Способ и устройство для агломерации труднорастворимых и чувствительных к гидролизу веществ
Изобретение относится к технологии агломерации труднорастворимых и чувствительных к гидролизу веществ, в частности фармацевтических активных веществ, например ацетилсалициловой кислоты. В способе агломерации порошок труднорастворимого вещества вместе с, по меньшей мере, одним водорастворимым связующим пропускают в режиме свободного падения через атмосферу водяного пара при температуре 85 - 105oС без уплотняющих усилий. При этом время пребывания в паровой зоне составляет 0,5 - 10 с. После этого образовавшийся агломерат сушат в режиме свободного падения, так что в местах контакта между первоначальными частицами из образовавшихся мостиков жидкого связующего образуются маленькие мостики твердого вещества. Затем осуществляется окончательная сушка в псевдоожиженном слое. Способ проводят в пароструйном агломераторе, в котором свободно падающая завеса продукта из подвергаемой агломерации порошкообразной смеси подвергается обработке водяным паром с помощью паровых сопел. К нижней части агломератора примыкает сушилка с псевдоожиженным слоем таким образом, что агломерированные частицы падают непосредственно в псевдоожиженный слой. При этом сушилка разделена от паровой зоны. Изобретение позволяет получать легко диспергируемые грануляты. 2 с. и 10 з. п.ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к технологии агломерации труднорастворимых и чувствительных к гидролизу веществ, в частности фармацевтических активных веществ, например ацетилсалициловой кислоты, более конкретно к способу и устройству для агломерации труднорастворимых и чувствительных к гидролизу веществ.
Многие вещества, находящиеся в порошкообразном виде, плохо диспергируются в жидкостях и поэтому зачастую является затруднительным их применение в дисперсиях и растворах. Кроме того, часто является желательным их хорошая текучесть и по возможности незначительная распыляемость. Это относится также к труднорастворимым порошкам, которые являются как гидрофильными, так и гидрофобными. Если порошок применяется для фармацевтических форм, является, кроме того, часто желательным или необходимым добиваться улучшения или маскировки вкуса или предотвращать или сводить к минимуму контакт с другими, являющимися непереносимыми компонентами смеси. Улучшение смачиваемости, текучести и уменьшение распыляемости при использовании порошков достигается обычно грануляцией этих порошков способом структурной агломерации. Способы структурной агломерации отличаются применением гранулирующей жидкости, обычно воды или водных растворов. Эти способы, таким образом, неприменимы для чувствительных к гидролизу веществ, так как при этом, как правило, происходит разложение вещества (активного) с образованием нежелательных (в фармацевтическом отношении) продуктов разложения. Если же применяют неводные органические растворители, это приводит к остаточному содержанию в грануляторе растворителя, что также является нежелательным или недопустимым. Также применение растворителей вызывает большие расходы при обработке. Известен способ агломерации труднорастворимых и чувствительных к гидролизу веществ, в котором порошок труднорастворимого вещества пропускают в режиме свободного падения вместе с, по меньшей мере, одним водорастворимым и порошкообразным связующим через атмосферу нагретого водяного воздуха, включающую водяной пар, без использования уплотняющих сил и затем сушат (см. патент DE 1940915, кл. В 01 J 2/16, 1973 г.). Недостаток известного способа заключается в том, что чувствительные к гидролизу вещества могут повреждаться в результате того, что они продолжительное время подвергаются воздействию атмосферы горячего воздуха, включающий водяной пар. Кроме того, способность получаемых гранулятов к диспергированию является неудовлетворительной. Задачей изобретения является разработка способа и устройства для агломерирования труднорастворимых и чувствительных к гидролизу веществ, позволяющих получение легко диспергируемых гранулятов. Поставленная задача решается в способе агломерации труднорастворимых и чувствительных к гидролизу веществ, в котором порошок труднорастворимого вещества пропускают в режиме свободного падения вместе с, по меньшей мере, одним водорастворимым порошкообразным связующим через атмосферу водяного пара при температуре от 85o до 105oС без использования уплотняющих сил и затем сушат, за счет того, что время пребывания порошка труднорастворимого вещества и водорастворимого порошкообразного связующего в паровой зоне составляет от 0,5 до 10 секунд, причем сушку порошков осуществляют вначале в режиме свободного падения так, что в местах контакта между первоначальными частичками из образовавшихся при конденсации мостиков жидкости, в которых растворено связующее, образуются маленькие мостики твердого вещества, а затем осуществляют последующую сушку в псевдоожиженном слое до содержания воды менее 5% вес., предпочтительно менее 1% вес. Под маленькими мостиками твердого вещества понимают при этом то, что эти мостики должны иметь средний поперечный размер (средний диаметр или среднюю толщину) от 1 мкм до 30 мкм, предпочтительно 5-15 мкм. Благодаря тому, что время контакта воды с чувствительным к гидролизу порошком и тепловая нагрузка твердых частиц очень кратковременны, не происходят во время проведения предлагаемого способа никакие существенные реакции разложения. Растворение поверхности частичек связующего конденсированным водяным паром происходит очень быстро, полученные при этом растворы образуют в местах контакта между частичками мостики жидкости или обволакивают труднорастворимые, чувствительные к гидролизу частички. Происходящее сразу же после агломерации упаривание воды с образованием маленьких мостиков твердого вещества или (частичных) покрытий нерастворимых частичек активного вещества водорастворимыми связующими обеспечивает стабильность, так же и для чувствительных к гидролизу веществ, таких как ацетилсалициловая кислота. Благодаря образованию маленьких мостиков твердого вещества получаются легко диспергируемые грануляты. При подборе подходящих соотношений активного вещества и связующего и при благоприятных условиях можно проводить также микроинкапсулирование или нанесение покрытия. Для агломерации или (частичного) микроинкапсулирования труднорастворимых и чувствительных к гидролизу веществ применяют такие водорастворимые связующие, как поливинилпирролидон, производные поливинилпирролидона, крахмал, производные крахмала и целлюлозы, сахара, спирты сахаров, такие как сорбитол, ксилитол, производные сахаров, такие как мальтодекстрины, изомальтоза, фруктовые кислоты и их водорастворимые соли, такие как цитраты или тартраты, аскорбиновая кислота, аминокислоты или также соли с неорганическими кислотами, такие как сульфат натрия. Весовое соотношение труднорастворимых и чувствительных к гидролизу веществ к водорастворимым связующим составляет от 1:10 до 10:1, предпочтительно от 3: 8 до 7:2. Агломерируемая смесь из чувствительного к гидролизу нерастворимого активного вещества и водорастворимого связующего вводят в аппарат предпочтительно сверху в пространственной близости с водяным паром. Пар конденсируется на более холодных частицах порошка, пленка конденсата растворяет связующее и образовавшиеся в местах контакта между увлажненными частицами мостики жидкости сушат до образования маленьких мостиков твердого вещества. В случае большого избытка водорастворимых связующих полную защиту чувствительного к гидролизу активного вещества достигают с помощью водорастворимого связующего. Существенным элементом предлагаемого способа является применение почти чистой атмосферы водяного пара для непосредственного увлажнения поверхности частиц. В случае одновременного присутствия воздуха пар должен был бы на пути к поверхности частиц пересекать соответствующую воздушную подушку. Этим самым меньше пара конденсировалось бы на твердом веществе, что приводило бы к уменьшению степени агломерации или защиты активного вещества. При этом вообще не достигался бы или лишь незначительно достигался бы указанный технический результат. Поставленная задача также решается в устройстве для агломерации труднорастворимых и чувствительных к гидролизу веществ, содержащем агломератор с закрытым корпусом, у верхнего конца которого размещено дозирующее устройство для порошкообразного сырья, соединенное с загрузочной воронкой для образования в агломераторе свободно падающей завесы порошкообразного продукта, и паровые сопла, размещенные в верхней части агломератора для образования струй пара, которые, по меньшей мере, частично обволакивают свободно падающую внутри паровой зоны завесу продукта за счет того, что к нижней части агломератора примыкает сушилка с псевдоожиженным слоем таким образом, что агломерированные частицы падают непосредственно в псевдоожиженный слой, при этом сушилка разделена от паровой зоны. Предпочтительно паровые сопла состоят из трубок или отверстий, которые связаны с распределительной трубкой, расположенной в продольном направлении агломератора, причем по обе стороны завесы продукта расположено по распределительной трубке. Согласно одной форме выполнения изобретения разделение паровой зоны от зоны сушки осуществлено за счет размещения в верхней части агломератора, включающей паровые сопла обогреваемой защитной трубки с двойной стенкой, через рубашку которой отводят из агломератора отработанный воздух. Таким образом, у нижнего затвора этой защитной трубы могут отводиться все вносимые в аппарат с сушилкой с псевдоожиженным слоем газовые потоки. Согласно другой форме выполнения изобретения разделение паровой зоны от зоны сушки осуществлено за счет размещения на расстоянии от 50 мм до 300 мм от нижнего конца распределительной трубок в корпусе агломератора кольцевого зазора, имеющего коллектор для отбора отработанного воздуха. Таким образом может равномерно по всему объему аппарата отводиться весь отработанный воздух между паровой зоной и зоной сушки. Предпочтительное дальнейшее развитие устройства согласно изобретению состоит в том, что сушилка с псевдоожиженным слоем имеет кольцеобразное, конически расширяющееся наружное основание для ожижения и центральное внутреннее основание для ожижения, причем скорость потока сжижающего воздуха, выходящего у внутреннего основания, больше скорости потока, выходящего у наружного основания. Предпочтительным признаком является еще то, что коническое наружное основание для ожижения соединено с коническим расширением, примыкащим к корпусу агломератора. Это влияет на циркуляцию псевдоожиженного слоя и препятствует нежелательному местному переувлажнению. Необходимая конечная влажность определяется по соответствующему времени пребывания в зоне сушки и/или соответствующему подбору количества и температуры воздуха для сушки в псевдоожиженном слое. Температура в псевдоожиженном слое находится в интервале от 20oС до 70oС. Изобретение позволяет получить следующие технические эффекты. Вследствие незначительной влажности и незначительной температурной нагрузки и прежде всего короткого времени чувствительные к гидролизу вещества могут успешно подвергаться влажной агломерации. В них не происходят реакции разложения или происходят лишь в минимальной степени. Получают агломераты с размером частиц от 200 до 3000 мкм, предпочтительно от 200 до 2000 мкм. Они исключительно хорошо подвергаются повторному диспергированию. Даже для повторного диспергирования в холодной воде требуется очень короткое время (обычно менее одной минуты, предпочтительно менее 30 секунд), которое достигается для гранулятов, полученных обычными способами агломерации (агломерация в смесителе, агломерация в псевоожиженном слое), только при диспергировании в горячей воде. Для продуктов, имеющих плохой вкус, достигается при обработке вкусовыми добавками и/или ароматическими веществами хорошая маскировка вкуса. При выборе подходящих условий процесса (в частности, при достаточно высокой доле связующего) возможно не только агломерировать нерастворимые продукты, но и частично покрывать их оболочкой. При этом поверхность нерастворимых частиц покрывается растворенным связующим, если растворы связующего способны растекаться на нерастворимом продукте. В этом случае достигается покрытие поверхности до 40-80%, предпочтительно до 50-70%. Это имеет то преимущество, что покрытый таким образом продукт имеет более низкую реакционную способность по сравнению с другими компонентами смеси. Так могут быть получены также смеси веществ, которые обычно имеют лишь незначительную стабильность при хранении. Очень хорошая растворимость агломерата основана на том, что мостики между агломерируемыми (нерастворимыми) частицами состоят из очень хорошо растворимого материала (связующее растворяется в доли секунды в конденсируемом паре!), который также очень хорошо смачивается водой. Кроме того, мостики между частицами имеют толщину лишь несколько мкм (от 1 до 30 мкм, предпочтительно от 1 до 15 мкм) и концентрируются в местах контакта между частицами. Таким образом создается большая поверхность для процесса растворения. Ниже изобретение поясняется описанием представленного на чертежах устройства и примерами осуществления способа. Фиг. 1 схематически изображает пароструйный агломератор со встроенной сушилкой с псевдложиженным слоем, Фиг. 2 изображает вид сверху на паровые сопла с распределительными трубками, Фиг. 3 изображает защитную трубу для функционального разделения процесса увлажнения и процесса сушки падающей завесы продукта, Фиг. 4 дает увеличенное изображение встроенной сушилки с псевдоожиженным слоем. Согласно фиг.1 пароструйный агломератор 1 и сушилка 2 с псевдоожиженным слоем расположены вертикально друг над другом и заключены в общий корпус 3. Агломерированный продукт 4, покидающий пароструйный агломератор 1, падает непосредственно в сушилку 2 с псевдоожиженным слоем. Подвод пара производится через два параллельно подключенных паровых сопла 5 и 6, которые расположены по обе стороны ниспадающей завесы продукта. Они питаются через общую линию 7. Кроме того, паровые сопла 5 и 6 могут поворачиваться на угол


Температура
Пар - 100oC
Ожижающий воздух - 20-80oС
Температура слоя - 20-50oС
Продукт - 0-60oС
Характеристики продукта
Размер частиц - <300 мкм (предпочтительно <200 мкм)
Доля связующего - 5-90%
Агломерат
Максимальная влажность (после паровой зоны) - Около 4-5%
Конечная влажность (после сушки в псевдоож. слое) - < 0,5%
Величина агломерата - 200-2000 мкм
Примеры осуществления способа
Пример 1
Смешивают 100 г порошка ацетилсалициловой кислоты (далее "АСК") с 50 г ксилитола в качестве связующего. Смесь, которая имеет комнатную температуру, вносят с помощью шнека 11 в агломератор таким образом, чтобы образовалась удлиненная равномерная завеса продукта. Расход твердого вещества составляет 20 кг/час. Он вдувается под углом


Смешивают 100 г порошка АСК с 200 г ксилитола в качестве связующего. Смесь, которая имеет комнатную температуру, вносят с помощью шнека 11 в агломератор таким образом, чтобы образовалась удлиненная равномерная завеса продукта. Расход твердого вещества составляет 30 кг/час. Он вдувается под углом


Смешивают 100 г порошка АСК с 30 г сахарозы и 5 г ароматического вещества, подогревают до 50oС и вносят в агломератор с помощью шнека 11 таким образом, чтобы образовалась удлиненная равномерная завеса продукта. Расход продукта составляет 20 кг/час. Он вдувается под углом


Смешивают 100 г АСК с 50 г сульфата натрия и подвергают паровой агломерации, как описано в примере 1. После сушки получают хорошо текучий, очень быстро диспергируемый в воде агломерат, который применяется для получения таблеток и заполнения в пакетики. Пример 5
Смешивают 500 г парацетамола вместе с 100 г лимонной кислоты, 400 г апельсинового ароматизатора, 1000 г лимонного ароматизатора и 2000 г мальтита. Смесь при комнатной температуре вносят при помощи дозирующего шнека 11 в агломератор таким образом, чтобы образовалась удлиненная равномерная завеса продукта. Расход твердого вещества составляет 40 кг/час. Он вдувается под углом


Формула изобретения
09.04.1996 по пп.1-6;
12.06.1996 по пп.7-12.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4