KR20080043280A - 진공 챔버를 이용한 스프레이 건조 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체상태의 원료를 임의의 체적을 갖는 챔버내에 분무하고 이를 건조하여 미세분말화하는 스프레이 건조 시스템에 관한 것으로 특히, 상기 챔버내의 작업환경은 진공상태를 유지하도록 함으로써, 일정량의 원료가 특정 압력으로 분무되어질 때 분무압력과 챔버 내 등압이 이루어지는 순간까지 액체원료가 쉽게 확산되도록 함으로써 대단위의 미세분말을 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 진공 챔버를 이용한 스프레이 건조 시스템에 관한 것이다.

Description

진공 챔버를 이용한 스프레이 건조 시스템{A spray dry system utilizing a vacuum chamber}
본 발명은 스프레이 건조(spray drying)방식에 따른 시스템에 관한한 것으로 특히, 고 압력의 압축공기를 이용해 일정량의 액체원료를 대형 진공 챔버 내부로 소정시간 분무하여 액체원료를 미세분말의 형태로 변환시키는 방식을 적용함으로써 대용량의 생산시설을 제공하기 위한 진공 챔버를 이용한 스프레이 건조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 스프레이 건조(spray drying)방식은 미립자(micro particles)를 포함하여 다양한 크기의 입자들을 만드는데 사용되는 방식으로, 스프레이 방식으로 건조된 입자들은 많은 생물 의학적, 약학적 응용분야에서 유용하며, 그 응용예로서 스트로브(Straub) 등의 미국특허번호 제5,853,698호, 헤인즈(Hanes) 등의 미국특허번호 제5,855,913호, 그리고 타카다(Takada) 등의 미국특허번호 제5,622,657호에서 설명된 치료 작용제(therapeutic agents)와 진단 작용제 (diagnostic agents)의 전달(delivery)을 들 수 있다.
즉, 스프레이 건조방식은 많은 분야에서 응용되는 입자들(particles)을 생산하는데 주로 사용되는 방식으로, 그 응용예로서 음식물, 화장품, 비료, 염료, 및 연마제(abrasives) 등이 있다.
상술한 스프레이 식 건조공정을 이용하여 입자들을 만드는 전형적인 공정으로는 거대 입자(bulk of particle)를 만들기 위하여 중합체(polymer)와 같은 고체 형성 물질을 적당한 용매에 녹여서 용액을 만든다.
대안적으로 상기 물질은 불용성 용매(non-solvent)에 현탁화(suspended) 또는 유제화(emulsified)되어 현탁액(suspension) 또는 유제(emulsion)가 될 수 있다. 약품, 진단작용제, 또는 미세공 형성 작용제(pore forming agent)와 같은 다른 성분들이 상기 단계에서 선택적으로 첨가된다.
다음으로 상기 용액은 미세한 안개 방울들(mist droplets)을 형성하도록 분무(atomized)된다. 다음으로 즉시 상기 미세 방울들은 건조실로 투입되어 건조가스(drying gas)와 접촉된다. 건조가스 속에서 상기 미세 방울들은 상기 용매가 증발된 후, 고체화되어서 입자들을 형성하게 된다. 다음으로 입자들은 건조가스로부터 분리된 후 수집된다.
상술한 바와 같은 스프레이 건조방식은 그 자체적인 기술만으로는 큰문제가 없으나, 실험실 또는 시험공장(pilot plant) 규모로부터 상업적인 대단위 공장규모로 상기 스프레이 식 건조 공정을 스케일 업(scaling up)하는 데에는 몇몇 불리한 점들이 발생될 수 있다. 예를 들어 상기 건조 효율(drying efficiency)이 부적절하게 계산된다(scaled)면, 생성 입자의 용매 함유량은 바람직하지 못하게 증가될 수 있다.
또란, 건조 용량(drying capacity)이나 건조속도(drying rate)를 증가시키면 이러한 불충분한 건조는 감소될 수도 있지만, 증가된 건조 속도는 다른 문제들을 야기할 수도 있다. 예를 들어 임계적으로(critically) 규정된 실행 시방서(performance specifications)에 따른 입자와 같은 몇몇 생산 입자들의 경우에, 건조 속도를 증가시키면 부적절한 입자 형태 및/또는 크기 분포가 얻어진다는 것이 관찰되었다.
이를테면 건조속도의 변화는 용매가 증발됨에 따라 고체-형성 물질이 침전되는 방식을 변화시키게 되어 결국, 입자의 구조(예를 들어 다공성(porosity))를 변화시켜 시방서와는 유리(遊離, out of)되게 되고, 이에 따라 상기 입자는 적절하게 진단작용제 또는 치료작용제를 포함하고 전달하지 못하게 된다. 더 나아가 건조가스의 유동률(flow-rate)을 감소시켜(결과적으로 속력이 감소하게 됨) 건조속도를 변화시키는 것은 실질적으로 수율을 감소시킬 수 있다.
심지어 입자 형태(morphology)나 크기분포가 그다지 중요하지 않는 경우에도, 건조효율을 스케일 업시키는 것은 건조실, 건조가스원(source), 그리고 건조가스 가열기와 같은 가공장치의 크기를 늘려야한다는 바람직하지 못한 결과를 발생시킬 수 있다.
일반적으로 건조용량은 건조가스 온도, 유동률, 압력, 그리고 용매의 조성과 함수관계에 있다. 더구나 보다 큰 용량의 장치는 일반적으로 보다 큰 공장부지를 필요로 한다. 생산공정을 스케일 업하기 위하여 필요한 자본투자와 면적을 최소로 하는 것이 바람직하다.
또한 부적당한 생성물 건조는 공지된 스프레이식 건조공정에서 문제가 될 수 있는데, 특히 안정성 및/또는 활성을 유지하기 위하여 낮은 온도에서 건조되어야 하는 몇몇 약제품의 경우가 그러하다. 게다가 고온에 민감한 이러한 물질들의 건조는 유동화 된 베드(fluidized bed)를 이용하여 행해질 수 있지만, 이러한 공정은 종종 가변적인(variable) 수율로 귀결되어 바람직하지 못하다.
공지된 스프레이식 건조기들은 전형적으로 방부처치(aseptic)공정에 부적당한데, 이는 건조기들이 음압(negative-pressure)하에서 작동될 수 있기 때문이고, 예를 들어 종래의 건조기들이 규제된 필요조건들에 부합하도록 설계되거나 구성될 수 없기 때문이다. 특히 종래의 스프레이식 건조기들은 방부처리에 있어 위생적이고, 밀폐되어 있으며, 양압(positive-pressure)하에 있는 시스템에서 상기 물질을 완전히 건조하는 방법을 제공하지 못하고 있다.
따라서 현재까지 스프레이 식 건조방식에 따른 산업 시설을 대용량화하여 대단위 공장규모로 만들기 위한 노력이 지속되고 있으나, 근래까지 제안되어진 기술들이 실질적으로 대단위 공장규모로 만들어지는 데는 한계성을 갖는 다는 문제점이 발생되었다.
상술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 스프레이 건조(spray drying)방식에 따른 시스템에 관한한 것으로 특히, 고 압력의 압축공기를 이용해 일정량의 액체원료를 대형 진공 챔버 내부로 소정시간 분무하여 액체원료를 미세분말의 형태로 변환시키는 방식을 적용함으로써 대용량의 생산시설을 제공하기 위한 진공 챔버를 이용한 스프레이 건조 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진공 챔버를 이용한 스프레이 건조 시스템의 특징은, 액체상태의 원료를 임의의 체적을 갖는 챔버내에 분무하고 이를 건조하여 미세분말화하는 스프레이 건조 시스템에 있어서, 상기 챔버내의 작업환경은 진공상태를 유지하도록 함으로써, 일정량의 원료가 특정 압력으로 분무되어질 때 분무압력과 챔버 내 등압이 이루어지는 순간까지 액체원료가 쉽게 확산되도록 함으로써 대단위의 미세분말을 얻을 수 있도록 하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진공 챔버를 이용한 스프레이 건조 시스템의 특징은, 상기 챔버내의 작업환경은 1차 건조(혹은 대기상태)의 경우 200℃의 온도를 유지하며, 실질적인 최종 건조인 2차 건조의 경우 450℃의 온도를 유지하도록 하는 데 있다.
상술한 본 발명에 따른 특징으로 인해 기대되는 효과로는, 고 압력의 압축공기를 이용해 일정량의 액체원료를 대형 진공 챔버 내부로 소정시간 분무하여 액체원료를 미세분말의 형태로 변환시키는 방식을 적용함으로써 효과적인 대용량의 생산시설을 제공할 수 있게 된다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 진공 챔버를 이용한 스프레이 건조 시스템의 구성 예시도로서, 스프레이-건조 시스템(10)은 약물(12), 중합체(14) 및 용매(16)를 위한 탱크 또는 호퍼(hopper)를 포함한다. 시스템(10)은 혼합기(20)를 사용하여 스프레이 용액을 혼합시키기 위한 탱크(18)를 포함한다.
스프레이 용액은 용매 중의 용해된 약물 및 중합체를 함유한다. 선택적 용매 탱크(22)는 가공을 보조하는데 사용될 수 있다. 탱크(18)는 펌프(26)를 갖는 공급라인(24)을 통해 진공 건조 챔버(28)에 연결되어 있다.
공급라인(24)은 챔버(28)의 상부에 위치하는 분무기(30)에 연결되어 있다. 분무기(30)는 스프레이 용액을 진공 건조 챔버(28) 내의 미세 소적으로 분무시킨다. 건조 기체(예: 질소)는 또한 기체 분산기(32)를 통해 챔버 내로 도입된다. 건조 기체는 입구(34)에서 진공 건조 챔버(28) 내에 유입된다.
용매는 챔버(28) 내의 소적으로부터 증발되며, 이로 인해 약물과 중합체의 고체 무정형 분산액 입자가 형성된다. 고체 무정형 분산액 입자 및 배출 건조 기체(현재 냉각된 건조 기체 및 증발된 용매)는 진공 건조 챔버(28)의 하부에서 출구(36) 밖으로 진공 건조 챔버(28)를 빠져 나온다. 고체 무정형 분산액 입자는 사이클론(38) 또는 기타 수거 장치에 의해 배출 기체로부터 분리될 수 있다.
또한, 고체 무정형 분산액 입자는 스프레이 진공 건조 챔버(28)을 빠져 나오고, 폐기 건조 기체와 함께 하나 이상의 생성물 수거기에 전송된다. 예시적인 생성물 수거기로는 사이클론, 백 하우스 및 더스트 수거기가 포함된다. 예를 들면, 도 1에 제시된 시스템에서, 사이클론(38)은 고체 무정형 분산액 입자의 대부분을 수거한다. 고체 무정형 분산액 입자는 한 쌍의 밸브(120 및 122)를 통해 사이클론(38)을 빠져 나오고, 드럼과 같은 콘테이너(124) 내에 수거된다.
사이클론(38)은 당해 분야에 공지되어 있는 바와 같이 입자를 사이클론(38) 내에서 진탕시키도록 진동기(도시되어 있지 않음) 또는 기타 기계 장치를 포함하여서 사이클론(38)으로부터의 물질 제거의 효율을 개선시킬 수 있다. 폐기 건조 기체는 사이클론(38)을 빠져 나와 백 하우스(126)를 관통하며, 여기서 사이클론(38)을 우회한 작고 미세한 입자를 수거하게 된다.
스프레이 건조 공정이 다량의 건조 기체를 사용하기 때문에, 흔히는 건조 기 체를 재순환시키는 것이 요구된다.
도 1을 다시 참고하면, 스프레이 건조 시스템은 선택적으로는 진공 건조 챔버 출구(36)로부터 건조 기체를 재순환시키기 위한 진공 건조 챔버입구(32)까지 폐쇄 루프를 형성하는 건조 기체 재순환 시스템(46)을 포함할 수 있다. 건조 기체 재순환 시스템은, 건조 기체를 용매 회수 시스템(48)으로 보내는 백 하우스(126)에 이어지는 취입기(128)를 포함한다. 예시적인 용매 회수 시스템은 응축기, 습윤-기체 스크러버(scrubber), 반투과 가능한 막, 흡수, 생물학적기체 스트러버, 흡착, 및 점적(trickle) 베드 반응기를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 용매 회수 시스템은 응축기(130)이다. 응축기(130)는 건조 기체를 냉각시켜 용매를 제거한다. 그 다음, 건조 기체는 가공 가열기(132)로 진행되며, 여기서 상기 건조 기체는 가열되어 목적하는 입구온도(T입구)에 도달된다. 그 다음, 다른 취입기(134)는 건조 기체를 기체 분산기(32) 내에 보내며, 이로 인해 건조 기체는 입구(34)를 통해 진공 건조 챔버(28) 내에 유입될 수 있다. 재순환 루프(46)는 재순환된 건조 기체를 통기시키는 출구(136), 및 건조 기체를 재순환 루프로의 첨가를 허용하는 입구(138)를 또한 포함한다.
상기 진공 건조 챔버(28)내의 환경은 1차 건조(혹은 대기상태)의 경우 200℃의 온도를 유지하며, 실질적인 최종 건조인 2차 건조의 경우 450℃의 온도를 유지하도록 한다.
따라서 진공 상태의 챔버(28)는 유입되는 고압과 고열의 건조 기체와 함께 분무되는 액체원료가 미소량씩 내부 공간으로 손쉽게 확산되도록 하며, 따라서 분 말이 미세 분말화 되어진다.
또한, 건조 기체를 일상 대기의 공기를 이용하는 경우, 상술한 건조 기체 재사용을 위한 구조는 매우 단순화 되어질 것이다.
또한, 상기 분무기(30)는 임의의 분무 장치를 의미하는 것으로, 대표적인 분무기들로는 압력(pressure)노즐, 압축공기(pneumatic)노즐, 음파(sonic)노즐, 및 회전식(rotary)분무기가 있다. 적당한 회전식 분무기들의 예로는 부싱 휠(bushing wheels), 베인드 휠(vaned wheels), 및 베인리스 디스크(vaneless discs)가 있다. 압력노즐들에는 와류형 체임버(swirled chamber)와 그루브 코어형(grooved core types)이 포함된다. 압축공기노즐에는 두 개의 유체형(내부와 외부가 혼합된 것)과 세 개의 유체형이 포함된다. 음파 노즐에는 싸이렌(siren)형과 휘슬형이 포함된다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 진공 챔버를 이용한 스프레이 건조 시스템의 개략도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
18 : 탱크
20 : 혼합기
26 : 펌프
28 : 진공 건조 챔버
30 : 분무기
38 : 사이클론

Claims (2)

  1. 액체상태의 원료를 임의의 체적을 갖는 챔버내에 분무하고 이를 건조하여 미세분말화하는 스프레이 건조 시스템에 있어서,
    상기 챔버내의 작업환경은 진공상태를 유지하도록 함으로써, 일정량의 원료가 특정 압력으로 분무되어질 때 분무압력과 챔버 내 등압이 이루어지는 순간까지 액체원료가 쉽게 확산되도록 함으로써 대단위의 미세분말을 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 진공 챔버를 이용한 스프레이 건조 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버내의 작업환경은 1차 건조(혹은 대기상태)의 경우 200℃의 온도를 유지하며, 실질적인 최종 건조인 2차 건조의 경우 450℃의 온도를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 진공 챔버를 이용한 스프레이 건조 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104436723A (zh) * 2014-12-02 2015-03-25 四川绵竹川润化工有限公司 一种干燥和气粉一体化工艺
CN107036395A (zh) * 2017-04-18 2017-08-11 成都绿林科技有限公司 一种多功能原料烘干器
KR101881354B1 (ko) * 2017-04-27 2018-07-24 충남대학교산학협력단 분무건조 방식을 이용한 에어로졸 입자 생성장치

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104436723A (zh) * 2014-12-02 2015-03-25 四川绵竹川润化工有限公司 一种干燥和气粉一体化工艺
CN104436723B (zh) * 2014-12-02 2016-05-04 四川绵竹川润化工有限公司 一种干燥和气粉一体化工艺
CN107036395A (zh) * 2017-04-18 2017-08-11 成都绿林科技有限公司 一种多功能原料烘干器
CN107036395B (zh) * 2017-04-18 2019-07-16 成都绿林科技有限公司 一种多功能原料烘干器
KR101881354B1 (ko) * 2017-04-27 2018-07-24 충남대학교산학협력단 분무건조 방식을 이용한 에어로졸 입자 생성장치

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