喷雾干燥装置及其使用方法制造方法及图纸

开发了改进的喷雾干燥装置和它的使用方法。喷雾干燥装置包括一个主干燥室（２０）和一个辅助干燥装置（１０），后者包括管，所述管具有足够长度，它充分地增加在干燥气体和颗粒之间的接触时间（即增加滞留时间），如果没有辅助干燥装置的话，过低的干燥速率和温度原本不能够进行充分干燥的情况下，能够将颗粒干燥到希望的程度。辅助干燥装置在不增加干燥速率之下，增加了喷雾干燥系统的干燥的效率，同时降低了产出率的损失。管长度与主干燥室的比至少是２∶１。管的直径显著小于主干燥室的直径，使得颗粒以较高的速率通过管，降低产品损失。主干燥室的截面积与管的比最好为１６∶１。管最好是紧凑的螺旋管，以较容易地传输，并且空间要求最小。可以包括一个控制辅助干燥过程的温度外水套。所述喷雾干燥处理和装置的一个优选的应用是生产约直径１－２００微米的微型颗粒，后者可用于生产治疗药物和诊断试剂。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及喷雾干燥装置；特别涉及，通过喷雾干燥生产干燥的颗粒的方法和装置。喷雾干燥通常用于生产各种用途的颗粒，其中包括食品，化妆品，肥料，染料和研磨剂。能够将喷雾干燥设计成产生包括广泛微粒的尺寸的各种颗粒。喷雾干燥的颗粒可用在在多种生物医学，制药的应用中是有用的，如在授予Straub等No.5,853,698；授予Hanes的No.5,855,913；和授予Takada等的No.5,622,657的美国专利中所述的，用在发送治疗药剂和诊断试剂。在用喷雾干燥的过程制造颗粒的一般过程中，在一种适当的溶剂中溶解预定形成散状颗粒的如聚合物等的固体形成材料，以形成一种溶液。另外，也能够将材料在非溶剂中悬浮或乳化，以形成悬浊液或乳浊液。在这个阶段选择地加入其他的组分，如药剂，诊断试剂，生孔剂。然后溶液被物化形成液滴细雾。液滴直接进入一个干燥室，在此，它们接触干燥的气体。溶剂从液滴蒸发为干燥的气体，使得液滴变成固体，从而形成颗粒。然后颗粒与干燥的气体分开并收集。在将这样的喷雾干燥过程规模化生产中，例如从实验室或中试工厂到商业性的规模，就会遇到一些缺点。例如，如果干燥的效率没有充分地标定，会不如愿地增加成品颗粒的溶剂的含量。虽然增加干燥能力或速率补偿这个干燥的不足，但是干燥速率的增加会引起其他的问题。例如，观察到对一些具有一定的性能规格的产品颗粒，增加干燥的速率造成不适当的颗粒的形态或尺寸分布。例如，在干燥速率中的变化会在溶剂蒸发时，改变固化材料的沉淀方式，从而，改变颗粒的结构(空隙度)而不符合规格，使得颗粒不能够正确地含有和发送诊断试剂或治疗剂。而且，通过降低干燥气体的流速(因此速率减低)改变干燥的速率，会显著地降低产品的产出率。即使在颗粒结构和大小部分不是关键的情况下，提高干燥的效率也要求处理的装置，如干燥室，干燥气体源和干燥气体加热器等的大小大为增加，而这是不希望的。一般干燥能力是干燥气体的温度，流速，压力和溶剂的成分的函数。另外，装置的能力越大，需要的装置的空间越大。而最好是，将扩大生产能力所需的投资和空间降低致最小是值得追求的。产品干燥的不充分也能够成为已知的喷雾干燥过程的问题，特别是对于为了保持材料的稳定和活度的必须在低温下干燥的药剂产品来说更是如此。另外，能够用流化床干燥这些对高温敏感的材料，但是这个过程常造成的过程产出率的变化，这是不希望的。已知的喷雾干燥器一般不适合无菌的过程，因为，例如它们可能在负压下工作，并且不能够设计或构造成符合正规的要求。特别是，它们不提供在可洁净处理的，封闭的正压系统中完全干燥材料的方法。因此，本专利技术的目的是提供一种通过喷雾干燥有效地干燥颗粒的方法和装置。本专利技术的另一个目的是，提供一种喷雾干燥的方法和装置，它结合一种干燥过程，所述过程改进了颗粒的干燥，而不影响产品产出率。本专利技术的又一个目的是，提供一种喷雾干燥颗粒的装置，它是相对紧凑和廉价的。本专利技术的再一目的是，提供一种低温喷雾干燥颗粒的方法和装置，使得保持活性材料的稳定性或活性。辅助干燥装置包括具有长度，以增加在干燥气体和颗粒之间的接触时间(即增加滞留时间)的管，在如果仅使用主干燥室的情况下过低的干燥能力或干燥速率和温度本来会不能够提供充分干燥的情况下，将颗粒干燥到希望的程度。管长度与主干燥室的比至少是2∶1，至少3∶1更好。管的截面积比主干燥室的显著小，使得颗粒以较高的速率通过管，使得产品损失最小。主干燥室与管的截面比是在2∶1到500∶1之间较好，在4∶1到100∶1之间更好，约16∶1最好。在一个优选实施例中，管是不锈钢的，电抛光到20RA或更光滑，以提供提高颗粒产出率的平滑表面。管最好是紧凑的螺旋结构，以容易传输，并且需要空间的最小。在另一个优选实施例中，管具有一个外套，用于控制辅助干燥过程的温度。主干燥室和辅助干燥装置能够结合成一体。喷雾干燥的过程和装置的一个优选的应用是生产可用于发送诊断或治疗剂中的直径1-200微米的颗粒。本专利技术的详细说明本专利技术开发的是一种改进的喷雾干燥方法和装置。所述改进的过程的设计是通过增加颗粒接触干燥气体的时间，在收集前，强化喷雾干燥颗粒的的干燥，优选地不增加干燥的速率或减少产品产出率。增加的滞留时间是通过使用一个辅助的干燥装置实现的。在本文中使用的术语对液滴或颗粒的“干燥”的含义是，从液滴或颗粒中除掉溶剂。“干燥的能力”指的是，能够蒸发成千燥气体的液体挥发物的理论最大量。例如，如果满足干燥能力，干燥气体流完全被挥发物饱和。干燥能力参数取决于干燥气体流速，温度，压力和挥发物成分。“干燥效率”指的是，在一组给定的处理工艺参数下，由干燥的能力除蒸发的液体挥发物的量所得的值。干燥效率参数取决于溶液流速，干燥气体流速，温度，压力和挥发成分，以及干燥室的几何形状，和干燥的材料的滞留时间。“干燥速率”指的是，作为时间函数的从雾化液滴的表面蒸发的液体挥发物的量。干燥速率是以下变量的函数颗粒的大小、成分和结构；干燥气体的温度、压力和流速；干燥气体湿度；和沿干燥路线的长度的颗粒位置。本文中使用的术语“溶剂”指的是这样的液体，在其中溶解、悬浮和乳化形成喷雾干燥颗粒物品的材料，以发送到喷雾干燥器的雾化器提供，并且它蒸发成干燥气体，不论所述的液体对所述材料是溶剂还是非溶剂。其他的可挥发的组分，如挥发性的盐可以包括在散装材料/液体中，并且也挥发成干燥气体。能够用于空隙形成剂的挥发性的盐的例子，包括重碳酸铵，乙酸铵，氯化铵，和苯甲酸铵。通过喷雾干燥过程制造的颗粒能够是任何尺寸的。文中使用的“颗粒”包括微型的，亚微型的，粗颗粒。一般，颗粒的直径或最大长度约为100毫微米-5毫米。颗粒能够是球形的，囊形的，不规则形状的，晶体的，粉末的，团块的或团粒的。颗粒能够是中空的，即，能够具有包围气体的一个外壳，如诊断试剂，或可以形成得有穿过固体材料的微孔，产生蜂窝或海绵结构。颗粒一般可以是固态，即，它们可以是完全均态的，或可以包括诊断或治疗剂的较小的固态的颗粒，后者分散在整个的每个颗粒的固态材料中。装置辅助干燥装置10的优选实施例示于附图说明图1，它是喷雾系统的一部分。辅助的干燥装置10包括一个形成干燥螺旋11的螺旋管，它具有干燥螺旋入口12和干燥螺旋出口13。干燥螺旋11被干燥螺旋的外套16包围。外套16包括外套入口14和排出口15。外套入口14和排口15提供使热交换介质如冷却水，能流动分别流进流出干燥螺旋外套16的装置。干燥螺旋外套16是根据热交换器技术公知的结构制造的。在此使用的“主干燥室”是定义为容器，从雾化器向它喷雾雾化的材料和溶剂。主干燥室具有在排放出口终止的内流动空间。在此使用的“排放出口”定义为这样的区域，在其中，流动的干燥的气体/颗粒最初受至少25％的流动截面的减少(即，主干燥室对管的截面积比至少为4∶3)。在此使用的“主干燥室的长度”术语定义为，液滴/颗粒从雾化器达到排放出口必须运动的近似的最短距离。在此使用的“雾化器”定义为，任何雾化的装置。代表性的雾化装置包括压力喷嘴，气动喷嘴，声喷嘴，旋转雾化器。适当的旋转雾化器的例子包括衬套轮，叶轮和无叶片轮盘。压力喷嘴包括旋流腔，和槽芯型喷嘴。气动喷嘴包括两种流体(内外混合)和三种流体型的喷嘴。声喷嘴包括汽笛和哨型喷嘴。在此使用的术语“管”是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷雾干燥装置，其特征在于：包括： 一个主干燥室，它具有终止在排放出口的内流动空间；和 一个辅助干燥装置，它包括管，后者具有与主干燥室的排放出口流体连通的入口， 其中主干燥室与管的截面积比至少为４∶３，并且 其中管的长度与主干燥室的比至少为２∶１。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德E奇克林，马克J基根，格雷格兰德尔，霍华德伯恩斯坦，朱莉斯特劳布，
申请(专利权)人：阿库斯菲尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]