、スクリュー１０にて混練形成された湿式造粒物は、この造粒物排出口１６から整粒部４に供給される。

図３は、整粒部４の構成を示す説明図である。図３に示すように、整粒部４は、造粒物排出口１６と接続された造粒物受入部１７と、造粒物受入部１７の下方に設けられた整粒室１８とを備えている。造粒物受入部１７には、スクリュー１０によって押し出された湿式造粒物が供給され、供給された造粒物は整粒室１８へと導入される。整粒室１８には、整粒部４の上部に配置されたモータ１９によって回転駆動されるインペラ２０と、インペラ２０の外側に配置され、直径３〜５ｍｍ程度の孔２１が多数形成されたスクリーン２２が設けられている。

インペラ２０は、垂直方向に延びるインペラシャフト２３と、インペラシャフト２３に固定されたインペラブレード２４とから構成されている。インペラシャフト２３は整粒室１８内に回転自在に配置され、モータ１９によって駆動される。インペラブレード２４は、インペラシャフト２３から放射状に複数本（例えば４本)等分に突設されており、ここでは上下方向に４段配置されている。スクリーン２２は、パンチングプレートにて円錐台状に形成されている。インペラ２０は、スクリーン２２の内周面に対し２〜５ｍｍ程度のクリアランスを介した状態で設けられている。

このような連続造粒装置１では、造粒物供給部３に供給された原料は、混練造粒室１３内のスクリュー１０によって混練されて湿式造粒物となる。混練造粒室１３にて形成された湿式造粒物は、スクリュー１０の回転と共に末端方向に送られ、進行方向末端に形成された造粒物排出口１６から押し出される。造粒物排出口１６は、整粒部４内の造粒物受入部１７と連通しており、造粒物排出口１６から押し出された湿式造粒物はそのまま整粒部４に供給される。このとき、整粒部４には、原料供給容器１５からの原料供給量とスクリュー１０の回転数に基づき、一定量の造粒物が造粒物供給部３側から供給される。但し、ここで供給される造粒物はフレーク状の混練物であり、その粒径や粒度に一定性はない。

一方、整粒部４に供給された造粒物は、造粒物受入部１７に入り、そのまま自由落下して整粒室１８に至る。整粒室１８内の造粒物は、高速回転（８００〜１５００ｒｐｍ程度）するインペラ２０によって解砕される。そして、スクリーン２２の孔２１よりも小径となったものは、整粒部４の外へ排出される。この際、造粒物は、スクリーン２２によって粒径や粒度が揃った状態となって後段に供給される。また、スクリーン２２から排出される造粒物は、整粒部４への供給量と、孔２１の径、インペラ２０の回転数に基づいてその量が定まる。すなわち、整粒部４からは、粒度が一定の範囲内に整った湿式造粒物が連続的に排出され、後段の乾燥装置２に供給される。

このように、図１のシステムにおいて、当該連続造粒装置１を用いると、粒度が整い、水分量も一定な造粒物を得ることができる。また、このとき得られる造粒物は、粒度が整いつつも、ある範囲内にて粒度が広く均等に分布した状態となり、かかる造粒物を後段の乾燥工程に連続的に送ることが可能となる。このような造粒物から得られた顆粒は、軽質で打錠性も良く、従って、それを打錠することにより、良好な錠剤特性を有した錠剤を得ることができ、製品品質の向上を図ることが可能となる。

図４,５は、連続造粒装置１の後段に配される乾燥装置２の構成を示す説明図である。図４,５に示すように、乾燥装置２は、大きく分けて、造粒物投入部３１と、乾燥処理部３２及び製品排出部３３とから構成されている。乾燥装置２は、気流式の連続乾燥装置であり、従来、垂直方向に沿って縦置きされていたループ管を、水平方向に沿う形で横置きした構成となっている（図４では、乾燥装置２の乾燥処理部３２が上方から見た状態にて示されている）。そして、これにより、従来のループ型気流式乾燥機の高い乾燥能力を生かしつつ、顆粒製造にとっては大きな問題であった造粒物の粉砕能力を抑え、大掛かりな装置を用いることなく、湿式造粒物の連続的な乾燥処理を実現している。

造粒物投入部３１は、外径５０ｍｍ・肉厚２〜３ｍｍ程度のステンレス鋼管３４にて形成されている。ステンレス鋼管３４には、連続造粒装置１から湿式造粒物が投入される造粒物投入口３５と、高圧の熱風（処理気体）が供給される熱風吹き込み口３６が設けられている。造粒物投入口３５には、ホッパ３７が取り付けられており、前述の整粒部４から湿式造粒物が供給される。熱風吹き込み口３６は、造粒物投入口３５の前段に配されており、熱風供給装置３８と接続されている。

乾燥処理部３２は、造粒物投入部３１の後段に配されており、金属製（例えば、ステンレス鋼製）のループ管（処理管）２９にて形成されている。ループ管３９は、断面が円形となった外径７５ｍｍ・肉厚２〜３ｍｍ程度の管状部材である。ループ管３９の一端側はステンレス鋼管３４に接続されており、ループ管３９の径は、造粒物投入部３１のステンレス鋼管３４よりも大きくなっている。

ループ管３９は、水平方向に沿って巻回されており、巻回径Ｒ（ループ管中心Ｏを通る円の直径)は７００ｍｍ程度となっている。ここでは、ループ管３９は、２段（２巻き）を横置き（横倒し）した形で配置されており、ループ管３９の１段目３９ａは水平に配置され、ループ管３９の２段目３９ｂと連通しつつ、コイルスプリングを巻くように重ねて配置されている。従って、ループ管３９を複数段重ねて配置する場合、ループ管３９内には必ず勾配が生じるが、当該ループ管３９の「水平配置」は、このようなループ管内の勾配を排除するものではない。また、ループ管３９は、各段ごとに２分割構造となっており、ステンレス鋼製のコネクタ４０ａ,４０ｂによって気密状態に接合されている。

製品排出部３３は乾燥処理部３２の後段に配されており、図１に示すように、サイクロン捕集機（粉粒体捕集装置）４１を備えている。サイクロン捕集機４１は、接続管４２を介して、ループ管３９末端と接続されている。乾燥処理部３２にて乾燥された造粒物は、サイクロン捕集機４１の製品捕集管にて回収される。サイクロン捕集機４１の後段には、ふるい・整粒工程を行う図示しない整粒装置が接続されている。

このような乾燥装置２では、次のようにして造粒物の乾燥処理が行われる。乾燥装置２ではまず、連続造粒装置１から造粒物投入口３５に湿式造粒物が供給される。その際、造粒物投入部３１のステンレス鋼管３４内は、サイクロン捕集機４１の吸引力によって負圧となっており、連続造粒装置１からホッパ３７内に投入された造粒物は、吹き上がることなく、造粒物投入口３５内に導入される。一方、熱風吹き込み口３６には、熱風供給装置３８から高圧の熱風（例えば、９０°Ｃ・６〜７ｍ／ｓ）が供給されており、ステンレス鋼管３４内に供給された造粒物は、この熱風によって乾燥処理部３２側に搬送される。

前述のように、ループ管３９の径は、造粒物投入部３１のステンレス鋼管３４よりも大きくなっている。このため、熱風吹き込み口３６から供給された熱風は、造粒物投入口３５近傍での風速がループ管３９内よりも高くなっている。従って、造粒物投入部３１では、造粒物投入口３５から供給された造粒物は、造粒物投入口３５の付近に滞留することなく、ステンレス鋼管３４からスムーズにループ管３９内に導入される。

乾燥処理部３２側に搬送された造粒物は、ループ管３９内を熱風に乗って流通し、乾燥される。当該乾燥装置２では、造粒物は１〜２秒程度でループ管３９を通過する。そして、乾燥された造粒物は、熱風に乗ってループ管３９から排出され、接続管４２を介して、サイクロン捕集機４１にて捕集される。

ここで、乾燥装置２に供給される造粒物は、連続造粒装置１によって整粒された状態であり打錠性も良いため、乾燥装置２内にて粉砕されることは好ましくない。これに対し、ループ管が縦置きされた既存のループ型気流式乾燥機を用いると、造粒物は、大風量の下、ループ管内にて何回も循環して上昇・落下を繰り返し、造粒物が破砕される傾向があった。これは、そもそも従来のループ型気流式乾燥機が、汚泥やトナー粒子など、乾燥時の破砕が容認あるいは要求される造粒物を対象としていることに起因しており、乾燥時の破砕を回避したい顆粒物への適用は想定されていないためである。

これに対し、当該乾燥装置２では、ループ管３９内を流れる造粒物は、遠心力を受けつつ熱風にて乾燥されるが、ループ管３９に供給される風量は、造粒物が管内に滞留しない下限ギリギリまで抑えられている。このため、従来の縦型のループ管とは異なり、造粒物には大風量や重力落下による大きな衝撃は加わらず、連続造粒装置１にて形成された湿式造粒物は粉砕・粉化されることなく、顆粒状のまま乾燥される。発明者らの実験によれば、処理後に回収された造粒物にはほとんど微粉は含まれておらず、破砕能力が有効に低減されていることが確認できた。

このように、図４,５の乾燥装置２によれば、ループ型乾燥機による高い乾燥能力を維持しつつ、その破砕能力を抑制することが可能となる。従って、連続造粒装置１にて得た湿式造粒物に対し、高速で効率の良い乾燥処理を実現しつつ、粒子径分布や得率などに関し、質の高い乾燥顆粒を得ることが可能となる。また、乾燥装置２は、ループ管３９を巻回した構成となっているため、スペース効率が高く、コンパクトで高効率な乾燥装置を提供できる。なお、発明者らの実験によれば、ループ管３９を直線状に伸ばし、同風量にて乾燥処理を行ったところ、管内に造粒物の滞留が見られ、広いスペースが必要であるにもかかわらず、処理効率が良くないことが分かった。

また、連続造粒装置１と乾燥装置２、そして、打錠機、コーティング機などを組み合わせることにより、図１に示したような、造粒工程と乾燥工程を含む連続顆粒製造システムを構築することも可能となる。なお、ふるい・整粒工程における整粒機や打錠機、コーティング機など、連続造粒装置１や乾燥装置２と組み合わされる装置は、粉粒体の処理形態に応じて適宜選択・変更可能であり、本発明による連続顆粒製造システムは、前記装置の組み合わせには限定されない。

本発明は前記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、前述の実施形態では、造粒物供給部３にスクリュー１０を２本配置したツインスクリュー型の構成を採用しているが、単体のスクリュー１０を用いた構成としても良い。また、整粒部４における造粒物解砕手段は、前述のインペラ２０には限定されず、適宜、解砕羽根をインペラに代えて使用することができる。さらに、連続造粒装置１の後段の乾燥工程では、前述のようなスパイラル型の乾燥装置のみならず、流動層型の乾燥装置を用いることも可能である。

一方、乾燥装置２のループ管３９の直径や巻回径、段数なども適宜変更可能であり、本発明は前記寸法・仕様には限定されない。また、ループ管３９の分割数も２には限定されず、例えば４分割の構造も可能である。さらに、前述の乾燥装置２では、ループ管３９の上段側から造粒物を送給し、下段側から排出する形で乾燥処理を行っているが、これとは逆に、下段側から送給し、上段側から排出する処理形態とすることも可能である。加えて、ループ管の巻回形態としては、前述のような積層形式以外にも、蚊取り線香状の渦巻き型の巻回形態も可能である。

本発明は、医薬品に使用される湿式造粒物の製造のみならず、食品や肥料などの原料となる含水造粒物の製造にも適用可能である。

１ 連続造粒装置
２ 乾燥装置
３ 造粒物供給部
４ 整粒部
１０ スクリュー
１１ スクリューケース
１２ 筐体
１３ 混練造粒室
１４ モータ
１５ 原料供給容器
１６ 造粒物排出口
１７ 造粒物受入部
１８ 整粒室
１９ モータ
２０ インペラ
２１ 孔
２２ スクリーン
２３ インペラシャフト
２４ インペラブレード
３１ 造粒物投入部
３２ 乾燥処理部
３３ 製品排出部
３４ ステンレス鋼管
３５ 造粒物投入口
３６ 熱風吹き込み口
３７ ホッパ
３８ 熱風供給装置
３９ ループ管
３９ａ １段目
３９ｂ ２段目
４０ａ,４０ｂ コネクタ
４１ サイクロン捕集機
４２ 接続管

Claims (7)

1. 粉体原料と液体を混練して湿潤状態の造粒物を連続的に形成する造粒物供給部と、
   前記造粒物供給部の後段に配置され、前記造粒物供給部にて形成された湿式造粒物を連続的に所望の粒度に整粒する整粒部と、を有し、
   前記造粒物供給部と前記整粒部を一体的に配置してなることを特徴とする連続造粒装置。
2. 請求項１記載の連続造粒装置において、
   前記造粒物供給部は、略水平に配置され前記粉体原料及び液体を混練しつつ軸方向に送るスクリュー部材と、該スクリュー部材が収容されるスクリューケースと、前記スクリューケース内に形成された混練造粒室内に前記粉体原料を供給する原料供給部と、前記スクリュー部材の送り方向末端に形成され前記整粒部に臨んで配置される造粒物排出口と、を有し、
   前記整粒部は、前記造粒物排出口と連通して設けられ前記造粒物供給部にて混練形成された湿式造粒物が投入される造粒物受入部と、該造粒物受入部の下方に配置され前記湿式造粒物が前記造粒物受入部から自由落下状態で導入される整粒室と、を有し、
   前記整粒室は、該整粒室内に回転自在に配置され前記整粒室内の前記湿式造粒物を解砕するインペラと、該インペラに対して所定のクリアランスを持って設置され前記インペラの回転によって解砕された前記湿式造粒物が排出される多数の孔が形成されたスクリーンと、を有することを特徴とする連続造粒装置。
3. 請求項２記載の連続造粒装置において、
   前記インペラは、前記整粒室内を略垂直方向に延びるインペラシャフトと、該インペラシャフトに固定され放射状に延びるインペラブレードと、を有することを特徴とする連続造粒装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の連続造粒装置において、
   前記連続造粒装置は、その後段に、該連続造粒装置によって造粒され整粒された造粒物を連続的に乾燥可能な乾燥装置が接続されてなることを特徴とする連続造粒装置。
5. 請求項４記載の連続造粒装置において、
   前記乾燥装置は、造粒物を熱風によって乾燥させる気流式の乾燥装置であることを特徴とする連続造粒装置。
6. 請求項５記載の連続造粒装置において、
   前記乾燥装置は、
   前記連続造粒装置から前記造粒物が投入される造粒物投入口と、前記熱風が供給される熱風吹き込み口と、を備える造粒物投入部と、
   前記造粒物投入部の後段に該造粒物投入部と連通して設けられ、前記造粒物が前記熱風と共に流通する乾燥処理部と、
   前記乾燥処理部の後段に該乾燥処理部と連通して設けられ、前記乾燥処理部を通過した前記造粒物が前記熱風と共に排出される製品排出部と、を備え、
   前記乾燥処理部は、管状の部材によって形成され曲線状となった部位を有する処理管を備え、該処理管は、水平方向に沿って横置きに設置されてなることを特徴とする連続造粒装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の連続造粒装置を備えた連続顆粒製造システムであって、
   該連続顆粒製造システムは、粉体混合工程と、前記連続造粒装置からなる粉体練合工程及び湿式造粒工程、乾燥工程、粉粒体捕集工程を有し、前記各工程は前記順序にて接続されることを特徴とする連続顆粒製造システム。

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