KR20200085834A - 멤브레인 에멀젼화 제어된 액적 생산을 위한 크로스-플로 어셈블리 및 방법 - Google Patents

멤브레인 에멀젼화 제어된 액적 생산을 위한 크로스-플로 어셈블리 및 방법 Download PDF

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Abstract

제 1 상을 제 2 상으로 분산시킴으로써 에멀젼 또는 분산액을 생산하기 위한 크로스-플로 장치가 기술되고; 상기 크로스-플로 장치는 : 제 1 단부(4)에 제 1 유입구(3)가 제공된 외부 튜브형 슬리브(2); 에멀젼 유출구(5); 및 제 1 유입구로부터 원위에 있고 제 1 유입구에 대해 경사진 제 2 유입구(7); 다수의 포어가 제공되고 튜브형 슬리브(2) 내부에 위치되도록 구성된 튜브형 멤브레인; 및 선택적으로 상기 튜브형 멤브레인 내부에 위치되도록되어있는 인서트-상기 인서트는 유입구 단부 및 유출구 단부를 포함하고, 상기 유입구 단부 및 유출구 단부 각각에는 모따기 영역이 제공됨-; 모따기 영역에는 복수의 오리피스 및 분기 플레이트가 제공된다.

Description

멤브레인 에멀젼화 제어된 액적 생산을 위한 크로스-플로 어셈블리 및 방법
본 발명은 멤브레인 에멀젼화에 의해 제어된 액적 생산을 위한 신규한 크로스-플로 어셈블리에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 멤브레인 에멀젼화에 의해 제어된 액적 생산을 위한 신규한 크로스-플로 어셈블리에 관한 것으로서, 이는 높은 처리량 또는 플럭스(시간당 평방미터당 리터 또는 L/m2 또는 LMH)에서 우수한 변동 계수(CV)를 갖는 액적을 제공한다.
수중유(oil-in-water) 또는 유중수(water-in-oil)의 에멀젼을 생성하기 위한 장치 및 방법; 또는 수중유 및 유중수와 같은 다중 에멀젼; 또는 고체 또는 유체를 함유하는 소형 캡슐의 분산액은 상당히 경제적으로 중요하다. 이러한 장치 및 방법은 예를 들어 크림, 로션, 지연 방출 의약 제품을 위한 마이크로캡슐과 같은 제약 제품, 살충제, 페인트, 바니시, 스프레드 및 기타 식품을 위한 다양한 산업에서 사용된다.
몇몇 예에서, 벽 또는 쉘 물질(마이크로캡슐)과 같은 다른 상의 피복으로 입자를 봉입하여, 적용시 너무 빨리 쉽게 용해되거나 반응하는 성분에 대한 장벽을 생성하는 것이 바람직하다. 이러한 예 중 하나는 지연 방출 약학 제품이다.
많은 적용에서, 합리적으로 일관된 액적 또는 분산, 크기를 사용하는 것이 바람직하다.
단지 예로서, 제어 방출 약학 제품의 경우, 좁은 일관된 마이크로캡슐 크기는 캡슐화된 제품의 예측 가능한 방출을 초래할 수 있고; 넓은 액적 크기 분포는 (높은 표면적 대 부피비로 인해) 미세 입자로부터 생성물의 바람직하지 않은 빠른 방출 및 더 큰 입자로부터의 느린 방출을 초래할 수 있다. 그러나, 일부 상황에서, 마이크로캡슐 크기의 제어된 분포를 갖는 것이 바람직할 수 있음을 이해할 것이다.
현재의 에멀젼 제조 기술은 교반기 및 균질화기를 포함하는 시스템을 사용한다. 이러한 시스템에서, 큰 액적을 갖는 2 상 분산액은 교반기 근처의 높은 전단 영역을 통해, 또는 밸브 및 노즐을 통해 난류를 유도하고, 이에 의해 액적을 더 작은 액적으로 분해하도록 강제된다. 그러나, 달성된 액적 크기를 제어하는 것은 용이하지 않으며, 액적 직경의 크기 범위는 일반적으로 크다. 이것은 이들 시스템에서 발견되는 난류의 변동 정도 및 액적이 가변 전단 장(shear field)에 노출된 결과이다.
반고체가 생산되는 분산액을 제조할 때, 고속 교반기가 교반기와 가까운 거리에서만 효과적인 시스템의 비-뉴턴 유동 거동으로 인해 추가적인 단점이 있다. 이러한 시스템의 높은 겉보기 점도의 성질로 인해, 균질화기에서 압력 강하가 크고 생산성이 낮다. 따라서, 에너지 소비도 높다. 또한, 이러한 장치는 분산될 모이어티가 겔 또는 설정 액체이거나, 그것이 고체를 함유하는 경우에는 잘 수행되지 않는다. 이러한 제품으로 인해 장비가 손상될 수 있다.
최근에, 마이크로 필터 멤브레인을 사용한 에멀젼의 생산에 대한 많은 연구 관심이 있었다. 국제 특허 출원 WO 01/45830은 회전 멤브레인을 사용하여 제 1 상을 제 2 상에 분산시키기 위한 장치를 기술하고 있다.
미국 특허 제 4,201,691 호는 다중 상 분산액을 생성하기 위한 장치를 기술하는데, 여기서 불혼화성 연속 상으로 주입될 유체는 다공성 매체 구역을 통과하여, 불혼화성 연속 상 내에 분산액의 액적을 생성한다.
국제 특허 출원 WO2012/094595 호는 중합성 단량체 상을 크로스-플로 멤브레인을 통해 수성 상에 분산시켜 형성된 균일한 크기의 단량체 액적을 중합시킴으로써 제조된, 균일한 크기를 갖는 구상 중합체 비드의 제조 방법을 기재하고 있다.
WO2012/094595의 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 멤브레인내의 구멍은 원뿔형이거나 오목한 형상이다. 원뿔형 또는 오목한 홀 형상의 한 가지 단점은 액적에 의해 경험되는 전단력이 일관성이 없을 수 있다는 것이다.
Pedro S. Silva, et. al, "제어된 액적 생산을 위한 방위상 진동 멤브레인 에멀젼화", AIChE Journal 2015 Vol. 00, No. 00;는 부드럽게 교차 흐르는 연속 상에서 주기적으로 방위상(azimuthally) 진동하는 튜브형 금속 멤브레인을 포함하는 멤브레인 에멀젼화 시스템을 기재하고 있다.
그러나, 전술한 모든 방법은 시스템의 교반 또는 기계적으로 구동되거나 진동되는 멤브레인의 사용을 필요로 하는 이동 시스템을 포함한다.
종래 기술의 일부 시스템에서, 우수한 변동 계수(CV)를 갖는 액적이 생성될 수 있지만, 분산 상의 비교적 낮은 플럭스(시간당 평방미터당 리터 또는 LMH)를 단지 갖는다.
또한, 대부분의 공지된 시스템에서, 에멀젼의 재순환에 의해 생산성이 향상될 수 있다. 그러나, 재순환은 시스템 내에 존재하는 펌프 및 기타 부품 내에서 액적 손상을 초래할 수 있어서, 액적 크기 분포를 제대로 제어하지 못할 수 있다.
따라서, 바람직한 농도에서 높은 플럭스(LMH)를 달성하면서, 우수한 변동 계수(CV)를 갖는 액적을 제공하는 시스템 및 제조 방법이 필요하다. 이러한 시스템 또는 방법은 대규모로 액적을 생산할 때, 유리할 것이다.
따라서, 본 발명의 제 1 양태에 따르면, 제 1 상을 제 2 상에 분산시킴으로써 에멀젼 또는 분산액을 생성하기 위한 크로스-플로 장치가 제공되고; 상기 크로스-플로 장치는:
제 1 단부에 제 1 유입구를 구비하는 외부 튜브형 슬리브; 에멀젼 유출구; 및 제 1 유입구로부터 원위에(distal) 있으며 제 1 유입구에 대해 경사진 제 2 유입구;
복수의 포어를 구비하며 상기 튜브형 슬리브 내부에 위치되도록 적응된 튜브형 멤브레인; 및
선택적으로, 상기 튜브형 멤브레인 내부에 위치되도록 적응된 인서트로서, 상기 인서트는 유입구 단부 및 유출구 단부를 포함하고, 각각의 유입구 단부 및 유출구 단부는 모따기 영역을 구비하고, 상기 모따기 영역은 복수의 오리피스 및 분기 플레이트를 구비하는 인서트;
를 포함한다.
크로스-플로 멤브레인 에멀젼화는 연속 상의 흐름을 사용하여 멤브레인 포어로부터 액적을 분리한다.
에멀젼 유출구의 위치는 분산 상의 흐름 방향에 따라, 즉 멤브레인 내부로부터 멤브레인 외부로, 또는 멤브레인 외부로부터 내부로 변할 수 있다. 분산 상의 흐름이 멤브레인 외부로부터 내부로 흐르는 경우, 에멀젼 유출구는 일반적으로 튜브형 슬리브의 제 2 단부에 있을 것이다. 분산 상의 흐름이 멤브레인 내부로부터 외부로 흐르는 경우, 에멀젼 유출구는 측면 브랜치(branch) 또는 말단에 있을 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 크로스-플로 장치는 본원에 기술된 바와 같은 인서트를 포함하고, 분산 상이 튜브형 멤브레인의 외부로부터 내부로 이동하도록, 제 1 유입구는 연속 상 제 1 유입구이고 제 2 유입구는 분산 상 유입구이다.
본 발명의 다른 양태에서, 크로스-플로 장치는 인서트를 포함하지 않으며, 분산 상이 튜브형 멤브레인 내부로부터 외부로 이동하도록, 상기 제 1 유입구는 분산 상 제 1 유입구이고, 상기 제 2 유입구는 연속 상 유입구가다.
인서트가 존재하고 튜브형 멤브레인이 외부 슬리브 내부에 위치될 때, 원하는 액적의 크기 등에 따라 인서트와 튜브형 멤브레인 사이의 간격이 변할 수 있다. 일반적으로, 인서트는 인서트와 멤브레인 사이의 간격이 인서트 주위의 임의의 지점에서 동일하거나 실질적으로 동일한 치수의 환형을 포함할 수 있도록, 튜브형 멤브레인의 중앙에 위치할 것이다. 따라서, 예를 들어 상기 간격은 약 0.05 내지 약 10mm(인서트의 외벽과 멤브레인의 내벽 사이의 거리), 약 0.1 내지 약 10mm, 약 0.25 내지 약 10mm, 또는 약 0.5 내지 약 8mm, 또는 약 0.5 내지 약 6mm, 또는 약 0.5 내지 약 5mm, 또는 약 0.5 내지 약 4mm, 또는 약 0.5 내지 약 3mm, 또는 약 0.5 내지 약 2mm, 또는 약 0.5 내지 약 1mm 일 수 있다.
튜브형 멤브레인이 외부 슬리브 내부에 위치될 때, 튜브형 멤브레인과 외부 슬리브 사이의 간격은 원하는 액적의 크기 등에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 튜브형 멤브레인은 멤브레인과 슬리브 사이의 간격이 튜브형 멤브레인 주위의 임의의 지점에서 동일하거나 실질적으로 동일한 치수의 환형을 포함할 수 있도록, 외부 슬리브의 중앙에 위치할 것이다. 따라서, 예를 들어, 상기 간격은 약 0.5 내지 약 10mm(멤브레인의 외벽과 슬리브의 내벽 사이의 거리), 또는 약 0.5 내지 약 8mm, 또는 약 0.5 내지 약 6mm, 약 0.5 내지 약 5mm, 또는 약 0.5 내지 약 4mm, 또는 약 0.5 내지 약 3mm, 또는 약 0.5 내지 약 2mm, 또는 약 0.5 내지 약 1mm 일 수 있다.
본 발명의 대안적인 실시 예에서, 인서트는 테이퍼져서, 인서트와 튜브형 멤브레인 사이의 간격이 멤브레인의 길이를 따라 분기(divergent, 발산)될 수 있다. 테이퍼형 인서트의 구배, 원하는 액적의 크기, 크기 분포 등에 따라 간격 및 분기 량이 변한다. 당업자라면, 테이퍼의 방향에 따라, 인서트와 튜브형 멤브레인 사이의 간격은 멤브레인의 길이를 따라 발산 또는 수렴될 수 있다. 테이퍼형 인서트의 사용은 적합한 테이퍼가 전단이 특정 제형 및 일련의 유동 조건에 대해 일정하게 유지될 수 있다는 점에서 유리할 수 있다. 따라서, 테이퍼형 인서트는 에멀젼 농도가 멤브레인의 길이를 따라 경로를 통해 증가함에 따라, 점도와 같은 유체 특성의 변화로 인한 액적 크기의 변화를 제어하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 대안적인 실시 예에서, 크로스-플로 장치는 외부 튜브형 슬리브 내부에 위치된 하나 이상의 튜브형 멤브레인, 즉 복수의 튜브형 멤브레인을 포함할 수 있다. 복수의 튜브형 멤브레인이 제공될 때, 각각의 멤브레인은 본원에 기술된 바와 같이, 그 안에 위치된 인서트를 선택적으로 가질 수 있다. 복수의 멤브레인은 서로 나란히 위치된 멤브레인의 클러스터로서 그룹화될 수 있다. 바람직하게는, 멤브레인은 서로 직접 접촉하지 않는다. 멤브레인의 수는 특히 생산되는 액적의 성질에 따라 달라질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 단지 예로서, 복수의 튜브형 멤브레인이 존재할 때, 멤브레인의 수는 2 내지 100 일 수 있다.
외부 튜브형 슬리브에 제공된 경사진 제 2 유입구는 일반적으로 튜브형 슬리브의 브랜치를 포함할 것이며, 튜브형 슬리브의 종축에 수직일 수 있다. 브랜치 또는 제 2 유입구의 위치는 변할 수 있고, 멤브레인의 평면에 의존할 수 있다. 예를 들어, 사용시 멤브레인의 축이 수직 평면에 있는 경우, 브랜치 또는 제 2 유입구는 크로스-플로 장치의 상부 또는 하부에 위치될 수 있고; 또한 분산 상이 연속 상보다 밀도가 높거나 적은지 여부에 의존할 수 있다. 이러한 배치는 주입 시작시 분산된 상이 밀도 차이로 인해 혼합되는 경향이 있기 보다는 연속 상을 꾸준히 변위시킬 수 있다는 점에서 유리할 수 있다. 일 실시 예에서, 브랜치 또는 제 2 유입구의 위치는 유입구 및 유출구로부터 실질적으로 등거리에 있을 것이지만, 이 제 2 유입구의 위치가 변경될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 하나 이상의 브랜치 유입구가 제공되는 것도 본 발명의 범위 내에 있다. 예를 들어, 듀얼 브랜치의 사용은 프라이밍(priming) 동안 연속 상을 블리딩(bleeding)하거나 세정을 위한 플러싱 또는 멸균을 위한 배출/환기를 적절하게 허용할 수 있다.
외부 슬리브의 유입구 및 유출구 단부는 일반적으로 시일 어셈블리를 구비할 것이다. 외부 슬리브의 유입구 및 유출구 단부에서의 시일 어셈블리는 동일하거나 상이할 수 있지만, 바람직하게는 각각의 시일 어셈블리는 동일하다.
일반적인 O-링 시일은 다양한 기하학적 구조에서 밀봉이 필요한 두면 사이에서 압축되는 O-링을 포함한다. 상업적으로 이용가능한 O-링 시일은 표준 치수를 갖는 다양한 그루브 옵션을 구비한다. 각각의 시일 어셈블리는 각 단부에 플랜지를 구비하는 튜브형 페룰을 포함할 것이다. (결합될 때) 외부 슬리브에 인접한 단부에 위치된 제 1 플랜지는 O-링 시일을 위한 시트로서 작용하는 원주 내부 리세스를 구비할 수 있다. O-링 시일이 제 위치에 있을 때, O-링 시일은 (존재할 경우) 인서트의 단부 주위에, 그리고 외부 슬리브의 리세스내 위치되도록 적응되어, 크로스-플로 장치의 임의의 구성요소 내에서 유체가 누출되는 것을 방지하기 위해 밀방한다. 그러나, 본 발명에 사용된 O-링 시일은 멤브레인이 O-링을 통해 슬라이딩되도록, 느슨한 끼움(loose fit) 가능하도록 설계된다. 이 배치는 멤브레인 튜브를 설치하는 동안, 다음 두 가지의 잠재적인 문제점들을 회피한다는 점에서 유리하다:
(1) 설치 중에 얇은 멤브레인 튜브를 파쇄할 가능성; 및
(2) 얇은 멤브레인 튜브가 O-링의 곡면을 절단할(cut off) 가능성.
본 발명에 사용된 O-링 시일을 사용하여, 단부 페룰이 외부 슬리브 상에 고정될 때, 이들은 밀봉을 형성하기 위하여, O-링의 측면을 압착하여, 그것들이 튜브형 멤브레인의 외부 표면 및 슬리브의 내부 표면을 변형시키고 가압하게 한다. 이를 위해서는 신중한 치수 기입(dimensioning) 및 공차가 필요하다.
그러나, 시일을 만드는 다른 수단, 예를 들어 근접한(close) 공차의 필요성을 회피할 수 있는 특정 토크로 조여진 스크류 부품의 사용; 또는 부품을 특정 힘으로 클램핑한 후의 용접(이는 플라스틱 크로스-플로 장치를 사용할 때 특히 적합할 수 있음)이 적절하게 사용될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
튜브형 멤브레인의 내부 직경은 변할 수 있다. 특히, 튜브형 멤브레인의 내부 직경은 인서트의 존재 여부에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 튜브형 멤브레인의 내부 직경은 상당히 작을 것이다. 인서트가 없는 경우, 튜브형 멤브레인의 내부 직경은 약 1mm 내지 약 10mm, 또는 약 2mm 내지 약 8mm, 또는 약 4mm 내지 약 6mm 일 수 있다. 튜브형 멤브레인이 인서트와 함께 사용되도록 의도된 경우, 튜브형 멤브레인의 내부 직경은 약 5mm 내지 약 50mm, 또는 약 10mm 내지 약 50mm, 또는 약 20mm 내지 약 40mm, 또는 약 25mm 내지 약 35mm 일 수 있다. 튜브형 멤브레인의 더 큰 내부 직경은 더 낮은 주입 압력을 받는 것을 가능하게 할 수 있다. 튜브형 멤브레인의 내경의 상한은 실린더가 외부 주입 압력에 대처할 수 있어야 하기 때문에, 특히 멤브레인 튜브의 두께, 및 그 두께를 통해 일관된 홀을 뚫을 수 있는지 여부에 의존할 수 있다. 원통형 멤브레인 내부의 챔버는 일반적으로 연속 상 액체를 함유한다.
진동 멤브레인을 사용하는 멤브레인 에멀젼화와 대조적으로, 본 발명에서의 멤브레인, 슬리브 및 인서트는 일반적으로 정지되어 있다.
WO2012/094595에 기술된 것과 같이 종래 기술의 멤브레인은 원뿔형 또는 오목한 형상의 멤브레인에 포어를 포함한다. 하나의 예는 멤브레인내의 포어가 레이저 천공될 수 있다는 것이다. 레이저 천공된 멤브레인 포어 또는 관통 홀은 포어 직경, 포어 형상 및 포어 깊이가 실질적으로 더 균일할 것이다. 포어의 프로파일이 중요할 수 있는데, 예를 들어 포어의 유출구 주변에서 예리하고 뚜렷한(well defined) 에지가 바람직하다. 막힘을 최소화하고, 공급 압력을 감소시키고(기계적 강도 참조), 각 포어으로부터의 균일한 유량을 유지하기 위해, (소결된 멤브레인의 결과와 같은) 복잡한(convoluted, 구불구불한) 경로를 피하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 내부 보어가 비-원형(예를 들어 직사각형 슬롯)이거나 복잡한(예를 들어, 압력 강하를 최소화하기 위해 테이퍼형 또는 계단형 직경) 포어를 사용하는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.
멤브레인에서, 포어는 균일하게 이격되거나 가변 피치를 가질 수 있다. 대안적으로, 멤브레인 포어는 행 또는 원주 내에서 균일한 피치를 갖지만, 다른 방향으로 상이한 피치를 가질 수 있다.
멤브레인의 포어는 약 1μm 내지 약 100μm, 또는 약 10μm 내지 약 100μm, 또는 약 20μm 내지 약 100μm, 또는 약 30μm 내지 약 100μm, 또는 약 40μm 내지 약 100μm, 또는 약 50μm 내지 약 100μm, 또는 약 60μm 내지 약 100μm, 또는 약 70μm 내지 약 100μm, 또는 약 80μm 내지 약 100μm, 또는 약 90μm 내지 약 100μm의 포어 직경을 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서, 멤브레인의 포어는 약 1 μm 내지 약 40 μm의 포어 직경, 예를 들어 약 3 μm, 또는 약 5 μm 내지 약 20 μm, 또는 약 5 μm 내지 약 15 μm의 포어 직경을 가질 수 있다.
멤브레인에서 포어의 형상은 실질적으로 튜브형일 수 있다. 그러나, 균일하게 테이퍼진 포어를 갖는 멤브레인을 제공하는 것이 본 발명의 범위 내에 있다. 이러한 균일하게 테이퍼진 포어는 이들의 사용이 멤브레인을 가로 지르는 압력 강하를 감소시키고, 처리량/플럭스를 잠재적으로 증가시킬 수 있다는 점에서 유리할 수 있다. 또한, 직경이 본질적으로 일정하지만 내부 보어가 비-원형(예를 들어, 직사각형 슬롯) 또는 복잡하여(예를 들어, 압력 강하를 최소화하기 위해 테이퍼형 또는 계단형 직경) 높은 종횡비를 갖는 포어를 제공하는 멤브레인을 제공하하는 것도 본 발명의 범주 내에 있다.
포어간 거리 또는 피치는 특히 포어 크기에 따라 변할 수 있는데; 약 1 μm 내지 약 1,000 μm, 또는 약 2 μm 내지 약 800 μm, 또는 약 5 μm 내지 약 600 μm, 또는 약 10 μm 내지 약 500 μm, 또는 약 20 μm 내지 약 400 μm, 또는 약 30 μm 내지 약 300 μm, 또는 약 40 μm 내지 약 200 μm, 또는 약 50 μm 내지 약 100 μm, 예를 들어 약 75 μm 일 수 있다.
멤브레인의 표면 다공성은 포어 크기에 의존할 수 있고, 멤브레인의 표면적의 약 0.001 % 내지 약 20 %; 또는 약 0.01 % 내지 약 20 %, 또는 약 0.1 % 내지 약 20 %, 또는 약 1 % 내지 약 20 %, 또는 약 2 % 내지 약 20 %, 또는 약 3 % 내지 약 20 %, 또는 약 4 % 내지 약 20 %, 또는 약 5 % 내지 약 20, 또는 약 5 % 내지 약 10 % 일 수 있다.
포어의 배치는 특히 포어 크기, 처리량 등에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 포어는 패턴화된 배치일 수 있는데, 이는 정사각형, 삼각형, 선형, 원형, 직사각형 또는 다른 배치일 수 있다. 일 실시 형태에서, 포어는 정사각형 배치 상태에 있다. 본원에 기술된 "푸시-오프" 효과를 이용할 때, 포어 에지 효과는 특히 더 낮은 처리량/플럭스에서 중요할 수 있는데, 즉 "푸시 오프"는 모든 포어가 활성일 때 더 높은 범용(universal) 플럭스에서만 효과적일 수 있다. 결과적으로, 필요한 처리량/플럭스는 더 적은 수의 포어로 달성될 수 있다.
본 발명의 장치는; 특히 멤브레인은 유리; 세라믹; 금속, 예컨대 스테인레스 스틸 또는 니켈; 플루오로 중합체와 같은 중합체/플라스틱; 또는 실리콘과 같은 공지된 물질을 포함할 수 있다. 스테인레스 스틸 또는 니켈과 같은 금속, 또는 플루오로 중합체와 같은 중합체/플라스틱의 사용은 특히, 적절한 경우 감마선 조사 포함하여 당 업계에 공지된 종래의 멸균 기술을 사용함으로써 장치 및/또는 멤브레인이 멸균될 수 있다는 점에서 유리하다. 플루오로 중합체와 같은 중합체/플라스틱 재료의 사용은 특히 당 업계에 공지된 사출 성형 기술을 사용하여 장치 및/또는 멤브레인이 제조될 수 있다는 점에서 유리하다.
본원에 기술된 바와 같이, 균일한 유동 분포를 촉진하기 위해 인서트가 멤브레인에 포함될 수 있다. 그러나, 인서트가 없는 것도 본 발명의 크로스-플로 장치의 범위 내에 있다. 인서트가 존재할 때, 분기 플레이트는 연속 상 또는 분산 상의 흐름을 다수의 브랜치로 분할하도록 구성될 수 있다. 분기 플레이트가 연속 상 또는 분산 상을 분할하는지 여부는 연속상의 흐름 방향, 즉 연속 상이 제 1 유입구 또는 제 2 유입구를 통해 흐르는지에 의존할 것이다. 분기 플레이트의 수는 변할 수 있지만, 선택된 수는 균일한 흐름 분포에 이르게 하고, (에멀젼 유출구 단부에서) 과도한 전단을 갖도록 적합해야만 한다. 바람직하게는, 인서트가 존재하는 경우, 분기 플레이트는 인서트와 멤브레인 사이의 환형 영역 내에서 균일한 연속 상 흐름을 제공하기 위해 이중-분기 플레이트 또는 삼중-분기 플레이트이다. 가장 바람직하게는, 분기 플레이트는 삼중-분기 플레이트이다.
인서트에 구비된 오리피스의 개수는 주입 속도 등에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 오리피스의 수는 2 내지 6 일 수 있다. 바람직하게는, 오리피스의 수는 3이다.
인서트의 모따기 영역은 인서트가 멤브레인 내부의 제 위치에 있을 때, 인서트를 중심에 놓을 수 있게 한다는 점에서 유리하다. 인서트 단부의 외부 원주는 튜브형 멤브레인의 내경과 최소 공차를 갖는다. 이를 통해 인서트를 정확하게 중앙에 배치할 수 있어서, 일관된 환형을 제공하여 일관된 전단력을 제공한다. 일반적으로, 모따기 영역은 얕은 모따기를 포함할 것이며, 이는 흐름 분포를 균일하게 하고, 흐름이 단순히 인서트 축과 평행한 오리피스를 통해 유입되는 경우에 달성될 수 있는 것보다 더 큰 단면적을 갖는 인서트내에 오리피스를 사용할 수 있다는 점에서 유리하다. 이는 유체 속도를 낮추어, 유출구에서의 전단력 및 원치 않는 압력 손실을 최소화한다. 오리피스의 시작과 튜브형 멤브레인상의 다공성 영역의 시작 사이의 거리는 균일한 속도 분포가 확립될 수 있게 한다. 인서트의 반경 방향 치수는 선택된 유량에 대한 특정 전단력을 제공하기 위한 환형 깊이를 제공하도록 선택된다. 축 방향 치수는 일반적으로 환형 영역 및 유입구/유출구 튜브 영역보다 큰 조합된 오리피스 영역을 제공하도록 설계된다.
액적 크기 균일성은 변동 계수(CV)로 표현된다.
Figure pct00001
여기서, σ는 표준 편차이고, μ는 볼륨 분포 곡선의 평균이다.
본 발명의 장치는 특히 액적이 약 5 % 내지 약 50 %, 또는 약 5 % 내지 약 40 %, 또는 약 5 % 내지 약 30 %, 또는 약 5 % 내지 약 20 %, 예를 들어 약 10 % 내지 약 15 %의 CV로 제조될 수 있게 한다는 점에서 유리하다.
본 발명의 장치는 정지된(stationary) 시스템, 예를 들어 교반, 멤브레인 진동, 펄싱 등에 의해 교반되지 않은 시스템에서, 여기에 기술된 제어된 액적 CV를 높은 처리량/플럭스와 결합할 수 있기 때문에 더욱 유리하다.
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 따르면, 제 1 상을 제 2 상에 분산시킴으로써 에멀젼을 제조하기 위한 크로스-플로 장치가 제공되고; 상기 크로스-플로 장치는 약 5 % 내지 약 50 %의 CV를 갖는 액적을 제좀하에 있어서, 약 1 내지 약 106 LMH의 처리량/플럭스를 가질 수 있고, 또는 약 10 내지 약 105 LMH, 또는 약 100 내지 약 104 LMH, 또는 약 100 내지 약 103 LMH의 처리량/플럭스를 가질 수 있다. 본 발명의 대안적인 양태에 따르면, 처리량/플럭스는 약 0.1 내지 약 103 LMH, 또는 약 1 내지 약 102 LMH, 또는 약 1 내지 약 10 LMH 일 수 있다. 이러한 낮은 플럭스 속도는 일반적으로 점성 분산 상과 함께 사용하기에 적합하다.
보다 구체적으로, 본 발명의 이러한 측면에 따르면, 제 1 상을 제 2 상에 분산시킴으로써 에멀젼을 제조하기 위한 크로스-플로 장치가 제공되고; 상기 크로스-플로 장치는:
제 1 단부에 제 1 유입구를 구비하는 외부 튜브형 슬리브; 에멀젼 유출구; 및 제 1 유입구로부터 원위에 있으며 제 1 유입구에 대해 경사진 제 2 유입구;
복수의 포어를 구비하며 상ㄱ기 튜브형 슬리브 내부에 위치되도록 적응된 튜브형 멤브레인; 및
선택적으로, 상기 튜브형 멤브레인 내부에 위치되도록 적응된 인서트로서, 상기 인서트는 유입구 단부 및 유출구 단부를 포함하고, 각각의 유입구 단부 및 유출구 단부는 모따기 영역을 구비하고, 상기 모따기 영역은 복수의 오리피스 및 분기 플레이트를 구비하고;를 포함하고,
제 1 상을 제 2 상 분산시켜 에멀젼을 제조하기 위하여, 상기 크로스-플로 장치는 1 내지 106 LMH의 처리량을 가질 수 있고, 약 5 % 내지 약 50 %의 CV를 갖는 에멀젼 액적을 생산할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 크로스-플로 장치는 본원에 기술된 바와 같은 인서트를 포함하고, 분산 상이 튜브형 멤브레인의 외부로부터 내부로 이동하도록, 제 1 유입구는 연속 상 제 1 유입구이고, 제 2 유입구는 분산 상 유입구이다.
본 발명의 다른 양태에서, 크로스-플로 장치는 인서트를 포함하지 않으며, 분산 상이 튜브형 멤브레인 내부에서 외부로 이동하도록, 제 1 유입구는 분산 상 제 1 유입구이고, 제 2 유입구는 연속 상 유입구이다.
멤브레인 에멀젼화 공정은 에멀젼 또는 분산액을 생성하는 것이며, 이는 표면으로부터 분산된 상 액적을 분리하기 위해 멤브레인 표면에서 전단력을 통상 사용하고, 그 후 이들이 불혼화성 연속 상에 분산되게 한다. 멤브레인 표면에서의 높은 표면 전단은 미세 분산액 및 에멀젼의 형성에 적합하지만, 낮은 표면 전단 또는 표면 전단이 없는 경우, 더 큰 액적의 형성에 적합하다. 표면 전단이 없는 경우, 멤브레인 표면으로부터 액적을 분리시키는 힘은 일반적으로 부력인 것으로 여겨지며, 이는 모세관 력, 즉 액적을 멤브레인 표면에 유지시키는 힘에 대항한다(counteract).
그러나, Kosvintsev는 (Kosvintsev, SR, 2008. 멤브레인 에멀젼화: 표면 전단이 없는 상태에서 액적 크기 및 균일성. Journal of Membrane Science, 313(1-2), pp. 182-189)에서, 멤브레인 포어으로부터 분리를 야기하는 추가적인 힘이 존재하고, 이 힘이 멤브레인 표면에 많은 액적이 있을 때 적용될 수 있어서, 액적이 그들의 바람직한 구형으로 변형되게 한다고 제안하기 위한 관찰적 증거가 있다고 보고하였다. 이 힘은 "푸시-투-분리" 또는 "푸시-오프" 힘으로 알려져 있다.
따라서, 분산된 액적 크기 모델링 및 이해를 위해, 이웃하는 액적의 존재로 인해 추가적인 힘이 존재하는데, 이는 다른 구형 및 최소 에너지 상태로부터 액적을 변형시키고 푸시-오프 힘을 야기하고, 그 후 액적은 분리 후 구형으로 돌아올 때 최소 에너지 상태를 달성할 수 있다. 매우 규칙적인 멤브레인에서, 이러한 추가적인 힘의 존재는 보다 균일한 크기의 액적을 생성하는 데 도움이 될 수 있다.
본 발명의 추가의 측면에 따르면, 본원에 기재된 장치를 사용하여 에멀젼을 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본원에 기재된 방법을 사용하여 제조된 에멀젼 또는 분산액이 제공된다.
장치의 사용은 "첨단 기술" 제품의 제조에 적합하고, 예를 들어 크로마토그래피 수지, 의료 진단 입자, 약물 담체, 식품, 향료, 방향제 및 캡슐화, 즉 높은 액적 크기 균일성, 및 10μm 임계값 미만에서는 분산액의 재순환을 통한 간단한 크로스플로가 액적을 생성하는데 사용될 수 있는 10μm 임계값 이상이 요구되는 분야에서 사용하기에 적합하다. 본 발명의 장치를 사용하여 수득된 액적은 형성된 에멀젼 내에서 널리 공지된 중합, 겔화 또는 코아세르베이션 공정(정전기 구동 액체-액체 상 분리)을 통해 고체가 될 수 있다.
본 발명은 이제 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다:
도 1(a)는 튜브형 슬리브의 단면도이고, 도 1(b)는 슬리브의 평면도이다.
도 2는 인서트의 사시도이다.
도 3은 B-B 선을 따른 단면도이다.
도 4는 인서트의 단부의 확대도이다.
도 5(a)는 시일 페룰의 사시도이고, 도 5(b)는 시일 페룰의 단면도이다.
도 6은 분해된 크로스-플로 장치의 사시도이다.
도 7은 원위치에서(in situ) 멤브레인 및 인서트를 갖는 튜브형 슬리브의 단면도이다.
도 8은 원위치에서 멤브레인 및 인서트를 갖는 튜브형 슬리브의 단부의 확대도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 에멀젼 또는 분산액을 생산하기 위한 크로스-플로 장치(1)는 제 1 단부(4)에서 제 1 유입구(3), 제 2 단부(6)에서 에멀젼 유출구(5)를 구비하는 외부 튜브형 슬리브(2); 및 제 1 유입구(3)로부터 원위에 있으며 제 1 유입구(3)에 대해 경사진 제 2 유입구(7)를 포함한다. 각각의 단부(4, 6)는 플랜지(8, 9)를 구비한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 인서트(10)는 제 1 및 제 2 중공 모따기 단부(12 및 13)를 갖는 종 방향 로드(11)를 포함한다. 모따기 단부(12 및 13) 각각은 모따기 표면(14 및 15)을 포함하고, 각각의 모따기 표면은 3 개의 오리피스(16a 및 16b(16c는 도시되지 않음); (및 17a, 17b 및 17c))를 구비한다. 내부적으로 각각의 모따기된 단부(12 및 13)는 핀(19a, 19b 및 19c)을 포함하는 삼분지(trifurcation) 플레이트(18a(도시되지 않음) 및 18b)를 구비한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 시일 페룰(20)은 튜브형 슬리브(2)의 각 단부(4 및 6)에 위치되도록 구성된다. 시일 페룰(20)은 일 단부(23)에 플랜지(22)를 갖는 실린더(21) 및 O-링 시일(25, 도시되지 않음)을 위한 시트로서 작용하는 돌출부(24)를 포함한다. 사용시 플랜지(23)는 슬리브(2)의 플랜지(8 및 9)와 정합되도록(mate with) 구성된다.
도 6을 참조하면, 분해된 크로스-플로 장치(1)는 외부 튜브형 슬리브(2), 멤브레인(26) 및 인서트(10)를 포함한다. 슬리브(2)의 각각의 단부(4 및 6)는 시일 페룰(20, 20a) 및 O-링 시일(25 및 25a)을 구비한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 조립된 크로스-플로 장치(1)는 슬리브(2) 내부에 위치되는 멤브레인(26)을 갖는 외부 슬리브(2), 및 멤브레인(26) 내부에 위치되는 인서트(10)를 포함한다. 인서트(10)는 멤브레인(26)의 중앙에 위치하고, 멤브레인(26)의 각 단부(26a, 26b)는 시일 페룰(20, 20a)에 의해 압축되는 O-링 시일(25, 25a)에 의해 밀봉된다.
사용시, 도시된 실시 예에서, 연속 상은 슬리브(2)의 유입구 단부(4)에서 오리피스(16a 및 16b)(도시되지 않음)를 통과하고, 인서트(2)와 멤브레인(26) 사이의 갭(27)을 통과할 것이다. 분산 상은 연속된 상과 접촉하여 에멀젼 또는 분산액을 형성하기 위해, 브랜치된 제 2 유입구(7)를 통해, 그리고 멤브레인(26)을 통해 갭(27)으로 통과할 것이다. 상기 에멀젼 또는 분산액은 유출구 단부(6)에서 크로스-플로 장치(1)로부터 유출될 것이다.
당업자는 이것이 본 발명의 일 실시 예라는 것을 이해할 것이다. 여기에 도시되지는 않았지만, 흐름은 설명된 것과 반대 방향일 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 분산 단계는 슬리브의 유입구 단부에 도입될 수 있고, 연속 상은 제 2 브랜치된 유입구에 도입될 수 있다. 이러한 추가 실시 예는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (163)

  1. 제 1 상을 제 2 상에 분산시킴으로써 에멀젼 또는 분산액을 생산하기 위한 크로스-플로 장치로서, 상기 크로스-플로 장치는:
    제 1 단부에 제 1 유입구를 구비하는 외부 튜브형 슬리브; 에멀젼 유출구; 및 제 1 유입구로부터 원위에 있으며 제 1 유입구에 대해 경사진 제 2 유입구;
    복수의 포어를 구비하며 상ㄱ기 튜브형 슬리브 내부에 위치되도록 적응된 튜브형 멤브레인; 및
    선택적으로, 상기 튜브형 멤브레인 내부에 위치되도록 적응된 인서트로서, 상기 인서트는 유입구 단부 및 유출구 단부를 포함하고, 각각의 유입구 단부 및 유출구 단부는 모따기 영역을 구비하고, 상기 모따기 영역은 복수의 오리피스 및 분기 플레이트를 구비하고;
    를 포함하는 크로스-플로 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는 인서트를 포함하는 크로스-플로 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는 인서트를 포함하지 않는 크로스-플로 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 에멀젼 유출구는 일반적으로 상기 튜브형 슬리브의 제 2 단부에 있는 크로스-플로 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 에멀젼 유출구는 일반적으로 상기 튜브형 슬리브의 측면 브랜치에 있는 크로스-플로 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 유입구는 연속 상 제 1 유입구이고, 상기 제 2 유입구는 분산 상 유입구인 크로스-플로 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 유입구는 분산 상 제 1 유입구이고, 상기 제 2 유입구는 연속 상 유입구인 크로스-플로 장치.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 튜브형 멤브레인은 외부 슬리브 내에 중앙에 위치하여, 상기 멤브레인과 상기 슬리브 사이의 간격이 상기 튜브형 멤브레인 주위의 임의의 지점에서 동일하거나 실질적으로 동일한 치수의 환형을 포함하는 크로스-플로 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 간격은 약 0.05 내지 약 10mm 인 크로스-플로 장치.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 인서트는 테이퍼진 크로스-플로 장치.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 튜브형 멤브레인은 외부 슬리브 내에 중앙에 위치하여, 상기 멤브레인과 상기 인서트 사이의 간격이 상기 인서트 주위의 임의의 지점에서 동일하거나 실질적으로 동일한 치수의 환형을 포함하는 크로스-플로 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 간격은 약 0.05 내지 약 10mm 인 크로스-플로 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 멤브레인의 내부 직경은 약 1mm 내지 약 10mm 인 크로스-플로 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 크로스-플로 장치는 복수의 튜브형 멤브레인을 포함하는 크로스-플로 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 각각의 멤브레인은 그 안에 위치된 인서트를 갖는 크로스-플로 장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 복수의 멤브레인은 서로 나란히 위치된 멤브레인의 클러스터로서 그룹화되는 크로스-플로 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 슬리브의 유입구 및 유출구 단부는 일반적으로 시일 어셈블리를 구비하는 크로스-플로 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 외부 슬리브의 유입구 및 유출구 단부상의 시일 어셈블리는 동일한 크로스-플로 장치.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 시일 어셈블리는 각 단부에 플랜지를 구비하는 튜브형 페룰을 포함하고; (결합될 때) 상기 외부 슬리브에 인접한 단부에 위치된 제 1 플랜지는 O-링 시일을 위한 시트로서 작용하는 원주형 내부 리세스를 구비하고, 여기서 O-링 시일은 멤브레인이 O-링을 통해 슬라이딩되도록, 느슨하게 끼움 가능한 크로스-플로 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 O-링 시일은 상기 인서트의 단부 주위에 그리고 상기 외부 슬리브의 리세스 내에 위치되도록 적응되는 크로스-플로 장치.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인 포어는 레이저 천공되는 크로스-플로 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 멤브레인 포어는 포어 직경, 포어 형상 및 포어 깊이가 실질적으로 균일한 크로스-플로 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 멤브레인 포어는 일반적으로 균일하게 이격되어 있는 크로스-플로 장치.
  24. 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어의 직경은 약 1 μm 내지 약 100 μm 인 크로스-플로 장치.
  25. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어의 형상은 실질적으로 튜브형인 크로스-플로 장치.
  26. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어간 거리는 약 1 μm 내지 약 1,000 μm 인 크로스-플로 장치.
  27. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인의 표면 다공성은 멤브레인의 표면적의 약 0.001 % 내지 약 20 % 일 수 있는 크로스-플로 장치.
  28. 제 21 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어는 패턴화된 배치인 크로스-플로 장치.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 패턴화된 배치는 정사각형, 삼각형, 선형, 원형 또는 직사각형 배치인 크로스-플로 장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 패턴화된 배치는 정사각 배치인 크로스-플로 장치.
  31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인은 유리; 세라믹; 금속; 중합체/플라스틱 또는 실리콘으로부터 선택된 물질을 포함하는 크로스-플로 장치.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 멤브레인은 금속을 포함하는 크로스-플로 장치.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 금속은 스테인레스 스틸인 크로스-플로 장치.
  34. 제 2 항에 있어서, 상기 분기 플레이트는 이중-분기 플레이트 또는 삼중-분기 플레이트인 크로스-플로 장치.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 분기 플레이트는 삼중-분기 플레이트인 크로스-플로 장치.
  36. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서, 상기 인서트에 구비된 오리피스의 개수는 2 내지 6 개인 크로스-플로 장치.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 인서트에 구비된 오리피스의 개수는 3 개인 크로스-플로 장치.
  38. 제 34 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인서트상의 모따기 영역은 얕은 모따기를 포함하는 크로스-플로 장치.
  39. 제 1 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 약 5 % 내지 약 50 %의 CV를 갖는 액적을 제조하기에 적합한 크로스-플로 장치.
  40. 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 1 내지 106 LMH의 처리량을 가질 수 있는 크로스-플로 장치.
  41. 제 39 항 또는 제 40 항에 있어서, 상기 장치는 1 내지 106 LMH의 처리량을 가질 수 있고 약 5 % 내지 약 50 %의 CV를 갖는 액적을 제조하는데 적합한 크로스-플로 장치.
  42. 제 1 상을 제 2 상에 분산시킴으로써 에멀젼 또는 분산액을 생산하기 위한 크로스-플로 장치로서, 상기 크로스-플로 장치는:
    제 1 단부에 제 1 유입구를 구비하는 외부 튜브형 슬리브; 제 2 단부에서의 에멀젼 유출구; 및 제 1 유입구로부터 원위에 있으며 제 1 유입구에 대해 경사진 제 2 유입구;
    복수의 포어를 구비하며 상기 튜브형 슬리브 내부에 위치되도록 적응된 튜브형 멤브레인; 및
    선택적으로, 상기 튜브형 멤브레인 내부에 위치되도록 적응된 인서트로서, 상기 인서트는 유입구 단부 및 유출구 단부를 포함하고, 각각의 유입구 단부 및 유출구 단부는 모따기 영역을 구비하고, 상기 모따기 영역은 복수의 오리피스 및 분기 플레이트를 구비하고;를 포함하고,
    제 1 상을 제 2 상에 분산시켜 에멀젼을 제조하기 위하여, 상기 크로스-플로 장치는 1 내지 106 LMH의 처리량을 가질 수 있고, 약 5 % 내지 약 50 %의 CV를 갖는 에멀젼 액적을 생산할 수 있는 크로스-플로 장치.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 장치는 인서트를 포함하는 크로스-플로 장치.
  44. 제 42 항에 있어서, 상기 장치는 인서트를 포함하지 않는 크로스-플로 장치.
  45. 제 42 항에 있어서, 상기 에멀젼 유출구는 일반적으로 튜브형 슬리브의 제 2 단부에 있는 크로스-플로 장치.
  46. 제 42 항에 있어서, 상기 에멀젼 유출구는 일반적으로 튜브형 슬리브의 측면 브랜치에 있는 크로스-플로 장치.
  47. 제 42 항에 있어서, 상기 제 1 유입구는 연속 상 제 1 유입구이고, 상기 제 2 유입구는 분산 상 유입구인 크로스-플로 장치.
  48. 제 42 항에 있어서, 상기 제 1 유입구는 분산 상 제 1 유입구이고, 상기 제 2 유입구는 연속 상 유입구인 크로스-플로 장치.
  49. 제 44 항에 있어서, 상기 튜브형 멤브레인은 외부 슬리브 내에 중앙에 위치하여, 상기 멤브레인과 상기 슬리브 사이의 간격이 상기 튜브형 멤브레인 주위의 임의의 지점에서 동일하거나 실질적으로 동일한 치수의 환형을 포함하는 크로스-플로 장치.
  50. 제 49 항에 있어서, 상기 간격은 약 0.05 내지 약 10mm 인 크로스-플로 장치.
  51. 제 43 항에 있어서, 상기 튜브형 멤브레인은 외부 슬리브 내에 중앙에 위치하여, 상기 멤브레인과 상기 인서트 사이의 간격이 상기 인서트 주위의 임의의 지점에서 동일하거나 실질적으로 동일한 치수의 환형을 포함하는 크로스-플로 장치.
  52. 제 51 항에 있어서, 상기 간격은 약 0.05 내지 약 10mm 인 크로스-플로 장치.
  53. 제 42 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 멤브레인의 내부 직경은 약 1mm 내지 약 10mm 인 크로스-플로 장치.
  54. 제 42 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 슬리브의 유입구 및 유출구 단부는 일반적으로 시일 어셈블리를 구비하는 크로스-플로 장치.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 외부 슬리브의 유입구 및 유출구 단부상의 시일 어셈블리는 동일한 크로스-플로 장치.
  56. 제 54 항 또는 제 55 항에 있어서, 상기 시일 어셈블리는 각 단부에 플랜지를 구비하는 튜브형 페룰을 포함하고; (결합될 때) 상기 외부 슬리브에 인접한 단부에 위치된 제 1 플랜지는 O-링 시일을 위한 시트로서 작용하는 원주형 내부 리세스를 구비하고, 여기서 O-링 시일은 멤브레인이 O-링을 통해 슬라이딩되도록, 느슨하게 끼움 가능한 크로스-플로 장치.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 O-링 시일은 상기 인서트의 단부 주위에 그리고 상기 외부 슬리브의 리세스 내에 위치되도록 적응되는 크로스-플로 장치.
  58. 제 42 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인 포어는 레이저 천공되는 크로스-플로 장치.
  59. 제 58 항에 있어서, 상기 멤브레인 포어는 포어 직경, 포어 형상 및 포어 깊이가 실질적으로 균일한 크로스-플로 장치.
  60. 제 59 항에 있어서, 상기 멤브레인 포어는 일반적으로 균일하게 이격되어 있는 크로스-플로 장치.
  61. 제 58 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어의 직경은 약 1 μm 내지 약 100 μm 인 크로스-플로 장치.
  62. 제 58 항 내지 제 61 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어의 형상은 실질적으로 튜브형인 크로스-플로 장치.
  63. 제 58 항 내지 제 62 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어간 거리는 약 1 μm 내지 약 1,000 μm 인 크로스-플로 장치.
  64. 제 58 항 내지 제 63 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인의 표면 다공성은 멤브레인의 표면적의 약 0.001 % 내지 약 20 % 일 수 있는 크로스-플로 장치.
  65. 제 58 항 내지 제 64 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어는 패턴화된 배치인 크로스-플로 장치.
  66. 제 65 항에 있어서, 상기 패턴화된 배치는 정사각형, 삼각형, 선형, 원형 또는 직사각형 배치인 크로스-플로 장치.
  67. 제 66 항에 있어서, 상기 패턴화된 배치는 정사각 배치인 크로스-플로 장치.
  68. 제 42 항 내지 제 67 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인은 유리; 세라믹; 금속; 중합체/플라스틱 또는 실리콘으로부터 선택된 물질을 포함하는 크로스-플로 장치.
  69. 제 68 항에 있어서, 상기 멤브레인은 금속을 포함하는 크로스-플로 장치.
  70. 제 69 항에 있어서, 상기 금속은 스테인레스 스틸인 크로스-플로 장치.
  71. 제 43 항에 있어서, 상기 분기 플레이트는 이중-분기 플레이트 또는 삼중-분기 플레이트인 크로스-플로 장치.
  72. 제 71 항에 있어서, 상기 분기 플레이트는 삼중-분기 플레이트인 크로스-플로 장치.
  73. 제 71 항 또는 제 72 항에 있어서, 상기 인서트에 구비된 오리피스의 개수는 2 내지 6 개인 크로스-플로 장치.
  74. 제 73 항에 있어서, 상기 인서트에 구비된 오리피스의 개수는 3 개인 크로스-플로 장치.
  75. 제 43 항에 있어서, 상기 인서트상의 모따기 영역은 얕은 모따기를 포함하는 크로스-플로 장치.
  76. 제 42 항 내지 제 75 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 약 5 % 내지 약 50 %의 CV를 갖는 액적을 제조하기에 적합한 크로스-플로 장치.
  77. 제 42 항 내지 제 76 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 1 내지 106 LMH의 처리량을 가질 수 있는 크로스-플로 장치.
  78. 제 76 항 또는 제 77 항에 있어서, 상기 장치는 1 내지 106 LMH의 처리량을 가질 수 있고 약 5 % 내지 약 50 %의 CV를 갖는 액적을 제조하는데 적합한 크로스-플로 장치.
  79. 제 1 항에 따른 장치를 사용하여 에멀젼을 제조하는 방법.
  80. 제 42 항에 따른 장치를 사용하여 에멀젼을 제조하는 방법.
  81. 제 79 항 또는 제 80 항에 있어서, 상기 장치는 인서트를 포함하는 방법.
  82. 제 79 항 또는 제 80 항에 있어서, 상기 장치는 인서트를 포함하지 않는 방법.
  83. 제 79 항 또는 제 80 항에 있어서, 상기 에멀젼 유출구는 일반적으로 튜브형 슬리브의 제 2 단부에 있는 방법.
  84. 제 79 항 또는 제 80 항에 있어서, 상기 에멀젼 유출구는 일반적으로 튜브형 슬리브의 측면 브랜치에 있는 방법.
  85. 제 79 항 또는 제 80 항에 있어서, 상기 제 1 유입구는 연속 상 제 1 유입구이고, 상기 제 2 유입구는 분산 상 유입구인 방법.
  86. 제 79 항 또는 제 80 항에 있어서, 상기 제 1 유입구는 분산 상 제 1 유입구이고, 상기 제 2 유입구는 연속 상 유입구인 방법.
  87. 제 79 항 내지 제 86 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 멤브레인은 외부 슬리브 내에 중앙에 위치하여, 상기 멤브레인과 상기 슬리브 사이의 간격이 상기 튜브형 멤브레인 주위의 임의의 지점에서 동일하거나 실질적으로 동일한 치수의 환형을 포함하는 방법.
  88. 제 87 항에 있어서, 상기 간격은 약 0.05 내지 약 10mm 인 방법.
  89. 제 82 항에 있어서, 상기 인서트는 테이퍼진 방법.
  90. 제 81 항에 있어서, 상기 튜브형 멤브레인은 외부 슬리브 내에 중앙에 위치하여, 상기 멤브레인과 상기 인서트 사이의 간격이 상기 인서트 주위의 임의의 지점에서 동일하거나 실질적으로 동일한 치수의 환형을 포함하는 방법.
  91. 제 90 항에 있어서, 상기 간격은 약 0.05 내지 약 10mm 인 방법.
  92. 제 79 항 내지 제 91 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 멤브레인의 내경은 약 1mm 내지 약 10mm 인 방법.
  93. 제 79 항에 있어서, 상기 크로스-플로 장치가 복수의 튜브형 멤브레인을 포함하는 방법.
  94. 제 93 항에 있어서, 각각의 멤브레인은 그 안에 위치된 인서트를 갖는 방법.
  95. 제 93 항 또는 제 94 항에 있어서, 복수의 멤브레인은 서로 나란히 위치된 멤브레인의 클러스터로서 그룹화되는 방법.
  96. 제 79 항 내지 제 95 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 슬리브의 유입구 및 유출구 단부는 일반적으로 시일 어셈블리를 구비하는 방법.
  97. 제 96 항에 있어서, 상기 외부 슬리브의 유입구 및 유출구 단부상의 시일 어셈블리는 동일한 방법.
  98. 제 96 항 또는 제 97 항에 있어서, 상기 시일 어셈블리는 각 단부에 플랜지를 구비하는 튜브형 페룰을 포함하고; (결합될 때) 상기 외부 슬리브에 인접한 단부에 위치된 제 1 플랜지는 O-링 시일을 위한 시트로서 작용하는 원주형 내부 리세스를 구비하고, 여기서 O-링 시일은 멤브레인이 O-링을 통해 슬라이딩되도록, 느슨하게 끼움 가능한 방법.
  99. 제 98 항에 있어서, 상기 O-링 시일은 상기 인서트의 단부 주위에 그리고 상기 외부 슬리브의 리세스 내에 위치되도록 적응되는 방법.
  100. 제 79 항 내지 제 99 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인 포어는 레이저 천공되는 방법.
  101. 제 100 항에 있어서, 상기 멤브레인 포어는 포어 직경, 포어 형상 및 포어 깊이가 실질적으로 균일한 방법.
  102. 제 101 항에 있어서, 상기 멤브레인 포어는 일반적으로 균일하게 이격되어 있는 방법.
  103. 제 100 항 또는 제 101 항에 있어서, 상기 포어의 직경은 약 1 μm 내지 약 100 μm 인 방법.
  104. 제 100 항 내지 제 103 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어의 형상은 실질적으로 튜브형인 방법.
  105. 제 100 항 내지 제 104 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어간 거리는 약 1 μm 내지 약 1,000 μm 인 방법.
  106. 제 100 항 내지 제 105 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인의 표면 다공성은 멤브레인의 표면적의 약 0.001 % 내지 약 20 % 일 수 있는 방법.
  107. 제 100 항 내지 제 106 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어는 패턴화된 배치인 방법.
  108. 제 107 항에 있어서, 상기 패턴화된 배치는 정사각형, 삼각형, 선형, 원형 또는 직사각형 배치인 방법.
  109. 제 108 항에 있어서, 상기 패턴화된 배치는 정사각 배치인 방법.
  110. 제 79 항 내지 제 103 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인은 유리; 세라믹; 금속; 중합체/플라스틱 또는 실리콘으로부터 선택된 물질을 포함하는 방법.
  111. 제 110 항에 있어서, 상기 멤브레인은 금속을 포함하는 방법.
  112. 제 111 항에 있어서, 상기 금속은 스테인레스 스틸인 방법.
  113. 제 81 항에 있어서, 상기 분기 플레이트는 이중-분기 플레이트 또는 삼중-분기 플레이트인 방법.
  114. 제 113 항에 있어서, 상기 분기 플레이트는 삼중-분기 플레이트인 방법.
  115. 제 113 항 내지 제 114 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인서트에 구비된 오리피스의 개수는 2 내지 6 개인 방법.
  116. 제 115 항에 있어서, 상기 인서트에 구비된 오리피스의 개수는 3 개인 방법.
  117. 제 113 항 내지 제 116 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인서트상의 모따기 영역은 얕은 모따기를 포함하는 방법.
  118. 제 79 항 내지 제 117 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 약 5 % 내지 약 50 %의 CV를 갖는 액적을 제조하기에 적합한 방법.
  119. 제 79 항 내지 제 118 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 1 내지 106 LMH의 처리량을 가질 수 있는 방법.
  120. 제 118 항 또는 제 119 항에 있어서, 상기 장치는 1 내지 106 LMH의 처리량을 가질 수 있고 약 5 % 내지 약 50 %의 CV를 갖는 액적을 제조하는데 적합한 방법.
  121. 제 79 항에 따른 방법을 사용하여 제조된 에멀젼 또는 분산액.
  122. 제 80 항에 따른 방법을 사용하여 제조된 에멀젼 또는 분산액.
  123. 제 121 항 또는 제 122 항에 있어서, 상기 장치는 인서트를 포함하는 에멀젼 또는 분산액.
  124. 제 121 항 또는 제 122 항에 있어서, 상기 장치는 인서트를 포함하지 않는 에멀젼 또는 분산액.
  125. 제 121 항 또는 제 122 항에 있어서, 상기 에멀젼 유출구는 일반적으로 상기 튜브형 슬리브의 제 2 단부에 있는 에멀젼 또는 분산액.
  126. 제 121 항 또는 제 122 항에 있어서, 상기 에멀젼 유출구는 일반적으로 상기 튜브형 슬리브의 측면 브랜치에 있는 에멀젼 또는 분산액.
  127. 제 121 항 또는 제 122 항에 있어서, 상기 제 1 유입구는 연속 상 제 1 유입구이고, 상기 제 2 유입구는 분산 상 유입구인 에멀젼 또는 분산액.
  128. 제 121 항 또는 제 122 항에 있어서, 상기 제 1 유입구는 분산 상 제 1 유입구이고, 상기 제 2 유입구는 연속 상 유입구인 에멀젼 또는 분산액.
  129. 제 121 항 내지 제 128 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 멤브레인은 외부 슬리브 내에 중앙에 위치하여, 상기 멤브레인과 상기 슬리브 사이의 간격이 상기 튜브형 멤브레인 주위의 임의의 지점에서 동일하거나 실질적으로 동일한 치수의 환형을 포함하는 에멀젼 또는 분산액.
  130. 제 129 항에 있어서, 상기 간격은 약 0.05 내지 약 10mm 인 에멀젼 또는 분산액.
  131. 제 123 항에 있어서, 상기 인서트는 테이퍼진 에멀젼 또는 분산액.
  132. 제 123 항에 있어서, 상기 튜브형 멤브레인은 외부 슬리브 내에 중앙에 위치하여, 상기 멤브레인과 상기 인서트 사이의 간격이 상기 인서트 주위의 임의의 지점에서 동일하거나 실질적으로 동일한 치수의 환형을 포함하는 에멀젼 또는 분산액.
  133. 제 132 항에 있어서, 상기 간격은 약 0.05 내지 약 10mm 인 에멀젼 또는 분산액.
  134. 제 121 항 내지 제 133 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브형 멤브레인의 내부 직경은 약 1mm 내지 약 10mm 인 에멀젼 또는 분산액.
  135. 제 121 항에 있어서, 상기 크로스-플로 장치는 복수의 튜브형 멤브레인을 포함하는 에멀젼 또는 분산액.
  136. 제 135 항에 있어서, 각각의 멤브레인은 본원에 기재된 바와 같이 그 내측에 위치된 인서트를 선택적으로 가질 수 있는 에멀젼 또는 분산액.
  137. 제 135 항 또는 제 136 항에 있어서, 복수의 멤브레인은 서로 나란히 위치된 멤브레인의 클러스터로서 그룹화되는 에멀젼 또는 분산액.
  138. 제 121 항 내지 제 134 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 슬리브의 유입구 및 유출구 단부는 일반적으로 시일 어셈블리를 구비하는 에멀젼 또는 분산액.
  139. 제 138 항에 있어서, 상기 외부 슬리브의 유입구 및 유출구 단부상의 시일 어셈블리는 동일한 에멀젼 또는 분산액.
  140. 제 138 항 또는 제 139 항에 있어서, 상기 시일 어셈블리는 각 단부에 플랜지를 구비하는 튜브형 페룰을 포함하고; (결합될 때) 상기 외부 슬리브에 인접한 단부에 위치된 제 1 플랜지는 O-링 시일을 위한 시트로서 작용하는 원주형 내부 리세스를 구비하고, 여기서 O-링 시일은 멤브레인이 O-링을 통해 슬라이딩되도록, 느슨하게 끼움 가능한 에멀젼 또는 분산액.
  141. 제 140 항에 있어서, 상기 O-링 시일은 상기 인서트의 단부 주위에 그리고 상기 외부 슬리브의 리세스 내에 위치되도록 적응되는 에멀젼 또는 분산액.
  142. 제 121 항 내지 제 129 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인 포어는 레이저 천공되는 에멀젼 또는 분산액.
  143. 제 142 항에 있어서, 상기 멤브레인 포어는 포어 직경, 포어 형상 및 포어 깊이가 실질적으로 균일한 에멀젼 또는 분산액.
  144. 제 143 항에 있어서, 상기 멤브레인 포어는 일반적으로 균일하게 이격되어 있는 에멀젼 또는 분산액.
  145. 제 142 항 내지 제 144 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어의 직경은 약 1 μm 내지 약 100 μm 인 에멀젼 또는 분산액.
  146. 제 142 항 내지 제 145 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어의 형상은 실질적으로 튜브형인 에멀젼 또는 분산액.
  147. 제 142 항 내지 제 146 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어간 거리는 약 1 μm 내지 약 1,000 μm 인 에멀젼 또는 분산액.
  148. 제 142 항 내지 제 147 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인의 표면 다공성은 멤브레인의 표면적의 약 0.001 % 내지 약 20 % 일 수 있는 에멀젼 또는 분산액.
  149. 제 142 항 내지 제 148 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포어는 패턴화된 배치인 에멀젼 또는 분산액.
  150. 제 149 항에 있어서, 상기 패턴화된 배치는 정사각형, 삼각형, 선형, 원형 또는 직사각형 배치인 에멀젼 또는 분산액.
  151. 제 150 항에 있어서, 상기 패턴화된 배치는 정사각 배치인 에멀젼 또는 분산액.
  152. 제 121 항 내지 제 151 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인은 유리; 세라믹; 금속; 중합체/플라스틱 또는 실리콘으로부터 선택된 물질을 포함하는 에멀젼 또는 분산액.
  153. 제 152 항에 있어서, 상기 멤브레인은 금속을 포함하는 에멀젼 또는 분산액.
  154. 제 153 항에 있어서, 상기 금속은 스테인레스 스틸인 에멀젼 또는 분산액.
  155. 제 119 항에 있어서, 상기 분기 플레이트는 이중-분기 플레이트 또는 삼중-분기 플레이트인 에멀젼 또는 분산액.
  156. 제 155 항에 있어서, 상기 분기 플레이트는 삼중-분기 플레이트인 에멀젼 또는 분산액.
  157. 제 119 항 내지 제 156 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인서트에 구비된 오리피스의 개수는 2 내지 6 개인 에멀젼 또는 분산액.
  158. 제 157 항에 있어서, 상기 인서트에 구비된 오리피스의 개수는 3 개인 에멀젼 또는 분산액.
  159. 제 119 항 내지 제 158 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인서트상의 모따기 영역은 얕은 모따기를 포함하는 에멀젼 또는 분산액.
  160. 제 121 항 내지 제 159 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 약 5 % 내지 약 50 %의 CV를 갖는 액적을 제조하기에 적합한 에멀젼 또는 분산액.
  161. 제 121 항 내지 제 160 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 1 내지 106 LMH의 처리량을 가질 수 있는 에멀젼 또는 분산액
  162. 제 160 항 또는 제 161 항에 있어서, 상기 장치는 1 내지 106 LMH의 처리량을 가질 수 있고 약 5 % 내지 약 50 %의 CV를 갖는 액적을 제조하는데 적합한 에멀젼 또는 분산액.
  163. 첨부된 설명 및 도면을 참조하여 본원에 기술된 크로스-플로 장치, 방법, 에멀젼 또는 분산액.

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