JPH10180080A - 粉体を造粒する方法及びその装置 - Google Patents

粉体を造粒する方法及びその装置

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JPH10180080A
JPH10180080A JP9227226A JP22722697A JPH10180080A JP H10180080 A JPH10180080 A JP H10180080A JP 9227226 A JP9227226 A JP 9227226A JP 22722697 A JP22722697 A JP 22722697A JP H10180080 A JPH10180080 A JP H10180080A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽質微粉からなる凝集塊を構成する一次粒子
一粒一粒に結合液を塗りながら造粒することを可能にす
ること。 【解決手段】 気体流によって粉体と結合剤を混合しな
がら濾過膜3上に集め、圧密積層膜を形成し、この積層
膜内部で粒子を互いに結合させた後、この積層膜を濾過
膜3から剥離することにより粉々に破砕し、破砕された
破片を粉体中へ戻し、これらと結合剤を混合しながら、
再度気体流によって濾過膜3上に集め、この造粒及び破
砕の操作を繰り返すことにより顆粒を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉体を造粒する方
法及びその装置に関し、主に、医薬品のほか、食品、農
薬、セラミックス等の顆粒状又は粒状の製品(以下、
「顆粒」又は「粒状製品」という場合がある。)を製造
するときに適用される粉体を造粒する方法及びその装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】粒子径が数μm以下の微粉は、金属粉の
ように重たいものもあるが、一般的に軽くて飛散しやす
く、舞い上がった微粉は、流動層造粒装置の容器内面等
への付着性が強い。また、このような軽質微粉は、流動
性が悪く、例えば、流動層造粒を行おうとしても肝心の
流動層を形成することができない。これは、流動層造粒
のための流動風量が少ないと、粉全体を動かすことがで
きず、また風量を徐々に多くしていくと、突然粉全体
が、煙のように舞い上がってしまい、流動に対する適切
な風量を見い出すことができないことによる。そして、
舞い上げられた軽質微粉は、流動層造粒装置の容器内面
等に付着し、次第に積層していく。この積層物は、容易
に落下しないので、混合はおろか造粒もできない。ま
た、このような軽質微粉は、上記の性質に加えて凝集性
が強いため、一次粒子が数百個から数千個集まった凝集
塊を形成していることが多く、現在行われている各種造
粒方法では、この凝集塊を一次粒子一粒一粒に分散する
ことができないため、一次粒子のすべてに結合液を塗る
ことができない。したがって、この方法で造粒された顆
粒は、結合液の無い凝集塊を内部に包含しているので、
壊れやすいという問題点を有していた。また、この結合
液の無い凝集塊を内部に包含する顆粒を用いて圧縮成形
品(錠剤)を造った場合、その圧力で顆粒内部の凝集塊
が、硬くて、溶解時に分散しない塊に変化してしまう。
これは、一次粒子間に溶解時の分散剤である結合剤が無
いためであり、このような現象は、特定の目的、例え
ば、溶解性を良くするために原料を微粉砕したこと等の
効果や意味を無くしてしまうことにもなる。このよう
に、軽質微粉を流動層造粒することや、軽質微粉からな
る凝集塊を構成する一次粒子一粒一粒に結合液を塗りな
がら造粒することは、従来不可能とされていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、軽質微粉を
始めとする粉体を造粒することを、さらに特徴的には、
軽質微粉からなる凝集塊を構成する一次粒子一粒一粒に
結合液を塗りながら造粒することを可能にする方法及び
その装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の粉体を造粒する方法は、気体流を用いて粉
体を造粒する方法において、気体流によって粉体と結合
剤を混合しながら濾過膜上に集め、圧密積層膜を形成
し、該積層膜内部で粒子を互いに結合させた後、この積
層膜を濾過膜から剥離することにより粉々に破砕し、該
破砕された破片を粉体中へ戻し、これらと結合剤を混合
しながら、再度気体流によって濾過膜上に集め、この造
粒及び破砕の操作を繰り返すことにより顆粒を得ること
を特徴とする。
【0005】この場合において、多数の一次粒子が凝集
してなる凝集塊の表面に結合剤をまだら状に塗って凝集
塊同士を濾過膜上に集め、点結合させた後、結合剤で固
着していない部分から破砕すると、凝集塊の内部に位置
していた一次粒子が表面に現れた形の凝集塊ができる。
この凝集塊を粉体中へ戻し再度造粒及び破砕の操作を繰
り返すことにより、すべての一次粒子に結合剤が塗られ
た二次粒子を得ることができる。
【0006】なお、従来の気体流を利用する造粒方法
に、本発明の粉体を造粒する方法を組み込んで造粒を行
うことができる。ここで、気体流を利用する造粒方法に
は、流動層造粒方法のほか、噴流層造粒方法、転動造粒
方法、複合型造粒方法等の造粒方法がある。
【0007】また、本発明の粉体を造粒する装置は、気
体流を用いて粉体を造粒する装置において、密閉可能な
本体容器の内周面に、粉体と結合剤とからなる圧密積層
膜を形成するための濾過膜を、本体容器の内周面との間
に空間を形成するようにして配設するとともに、この濾
過膜を介して逆洗又は排気を選択的に行う逆洗・排気機
構を配設したことを特徴とする。
【0008】この場合において、本体容器の天面の中央
部を窪ませ、その中心にスプレーノズルを配設し、その
周囲の天面に、粉体と結合剤とからなる圧密積層膜を形
成するための濾過膜を、天面との間に空間を形成するよ
うにして配設するとともに、この濾過膜を介して逆洗又
は排気を選択的に行う逆洗・排気機構を配設することが
できる。
【0009】また、前記空間を、リング形状の複数のゾ
ーンを形成するように、本体容器の上下方向に分割する
等、複数のゾーンに分割し、逆洗を行っているゾーン以
外のゾーンにおいて、濾過膜を介して排気を行うことに
よって、濾過膜を吸引保持し、濾過膜を定位置に保ちな
がら濾過膜の逆洗を行うことにより、逆洗を効率よく行
うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明が対象とする粉体は、流動
層を形成せずに舞い上がりフィルタに捕集される性状を
有する軽質微粉を始めとする粉体であるが、この流動層
を形成せずに舞い上がりフィルタに捕集される性状を逆
に利用して、軽質微粉を流動層が形成できる大きさまで
造粒する方法を発明した。
【0011】この新たな造粒方法とは、上昇する気体流
に乗せて軽質微粉を吹き上げ、それに向かって結合液を
噴霧し、軽質微粉と結合液ミストを混合しながら、濾過
膜の表面に捕集して圧密し、積層することにより、この
積層膜内部で粒子を互いに結合させ、この積層膜を逆洗
することにより、濾過膜から剥離すると同時に破砕し、
本体容器内へ戻す、この操作を繰り返して顆粒を得る方
法である。
【0012】この方法で造粒を行うために使用する装置
を、従来の装置と比較しながら説明する。この装置は、
図2に示すように、密閉可能な本体容器1の内周面に本
体容器1の壁体1aと中間排気チャンバ8を隔てて通気
性を有する濾過膜3を配設するとともに、上部に上部給
気チャンバ2を、下部に水平に配設した目皿6を有する
製品容器10を、製品容器10の下方に下部給気チャン
バ7を、さらに、本体容器1の上部中心に結合液を噴霧
する結合液ノズル9を配設している。そして、本装置
は、下部給気チャンバ7から供給される気体流が、目皿
6を通過して、本体容器1の内部に吹き込まれ、本体容
器1の内部の粉体原料を流動、撹拌するように構成され
ている。
【0013】そして、上部給気チャンバ2及び下部給気
チャンバ7から本体容器1内に供給される気体流は、通
気性の濾過膜3を通過して、本体容器1の外部に排気さ
れるように構成する。
【0014】この濾過膜3は、空気等の気体は通過させ
るが、軽質微粉は通過させない構造のもので、内側(本
体容器1の中心側)にテトロン織布製の内側濾過膜3a
を、外側に、さらに、目の細かいテトロン不織布製の外
側濾過膜3bを配設した2層構造とするとともに、後述
のように、少なくとも外側濾過膜3bを上方から順に、
第1濾過膜31、第2濾過膜32、第3濾過膜33、第
4濾過膜34及び第5濾過膜35に区分して構成する。
これにより、各濾過膜31,32,33,34,35と
本体容器1の壁体1a及び隔壁リング1bとにより複数
のゾーンに区画し、これにより、リング状をした中間排
気チャンバ81,82,83,84,85を形成し、各
中間排気チャンバ81,82,83,84,85に接続
した排気機構4及び逆洗機構5により、それぞれ独立し
て排気又は逆洗を選択的に行うことができるように構成
されている。
【0015】この場合、中間排気チャンバ81,82,
83,84,85は、排気弁41,42,43,44,
45を介して排気機構4に、また、逆洗弁51,52,
53,54,55を介して逆洗機構5に、それぞれ、接
続されている。
【0016】そして、排気弁41,42,43,44,
45と逆洗弁51,52,53,54,55とは、1つ
の中間排気チャンバに対して、いずれか一方の弁が開放
されているとき、他方の弁が閉鎖されるように構成され
ている。
【0017】また、外側濾過膜3bは、各濾過膜31,
32,33,34,35の両端部において隔壁リング1
bと接合するようにし、一方、内側濾過膜3aは、第1
濾過膜31の上端部及び第5濾過膜35の下端部におい
て隔壁リング1bに接合するように構成されている。
【0018】このように、排気機構4及び逆洗機構5が
濾過膜3に対して排気及び逆洗を行うことにより、濾過
膜3は、その一部で物質の吸引を行い、他の一部で吸引
した物質の剥離、破砕を行うことができる。すなわち、
排気弁41,42,43,44,45を開放し、逆洗弁
51,52,53,54,55を閉鎖すると、排気機構
4により本体容器1内から濾過膜3を通過して排気が行
われ、濾過膜3において物質の吸引を行うことができ、
逆にすると、逆洗機構5により本体容器1内に濾過膜3
を通過した逆洗用圧縮気体の供給が行われ、濾過膜3に
おいて吸引した物質の剥離を行うことができる。
【0019】この場合、逆洗弁51,52,53,5
4,55は、通常は、上方から順に開放することにより
(なお、下方から、あるいは任意の順番で開放すること
も可能である。)、濾過膜3を逆洗し、濾過膜3におい
て吸引した物質の剥離を行う。この物質の剥離は、短時
間で完了するため、逆洗弁51,52,53,54,5
5の開放時間は短く設定することができる。
【0020】次に、運転中の排気弁と逆洗弁の動作を説
明する。まず、基本的には、5つの排気弁41,42,
43,44,45が開放されている。そして、逆洗を行
う箇所の排気弁を閉鎖し、一瞬、例えば、1秒間逆洗弁
を開放してすぐに閉鎖し、排気弁を開放する。以後、設
定した順序、例えば、上方から順に、この操作が繰り返
される。
【0021】このように、5箇所の排気弁41,42,
43,44,45のうち、少なくとも4箇所の排気弁が
開放されているので、濾過膜3の少なくとも80%の面
積を使って、排気することができるとともに、上端部及
び下端部しか隔壁リング1bに接合されていない内側濾
過膜3aを吸引保持し、逆洗を円滑に行うことができ
る。
【0022】一方、従来の流動層造粒装置は、図1に示
すように、上部に濾過膜3を配設しているが、この濾過
膜を、図2に示す本発明の軽質微粉を流動層造粒する装
置のように本体容器1の内周面を覆うように、平面状に
配設すると、製品容器7から舞い上がる軽質微粉を捕集
しやすくなり、また捕集した粉体を逆洗により払い落と
し、製品容器7へ戻す時も、距離的に近いので戻しやす
くなる。また、濾過膜3を本体容器1の内周面を覆うよ
うに配設することにより、粉体が本体容器1の内面へ付
着する問題を解消することができる。また、濾過膜3に
プリーツ等のない平面状のものを使用することにより、
積層した粉体が剥離しやすくなる。
【0023】結合液ノズル9の取付方法は、トップスプ
レー型とし、本体容器の天面に取り付ける。そのノズル
高さは、粉体や結合液の性質、装置の大きさによって変
わるが、通常、従来の装置におけるノズル高さの約2倍
の高さに設定する。
【0024】次に、軽質微粉の造粒における大きな問題
とされてきた凝集塊の対策、すなわち、凝集塊を解しな
がらその一次粒子一粒一粒に結合液を塗る方法について
説明する。
【0025】従来の流動層造粒装置のほか、噴流層造粒
装置、転動造粒装置、複合型造粒装置を用いて、粉体を
気体流の力や撹拌羽根で流動、撹拌しても、凝集塊を壊
すことはできず、場合によっては、逆に塊が成長するこ
とがある。
【0026】そこで、結合液ミストを使って、凝集塊を
壊す方法を発明した。まず、通常より少ない量の結合液
ミストで、凝集塊表面に結合液をまだら状に塗布する。
そして、これらの凝集塊を他の粉体や結合液ミストと共
に濾過膜上に圧密積層させて積層膜を作ると、積層膜内
部では、結合液ミストが一粒一粒点在する形となり、そ
の点在部分だけが固着を起こす。
【0027】次に、逆洗により、この積層膜を濾過膜か
ら剥離し、破砕すると、積層膜は結合剤で固着していな
い箇所、すなわち、凝集部分から砕かれる。
【0028】これにより、最初の凝集塊は内部より砕か
れたことになり、この操作を繰り返すと、最初の凝集塊
は砕かれながら造粒され、凝集を解しながら、その一次
粒子一粒一粒に結合液を塗ることができることとなる。
【0029】したがって、図2の装置と同様の機構を用
いて、前記の新たな造粒方法とこの凝集を解す方法を併
用すれば、軽質微粉からなる凝集塊を一次粒子から流動
層が形成できる大きさまで造粒することができ、引き続
いて流動層造粒を行えば、品質の良い顆粒が得られるこ
ととなる。
【0030】次に、図3に、図2に示す粉体を造粒する
装置の変形例を示す。この装置は、図2に示す粉体を造
粒する装置の第1濾過膜31を、本体容器1の上部のコ
ーナー部、すなわち、本体容器1の天面と壁体1aの接
続部まで延出して上部濾過膜30とするとともに、他の
濾過膜31,32,33,34,35と同様、上部濾過
膜30と本体容器1の壁体1a及び天面並びに隔壁リン
グ1bとにより区画し、これにより、リング状をした中
間排気チャンバ80を形成し、この中間排気チャンバ8
0に接続した排気機構4及び逆洗機構5により、他の濾
過膜31,32,33,34,35と独立して排気又は
逆洗を選択的に行うことができるように構成したもので
ある。
【0031】この場合、中間排気チャンバ80は、排気
弁40を介して排気機構4に、また、逆洗弁50を介し
て逆洗機構5に、それぞれ、接続されている。
【0032】そして、排気弁40,41,42,43,
44,45と逆洗弁50,51,52,53,54,5
5とは、1つの中間排気チャンバに対して、いずれか一
方の弁が開放されているとき、他方の弁が閉鎖されるよ
うに構成されている。
【0033】また、外側濾過膜3bは、各濾過膜30,
31,32,33,34,35の両端部において隔壁リ
ング1bと接合するようにし、一方、内側濾過膜3a
は、上部濾過膜30の上端部及び第5濾過膜35の下端
部において隔壁リング1bに接合するように構成されて
いる。
【0034】これにより、本体容器1の上部のコーナー
部、すなわち、本体容器1の天面と壁体1aの接続部に
物質が付着するのを防止することができるとともに、こ
の部分に配設した上部濾過膜30において物質の吸引、
剥離を行うことができ、これにより、造粒を効率よく行
うことができる。
【0035】なお、図3に示す装置のその他の構成及び
作用は、図2に示す装置と同様である。
【0036】図2又は図3の装置を用いて、軽質微粉を
流動層造粒するその過程を、図4〜図8を用いて説明す
る。
【0037】図4は、造粒ステップIの軽質微粉の流動
混合工程を示す模式図である。この図において、製品容
器10内の軽質微粉は、製品容器10の底部から本体容
器1内に気体流を供給した瞬間に舞い上がり、気体流の
流れに乗って、本体容器の内周面に配設した濾過膜3に
衝突し、濾過膜3に捕捉される。そして、この捕捉され
た軽質微粉自体が濾過層を形成すると、テトロン織布等
の一般的な濾過膜3でも、サブミクロン単位の微粉を捕
集することができるようになる。
【0038】濾過層が形成された後も、軽質微粉は次々
と濾過膜3に衝突し、濾過膜3の表面に付着するが、一
定の周期で逆洗を行うことにより、濾過膜3の表面に付
着した軽質微粉を、濾過膜3から剥離し、凝集塊として
製品容器10の底部に落下させる。
【0039】そして、この凝集塊は、凝集塊同士の衝突
等によって微粉化し、製品容器10の底部から本体容器
1内に導入されている気体流に乗って再度上昇し、濾過
膜3の表面に付着する。
【0040】以下、この操作が繰り返されることによ
り、本体容器1の中で流動層を形成できない軽質微粉で
も、濾過膜3の表面と製品容器10の底部との間を往復
することにより、結果的に、流動、撹拌が行われ、粉成
分の分級が著しい粉でなければ、混合を行うことができ
る。また、分級の著しい粉は、この時下部で流動層を形
成する粉と舞い上がる粉に分かれてしまうが、それぞれ
で充分混合しておけば、後述の造粒工程で、二極分化し
た粉は再度均一に混合されるので、一般的な粉ならば問
題とならない。
【0041】図5は、造粒ステップIIの凝集解し工程を
示す模式図である。造粒ステップIで混合された凝集軽
質微粉に、結合液ノズル9から結合液を噴霧するが、結
合液が凝集塊の表面すべてに塗られて、凝集塊同士が急
激に造粒されないようにするために、少量の結合液、よ
り具体的には、結合液ノズル9から噴霧する結合液量
を、熱風乾燥能力の40〜60%相当量にし、また10
μm以下の微粒子にして噴霧する。また、結合液ミスト
到達距離が製品容器10の上端になるように、結合液ノ
ズル9の結合液ミスト前進エアー量を調節する。これ
は、結合液ミストを速やかに濾過膜へ到達させて、自己
乾燥現象を防ぐためと、下部で流動している重質凝集塊
の乾燥粉化を妨げないためである。
【0042】その結果、結合液ミストは、凝集塊の表面
にまだら状に塗られる。そして、この凝集塊を、他の粉
や結合液ミストと共に濾過膜3の表面に圧密積層させて
積層膜を作ると、結合液ミスト一粒一粒が積層膜内部に
点在し、その点在部分だけが固着を起こすこととなる。
【0043】次に、濾過膜3表面の積層膜は、一定の周
期で逆洗を行うことにより、剥離、破砕される。この
時、積層膜は、結合力の強い固着部分からではなく、結
合力の弱い凝集部分から破かれて、製品容器10内に落
下する。この落下した積層膜破片は、製品容器10内で
更に乾燥し、粉化を起こすが、固着粒子は壊されずに、
固着粒子を包含した凝集塊として、気体流に乗って上昇
し、再度その表面に結合液がまだら状に塗られ、先と同
様に濾過膜3の表面に積層膜を作り、その内部では今回
新たに噴霧された結合液ミストが点在し、その部分だけ
が新たな固着を起こすこととなる。
【0044】以下この操作が繰り返されると、結合液ミ
ストの塗られていない一次粒子が優先的に塗られるの
で、やがてすべての一次粒子に結合液が塗られることと
なる。
【0045】そして、固着粒子も次第に増加し、一次粒
子数十個からなる二次粒子が生成される。しかし、この
工程は乾燥状態での造粒であり、この二次粒子は水分が
少なく可塑性が乏しいので、このまま造粒を続けると、
空隙率が大きく、嵩密度が小さく、かつ、強度の弱い顆
粒になってしまう。そこで、二次粒子に可塑性を持たせ
るために、結合液噴霧量を増加させる初期造粒工程に移
る。
【0046】図6は、造粒ステップIIIの初期造粒工程
を示す模式図である。初期造粒工程では、結合液ノズル
9から噴霧する結合液量を、熱風乾燥能力の90〜95
%相当量に増加させて、二次粒子に噴霧する。
【0047】二次粒子は、気体流に乗って上昇し、結合
液が充分に塗布されると、可塑性が生じてくる。そし
て、この二次粒子は、結合液が塗布されていない二次粒
子や結合液ミストと共に濾過膜3の表面に圧密積層され
る。すると、積層膜内部には、結合液で湿って可塑性の
ある二次粒子が互いに圧密造粒されている部分と、乾い
てそのままの状態の部分ができる。図6において、結合
液ミストが付着した二次粒子を、太いまるで示してい
る。
【0048】次に、逆洗を行うと乾いてそのままの部分
から破砕し、これにより、一次造粒顆粒が生成される。
【0049】この一次造粒顆粒は、結合液により濡れて
おり、また二次粒子同士が結合して重くなっているため
降下するが、その途中で上昇してくる乾燥した二次粒子
と結合したり、あるいは、製品容器10の目皿6の上ま
で落下して、残っている凝集塊に衝突し、これを破砕、
粉化すると共に、一次造粒顆粒自体も製品容器10の目
皿6の上で乾燥され、その一部は粉化する。
【0050】ところで、この造粒ステップIIIの初期造
粒工程では、流動層は形成されないが、濾過膜3上で造
粒が進められ、徐々に一次造粒顆粒の粒子径が大きくな
る(この造粒を流動層造粒と区別するために、「濾過膜
上造粒」という。)。
【0051】図7は、造粒ステップIVの造粒中期工程
を示す模式図である。図6に示す造粒ステップIIIの初
期造粒工程による濾過膜上造粒が繰り返し行われて、図
7に示す造粒ステップIVの造粒中期工程に入る。
【0052】この造粒中期においては、濾過膜上造粒が
行われるとともに、その造粒により、40〜50μm程
度に成長した顆粒が、舞い上げられた二次粒子層の下で
流動層を形成するようになる。そこで、結合液ノズル9
のミスト前進エアーを強め、結合液ミストを流動層まで
到達させると、流動層造粒も同時に行われるようにな
り、顆粒が球形化する。
【0053】すなわち、本体容器内は、上から二次粒子
層、一次造粒顆粒層、二次造粒顆粒層に層別された状態
になっており、二次粒子層と一次造粒顆粒層の上部で濾
過膜上造粒が行われ、一次造粒顆粒層の下部と二次造粒
顆粒層で流動層造粒が行われる。
【0054】そして、本装置はトップスプレー型である
ため、造粒を早く進めたい上部層の二次粒子層で多くの
結合液ミストが消費され、下部層の二次造粒顆粒層には
少量の結合液ミストしか到達しない。そのために、二次
造粒顆粒層の最下層では、乾燥と粉化も同時に行われ
る。
【0055】すなわち、上部層では二次粒子が盛んに造
粒され、下部層では造粒された顆粒が、結合力の弱いも
のからゆっくり粉化するので、結果的に粒度を整えなが
ら造粒が進むことになる。
【0056】図8は、造粒ステップVの本造粒工程を示
す模式図である。図8に示す造粒ステップVの本造粒工
程に入ると、造粒が進み、二次粒子層が無くなる。する
と、ここで消費されていた結合液ミストは、すべて流動
層へ供給されることとなり、80μm程度の粉体に成長
した顆粒は、流動層造粒で急速に造粒が進められる。し
かし、一般の流動層造粒に比べて異なる所がある。それ
は、造粒ステップIVまで最下層に乾燥ゾーンを形成し
ていたので、顆粒は比較的乾燥しているということであ
り、また本造粒工程でも顆粒の表面だけを濡らし、大き
な顆粒には可塑性を持たせないようにして、この大きな
顆粒に小さな顆粒を固着させる方法を用いていることで
ある。したがって、結合液噴霧量は、熱風の乾燥能力以
内で設定されるので、造粒は低水分の状態で進められ、
粉化するものもある。
【0057】しかし、本造粒工程でも、濾過膜上造粒を
行うことができるので、粉化して舞い上がった粉は、濾
過膜上造粒され、結合液で湿った造粒しやすい薄片状顆
粒として流動層の中に戻される。このようなメカニズム
により、粒度の整った顆粒が得られる。また、結合力の
弱い顆粒は粉化して再造粒されるので、結果的に結合力
の強い顆粒が造られる。
【0058】次に、上記の初期造粒から本造粒までの工
程で造られる粒子の成長過程を図9に模式的に示す。図
9において、太線部は結合液が塗布された部分を示し、
点描部分は塗布された結合液が乾燥した部分を示してい
る。
【0059】以上が、造粒の各工程別目的と作用機序で
あるが、次にその品質的効果を列記する。 (1) 濾過膜上造粒を行うと、すべての粉体が濾過膜3に
吸引され圧密積層されて造粒されるので、未造粒の粉体
が無くなり、粒度分布が正規化する。 (2) 濾過膜上造粒と流動層造粒を組み合わせて行うと、
下部流動層では小さい湿潤度で造粒を行うことができる
ので、粗粒の発生が無く、粒度分布が正規化する。 (3) 全工程が低水分の状態であり、見掛けの顆粒(湿気
による凝集塊であり、架橋結合をしていない顆粒)が発
生しないので、結合力の強い顆粒が得られる。したがっ
て、乾燥工程での粉化が少ない。 (4) 一次粒子一粒一粒に結合液を塗りながら造粒してい
るから、この顆粒は強くて溶けやすい。 (5) 濾過膜上造粒と流動層造粒を組み合わせて造粒中期
の状態にすると、原料が数種類の分級しやすい粉粒体で
あっても、粒度の小さい種類の粉体が優先して造粒さ
れ、大きさの揃った分級しにくい状態になってから本造
粒工程に入るので、成分の均一な顆粒ができる。
【0060】次に、本発明を実施するための噴霧乾燥機
能付濾過膜上造粒装置について、図10〜図11を用い
て説明する。ただし、この装置は、本発明の技術思想を
具体化するためのものであり、本発明は、この装置に限
定されるものではない。
【0061】まず、図10に示す装置は、その形状が一
般的な流動層造粒装置とは違い、本体容器1を上部構造
体1A及び下部構造体1Bに分割して構成するととも
に、上部1Aの天面の中央部を窪ませるようにしてい
る。
【0062】これにより、装置のサイズにかかわらず、
この窪み具合を変えることにより、天面に配設されてい
る結合液ノズル9から流動層までの距離を一定に保ち、
噴霧される結合液ミストが、流動している粉体に到達さ
せることができるものとなる。
【0063】また、本体容器1の天面と流動層との距離
が比較的近いので、付着性の強い粉を造粒する場合で
も、造粒中に一部の顆粒が天面に衝突して、そこに付着
している粉体を掻き落とすことができるものとなる。
【0064】また、濾布3を、本体容器1の内周面に配
設するが、この場合、本体容器1の上部構造体1Aの天
面を窪ませて形成した内筒の内周面にも濾布3を配設す
ることにより、濾過面積を増加させることができる。
【0065】この濾布3は、本体容器1への取付、取外
しを容易に行うことができるように、それぞれ形状の違
う3枚の濾布、すなわち、本体容器1の上部構造体1A
の天面の平坦部及び外筒の内周面に配設する第1濾布3
1,32a,33a,34a,35a,36aと、本体
容器1の上部構造体1Aの天面を窪ませて形成した内筒
の内周面に配設する第2濾布32b,33b,34b,
35b,36bと、本体容器1の下部構造体1Bの内周
面に配設する第3濾布37,38に分割して構成する。
【0066】また、濾布3は、空気等の気体は通過させ
るが、軽質微粉は通過させない構造のもので、内側(本
体容器1の中心側)にテトロン織布製の内側濾過膜3a
を、外側に、さらに、目の細かいテトロン不織布製の外
側濾過膜3bを配設した2層構造とするとともに、その
表面に付着する積層膜を剥離しやすいように、平面状に
形成する。
【0067】さらに、濾布3は、本体容器1の壁体1a
及び隔壁リング1bとにより複数のゾーンに区画する。
この場合、各ゾーンは、濾過膜の表面積がほぼ均等にな
るようにする。
【0068】なお、図10〜図11に示す装置では、8
個のゾーンに区画するようにしたが、区画数は、装置の
大きさに応じて任意の数に設定することができる。
【0069】そして、各ゾーンに区画された濾過膜を単
独で逆洗できるように、背面にそれぞれ排気チャンバ8
を設け、各ゾーンの排気チャンバ8を、排気機構4の排
気弁40aを介して排気ヘッダ40bに、また、逆洗機
構5の逆洗弁50aを介して逆洗用圧力タンク50bに
接続するようにする。
【0070】ここで、濾過膜31をゾーン8a、同32
a,32bをゾーン8b、同33a,33bをゾーン8
c、同34a,34bをゾーン8d、同35a,35b
をゾーン8e、同36a,36bをゾーン8f、同37
をゾーン8g、同38をゾーン8hとすると、ゾーン8
aからゾーン8fの濾過膜は、造粒中主に排気濾過膜の
働きをする。
【0071】これに対して、下方に位置するゾーン8
g,8hの濾過膜は、濾過膜上造粒に使われる。そのた
め、このゾーン8g,8hは、他のゾーンより頻繁に逆
洗する必要がある。
【0072】また、例えば、濾過膜を傷つけやすい粉体
を造粒する場合には、濾過膜を配設し、ゾーン8g,8
hを形成した下部構造体1Bに代えて、濾過膜を有さな
いステンレススチール製の下部構造体を使用して流動層
造粒を行うことができる。
【0073】次に、運転中の濾過膜3の状態を、図11
を用いて説明する。図11は、ゾーン8eの逆洗弁50
aが開き、逆洗が行われている瞬間を模式的に示したも
のである。
【0074】ここで、ゾーン8a,8b,8c,8d,
8fの濾過膜は、本体容器1内から排気チャンバ8を通
過して排気ヘッダ40bへ流れる気体流によって、排気
チャンバ8側に吸引保持されている。
【0075】そして、ゾーン8eの濾過膜35a,35
bは、逆洗用圧力タンク50bから排気チャンバ8を通
過して本体容器1内へ流れる逆洗エアーによって、瞬間
的に内側に膨らみ、濾過膜3の表面に形成された積層膜
が剥離すると同時に破砕され、払い落とされる。
【0076】この場合の排気弁と逆洗弁の動きを説明す
ると、まず、すべての排気弁40aを開放するととも
に、すべての逆洗弁50aを閉鎖した状態から、ゾーン
8eの排気弁40aを閉鎖し、逆洗弁50aを一瞬開放
することにより逆洗が行われる。その後、この逆洗弁5
0aを閉鎖し、閉鎖していた排気弁40aを開放する。
【0077】なお、ゾーン8eの逆洗弁50aを開放し
た時、逆洗エアーがその上下に位置するゾーン8d,8
fの排気チャンバ8に漏れないように、外側濾過膜3b
は、すべての隔壁リング1cに密着させ、濾過膜押さえ
リング1dにより固定するようにし、一方、内側濾過膜
3aは、固定部が多いと粉溜まりの原因となるので、第
1濾布31,32a,33a,34a,35a,36
a、第2濾布32b,33b,34b,35b,36
b、第3濾布37,38の両端部のみを隔壁リング1c
に固定する。
【0078】次に、図10に示す装置のその他の構成部
分について説明する。この装置には、一般の流動層造粒
装置と同じように、製品容器10、目皿6、下部給気チ
ャンバ7、昇降装置11が配設されている。
【0079】また、この装置には上部給気チャンバ2を
配設しているが、これは、ノズル自動交換装置12を用
いて、結合液ノズル9に代えて噴霧乾燥用ノズル9aを
使用して噴霧乾燥を行う際に、熱風を供給する目的で使
用される。
【0080】この上部給気チャンバ2から入った熱風
は、その内部に設置された整流板等を通過して整流さ
れ、上部構造体1Aの中心部から本体容器1内に供給さ
れる。
【0081】また、この熱風は、造粒時には、濾過膜3
に覆われていない本体容器1の天面の中央部に粉体が付
着するのを防止する目的で使用される。
【0082】この時、熱風は、結合液ノズル9の周囲に
設けられたスリットから吐出される圧縮エアーの流れに
引き込まれて、本体容器1の天面に沿って速く流れる。
【0083】次に、この噴霧乾燥機能付濾過膜上造粒装
置を用いて、軽質微粉をスプレードライ法で製造し、製
品容器から粉体を取り出すことなく引き続き造粒を行っ
た実施例を以下に示す。
【0084】
【実施例】 (実施例) [軽質微粉の製造工程]軽質微粉を製造する工程におい
ては、液体を微細な霧状に噴霧することができる二流体
方式の噴霧乾燥用ノズルを使用した。そして、代謝拮抗
剤原薬を有機溶剤で溶解した噴霧乾燥用の溶液を噴霧乾
燥用ノズルから本体容器内に噴霧し、これと並行して、
本体容器の上部から乾燥用熱風を供給した。噴霧乾燥用
ノズルから噴霧された微粒子は、本体容器の上部から供
給された熱風と並走しながら接触し、乾燥され、軽質微
粉となった。その軽質微粉は、気流に乗り、本体容器の
側面に配置された濾過膜で気流と分離され、軽質微粉の
み濾過膜上に捕集された。
【0085】濾過膜に捕集された軽質微粉は、粒子径数
μmと小さいため、濾過膜から払い落とされる時に、一
次粒子が数千個集まった凝集塊となって落下し、本体容
器の下部の製品容器内に集められる。こうして、一次粒
子の粒子径が数μmの無晶形の代謝拮抗剤原薬の凝集塊
からなる軽質微粉(以下、「凝集粉体」という。)を得
た。
【0086】噴霧乾燥の諸条件は、噴霧乾燥用溶液の乾
燥に用いた熱風の給気風量を40m3/min、給気温
度を65℃とし、また噴霧乾燥用溶液の流量を3.2k
g/minとし、その溶液を微粒子にするためのアトマ
イズエアーの圧力を5.0kgf/cm2、流量を4.
0Nm3/minとした。
【0087】逆洗の条件は、逆洗順序を上方から順に行
うこととし、逆洗間隔を15秒、一箇所当たりの逆洗時
間を1秒、逆洗エアー圧力を5kgf/cm2とした。
【0088】以上のようにして得られた粒径数μmの無
晶形の代謝拮抗剤原薬の粒度分布、平均粒子径、嵩密
度、重量は表1のとおりであった。
【0089】
【表1】
【0090】[凝集粉体を造粒する工程]上記凝集粉体
を造粒するために、本体上部に装着されていた噴霧乾燥
用ノズルを、結合液ノズルに交換した。
【0091】そして、製品容器に集められた凝集粉体
に、流動エアーを下部給気チャンバより供給し、この凝
集粉体を吹き上げ、流動させた。すると、この凝集粉体
は、濾過膜を利用した混合作用により幾分粉化し、より
小さな凝集粉体に変わる。
【0092】そして、その小さな凝集粉体が、再度大き
な凝集粉体になるのを防止するために、凝集防止剤とし
て900gの軽質無水ケイ酸を添加し、粉に流動性が表
れるまで充分混合した。その後、この流動している凝集
粉体中に、本体容器の内部が陰圧であることを利用し
て、賦形剤(乳糖40kg、アビセル13.5kg)を
吸引投入した。
【0093】投入した賦形剤と凝集粉体が充分に混合さ
れたところで、結合液ノズルから少量の結合液を噴霧
し、凝集解し操作を行った。
【0094】その後、結合液の供給量を増やし、初期造
粒(濾過膜上造粒)を行い、濾過膜上造粒で成長した顆
粒が流動層を形成するようになったら、結合液ノズルの
ミスト前進エアー量を増やして、結合液ミストが流動層
に到達するようにした。
【0095】このようにして造粒を進め、顆粒の粒度が
目的の粒度になったところで結合液の供給を停止して、
乾燥を行い、粒状製品を得た。
【0096】造粒の諸条件は、混合粉体を吹き上げ流動
させるための熱風の給気風量を80m3/min、給気
温度を60℃、給気湿度を7g/kgとした。また、結
合液は、3%ヒドロキシプロピルメチルセルロース水溶
液を使用し、その流量は、凝集解し工程では560g/
min、初期造粒(濾過膜上造粒)、造粒中期(濾過膜
上造粒、流動層造粒の混成)、本造粒(流動層造粒)工
程では1050g/minとし、結合液を微粒子にする
ためのアトマイズエアー流量を1500NL/minと
した。また、結合液ノズルのミスト前進エアー量は、凝
集解し工程と初期造粒工程で300NL/minとし、
造粒中期工程と本造粒工程では800NL/minとし
た。
【0097】乾燥の条件は、給気風量、給気温度、給気
湿度について造粒の条件と同様とした。逆洗の条件は、
濾過膜上造粒が激しく行われる下2段の濾過膜37,3
8をより頻繁に逆洗するために、逆洗順序を濾過膜31
→同37→同32a,32b→同38→同33a,33
b→同37→同34a,34b→同38→同35a,3
5b→同37→同36a,36b→同38の順とし、逆
洗間隔を15秒、一箇所当たりの逆洗時間を1秒、逆洗
エアー圧力を5kgf/cm2とした。
【0098】その結果得られた粒状製品の粒度分布、含
量、収率、溶出率、顆粒水分は表2のとおりであった。
【0099】
【表2】
【0100】(比較例)実施例と同様の原料(粒径4.
01μmの無晶形の代謝拮抗剤原薬12kg、乳糖8.
0kg、アビセル2.7kg)、同様の結合液で、従来
の流動層造粒装置を用いて下記の条件で造粒を行い、実
施例で造られた粒状製品と粒度分布、含量、収率、溶出
率、顆粒水分を比較した。なお、原料は高速撹拌型混合
機を用いて、予め混合しておいた。
【0101】造粒、乾燥の諸条件は、熱風の給気温度を
60℃、給気湿度を7g/kgとし、給気風量を造粒開
始から30分までを5m3/minとし、30分から終
了までと乾燥を15m3/minとした。また、結合液
の流量を造粒開始から終了まで200g/minとし
た。
【0102】表3に比較データを示す。
【0103】
【表3】
【0104】表3に示す比較データを考察する。実施例
では、本体容器下部で濾過膜上造粒が行われ、製品容器
内で流動層造粒が行われた。その結果、濾過膜上造粒に
より、粒子径の小さな粉体は優先的に造粒され、大きな
ものは乾燥ゾーンで粉化されるので、粒の揃った粒状製
品が得られた。
【0105】一方、比較例の従来の流動層造粒方法で
は、最初に熱風乾燥能力の約3倍の結合液を噴霧し、短
時間で軽質微粉の水分を上昇させ、高水分状態で造粒を
行うものであるため、直径1〜10mmの粗粒が多く発
生した。また、造粒初期に舞い上がり、フィルターや本
体容器の内周面に付着した軽質微粉が、造粒中に落下せ
ず、造粒後、粒状製品の回収時に未造粒のまま落下し
た。そのため、この粒状製品は、30メッシュ以上と2
00メッシュ以下のものが多くなった。
【0106】また、実施例の濾過膜上造粒方法では、造
粒初期に空気流で舞い上がった混合粉体を強制的に濾過
膜上に捕集するため、装置内面への軽質微粉の付着が無
く、収率が向上した。そして、空気流で分級した軽質微
粉も、造粒が進むにつれて完全混合され、平均含量もほ
ぼ100%であった。
【0107】一方、比較例の従来の流動層造粒方法で
は、原料を予備混合しているにも関わらず、装置内面に
付着した粉体は付着性の強い代謝拮抗剤原薬が多かった
ため、平均含量が低下した。そして、収率も付着による
ロスが多く、86.4%と低下した。また、造粒後の粒
状製品の回収時に、濾過膜から未造粒のまま落下する凝
集塊が多いため、含量のばらつきが大きく、工程能力指
数から判断すれば、均一な含量とは言えない。
【0108】これに対して、実施例の濾過膜上造粒方法
では、含量のばらつきが小さく、工程能力指数も1.3
3以上の値を示し、均一な含量であると言える。
【0109】また、実施例の粒状製品は、凝集解し工程
を行ったため、行わなかった比較例の粒状製品に比べ
て、加温・虐待試験後の溶出率が良好であった。
【0110】次に、実施例と比較例で得られた粒状製品
の品質を比較するために、それらの粒状製品を同装置
(打錠機)、同条件(打錠圧力1200kg)で打錠
し、得られた錠剤の硬度及び溶出率を測定した。これを
表4に示す。なお、硬度については、錠剤を無作為に1
0錠取り出して測定し、その結果を平均した値である。
【0111】
【表4】
【0112】表4に示す比較データを考察する。錠剤
は、硬度が高いほど、流通過程や使用時に壊れたり、摩
損したりせず、良い。また、規定時間内にすべて溶解す
ることが必要であり、溶出率が高いほど良い。しかし、
一般的に硬度を高くすればするほど、溶出率がだんだん
と低下する傾向にある。
【0113】しかし、実施例の錠剤は、同条件で打錠し
たにも関わらず、比較例に比べて、硬度が高く、溶出率
も高かった。つまり、この錠剤は、硬度が高くなったに
も関わらず、溶出率が低下しなかった。
【0114】これは、粒状製品の違いによるものであ
る。実施例の粒状製品は、凝集解し工程で、すべての一
次粒子に結合液が塗布されていた。そのため、打錠時
に、一次粒子の表面にある結合剤が接着剤の役目をし
て、すべての一次粒子を結合したので、錠剤の硬度が高
くなった。また、この錠剤は、溶解時に、一次粒子の表
面にある結合剤が溶け、一次粒子一粒一粒に分散しやす
いため、溶出率が低下しなかった。それに比べ、比較例
の粒状製品は、凝集解しを行わず、いきなり多流量の結
合液を噴霧して、凝集塊表面を被うように結合液を塗
り、その凝集塊同士を結合させて、造粒を行ったので、
凝集塊内部の一次粒子に結合液が塗布されていない状態
となっている。そのため、この粒状製品から造られた錠
剤は、結合剤の無い凝集塊内部がもろくなり、硬度が低
くなった。また、打錠時に、凝集塊内部の一次粒子の表
面に結合剤が無い状態で、機械的圧力をかけたため、凝
集塊内部の一次粒子が固着し、溶解時に一次粒子一粒一
粒に分散せず、溶出率が低下した。
【0115】
【発明の効果】本発明の方法及び装置を以てすれば、以
下の特性を有する造粒を行うことが可能となるととも
に、噴霧乾燥による粉体の製造を含む粉体の造粒工程を
効率よく行うことができる。 (1) 流動層を形成せずに舞い上がってしまうような粒子
径が数μm以下の軽質微粉の造粒を可能にすることがで
きる。 (2) 表面に略均一に結合液が塗布された一次粒子から構
成される顆粒を得ることができるので、溶解性が良く、
結合力の強い粒状製品を造ることができる。 (3) 粒状製品の中に未造粒の粉体が混入することなく、
すべての粉体原料の均一な造粒を可能にすることができ
る。 (4) 粒状製品の中に粗粒が混入することなく、均一な大
きさの造粒を可能にすることができる。 (5) 加水分解を起こしやすい粉体原料を造粒する場合、
低水分の状態で行うことができる。 (6) 数種類の分級しやすい粉体原料を造粒する場合、成
分の均一な粒状製品の製造を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の流動層造粒装置を示す正面縦断面図であ
る。
【図2】本発明の粉体を造粒する装置の一例を示す正面
縦断面図である。
【図3】本発明の粉体を造粒する装置の変形例を示す正
面縦断面図である。
【図4】本発明の粉体を造粒する方法の中で、造粒ステ
ップIの粉体の流動混合工程を示す模式図である。
【図5】本発明の粉体を造粒する方法の中で、造粒ステ
ップIIの凝集ほぐし工程を示す模式図である。
【図6】本発明の粉体を造粒する方法の中で、造粒ステ
ップIIIの初期造粒工程を示す模式図である。
【図7】本発明の粉体を造粒する方法の中で、造粒ステ
ップIVの造粒中期工程を示す模式図である。
【図8】本発明の粉体を造粒する方法の中で、造粒ステ
ップVの本造粒工程を示す模式図である。
【図9】本発明の粉体を造粒する方法の初期造粒工程か
ら本造粒工程までの粒子の成長過程を示す模式図であ
る。
【図10】本発明の粉体を造粒する装置の一例である噴
霧乾燥機能付濾過膜上造粒装置を示す縦断面図である。
【図11】図10の噴霧乾燥機能付濾過膜上造粒装置の
逆洗動作時の粉体の動きを示す模式図である。
【符号の説明】
1 本体容器 2 上部給気チャンバ 3 濾過膜 3a 内側濾過膜 3b 外側濾過膜 4 排気機構 5 逆洗機構 6 目皿 7 下部給気チャンバ 8 排気チャンバ 9 結合液ノズル 9a 噴霧乾燥用ノズル 10 製品容器 11 昇降装置 12 ノズル自動交換装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年10月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】一方、従来の流動層造粒装置は、図1に示
すように、上部に濾過膜3を配設しているが、この濾過
膜を、図2に示す本発明の軽質微粉を流動層造粒する装
置のように本体容器1の内周面を覆うように、平面状に
配設すると、製品容器10から舞い上がる軽質微粉を捕
集しやすくなり、また捕集した粉体を逆洗により払い落
とし、製品容器10へ戻す時も、距離的に近いので戻し
やすくなる。また、濾過膜3を本体容器1の内周面を覆
うように配設することにより、粉体が本体容器1の内面
へ付着する問題を解消することができる。また、濾過膜
3にプリーツ等のない平面状のものを使用することによ
り、積層した粉体が剥離しやすくなる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気体流を用いて粉体を造粒する方法にお
    いて、気体流によって粉体と結合剤を混合しながら濾過
    膜上に集め、圧密積層膜を形成し、該積層膜内部で粒子
    を互いに結合させた後、この積層膜を濾過膜から剥離す
    ることにより粉々に破砕し、該破砕された破片を粉体中
    へ戻し、これらと結合剤を混合しながら、再度気体流に
    よって濾過膜上に集め、この造粒及び破砕の操作を繰り
    返すことにより顆粒を得ることを特徴とする粉体を造粒
    する方法。
  2. 【請求項2】 多数の一次粒子が凝集してなる凝集塊の
    表面に結合剤をまだら状に塗って凝集塊同士を濾過膜上
    に集め、点結合させた後、凝集塊を非結合部から破砕
    し、この造粒及び破砕の操作を繰り返して凝集塊の内部
    に位置していた一次粒子の表面に結合剤を塗ることによ
    って、すべての一次粒子に結合剤が塗られた二次粒子を
    得ることを特徴とする請求項1記載の粉体を造粒する方
    法。
  3. 【請求項3】 気体流を用いて粉体を造粒する装置にお
    いて、密閉可能な本体容器の内周面に、粉体と結合剤と
    からなる圧密積層膜を形成するための濾過膜を、本体容
    器の内周面との間に空間を形成するようにして配設する
    とともに、この濾過膜を介して逆洗又は排気を選択的に
    行う逆洗・排気機構を配設したことを特徴とする粉体を
    造粒する装置。
  4. 【請求項4】 本体容器の天面の中央部を窪ませ、その
    中心にスプレーノズルを配設し、その周囲の天面に、粉
    体と結合剤とからなる圧密積層膜を形成するための濾過
    膜を、天面との間に空間を形成するようにして配設する
    とともに、この濾過膜を介して逆洗又は排気を選択的に
    行う逆洗・排気機構を配設したことを特徴とする請求項
    3記載の粉体を造粒する装置。
  5. 【請求項5】 前記空間を複数のゾーンに分割し、逆洗
    を行っているゾーン以外のゾーンにおいて、濾過膜を介
    して排気を行うことによって、濾過膜を吸引保持しなが
    ら濾過膜の逆洗を行うことを特徴とする請求項3又は4
    記載の粉体を造粒する装置。
  6. 【請求項6】 前記空間をリング形状の複数のゾーンを
    形成するように、本体容器の上下方向に分割したことを
    特徴とする請求項5記載の粉体を造粒する装置。
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