TWI571256B - 具熱隔離裝置之噴霧造粒系統 - Google Patents

Description

具熱隔離裝置之噴霧造粒系統

本發明是有關於一種噴霧造粒系統，特別是有關於一種具有熱隔離裝置之噴霧造粒系統。

噴霧造粒技術目前已廣泛應用於製藥、化學、材料、食品以及化妝品工業，此種製程具有可控制藥品粒度，適用於各種藥劑配方，瞬間乾燥、產品品質良好、可組成多級乾燥與生產製程簡單等優點。其中微球的製造方法中，以噴霧乾燥法、噴霧冷凍法及液中硬化法應用最為廣泛。

噴霧乾燥法基本上是一種固液兩相分離的處理技術，將流體狀的原料漿液，利用霧化噴嘴霧化形成許多微小液滴，以增加比表面積。當這些微小液滴在噴霧艙中與乾燥或冷氣流接觸時，表面將瞬間乾燥而得到粉粒或膠囊。然而當此些微小液滴具有黏性時，則會於乾燥的過程中黏著於噴嘴上而阻住噴嘴，進而造成噴嘴之損傷。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種具熱隔離裝置之噴霧造粒系統，藉以避免具由黏性之微小液滴於乾燥的過程中黏著於噴嘴上而阻住噴嘴之情形發生。

為達上述目的，本發明提供一種具熱隔離裝置之噴霧造粒系統，至少包含：進料裝置，提供單粒徑原始微球之製造材料；噴嘴裝置，連接進料裝置，並利用此製造材料而噴出單粒徑原始微球；乾燥裝置，乾燥單粒徑原始微球以產生成品微球，其中乾燥裝置之溫度不同於噴嘴裝置之溫度；熱隔離裝置，設置於噴嘴裝置及乾燥裝置之間，藉以隔離噴嘴裝置及乾燥裝置而使得單粒徑原始微球先經過熱隔離裝置再到達乾燥裝置，其中熱隔離裝置之溫度介於乾燥裝置之溫度及噴嘴裝置之溫度之間，以避免乾燥裝置干擾噴嘴裝置；以及連接乾燥裝置之收集裝置，其中收集裝置收集成品微球。

其中，進料裝置可具有加熱單元加熱所提供之製造材料。

其中，本發明之噴霧造粒系統更可包含溫度控制裝置連接進料裝置之加熱單元，其中溫度控制裝置控制加熱單元以控制提供給噴嘴裝置之製造材料之溫度。

其中，噴嘴裝置可包含：單粒徑產生噴嘴單元，連接於進料裝置及熱隔離裝置之間，此單粒徑產生噴嘴單元噴出單粒徑原始微球；以及控制單元，連接單粒徑產生噴嘴單元，此控制單元控制單粒徑產生噴嘴單元之噴出條件，以控制單粒徑原始微球之原始微球條件。

其中，控制單元可為壓電控制單元、氣流控制單元或其組合。

其中，熱隔離裝置可具有絕熱墊片以熱隔離噴嘴裝置及乾燥裝置，且此絕熱墊片可圍出熱隔離腔以通過單粒徑原始微球。

其中，乾燥裝置可具有乾燥腔及環繞乾燥腔之熱交換供應腔，而單粒徑原始微球通過乾燥腔，且熱交換供應腔及乾燥腔進行熱傳導動作，藉以使得乾燥腔乾燥單粒徑原始微球以產生成品微球。

其中，熱交換供應腔可容置冷卻材料以降低單粒徑原始微球之溫度，且熱隔離裝置更可具有加熱單元以加熱熱隔離腔。

其中，熱交換供應腔亦可具有熱能產生單元以增加單粒徑原始微球之溫度，藉以乾燥單粒徑原始微球而產生成品微球。

其中，本發明之噴霧造粒系統更可包含監測裝置，且此監測裝置設置於熱隔離裝置外以監測單粒徑原始微球。

因此，依本發明之具熱隔離裝置之噴霧造粒系統，可具有一或多個下述優點：

(1)藉由熱隔離裝置設置於噴嘴裝置及乾燥裝置之間，藉以避免噴嘴裝置受到乾燥裝置之干擾而影響其溫度，進而可降低噴嘴裝置損傷之可能性。

(2)藉由熱隔離裝置之溫度介於噴嘴裝置之溫度及乾燥裝置之溫度之間，藉以避免噴嘴裝置噴出之單粒徑原始微球於離開噴嘴裝置即瞬間產生溫度變化，進而可降低單粒徑原始微球黏著於噴嘴裝置上之可能性。

100、102‧‧‧噴霧造粒系統

110‧‧‧進料裝置

111‧‧‧注射幫浦

112‧‧‧進料針筒

113、123、133‧‧‧加熱單元

114‧‧‧溫度控制裝置

120‧‧‧噴嘴裝置

121‧‧‧單粒徑產生噴嘴單元

122‧‧‧壓電控制單元

124、128‧‧‧功率放大器

125、129‧‧‧波型產生器

126‧‧‧氣體供應單元

127‧‧‧氣流控制單元

130、180‧‧‧熱隔離裝置

131、181‧‧‧熱絕緣單元

132、182‧‧‧熱隔離腔

140、170‧‧‧乾燥裝置

141、171‧‧‧熱交換供應腔

142、172‧‧‧乾燥腔

143、173‧‧‧材料供應裝置

150‧‧‧收集裝置

161‧‧‧訊號產生單元

162‧‧‧訊號接收單元

163‧‧‧監視單元

200‧‧‧成品微球

第1圖係為本發明之具熱隔離裝置之噴霧造粒系統之第一實施例之示意圖。

第2圖係為本發明之具熱隔離裝置之噴霧造粒系統之第一實施例之實施樣態示意圖。

第3圖係為本發明之具熱隔離裝置之噴霧造粒系統之噴嘴裝置之第二實施樣態示意圖。

第4圖係為本發明之具熱隔離裝置之噴霧造粒系統之另一實施例之實施樣態示意圖。

請參閱第1圖及第2圖，第1圖係為本發明之具熱隔離裝置之噴霧造粒系統之第一實施例之示意圖，第2圖係為本發明之具熱隔離裝置之噴霧造粒系統之第一實施例之實施樣態示意圖。如第1圖及第2圖所示，本發明之具熱隔離裝置之噴霧造粒系統100至少包含進料裝置110、噴嘴裝置120、乾燥裝置140、熱隔離裝置130及收集裝置150。

其中，進料裝置110提供單粒徑原始微球之製造材料。舉例而言，進料裝置110可至少包含進料針筒112及連接進料針筒112之注射幫浦111，其中進料針筒112可填充有單粒徑原始微球之製造材料，且此製造材料可例如為用以製作醫藥用微球之栓塞劑材料、藥劑材料或其他適合之材料。但本發明並不侷限於此，此製造材料亦可為用以製作微球之化學材料或其他適合之材料。並且，進料針筒112更可推壓、推擠或使得其中之此製造材料向前噴出或流出。此外，注射幫浦111可提供動力給進料針筒112，以使得進料針筒112推壓、推擠或使得其中之此製造材料向前噴出或流出。除此之外，注射幫浦111亦可控制進料針筒112之推壓速度或力道，藉以控制製造材料之噴出量或流出量。

再者，進料裝置110更可具有加熱單元113。其中，加熱單元113環繞設置於進料針筒112之四周及/或設置於連接進料裝置110及噴嘴裝置120之 通道之四周，且加熱單元113提供熱能給進料針筒112中或通道中之製造材料，藉以加熱進料針筒112中或通道中之製造材料。其中，加熱單元113可例如為加熱器、加熱線圈或其他可提供熱能之熱能提供器。另外，本發明之噴霧造粒系統100更可包含溫度控制裝置114，且溫度控制裝置114連接加熱單元113。其中，溫度控制裝置114可控制加熱單元113之溫度或熱能供應量，藉以控制進料裝置110中或通道中之製造材料之溫度。

而噴嘴裝置120連接進料裝置110，並利用進料裝置110所提供之製造材料而噴出單粒徑原始微球。其中，噴嘴裝置120將製造材料霧化或碎化成許多單粒徑原始微球，且此單粒徑原始微球之形狀可例如為高球形度之球體，其平均粒徑可例如約為330微米。但本發明並不侷限於此，亦即單粒徑原始微球之形狀或粒徑可隨著微球之使用目的而有所不同。舉例而言，單粒徑原始微球之平均粒徑可例如約介於150-250微米之間或約介於300-400微米之間。

其中，噴嘴裝置120可例如包含單粒徑產生噴嘴單元121及控制單元。其中，單粒徑產生噴嘴單元121連接進料裝置110，並噴出單粒徑原始微球。舉例而言，單粒徑產生噴嘴單元121可例如為一噴嘴或複數個噴嘴之組合。而控制單元連接單粒徑產生噴嘴單元121，並控制單粒徑產生噴嘴單元121之噴出條件，藉以控制單粒徑原始微球之原始微球條件。其中，噴出條件可例如為噴出速度或噴出量等，原始微球條件可例如為單粒徑原始微球之形狀或粒徑等。並且，控制單元可例如為壓電控制單元122、氣流控制單元127(如第3圖所示)或其他適合之控制單元，例如壓力式控制單元、雙流體型控制單元、旋轉式控制單元或其組合。

舉例而言，壓電控制單元122可例如設置於單粒徑產生噴嘴單元121上，且提供電場於單粒徑產生噴嘴單元121中以壓出或拉出單粒徑原始微球。其中，噴嘴裝置120更可包含連接於壓電控制單元122之功率放大器124及連接於功率放大器124之波形產生器125，其中波形產生器125產生時序波形，功率放大器124調整接收到之波形之功率，藉以可使得壓電控制單元122依據此波形及其功率，控制單粒徑產生噴嘴單元121之噴出條件。

此外，請接續參閱第3圖，第3圖係為本發明之具熱隔離裝置之噴霧造粒系統之噴嘴裝置之第二實施樣態示意圖。如第1圖至第3圖所示，氣流控制單元127可例如設置於單粒徑產生噴嘴單元121之一側，且單粒徑產生噴嘴單元121中具有容置空間，以使得製造材料及氣流控制單元127產生之氣體可於此容置空間中產生液氣兩相間之動能傳遞，藉以使得單粒徑產生噴嘴單元121可噴出單粒徑原始微球。

舉例而言，本發明之噴霧造粒系統100更可包含氣體供應單元126、功率放大器128及波形產生器129。其中，氣體供應單元126供應氣體給單粒徑產生噴嘴單元121，而氣流控制單元127設置於氣體供應單元126及單粒徑產生噴嘴單元121之間，且連接功率放大器128。其中，功率放大器128連接產生時序波形之波形產生器129，並調整接收到之波形之功率。因此，氣流控制單元127可藉由接收到之波形及波形之功率，藉以控制提供至單粒徑產生噴嘴單元121之氣體量或氣體速度，因而可控制單粒徑產生噴嘴單元121之噴出條件。再者，本發明之噴霧造粒系統100亦可同時具有壓電控制單元122及氣流控制單元127，藉以同時、依序或選擇其中之一來控制單粒徑產生噴嘴單元121之噴出條件。

除此之外，噴嘴裝置120亦可更具有加熱單元123以加熱或持續加熱噴嘴裝置120中之製造材料，藉以提高、維持或調整噴嘴裝置120中之製造材料之溫度。其中，加熱單元123可例如設置於單粒徑產生噴嘴單元121之周圍，藉以加熱單粒徑產生噴嘴單元121中之製造材料。

而乾燥裝置140乾燥噴嘴裝置120噴出之單粒徑原始微球，以產生成品微球200。其中，乾燥裝置140之溫度不同於噴嘴裝置120之溫度。舉例而言，乾燥裝置140可設置於噴嘴裝置120之下方，且噴嘴裝置120係朝下噴出單粒徑原始微球。其中，乾燥裝置140可例如具有乾燥腔142及環繞乾燥腔142之熱交換供應腔141，當噴嘴裝置120噴出單粒徑原始微球後，此單粒徑原始微球會通過乾燥腔142，且單粒徑原始微球可透過乾燥腔142及熱交換供應腔141之間所進行之熱傳導動作，將熱能傳導至熱交換供應腔141以冷卻單粒徑原始微球，藉以使得乾燥腔142可乾燥並冷卻此單粒徑原始微球以產生成品微球200。

舉例而言，熱交換供應腔141可例如容置有冷卻材料，其中此冷卻材料可例如為液態氮或其他可冷卻不具有溶劑之單粒徑原始微球之冷媒。此外，熱交換供應腔141亦可連接材料供應裝置143，藉以使得材料供應裝置143可供應低溫之此冷卻材料給熱交換供應腔141，而可使得熱交換供應腔141中持續具有低溫之冷卻材料。因此，當較高溫之單粒徑原始微球移動至乾燥腔142時，單粒徑原始微球會藉由乾燥腔142而將熱能傳導給較低溫之熱交換供應腔141中，藉以降低單粒徑原始微球之溫度。其中，熱交換供應腔141之溫度可遠低於噴嘴裝置120之溫度。舉例而言，噴嘴裝置120之溫度可例如約為攝氏85度，而熱交換供應腔141之溫度可例如約為攝氏零下196度。

此外，熱隔離裝置130設置於噴嘴裝置120及乾燥裝置140之間，藉以使得噴嘴裝置120及乾燥裝置140之間具有一距離以隔離噴嘴裝置120及乾燥裝置140。其中，此距離可例如為約10公分。由於熱隔離裝置130設置於噴嘴裝置120及乾燥裝置140之間，因此當噴嘴裝置120噴出單粒徑原始微球後，此單粒徑原始微球會先經過熱隔離裝置130再到達乾燥裝置140，且熱隔離裝置130之溫度可設為介於乾燥裝置140之溫度及噴嘴裝置120之溫度之間，藉以避免乾燥裝置140干擾噴嘴裝置120，進而可降低因噴嘴裝置120之噴出口周圍環境之溫度變化而使得單粒徑原始微球黏著於噴嘴裝置120上之可能性。

舉例而言，熱隔離裝置130可具有熱絕緣單元131及加熱單元133，其中熱絕緣單元131設置於噴嘴裝置120及乾燥裝置140之間，藉以熱隔離噴嘴裝置120及乾燥裝置140。並且，熱絕緣單元131可於噴嘴裝置120及乾燥裝置140之間圍出熱隔離腔132，以使得噴嘴裝置120噴出之單粒徑原始微球先通過熱隔離腔132再到達乾燥裝置140。而加熱單元133例如設置於熱隔離腔132之周圍，藉以加熱熱隔離腔132中之溫度。其中，熱隔離腔132中之溫度梯度可例如為愈靠近乾燥裝置140之地方之溫度愈低之緩降梯度，亦可為於靠近乾燥裝置140之地方有個溫度明顯下降，而靠近噴嘴裝置120之地方之溫度則等於或微小於噴嘴裝置120之溫度。其中，為了控制熱隔離腔132中之溫度梯度，本發明之噴霧造粒系統100可沿著噴嘴裝置120至乾燥裝置140，依序設置多個加熱單元133於熱隔離腔132之周圍，且各別控制每一加熱單元133，藉以控制熱隔離腔132中之溫度梯度。

而收集裝置150連接乾燥裝置140且收集成品微球200。舉例而言，收集裝置150可設置於乾燥裝置140之下方，使得當乾燥裝置140乾燥單粒徑 原始微球而產生成品微球200後，成品微球200會藉由重力而到達收集裝置150並容置於收集裝置150中。

除此之外，本發明之噴霧造粒系統更可包含監測系統，其中此監測系統可設置於熱隔離裝置130外以監測噴嘴裝置120所噴出之單粒徑原始微球。舉例而言，監測系統可包含訊號產生單元161、訊號接收單元162及監視單元163。其中，訊號產生單元161可例如設置於熱隔離裝置130之一側邊，並朝向熱隔離裝置130之熱隔離腔132發出一訊號。其中，訊號產生單元161可例如為光訊號產生器、超音波訊號產生器、音波訊號產生器或其他適合之訊號產生器。而訊號接收單元162可設置於熱隔離裝置130之相對於訊號產生單元161之另一側邊，並接收經熱隔離腔132後之此訊號。

而監視單元163連接訊號接收單元162，且訊號接收單元162將接收到之訊號傳送置監視單元163，藉以監測噴嘴裝置120所噴出之單粒徑原始微球。其中，監視單元163可例如為資料處理器，且監視單元163亦可例如為自動化監視器以自動判斷單粒徑原始微球是否符合預定條件。亦或者，監視單元163可具有監測螢幕顯示熱隔離腔132中之畫面影像，藉以提供使用者判斷單粒徑原始微球是否符合預定條件。

除此之外，當單粒徑原始微球之製造材料具有溶劑時，則乾燥裝置中之乾燥腔亦可為熱環境腔，藉以去除單粒徑原始微球之溶劑成分。舉例而言，請參閱第4圖，第4圖係為本發明之具熱隔離裝置之噴霧造粒系統之另一實施例之實施樣態示意圖。其中，另一實施例與第一實施例之差別在於，另一實施例之乾燥裝置中之乾燥腔為熱環境腔，且熱隔離裝置不具有加熱單元。

如第4圖所示，另一實施例所示之噴霧造粒系統102中之乾燥裝置170具有乾燥腔172及環繞乾燥腔172之熱交換供應腔171，其中熱交換供應腔171可例如具有熱能產生單元以提供熱能給乾燥腔172。舉例而言，熱交換供應腔171可例如具有加熱器、加熱線圈、溫度較高之熱材料或其他可傳導熱能給乾燥腔172之熱能產生單元。此外，本發明之噴霧造粒系統102更可包含材料供應裝置173連接熱交換供應腔171，並提供溫度較高之熱材料給熱交換供應腔171，藉以使得熱交換供應腔171可持續提供熱能給乾燥腔172，並進而乾燥單粒徑原始微球而產生成品微球。

此外，熱隔離裝置180亦係設置於噴嘴裝置120及乾燥裝置170之間，且熱隔離裝置180之溫度亦係介於噴嘴裝置120之溫度及乾燥裝置170之溫度之間，藉以避免乾燥裝置170干擾噴嘴裝置120。其中，熱隔離裝置180可例如具有熱絕緣單元181以阻擋乾燥裝置170之熱能對流或傳送至噴嘴裝置120，且熱絕緣單元181亦圍出熱隔離腔182，以使得噴嘴裝置120所噴出之單粒徑原始微球可通過熱隔離腔182而到達乾燥腔172。

總言之，本發明之噴霧造粒系統100(或102)可藉由熱隔離裝置130(或180)設置於噴嘴裝置120及乾燥裝置140(或170)之間，藉以避免噴嘴裝置120受到乾燥裝置140(或170)之干擾而影響其溫度，進而可降低噴嘴裝置120損傷之可能性。再者，本發明之噴霧造粒系統100更可藉由熱隔離裝置130(或180)之溫度介於噴嘴裝置120之溫度及乾燥裝置140(或170)之溫度之間，藉以避免噴嘴裝置120噴出之單粒徑原始微球於離開噴嘴裝置120即瞬間產生溫度變化，進而可降低單粒徑原始微球黏著於噴嘴裝置120上之可能性。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

100‧‧‧噴霧造粒系統

110‧‧‧進料裝置

114‧‧‧溫度控制裝置

120‧‧‧噴嘴裝置

124‧‧‧功率放大器

125‧‧‧波型產生器

130‧‧‧熱隔離裝置

140‧‧‧乾燥裝置

150‧‧‧收集裝置

Claims (9)

1. 一種具熱隔離裝置之噴霧造粒系統，至少包含：一進料裝置，提供一單粒徑原始微球之一製造材料；一噴嘴裝置，連接該進料裝置，並利用該製造材料而噴出該單粒徑原始微球；一乾燥裝置，乾燥該單粒徑原始微球以產生一成品微球，該乾燥裝置之溫度不同於該噴嘴裝置之溫度；一熱隔離裝置，設置於該噴嘴裝置及該乾燥裝置之間，藉以隔離該噴嘴裝置及該乾燥裝置而使得該單粒徑原始微球先經過該熱隔離裝置再到達該乾燥裝置，其中該熱隔離裝置之溫度介於該乾燥裝置之溫度及該噴嘴裝置之溫度之間，以避免該乾燥裝置干擾該噴嘴裝置；以及一收集裝置，連接該乾燥裝置，該收集裝置收集該成品微球；其中該熱隔離裝置具有一熱絕緣單元以熱隔離該噴嘴裝置及該乾燥裝置，且該熱絕緣單元圍出一熱隔離腔以通過該單粒徑原始微球。
2. 如申請專利範圍第1項所述之噴霧造粒系統，其中該進料裝置具有一加熱單元加熱該製造材料。
3. 如申請專利範圍第2項所述之噴霧造粒系統，更包含一溫度控制裝置連接該加熱單元，該溫度控制裝置控制該加熱單元以控制該製造材料之溫度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之噴霧造粒系統，其中該噴嘴裝置包含： 一單粒徑產生噴嘴單元，連接於該進料裝置及該熱隔離裝置之間，該單粒徑產生噴嘴單元噴出該單粒徑原始微球；以及一控制單元，連接該單粒徑產生噴嘴單元，該控制單元控制該單粒徑產生噴嘴單元之一噴出條件，以控制該單粒徑原始微球之一原始微球條件。
5. 如申請專利範圍第4項所述之噴霧造粒系統，其中該控制單元係一壓電控制單元或一氣流控制單元。
6. 如申請專利範圍第1項所述之噴霧造粒系統，其中該乾燥裝置具有一乾燥腔及環繞該乾燥腔之一熱交換供應腔，其中該單粒徑原始微球通過該乾燥腔，且該熱交換供應腔及該乾燥腔進行一熱傳導動作，藉以使得該乾燥腔乾燥該單粒徑原始微球以產生該成品微球。
7. 如申請專利範圍第6項所述之噴霧造粒系統，其中該熱交換供應腔容置一冷卻材料以降低該單粒徑原始微球之溫度，且該熱隔離裝置更具有一加熱單元加熱該熱隔離腔。
8. 如申請專利範圍第6項所述之噴霧造粒系統，其中該熱交換供應腔具有一熱能產生單元以增加該單粒徑原始微球之溫度，藉以乾燥該單粒徑原始微球而產生該成品微球。
9. 如申請專利範圍第1項所述之噴霧造粒系統，更包含一監測裝置，該監測裝置設置於該熱隔離裝置外以監測該單粒徑原始微球。