СУХАЯ ГРАНУЛЯЦИЯ В ПОТОКЕ ГАЗА Российский патент 2014 года по МПК B01J2/22 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления гранул, по существу, в сухом окружении с применением соответствующим образом направленного потока газа. В частности, изобретение относится к изготовлению гранул, выгодно улучшающих и контролирующих основные свойства таблеток, в частности способность к распаду и растворению.

Предлагаемая система разработана, прежде всего, для использования в фармацевтике (приготовление гранул, спрессовываемых в таблетки или используемых для наполнения капсул, улучшение физических характеристик АФИ (активных фармацевтических ингредиентов) и наполнителей, обрабатываемых отдельно, или просто для решения проблем, связанных со специальными фармацевтическими составами), но также и для использования в химической и пищевой промышленности, в частности для приготовления гранул для пищевых продуктов, содержащих полезные добавки, пищевых продуктов, суспензий, растворов и так далее.

В приведенном ниже описании, главным образом, рассмотрено использование изобретения в фармацевтической промышленности для приготовления спрессовываемых в таблетки гранул.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Как известно специалистам в данной области техники, для обеспечения однородных таблеток приемлемого качества таблетируемая масса должна быть гомогенной без разделения в процессе таблетирования и иметь хорошую текучесть. Эти требования являются основной причиной применения грануляции.

В зависимости от качества АФИ и используемых наполнителей грануляции подлежит вся таблетируемая масса (исключая смазывающие вещества, которые обычно следует добавлять отдельно) или только часть используемых в данном составе материалов.

Еще несколько лет тому назад большая часть используемых грануляционных систем относилась к так называемой влажной грануляции.

Для влажной грануляции (т.е. грануляции в псевдоожиженном слое или грануляции в мешалке с большими сдвиговыми усилиями) необходима вода и/или спирт и, что особенно характерно для прежних времен, такие вещества, как, например, метанол, изопропанол, метиленхлорид и т.д.

При влажной грануляции часто обеспечивали и обеспечивают очень хорошие результаты с точки зрения уменьшения размера частиц пыли и сыпучего материала, текучести гранул и однородности массы. Иногда благодаря технике влажной грануляции достигали отличных результатов даже в отношении прессуемости массы в таблетки.

Тем не менее выявлены серьезные проблемы в отношении стабильности влажных процессов (в том числе сложности с валидацией процессов) и качества таблеток (срок хранения, прочность, время распада и т.д.). Проблемы возникают, в том числе, вследствие того, что конечное содержание влаги в гранулированной массе во многих случаях не равно общему содержанию влаги в негранулированной массе. Кроме того, результаты грануляции (качество гранул: текучесть, однородность, пористость и гранулометрическое распределение), полученные для мелких серий или опытных партий, во многих случаях отличаются от результатов для производственных партий. Это объясняется тем фактом, что из-за множества параметров, влияющих на результаты грануляции, процесс влажной грануляции трудно осуществим в промышленном масштабе.

Приготовление таблеток, при котором сухую массу (т.е. АФИ с наполнителями) прессуют в таблетки без предварительной грануляции, является целью и вызовом для фармацевтической промышленности. Действительно, так называемый процесс прямого прессования теоретически является наилучшим из возможных процессов, прежде всего, по экономическим причинам. Однако в ряде процессов прямое прессование неприменимо, в частности, вследствие того факта, что в ряде случаев АФИ составлены из очень мелких частиц с плохой текучестью, в то время как наполнители обладают хорошей текучестью. На этапе таблетирования это приводит к разделению.

Если прямое прессование невозможно или контролируется с трудом, то обоснованной альтернативой является сухая грануляция.

В данной области техники сухую грануляцию описывают как способ, при котором гранулируемые порошки сначала перемешивают при необходимости, а затем уплотняют, например (в случае уплотнения прокаткой), пропуская их между двумя вращающимися валками. Полученные при таком уплотнении ленты или пластинки дробят на гранулы, пропуская эти ленты или пластинки через предварительный измельчитель и/или ситовый гранулятор.

Создано много устройств равномерной подачи на уплотняющие валки или другие уплотняющие устройства, предотвращающих образование пыли в ситовом грануляторе и управляющих усилием прессования, обеспечивающим однородность ленты и предотвращающим избыточное уплотнение, к тому же негативно влияющее на скорость растворения таблеток, и т.д. Несмотря на это гранулированная масса, изготовленная в результате обычной сухой грануляции (например, уплотнением прокаткой), не полностью гомогенна из-за присутствия в ней в то же время крупных (1-2 мм в диаметре в зависимости от размера отверстий сита в ситовом грануляторе), а иногда и плотных гранул и очень мелких (несколько микрометров в диаметре) легких частиц. Этот факт, который чаще всего является следствием дробления пластинок и/или процесса грануляции, приводит к плохой текучести материала и разделению (т.е. более плотные гранулы текут быстрее, чем менее плотные) массы во время фазы таблетирования, в результате чего всю партию отбраковывают из-за недостаточно однородного содержимого таблеток.

В данной области техники известны технические устройства, позволяющие устранить указанную проблему, связанную с сухой грануляцией. В этих устройствах мелкие частицы, а иногда и более крупные частицы, изготовленные в обычном устройстве для уплотнения прокаткой, т.е. при помощи уплотнителя и ситового гранулятора, при помощи вибрационного сита или вибрационных сит механически отделяют от остальных гранул. Обычный процесс отделения - это сложный (с использованием сит большого размера) и шумный процесс, характеризующийся целым рядом проблем. Действительно, в ситовом сепараторе используют сито с диаметром отверстий, например, менее 500 мкм, что очень сложно. По этой причине благодаря хорошо известному физическому явлению гранулированный материал (в большей или меньшей степени в зависимости от материала) проявляет тенденцию к прилипанию, что часто вызывает закупорку отверстий сита, задержку всего процесса или снижение качества изготовленной массы.

Примером вибрационных сит является сито, описанное в патенте US 20030187167 (см. фиг.1А).

Как видно из чертежа, надрешетный продукт и тонкоизмельченный продукт собирают и транспортируют для повторного прессования и сухой грануляции. Отделение продукта, т.е. отделение отвечающих требованиям частиц от слишком крупных и от тонкоизмельченного продукта, выполняют посредством вибрации. Процесс происходит непрерывно, если к частицам для повторного использования непрерывно добавляют новый материал, а отверстия сита не блокируются. Система рециркуляции, изображенная на фиг.1А, содержит горизонтальные и вертикальные механические шнеки.

Вместо использования ситового вибрационного сепаратора можно отделить мелкие частицы пыли от приемлемых гранул с помощью потока газа.

Один из примеров такого отделения раскрыт в патенте WO 99/11261, в котором используют сито Minox типа MTS 1 200, оснащенное воздуходувной системой. Воздух течет вверх от вращающейся перфорированной лопасти, закрепленной в горизонтальном положении под ситом. При этом мелкие частицы выдувают, отделяют от крупных частиц и под действием пониженного давления всасывают вниз через сито в приемник.

Такой тип отделения частиц используют в процессе уплотнения, разместив устройство Minox под ситовым гранулятором, в котором пластинки/ленты дробят на гранулы и пропускают через сито. В этом случае размер отверстий сита ситового гранулятора должен соответствовать максимальному приемлемому размеру частиц. Устройство собирает "приемлемые" гранулы, в то время как очень мелкие частицы "утилизируют", перемещая их с помощью пневматического (т.е. при помощи потока воздуха) или механического транспортера на повторное прессование. Минимальный указанный в патенте WO 99/11261 приемлемый размер частиц составляет 125 мкм. Это означает, что размер отверстий сита устройства Minox составляет 125 мкм. Максимальный размер частиц лежит в диапазоне от 2,0 до 1,0 мм. Как указано в патенте WO 99/11261, если грануляцию порошка тригидрата амоксициллина осуществляют при помощи валкового уплотнителя типа Chilsonator 4L х 10D (диаметр валков 25,4 см), а приложенное давление валков составляет 1100 фунтов на квадратный дюйм, то сито, применяемое в вышеупомянутом устройстве Minox, имеет довольно большой диаметр (120 см).

Результаты вышеупомянутой воздушной сепарации, по-видимому, в большой степени зависят от качества гранулируемого материала и давления прессования, в то время как на производительность процесса (т.е. количество продукта в час) влияют также размеры отверстий сита, диаметр сита и объем проходящего через сито воздуха. Проблемы могут возникнуть с липкими материалами, и/или при слишком маленьких отверстиях сита, и/или при малом диаметре сита, и/или при недостаточном давлении валков.

Еще один пример воздушной сепарации приведен в патенте GB 1567204, в котором размельченные частицы, смешанные с воздухом, вводят тангенциально в направляющую спираль цилиндрического полого тела и направляют на воздушной подушке вдоль стенки цилиндрической поверхности. Тонкоизмельченный материал выходит из цилиндрического полого тела в осевом направлении через выпускные трубы, в то время как грубоизмельченный материал поступает в выпускную трубу для грубоизмельченного материала (см. фиг.1В). Как видно из чертежа, согласно патенту GB 1567204 в цилиндрической поверхности (4) имеются выпускные отверстия (3), в которые через распределительную камеру (2) направляют воздух из впускных труб (1). Конечный материал выходит из цилиндрического полого тела (5) в осевом направлении через выпускные трубы (8) для псевдоожиженного материала, в то время как грубоизмельченный материал поступает в выпускную трубу (9) для грубоизмельченного материала.

В том же патенте WO 2008/056021 предложен способ сухой грануляции, при котором мелкие частицы отделяют от гранул благодаря вводу мелких частиц в поток газа. В соответствии с этим патентом, направляя поток газа через камеру разделения, можно отделить от гранул, по меньшей мере, мелкие частицы. Затем мелкие частицы могут сразу же вернуть в систему для повторной обработки, либо их могут поместить в контейнер для более поздней повторной обработки. Описанная в патенте WO 2008/056021 камера разделения может содержать средства, направляющие поток газа в средства разделения на фракции, средства, приводящие прессованную массу в движение, и средства, направляющие удаленные мелкие частицы, вовлеченные в поток газа из средств разделения на фракции, например, на повторную обработку. Один из представленных в упомянутом патенте чертежей воспроизведен на фиг.1C данной заявки: отделение гранул от тонкоизмельченного продукта осуществляют внутри цилиндрической поверхности (401), содержащей отверстия и направляющую спираль. Материал вводят через отверстие (405), тонкоизмельченный продукт выходит из отверстия (409), а гранулы выходят из камеры по выпускной трубе (407). Воздух входит в камеру через отверстие (406), а выходит через отверстие (408). В том же патенте указано: "предлагаемое устройство разделения на фракции основано не на размере отверстий при просеивании, а на способности потока газа уносить мелкие частицы из движущейся прессованной массы. Определение размера приемлемых гранул обеспечено благодаря приравниванию воздействующей на них силы тяжести (вместе с другими силами, например механическими и центробежными силами) к силе потока газа". В такой системе разделения направление потока газа должно иметь составляющую, противоположную составляющей направления потока прессованной массы.

В целом в отношении текучести и однородности произведенной массы качество гранул, полученных с использованием газовых сепараторов в процессе сухой грануляции, считают хорошим. В частности, в патенте WO 99/11261 предложен процесс, который, наряду с другими преимуществами, "делает возможным распад лекарственных форм на первичные частицы лекарственного средства с высокой скоростью последующего растворения, поскольку не использованы связующие вещества". В патенте WO 2008/056021 предложен процесс, при котором предполагается, что пористость гранул (обеспеченная, главным образом, при низких значениях давления прессования) оказывает сильное влияние на распад, а также на прочность таблеток на разрыв. В том же патенте WO 2008/056021 предложены (стр.23, 4-6) таблетки, которые "могут иметь, по меньшей мере, два или три из следующих свойств: высокую прочность на разрыв, высокую долю активного вещества, малое количество смазывающего вещества, малое время распада и нечувствительность к длительному хранению".

В соответствии с тем же патентом WO 2008/056021 полученный в указанном процессе продукт подвержен влиянию трибоэлектрических явлений, конечным результатом которых является увеличение гранул. В патенте WO 2008/056021 предполагается, что такие явления агломерации имеют место в устройстве разделения на фракции и они происходят вследствие того, что транспортирующий газ течет в направлении, которое отличается от потока приемлемых гранул (патент WO 2008/056021, стр.42, 19-24, стр.43, 21-22 и стр.44, 1-2).

Очевидно, что если в устройствах, соответствующих известному уровню техники, и в системах сухой грануляции (например, описанных в вышеупомянутых патентах WO 99/11261 и WO 2008/056021) для получения гранул с лучшей текучестью, лучшей пористостью и, в частности, большего размера используют газ, то объем используемого газа необходимо регулировать согласно параметрам, по большей части относящимся к плотности обрабатываемого материала и структуре системы (например, размер сита, усилие прессования, производительность гранулятора и т.д.). Совершенно ясно, что требуемый объем газа, используемого в вышеупомянутых системах воздушной сепарации, следует выбирать "апостериори", после проведения экспериментов, а также принимать во внимание остальные параметры, используемые при грануляции, например плотность гранул и производительность системы. Любое изменение объема используемого газа приводит к возникновению неуравновешенности в грануляционной установке и влияет, например, на однородность гранулированной массы, пористость гранул, производительность всей системы и текучесть массы. По этой причине ни при одном из способов сухой грануляции, используемых в устройствах, соответствующих известному уровню техники, не определяют объем используемого в процессе грануляции газа как параметр, выбираемый "априори", то есть как наиболее важный параметр, от которого зависит выбор других параметров грануляции.

Кроме того, в известном уровне техники направление потока газа при грануляции учитывают априори лишь для обеспечения результатов, гарантирующих, главным образом, однородность гранулированной массы, пористость гранул, производительность всей системы и текучесть массы.

Явления, связанные с потоком переносящего порошкообразную массу газа (например, трибоэлектрический эффект), в целом рассматривают как негативные, прежде всего из-за риска взрывов и возникающей необходимости предотвращать образование электрически заряженных гранул, отрицательно влияющих на текучесть продукта. Как указано в патенте WO 2008/056021, трибоэлектризация так или иначе усиливает увеличение гранул.

По мнению автора изобретения, явления, связанные с потоком переносящего порошкообразную массу газа, имеют ряд положительных эффектов, влияющих на конечное качество гранул, прежде всего, с точки зрения распада гранул и таблеток, а также на биологическую доступность таблеток. Такие положительные эффекты обеспечивают при помощи инновационной грануляционной установки, в которой объем и направление газа строго контролируют и рассматривают как очень важные параметры системы. Вследствие того что в предлагаемом изобретении поток газа играет важную роль, определим эту инновационную грануляционную установку как "аэродинамическую грануляционную установку".

По существу, вопреки тому, что сообщается в патенте WO 2008/056021, согласно предлагаемому изобретению увеличение гранул вследствие трибоэлектрических эффектов происходит не только, или прежде всего, в устройстве разделения на фракции и, по существу, не зависит от того факта, что транспортирующий газ течет в направлении, отличающемся от потока приемлемых гранул. По мнению автора изобретения, такое увеличение гранул потенциально происходит в каждой части устройства, контактирующей с газом, вплоть до момента перемешивания изготовленной массы по окончании процесса сухой грануляции. Кроме того, в соответствии с предлагаемым изобретением при необходимости контроль трибоэлектрических эффектов выполняют с использованием электромагнитного поля.

Также, по существу иначе, чем это сообщается в патенте WO 2008/056021, в соответствии с предлагаемым изобретением пористость гранул увеличена вследствие того факта, что порошки, подаваемые в камеру прессования, электрически заряжены. Это означает, что даже при установке чуть более высокого давления прессования, чем при обычном процессе, можно обеспечить ленту, применимую для изготовления пористых гранул на этапе грануляции.

Пористость гранул увеличивается также вследствие того факта, что, вопреки тому, что требуется в патенте WO 2008/056021, в предлагаемом устройстве поток газа входит как в гранулятор, так и в камеру прессования.

Согласно изобретению ряд основных свойств гранул и таблеток, изготовленных из полученной предлагаемым способом массы, непосредственно связан с использованным на этапе грануляции объемом газа. Эти свойства, в основном, касаются распада гранул в воде, прочности таблеток и биологической доступности таблеток.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В изобретении предложен способ сухой грануляции и устройство, работающее под влиянием потока газа, для изготовления гранул из порошкообразной массы. Изготовленные гранулы отличаются тем, что их качество непосредственно зависит от направления и объема использованного в процессе потока газа. Кроме того, в изобретении описано оборудование, необходимое для контроля потока газа (по объему и направлению) в каждой части устройства.

Автором изобретения установлено, что в процессе сухой грануляции при пневматической транспортировке массы и использовании транспортирующего газа также для отделения "пыли" или мелких частиц от гранул (например, в патентах WO 99/11261, GB 1567204 и WO 2008/056021) направление и объем подаваемого газа оказывает значительное влияние на конечное качество продукта, в частности, с точки зрения однородности, стабильности и воспроизводимости результатов. Так, на этапе таблетирования масса демонстрирует лучшие или худшие результаты (твердость, распад, хрупкость, биологическая доступность таблеток и т.д.) в зависимости от объема газа, использованного во время процесса, и направления потока газа.

Согласно изобретению предложен способ сухой грануляции сплошной массы, по существу, без присутствия воды и других жидкостей, с использованием обычного устройства для сухой грануляции (например, валковый уплотнитель и гранулятор) и предпочтительно (но не только) потока разреженного газа, который используют не только для отделения гранул от мелких частиц, но и в качестве носителя для транспортировки материала внутри почти всех частей системы и обеспечения гомогенности и воспроизводимости конечного качества изготовленной массы.

Кроме того, предложено устройство для сухой грануляции, в котором поток газа, используемого для транспортировки порошкообразной массы и отделения мелких, как пыль, частиц от приемлемых гранул, течет равномерно в направлении, соответствующем направлению движения порошкообразной массы внутри грануляционной установки.

В соответствии с изобретением в процессе используют специальное газовое устройство разделения на фракции для обеспечения качества изготовленных гранул в отношении текучести, а также контроля направления потока газа.

Для обеспечения гомогенности массы в отношении гранулометрического распределения в процессе, предпочтительно, используют молотковые дробилки с коническим ситом.

Для обеспечения направления потока газа вовнутрь системы через расположенное в камере уплотнения отверстие направляют компенсационный газ, а устройству разделения на фракции придают форму, предотвращающую или ограничивающую возможный возврат газа вовнутрь системы при выходе приемлемого продукта из устройства.

Для обеспечения стабильности потока газа на всех этапах процесса используют специальные комбинации циклона/расширительного бака и системы клапанов.

Для обеспечения качества конечной массы особенно деликатных материалов, когда поток обычного газа генерирует нежелательные электрические заряды, используют специальный газ с возможным предварительным увлажнением или нагревом.

Для предотвращения, ограничения или увеличения электрических зарядов используют также электромагнитное поле.

Обычно процесс непрерывный и легко применим к большинству порошкообразных веществ (АФИ и/или наполнителей или только АФИ), используемых в фармацевтической, химической и других отраслях промышленности.

Поток газа состоит из воздуха или другого газа, например азота, увлажненного воздуха/газа, осушенного воздуха/газа, сжатого воздуха/газа, диоксида углерода, инертного газа и т.д., входящего в систему в установленной точке в верхней части камеры сухой грануляции/прессования.

Для указанного процесса, по существу, не требуется воздух из окружающего грануляционную установку пространства, что является еще одним важным аспектом изобретения. Воздух помещения легко заменить другим газом или увлажненным, нагретым или осушенным воздухом/газом; это обеспечивает сухую грануляцию даже весьма чувствительных веществ и/или повышение качества продукта, если для результатов грануляции предпочтительны более сухие, теплые или влажные условия процесса.

Возможное использование сжатого воздуха/газа, подаваемого через точку в верхней части камеры сухой грануляции/прессования, в специфических процессах увеличивает поток массы в отдельные части системы. В конце процесса тот же сжатый воздух/газ легко использовать для сухой чистки устройств и трубопроводов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данном изобретении используют имеющееся на рынке устройство для сухой грануляции (например, Alexanderwerk Type WP 50N/75), оснащенное соответствующим предварительным измельчителем и гранулятором, предпочтительно дробилкой с коническим ситом, например Quadro Comil. Эти устройства имеются на рынке и работают как обычные системы сухой грануляции, например, как показано на чертеже (см. фиг.2А). Гранулируемая масса течет вниз из загрузочного бункера 1 к корпусу 2 шнекового питателя, затем ее продвигают вперед для ввода в камеру 3 прессования, в которой валки прессуют массу в ленты. Затем ленты измельчают в предварительном измельчителе 4, откуда небольшие пластинки поступают вниз в гранулятор 5, как правило, оснащенный вибрирующими или вращающимися молотками и ситом или ситами. Готовые гранулы собирают в бункере 6. Как известно из предшествующего уровня техники, такие гранулы в целом неоднородны, и это создает проблемы на этапе таблетирования.

Предлагаемые вышеупомянутые грануляторы должны быть соединены с системой (включающей трубопроводы, всасывающий вентилятор, газоотделители, клапаны, устройство разделения на фракции и при необходимости с обеспечением электромагнитного поля), создающей поток газа, предпочтительно разреженного, выполняющего перемещение гранулируемых порошков и отделения в специальном устройстве разделения на фракции приемлемых гранул от более мелких частиц с увеличением текучести готовой массы. Кроме того, предложено оборудование для поддержания постоянного потока газа и его направления.

Устройство, работающее в соответствии с данным изобретением, заявлено в пункте 1 и изображено на чертеже (см. фиг.4).

Газ входит в систему через отверстие 4 в самой верхней части камеры 3 прессования и через гранулятор 5, устройство 12 разделения на фракции, специальный циклон 11 и фильтрующее устройство 8А поступает к вентилятору 15, предусмотренному для потока разреженному газа и расположенного у исходной точки потока газа.

В указанной системе направление перемещения прессуемой массы 1, подлежащих повторному прессованию мелких частиц и прессованной массы совпадает с направлением потока транспортирующего газа. Благодаря описанным ниже специальным техническим решениям объем поступающего в систему газа постоянен в любой момент процесса при отсутствии скачков давления газа.

Кроме того, благодаря полной или частичной непроницаемости относительно окружающей среды компоновка предлагаемого устройства обеспечивает возможность использования не обычного воздуха, а другого газа. Эта характеристика имеет значение, если масса чувствительна к кислороду или если осушенный воздух/газ обеспечивает лучшие результаты производства. В ряде случаев полезным для продукта оказывается использование увлажненного воздуха/газа или горячего воздуха/газа.

Диаметр используемых в системе труб в целом зависит от размеров всего устройства. В основном, в случае фармацевтического производства с обычной одноразовой загрузкой (100-1000 кг) диаметр трубы составляет приблизительно 50 мм, а материал труб может представлять собой нержавеющую сталь или другой приемлемый с фармацевтической точки зрения пластичный материал. Для обеспечения возможности чистки трубопровод составляют из очень коротких отрезков (длина каждого отрезка приблизительно 1 м) при использовании нержавеющей стали, в остальных случаях - из коротких отрезков (приблизительно 2 м). При выборе материала трубопровода следует помнить о его влиянии на трибоэлектрический эффект, возникающий при перемещении по трубопроводу порошкообразной массы. Выбор зависит, прежде всего, от типа обрабатываемого материала. В целом для большинства целей подходит соединенный с землей пластичный материал.

Очевидно, что от отверстия и от положения источника компенсационного газа 4 в значительной степени зависит направление и, следовательно, объем производимого потока газа. Кроме того, положение источника компенсационного газа в соответствии с изобретением обеспечивает и облегчает использование в системе компенсационного газа, как вариант, состоящего, например, из азота, диоксида углерода, инертного газа, увлажненного воздуха/газа, осушенного воздуха/газа, сжатого воздуха/газа и т.д. Другие известные в данной области техники эквивалентные системы с направленным потоком газа (см., например, патенты WO 2008/056021, WO 99/11261 и GB 1567204) не обеспечивают такой возможности (или обеспечивают с большими трудностями).

Согласно изобретению определенное расположение входного отверстия (отверстия для компенсационного газа) 4 также обеспечивает влияние потоком газа на всю систему сухой грануляции. Это влияние значительно с учетом трибоэлектрического эффекта, а также ситуации внутри камеры 3 прессования и гранулятора 5, где поток предпочтительно разреженного газа обеспечивает снижение количества пыли и подачу прессованной массы в устройство разделения на фракции.

Кроме того, по мнению автора изобретения, наличие потока газа в камере прессования, имеющего направление, согласное с направлением произведенной массы, может улучшить качество пластинок.

В патенте WO 2008/056021 (фиг.1А и 1В) источник компенсационного газа расположен в месте, обозначенном ссылочным знаком 105, которое делает поток газа через камеру прессования и гранулятор теоретически невозможным. Это означает, что, по существу, поток газа не контактирует с наиболее важными частями прессовальных устройств. Очевидно, что в патенте WO 2008/056021 поток газа, в частности, используют для отделения гранул от мелких частиц и, как вариант, для транспортировки массы, как объяснено в том же патенте.

То же самое, что и для патента WO 2008/056021, можно сказать в отношении функции и направления потока газа в патентах WO 99/11261 и GB 1567204.

Согласно изобретению (фиг.4) в машине (обычно это валковый уплотнитель) для уплотнения порошков (шнековый питатель 2 и камера 3 прессования) прилагаемое давление прессования определяют в соответствии с качеством гранулируемой массы, как известно из данной области техники. На самом деле, даже когда необходимо избегать высокого давления и предпочтительно низкое давление, ряду материалов необходимо более высокое давление сжатия, чем другим материалам для прессования в ленты или пластинки. В этом состоит существенное отличие изобретения от того, что указано в патенте WO 2008/056021, в котором пористые гранулы обеспечены за счет приложения к порошкам невысоких усилий прессования.

Согласно мнению автора изобретения вместо приложения низкого давления в случае сложных материалов с плохой прессуемостью необходимо использовать улучшенные составы для лент и гранул, позволяющие им выдерживать механическое напряжение в грануляторе 5 и в потоке газа.

Кроме того, согласно изобретению пористость гранул существенно увеличена за счет того что часть поступающих в камеру прессования порошков электрически заряжена, и это означает, что давление прессования, даже если его устанавливают немного выше, чем это необходимо при обычном процессе, может обеспечить ленту, отвечающую требованиям для изготовления пористых гранул на этапе грануляции.

Согласно изобретению ленты в предварительном измельчителе дробят на более мелкие куски, а затем "всасывают" в гранулятор 5, где пластинки дробят на гранулы. Предпочтительным для изобретения является дробилка с коническим ситом типа дробилки Quadro Comil.

Использование грануляторов такого типа в установках сухой грануляции, в тех прессовальных устройствах, в которых вакуум используют частично или не используют вовсе, в целом является необычным. Действительно, в отсутствие соответствующим образом направляемого и сильного потока газа и в отсутствие газового устройства разделения на фракции дробилки с коническим ситом могут создать большое количество пыли и вызвать напряжение в прессованных пластинках.

Напротив, использование дробилок с коническим ситом в устройстве согласно изобретению улучшает качество гранул и производительность гранулятора в том смысле, что гранулы имеют более круглую форму, а сита с очень маленькими отверстиями используют даже в том случае, когда из-за высокого давления прессования пластинки могут быть не очень мягкими. Использование небольших отверстий также улучшает однородность массы.

Как понятно специалисту в данной области, направление потока газа сверху вниз к устройству разделения на фракции предоставляет возможность использования дробилок с коническим ситом наилучшим образом.

Использование дробилок с коническим ситом в других устройствах, например в устройствах, предложенных в патентах WO 2008/056021, WO 99/11261 и GB 1567204, связано с очень большими сложностями, прежде всего, из-за предполагаемого/требуемого в этих патентах направления потока газа.

В соответствии с изобретением в процессе используют специальный газовый сепаратор 12 (фиг.4), отделяющий гранулы от мелких частиц для обеспечения качества изготовленных гранул в отношении текучести и контроля направления и объема подаваемого газа.

Предпочтительный для изобретения тип газового сепаратора (так называемое устройство разделения на фракции) состоит из цилиндра или конуса или их комбинации.

Согласно изобретению необходимо осуществлять строгий контроль объема газа, поданного вовнутрь устройства разделения на фракции, чтобы он слишком сильно сказывался на общем объеме циркулирующего внутри системы газа. Этому требованию может соответствовать устройство разделения на фракции, представленное на фиг.3В: компенсационный газ вместе с порошкообразной массой 20 "всасывают" вовнутрь устройства для разделения, в котором мельчайшие частицы (или их часть) выхватывают из транспортирующего газа 21 и вместе с другим материалом перемещают к началу грануляционной установки для повторной обработки, в то время как приемлемые гранулы падают вниз под действием силы тяжести и/или осуществляют их транспортировку вниз, как вариант, при помощи спиральной структуры 23. Конечный продукт выходит из устройства разделения на фракции через отверстие 22, которое могут снабдить клапанами 24А, 24В для предотвращения попадания компенсационного газа вовнутрь системы через упомянутое разгрузочное отверстие 22, что предпочтительно, если транспортирующий газ не обычный воздух, а, например, азот, осушенный, нагретый или увлажненный воздух/газ. Если транспортирующий газ представляет собой обычный воздух помещения, разгрузочное отверстие могут контролировать таким образом, чтобы вовнутрь системы попадал незначительный объем воздуха; этот объем зависит от качества порошков и интенсивности турбулентностей, созданных вследствие работы спиральной структуры.

Как известно из данной области техники, на производительность устройства разделения на фракции могут влиять другие параметры, например соответствие устройства и положения отверстия 21 для выхода газа.

В соответствии с изобретением может существовать целый ряд соответствующих изобретению альтернативных вариантов устройства разделения на фракции. Для соответствия принципу изобретения, прежде всего, что касается воспроизводимости результатов, эти устройства должны работать в непрерывном и одинаковом потоке газа и их должны строго контролировать в отношении объема компенсационного газа, который может попасть вовнутрь системы через отверстие для разгрузки гранул. Примером является устройство, изображенное на чертеже (см. фиг.3С), на котором описанное в патенте GB 1567204 устройство адаптировано к требованиям изобретения. Компенсационный газ вместе с порошкообразной массой 20 всасывают вовнутрь устройства разделения на фракции, в котором мельчайшие частицы (или их часть) выхватывают из транспортирующего газа 21 на повторную обработку, в то время как приемлемые гранулы при помощи спиральной структуры 23 транспортируют к отверстию 22 для выгрузки гранул. Конечный продукт выходит из устройства разделения на фракции через отверстие 22, которое могут снабдить двумя последовательно включенными клапанами 24А, 24В для предотвращения попадания компенсационного газа через разгрузочное отверстие 22, что может быть предпочтительно, если транспортирующий газ не обычный воздух, а, например, азот или увлажненный воздух/газ. Если транспортирующий газ представляет собой обычный воздух помещения, могут осуществлять контроль разгрузочного отверстия, чтобы вовнутрь системы попадал незначительный объем воздуха; этот объем зависит от качества порошков и интенсивности турбулентностей, возникающих вследствие работы спиральной структуры. Как известно из данной области техники, на производительность устройства разделения на фракции могут оказывать влияние и другие параметры, например соответствие устройства и положения отверстия 21 для выхода газа.

Если необходимо или целесообразно, то к показанному на фиг.3С устройству и другим эквивалентным устройствам могут подключить электромагнитное поле, расположение и подключение которого легко может запланировать специалист в данной области техники. Электромагнитное поле или электромагнитные поля могут оказаться полезными в ряде случаев и при использовании особых материалов, поскольку обеспечивают лучшее управление электрическими зарядами частиц, движущихся внутри устройства разделения на фракции и/или внутри системы.

Обычно в данной области техники внутри установки сухой грануляции создают вакуум, как показано на фиг.2В. Поток разреженного газа, созданный всасывающим вентилятором 7, выполняет перемещение уплотняемого материала от загрузочного бункера 1 до газового сепаратора 8, оснащенного фильтрами и устройством, обеспечивающим скачок давления для чистки фильтров. Управлять системой могут, открывая клапаны 9. В частности, клапан под газовым сепаратором 8 закрывают при пневматической транспортировке, а открывают только при чистке фильтров. В такой системе компенсационный газ, который позволяет создать поток газа, должен поступать предпочтительно из отверстия, расположенного у загрузочного бункера.

Очевидно соответствие представленной на фиг.2В установки сухой грануляции режиму непрерывной и многодневной эксплуатации. Как пояснено в разделе "Уровень техники", качество гранул, и прежде всего текучесть, улучшают, применяя, например, вибрационное сито или вибрационные сита (как в патенте US 20030187167), или сита, оснащенные воздуходувной системой (как в патенте WO 99/11261). Такие сепараторы включены в непрерывный процесс грануляции и расположены непосредственно под гранулятором 5 (см. фиг.2В), либо их используют в конце процесса для улучшения качества произведенной массы.

В соответствии с изобретением в представленной на фиг.2В системе необходимо предусмотреть специальное оборудование для обеспечения непрерывного равномерного потока газа, постоянно проходящего в одном и том же направлении сквозь систему сухой грануляции в течение всего процесса. В частности, согласно изобретению прерывание потока газа внутри системы во время чистки фильтров 8 и выгрузки материала из области фильтров в нижерасположенный корпус шнекового питателя предотвращают, просто ограничив, по существу, использование фильтров в качестве газовых сепараторов и сепараторов массы. Это осуществимо при замене фильтров - в опасной зоне - на специальную комбинацию циклона, расширительного бака и системы клапанов, расположенных под системой, состоящей из циклона и расширительного бака.

Использование циклона без фильтров в опасной зоне является абсолютно необычным для фармацевтической промышленности, так как считается, что отсутствие фильтров приводит к значительным потерям продукта (в зависимости от размера частиц порошка потери могут составить 10 - 20%). Согласно изобретению потери ограничены до минимума благодаря использованию вышеупомянутой комбинации циклона и расширительного резервуара и системы клапанов, расположенных под системой, состоящей из циклона и расширительного бака.

Поскольку описанная техническая часть изобретения имеет очень большое значение для обеспечения непрерывного равномерного потока газа, постоянно проходящего в одном и том же направлении сквозь систему сухой грануляции в течение всего процесса, указанное техническое решение пояснено при помощи фиг.3А: создаваемый в технической зоне поток 7 разреженного газа осуществляет подачу порошкообразной массы 1 в циклон 11, откуда под воздействием вихря порошки и другие частицы поступают в расположенный ниже бак 8. Очистку газа, который значительно легче порошков, от возможных остатков порошков выполняют в защитном фильтрующем устройстве 8А, всасывая газ в техническую зону.

Автором изобретения установлено, что если расширительный бак 8 больше циклона, по меньшей мере, в 5-10 раз, то при работе системы клапанов 9А и 9В, предотвращающей попадание компенсационного газа вовнутрь системы из части бака 10 со шнековым питателем, доля порошков, поступающих в фильтрующее устройство 8А, в целом зависящая от размера частиц порошкообразной массы, составляет менее 1% (преимущественно 0,1-0,4%). Предпочтительными для данной системы являются звездообразные клапаны (так называемые поворотные клапаны). Эти клапаны (например, производства фирмы CO.RA, г.Лукка, Италия) легки, не потребляют электрической энергии и установлены с возможностью поворота попеременно на 180°. Другие технические решения в зоне, изображенной на фиг.3А, могут касаться контроля давления в защитном фильтрующем устройстве или защитных фильтрующих устройствах 8А, а также использования накопленного в контейнере 13 материала. Эти решения, большей частью относящиеся к физическому качеству порошкообразной массы и себестоимости обрабатываемого материала, широко представлены в известном уровне техники.

Непрерывный режим работы при «почти» равномерном расходе газа, описанный как вариант в патенте WO 2008/056021 (см. например, фиг.1а и 1b в указанном документе), трудно реализуем, так как компенсационный газ, очевидно, не постоянен (газ может поступать вовнутрь системы с перерывами из клапана 109, а также и вследствие возможных кратковременных открытий в камере грануляции). Более того, промежуточная емкость (107 на фиг.1а и 1b, см. патент WO 2008/056021) в патенте WO 2008/056021 имеет единственную очевидную функцию: она содержит порошки, отделенные в циклоне (106). Отсутствие так называемого расширительного бака (см. фиг.3А предлагаемого изобретения) в системе, описанной в патенте WO 2008/056021, может вызвать проблемы, заключающиеся в том, что без соответствующего расширительного бака циклон работать надлежащим образом как газовый сепаратор не может. Последствия этого факта в отношении стабильности потока газа для специалиста очевидны.

При перемещении порошкообразной массы в потоке газа на нее влияет обмен электронами вследствие трибоэлектрических эффектов. Обмен электронами между движущимися частицами, трубопроводами и другими частями пневматической системы представляет собой хорошо известное явление в химической и фармацевтической промышленности хотя бы потому, что создаваемая при этом разность потенциалов настолько возрастает, что способна привести к взрывам и пожарам. По этой причине при перемещении твердых частиц потоком газа необходимо предусмотреть особо тщательное заземление различных частей системы.

Как известно из уровня техники, полярность и напряженность зарядов, создаваемых во время перемещения порошкообразной массы в потоке газа, зависит, прежде всего, от физических и химических свойств, и прежде всего от размера частиц, порошкообразной массы, а также от используемых в транспортной системе, например в трубопроводах, материалов, от шероховатости поверхностей, температуры, от типа и расхода транспортирующего газа. Значительную роль в трибоэлектрическом эффекте играет даже направление движения транспортирующего газа: если оно противоположно направлению перемещения движущихся частиц (например, как в патенте WO 2008/056021), то напряженность поля возникающих при транспортировке зарядов другая, чем в том случае, когда частицы движутся в том же направлении, что и поток газа.

Электростатика в процессе сухой грануляции при перемещении порошков и прочих частиц в потоке газа играет важную роль не только из-за того, что электростатические заряды создают опасные ситуации, но и вследствие того, что полный разряд частиц на всех этапах процесса грануляции никогда не происходит. По существу это означает, что гранулы, изготовленные в газовой установке сухой грануляции, имеют свойства, отличающиеся от свойств гранул, не подвергавшихся влиянию потока газа в процессе изготовления.

Прежде всего, эти свойства касаются в фармацевтических применениях прессуемости гранул в таблетки, а также распада и растворения гранул и таблеток.

По мнению автора изобретения, вышеупомянутые трибоэлектрические эффекты, вызванные прохождением порошка через систему, не только приводят к конечному эффекту увеличения размера гранул (как в патенте WO 2008/056021), но и к важному эффекту непосредственного влияния на прессуемость гранул в таблетки, а также усиленный распад и растворение таблеток и гранул.

Поскольку на то не существует теоретических ограничений, автор изобретения исходит из того, что при транспортировке порошкообразной массы в потоке газа, а также внутри предлагаемого устройства многие из частиц внутри продукта в течение длительного времени сохраняют форму тонких диполей.

По завершении процесса грануляции, осуществляемой в соответствии с изобретением, диполи часто очень хорошо видны на поверхности гранулированной массы (одни гранулы соединены друг с другом и образуют длинные линейные цепи, другие гранулы имеют явно выраженные электрические заряды).

В результате последующего перемешивания готовой массы гранулы приобретают положение явно выраженной электрической стабильности часто с образованием сильно пористой поверхности.

Таким образом, в соответствии с изобретением увеличение гранул в результате трибоэлектрических эффектов происходит не только в устройстве разделения на фракции (предположение в патенте WO 2008/056021), но и потенциально в каждой части устройства, в которой масса контактирует с движущимся газом, при этом конечное состояние массы обеспечено перемешиванием произведенной массы по окончании процесса сухой грануляции, в результате образования новой структуры между гранулами (более или менее заряженными).

Даже если после перемешивания массы общий заряд каждой гранулы, очевидно, нейтрален (т.е. не положителен и не отрицателен), то текучесть гранулированной массы увеличивается благодаря тому, что более крупные частицы притягивают мельчайшие частицы.

По той же причине, если гранулированную массу смешивают с небольшим количеством остаточных частиц пыли, это не оказывает значительного влияния на текучесть массы, приготовленной в предлагаемом устройстве. Эти частицы могут, например, представлять собой частицы, показанные на чертеже, см. фиг.3А, 13.

В зависимости от состава массы на этапе таблетирования присутствие вышеупомянутых заряженных частиц, поскольку они возникают в предлагаемом устройстве, в целом значительно затрудняет прессование гранул в таблетки, так как требует увеличения усилий прессования таблеток, и может потребовать очень больших усилий выталкивания таблеток. Происходит это за счет сопротивления существующих внутри частиц электрических зарядов.

Тем не менее в отношении прочности изготовленные таким образом таблетки значительно превосходят таблетки, произведенные с использованием массы, приготовленной в другой системе сухой грануляции.

По мнению автора изобретения, это может зависеть от специфической структуры гранул, полученных при помощи потока газа.

Во всех экспериментах, осуществленных с использованием предлагаемого устройства для сухой грануляции и различных допустимых с точки зрения фармацевтики АФИ и/или наполнителей либо только наполнителей, готовая масса показала хорошую текучесть и надлежащую гомогенность. По мнению автора изобретения, это обеспечено благодаря использованным в изобретении специальным газовым сепараторам, контролируемости потока газа (по объему и направлению) внутри системы, а также в ряде случаев благодаря использованию дробилок с коническим ситом.

Согласно изобретению важным параметром является давление прессования, используемое при изготовлении гранул и связанное, в основном, с составом массы. Это означает, как известно специалистам в данной области техники, что в процессе сухой грануляции для сжатия определенной массы следует обеспечить наименьшее давление прессования, чтобы во всяком случае изготовить пластинку определенной толщины.

Кроме того, согласно изобретению также следует учитывать влияние трибоэлектрических эффектов на пористость ленты, изготовленной в камере прессования.

Многие эксперименты, проведенные с использованием устройства для сухой грануляции в соответствии с изобретением, также показали, что прессуемость изготовленной массы в таблетки может быть лучше или хуже в зависимости от объема использованного в процессе газа.

Кроме того, в других экспериментах продемонстрировано, что у таблеток, спрессованных из массы, изготовленной в предлагаемом устройстве для сухой грануляции, распад в воде - при одинаковом составе массы - происходит быстрее или медленнее в зависимости от объема использованного в процессе газа.

Делая вывод на основании приведенных замечаний, автор изобретения полагает, что объем, качество и направление потока газа в отношении всех частей устройства, контактирующих с массой в процессе сухой грануляции, представляют собой параметры, оказывающие непосредственное влияние на качество гранул и таблеток, и поэтому строгий контроль этих параметров имеет значение для обеспечения гомогенности, стабильности и воспроизводимости результатов.

ОПИСАНИЕ ПРИЛАГАЕМЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1А показана грануляционная установка (патент US 20030187167), в которой надрешетный продукт и тонкоизмельченный материал собирают и транспортируют для повторного прессования и сухой грануляции. Отделение продукта (т.е. отделение отвечающих требованиям частиц от слишком крупных и от тонкоизмельченного продукта) в ситах производят вибрацией. Система рециркуляции, изображенная на фиг.1А, содержит механические горизонтальные и вертикальные шнеки.

На фиг.1В представлено устройство разделения на фракции (патент GB 1567204), в цилиндрической поверхности 4 которого через выпускное отверстие 3 в распределительную камеру 2 направляют воздух из впускных труб 1. Конечный материал выходит из цилиндрического полого тела 5 в осевом направлении через выпускные трубы 8 для псевдоожиженного материала, в то время как грубоизмельченный материал поступает в выпускную трубу 9 для грубоизмельченного материала.

На фиг.1C представлено одно из устройств разделения на фракции, описанных в патенте WO 2008/056021. В этом устройстве отделение гранул от тонкоизмельченного продукта осуществляют внутри цилиндрической поверхности 401, в которой имеются отверстия и направляющая спираль. Материал вводят через отверстие 405, тонкоизмельченный продукт выходит из отверстия 409, а гранулы выходят из камеры по выпускной трубе 407. Газ входит в камеру через отверстие 406, а выходит через отверстие 408.

На фиг.2А показано обычное устройство для сухой грануляции (валковый уплотнитель), в котором гранулируемая масса течет вниз из загрузочного бункера 1 к корпусу 2 шнекового питателя, затем ее продвигают вперед для ввода в камеру 3 прессования, в которой валки прессуют массу в ленты. Затем ленты измельчают в предварительном измельчителе 4, откуда небольшие пластинки поступают вниз в гранулятор 5, как правило, оснащенный вибрирующими или вращающимися молотками и ситом или ситами. После этого готовые гранулы накапливают в бункере 6. Как известно из уровня техники, такие гранулы в целом неоднородны, и это создает проблемы на этапе таблетирования.

На фиг.2В показано обычное устройство для сухой грануляции с направленным потоком газа (валковый уплотнитель), в котором поток разреженного газа, созданный всасывающим вентилятором 7, перемещает уплотняемый материал от загрузочного бункера 1 до воздушного сепаратора 8, оснащенного фильтрами и устройством, обеспечивающим скачок давления для чистки фильтров. Управлять системой могут, открывая клапаны 9. В частности, клапан под воздушным сепаратором 8 при пневматической транспортировке закрыт, а открыт только при чистке фильтров. В такой системе компенсационный газ, который позволяет создать поток газа, преимущественно должен поступать только из отверстия, расположенного у загрузочного бункера.

На фиг.3А показаны части устройства, используемые в изобретении. Поток 7 разреженного газа, созданный в технической зоне, осуществляет подачу порошкообразной массы 1 в циклон 11, откуда под воздействием вихря порошки и другие частицы поступают в расположенный ниже бак 8. Очистку газа, который значительно легче порошков, от возможных остатков порошков выполняют в защитном фильтрующем устройстве 8А, всасывая газ в техническую зону. Если расширительный бак 8 больше циклона, по меньшей мере, в 5-10 раз, то при работе системы клапанов 9А и 9В, предотвращающей попадание компенсационного газа вовнутрь системы, доля порошков, всасываемых в фильтрующее устройство 8А, очень небольшая (в зависимости от размера частиц обрабатываемой порошкообразной массы она составляет около 0,1-0,4%).

Фиг.3В показывает примерное устройство разделения на фракции, отвечающее требованиям изобретения. В устройстве разделения на фракции происходит всасывание компенсационного газа вместе с порошкообразной массой 20 вовнутрь камеры разделения, где мельчайшие частицы (или их часть) выхватывают из транспортирующего газа 21 и вместе с другим материалом перемещают к началу грануляционной установки для повторной обработки, в то время как приемлемые гранулы падают вниз под действием силы тяжести и/или осуществляют их транспортировку вниз, как вариант, при помощи спиральной структуры 23. Конечный продукт выходит из устройства разделения на фракции через отверстие 22, которое могут снабдить клапанами для предотвращения попадания компенсационного газа вовнутрь системы через разгрузочное отверстие 22, что может оказаться предпочтительным, если транспортирующий газ не обычный воздух, а, например, азот или увлажненный воздух. Если транспортирующий газ представляет собой обычный воздух помещения, то разгрузочное отверстие могут контролировать таким образом, чтобы вовнутрь системы попадал незначительный объем воздуха; этот объем также зависит от качества порошков и интенсивности турбулентностей, созданных вследствие работы спиральной структуры (если ее используют).

Фиг.3С показывает еще одно примерное устройство разделения на фракции, отвечающее требованиям изобретения. В устройстве разделения на фракции компенсационный газ вместе с порошкообразной массой 20 всасывают вовнутрь устройства разделения на фракции, в котором выхватывают мельчайшие частицы (или их часть) из транспортирующего газа 21 на повторную обработку, в то время как приемлемые гранулы при помощи спиральной структуры 23 транспортируют к отверстию 22 для выгрузки гранул. Конечный продукт выходит из устройства для разделения через отверстие 22, оснащенное, как вариант, клапанами 24А, 24В для предотвращения выхода компенсационного газа через разгрузочное отверстие 22, что может оказаться предпочтительным, если транспортирующий газ не обычный воздух, а, например, азот или увлажненный воздух. Если транспортирующий газ представляет собой обычный воздух помещения, то разгрузочное отверстие могут контролировать таким образом, чтобы вовнутрь системы попадал незначительный объем воздуха; этот объем зависит от качества порошков и интенсивности турбулентностей, созданных вследствие работы спиральной структуры.

На фиг.4 показаны соответствующий изобретению способ и устройство. Обеспечена подача газа в систему через отверстие 4, расположенное в части камеры 3 прессования, и далее через гранулятор 5, через устройство 12 для разделения, специальный циклон 11 и фильтрующее устройство 8А к всасывающему вентилятору, создающему поток газа.

В такой системе направление перемещения прессуемой массы 1, вновь прессуемых мелких частиц, а также прессованной массы совпадает с направлением потока транспортирующего газа. Кроме того, благодаря полной или частичной непроницаемости компоновка предлагаемого устройства делает возможным использование не обычного воздуха, а другого газа. Это важно иметь в виду, например, если масса чувствительна к кислороду.

Раскрыто устройство, в котором газ входит через отверстие 4, расположенное в части камеры 3 прессования, проходит через гранулятор 5, устройство разделения 12, специальный циклон 11 и фильтрующее устройство 8А к всасывающему вентилятору, создающему поток газа. В указанном устройстве направление перемещения прессуемой массы 1, подлежащих повторному прессованию мелких частиц, а также прессованной массы совпадает с направлением потока транспортирующего газа. Благодаря полной или частичной непроницаемости конструкции указанного устройства предусмотрена возможность использования газа, отличающегося от обычного воздуха. Эта характеристика имеет значение, если масса чувствительна к кислороду( Фиг.4).

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления гранул в сухом окружении. Раскрыто устройство, в котором газ входит через отверстие 4, расположенное в части камеры 3 прессования, проходит через гранулятор 5, устройство разделения 12, специальный циклон 11 и фильтрующее устройство 8А к всасывающему вентилятору, создающему поток газа. В указанном устройстве направление перемещения прессуемой массы 1, подлежащих повторному прессованию мелких частиц, а также прессованной массы совпадает с направлением потока транспортирующего газа. Благодаря полной или частичной непроницаемости конструкции указанного устройства предусмотрена возможность использования газа, отличающегося от обычного воздуха. Эта характеристика имеет значение, если масса чувствительна к кислороду. Изобретение позволяет улучшить физико-механические свойства продукта. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство для сухой грануляции, изготавливающее гранулы из порошкообразной массы, содержащее средства прессования, способные осуществлять прессование и дробление, и средства разделения, предназначенные для отделения мелких частиц от приемлемых гранул посредством вовлечения мелких частиц в поток газа, отличающееся тем, что: обеспечена подача потока газа в устройство через отверстие (4) в верхней части камеры (3) прессования и далее через гранулятор (5) к устройству (12) разделения на фракции, отделяющему отвечающие требованиям гранулы от тонкоизмельченного продукта;
устройство (12) разделения на фракции в верхней части соединено с трубопроводом, в котором мельчайшие частицы выхватывают из потока транспортирующего газа и вместе с гранулируемой порошкообразной массой, поступающей из загрузочного бункера (1), транспортируют к бесфильтровому циклону (11), в то время как отвечающие требованиям готовые гранулы накапливают в бункере (6), причем в процессе накопления отвечающих требованиям гранул посредством ряда клапанов или других соответствующих средств (24А, 24 В) предотвращают проникновение воздуха или другого газа извне в устройство разделения на фракции;
бесфильтровый циклон (11), откуда под воздействием вихря порошки и другие частицы поступают в расположенный ниже расширительный бак (8), в верхней части соединен с вентилятором (15), создающим указанный поток газа через защитное фильтрующее устройство (8А), в котором газ, который гораздо легче порошков, очищают от возможных остатков порошков;
днище расширительного бака (8) соединено с баком (10), из которого прессуемый материал поступает вниз к корпусу питателя, предпочтительно к корпусу (2) шнекового питателя, откуда его проталкивают вперед для ввода в камеру (3) прессования, в которой валки прессуют массу в ленты, вследствие чего поступающая на прессование масса из бункера (1) и подлежащие повторному прессованию мелкие частицы имеют одинаковое направление потока транспортирующего газа, а также обеспечена возможность точного контроля общего объема газа, поступающего внутрь устройства во время процесса.

2. Устройство для сухой грануляции, изготавливающее гранулы из порошкообразной массы, снабжаемое газом, по п.1, отличающееся тем, что гранулятор (5) оснащен вибрирующими или вращающимися молотками и ситом или ситами, причем устройство (12) разделения на фракции представляет собой газовый сепаратор, состоящий из цилиндра или конуса, или параллелепипеда, или их комбинации, для отделения приемлемых гранул, выходящих из газового сепаратора через отверстие (22) в дне, от мелких частиц, увлекаемых потоком из транспортирующего газа через отверстие (21).

3. Устройство для сухой грануляции, изготавливающее гранулы из порошкообразной массы, снабжаемое газом по п.1, отличающееся тем, что в устройстве (12) разделения на фракции приемлемые гранулы под действием силы тяжести падают в бункер (6) и/или осуществляют их транспортировку при помощи спиральной конструкции.

4. Устройство для сухой грануляции, изготавливающее гранулы из порошкообразной массы, снабжаемое газом, по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что объем расширительного бака (8) по меньшей мере в 5-10 раз больше объема циклона (11) и обеспечен режим попеременной работы системы клапанов (9А и 9В), предотвращающий попадание компенсационного газа вовнутрь системы через отверстие, расположенное под расширительным баком (8), после выхода поступающей на прессование массы из бункера (10).

5. Устройство для сухой грануляции, изготавливающее гранулы из порошкообразной массы, снабжаемое газом, по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что вокруг камеры (12) разделения создано электромагнитное поле для контроля происходящих внутри камеры электростатических явлений.

6. Устройство для сухой грануляции, изготавливающее гранулы из порошкообразной массы, снабжаемое газом, по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что устройство (12) разделения на фракции оснащено средствами предотвращения попадания газа в указанное устройство разделения через отверстие (22), предназначенное для пропускания приемлемых гранул.

7. Устройство для сухой грануляции по п.1, отличающееся тем, что направление потока газа создают всасывающим вентилятором или комбинацией, состоящей из нагнетательного вентилятора, всасывающего вентилятора и средств управления частотой вращения.

8. Устройство для сухой грануляции по п.1, отличающееся тем, что газ представляет собой воздух или азот или другой инертный газ, поступающий вовнутрь системы через отверстие в зоне камеры прессования.

9. Устройство для сухой грануляции по п.8, отличающееся тем, что газ представляет собой сжатый воздух/газ, или нагретый воздух/газ, или осушенный воздух/газ, или увлажненный воздух/газ, поступающий вовнутрь системы через отверстие в зоне камеры прессования.

10. Устройство для сухой грануляции по любому из пп.1-3 или 7-9, отличающееся тем, что отверстие (21) выполнено с возможностью изменения положения для осуществления управления интенсивностью потока выходящего газа.

11. Способ изготовления гранул из порошкообразной массы при помощи устройства по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что управление объемом поступающего газа осуществляют посредством изменения частоты вращения вентилятора (15).

12. Способ изготовления гранул из порошкообразной массы при помощи устройства по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что управление частотой вращения вентилятора (15) осуществляют для поддержания соответствующего объема газа постоянным.

13. Способ изготовления гранул из порошкообразной массы при помощи устройства по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что управление количеством материала, выхватываемого из транспортирующего газа через отверстие (22), осуществляют, меняя интенсивность электромагнитного поля устройства (12) разделения на фракции.

14. Способ изготовления гранул из порошкообразной массы при помощи устройства по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что отделение гранул зависит от положения отверстия (21) на оси устройства (12) разделения на фракции.

15. Способ сухой грануляции для непрерывного изготовления гранул из порошкообразной массы, введенной в поток газа, включающий операции прессования, грануляции и разделения на фракции при помощи соответствующим образом соединенных средств для отделения мелких частиц от приемлемых гранул, отличающийся тем, что отверстие для подвода газа предусмотрено выше по потоку либо в соответствии со средствами прессования, а направление потока газа, произведенного, например, всасывающим вентилятором, совпадает с направлением движения массы внутри системы.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что газ представляет собой воздух или азот или другой инертный газ.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что газ представляет собой сжатый воздух/газ, или нагретый воздух/газ, или осушенный воздух/газ, или увлажненный воздух/газ.

18. Способ по п.15, отличающийся тем, что поток газа, созданный, например, всасывающим вентилятором, присутствует почти во всем устройстве, в частности, в камерах прессования и грануляции.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что для управления объемом газа, текущего внутри системы, в качестве сепаратора между газом и порошкообразной массой используют специальную комбинацию бесфильтрового циклона с расширительным баком и двумя последовательно включенными клапанами.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что текущий внутри устройства поток газа также используют в камере разделения для отделения готовых гранул от мелких частиц.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что поступление газа извне системы через камеру разделения строго контролируют или полностью предотвращают.

22. Способ по любому из пп.15-21, отличающийся тем, что мелкие частицы, отброшенные в камере разделения, транспортируют потоком газа на повторное прессование.

23. Способ по любому из пп.15-21, отличающийся тем, что подлежащую прессованию порошкообразную массу пневматически транспортируют из загрузочного бункера в расширительный бак циклона, а затем в накопительный бункер для прессования.

24. Способ по любому из пп.15-21, отличающийся тем, что при определенном составе изготовленные и спрессованные в таблетки гранулы демонстрируют большую легкость разложения в воде, и/или увеличенную прочность, и/или улучшенную биологическую доступность, что находится в соотношении с потребленным в процессе грануляции объемом газа и с использованием электромагнитного устройства, контролирующего электрические заряды гранул.