KR19990008067A - 결정질 건조 장치 - Google Patents

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KR19990008067A
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슈멜터볼프강
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덴크; 브뤽크너
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Abstract

물질의 용액을 건조시키기 위한 장치가 개시되어 있다. 건조는 마이크로파 방사에 의해 수행된다. 건조 챔버(TK1, TK2) 내의 교반기(R1, R2)가 또한 건조 공정을 도와준다. 발생기(G)로부터의 에너지가 분할면에 의해 전방 및 후방 부분으로 분할된 마이크로파 커플러(1)를 통해 건조 챔버(TK1, TK2)의 각각에 도달한다. 제어 유닛(S)이 공급되는 에너지의 양과 교반기의 회전 속도를 모두 조절한다.

Description

결정질 건조 장치
본 발명은 재료 용액, 잔류 수분을 갖는 결정질, 및 잔류 수분을 갖는 고체, 현탁액, 유상액, 및/또는 콜로이드의 건조 장치에 관한 것이다. 건조는 마이크로파 및 기계적 교반기의 도움으로 수행된다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 장치에 의해 당 함유 초음파 조형 매체의 제조를 위한 공정을 포함한다. 본 출원은 공식 출원 번호 제195 16 254호를 갖는 1995년 4월 26일자 독일 우선권을 주장한다. 용액, 특히 당 용액을 건조시키기 위한 각종 공정 제어 과정은 공지되어 있다. 이들 기술 시스템의 기본 공정 단계들은 건조기, 분쇄기, 및 교반기에 의해 결정된다. 이 경우, 용액은 온도 균일화가 이루어지고, 액체는 추출되며, 고체는 기계적으로 분쇄된다. 건조의 진행은 상기 공정 중에 결정되지 않지만, 마이크로파 에너지의 출력이 표면 온도에 의해 조절된다. 이러한 마이크로파 건조기의 중심 요소는 전송 장치, 도체, 및 고온 챔버이다. 에리히 펠(Erich Pehl)에 의한 출판물, 마이크로파 기술, 전송선, 및 전도 소자(Microwave Technology, Transmission lines, and Conduction Components)(1권 173쪽; 하이델베르크)로부터, 안테나 즉 전송 장치에 대한 계산 원리가 알려져 있는데, 이에 의하면 관계식 L1 ＝ n · λ/2 (n ＝ 정수, L1 ≫ λ)에 따라 원통형 파이프의 원추형 테이퍼에 대한 길이 L1이 계산된다. 장방형 도파관으로부터 원통형 도파관의 원통형 파이프 또는 원추형 테이퍼로의 천이를 위한 변환 소자가 권장된다. 이것은 마인케 군트라흐(Mienke Gundlach)의 출판물, 고주파수 기술의 핸드북(Handbook of High-Frequency Technology)(제4판, 2권, 40쪽, 2절판, 베를린, 하이델베르크, 뉴욕, 도쿄, 1986) 및 헤. 퓌흐너(H. Puichner)의 마이크로파로부터의 열, 원리, 소자, 회로 공학(Heat from, Microwaves, Principles, Components, Circuit Engineering)(필립스 기술 도서관; 1964)에 기재되어 있다.
이와 관련해서 온도 균일화는 0.5 내지 15 GHz, 바람직하게는 0.195 및 2.45 GHz의 마이크로파 방사의 도움으로 열 에너지를 공급함으로써 행해진다. 이들 설계 해법의 경우에, 인가 장치에서 국부적인 과열이 발생한다는 문제점이 야기된다. 그 결과, 건조되어야 할 제품이 부분적으로 열적 분해된다. 이러한 과열은 특히 인가 장치의 내측 표면 상의 전도 및 비전도 표면 상의 재료의 비산물 상의 제품 퇴적 영역에서 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 국부적인 과열이 발생하지 않음으로써 제품이 파괴되지 않고, 용해된 또는 잔류 수분을 함유한 결정질을 건조시키는 데에 있다. 특히, 상이한 재료 특성 및 변동하는 확산 특성이 건조 시에 어떠한 문제점도 야기시키지 않는다.
상기 목적은, (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, (iii) 잔류 수분을 갖는 고체, (iv) 현탁액, (v) 유상액, 및/또는 (vi) 콜로이드를 건조시키기 위한 장치에 있어서,
장치는 소기되고 온도 균일화가 이루어질 수 있는 적어도 하나의 기본적으로 원통형 또는 각기둥형인 건조 챔버(TK1, TK2)를 포함하고,
건조 챔버 내에는 교반기가 배치되며,
이 경우 장치는 적어도 하나의 마이크로파 커플러(1)를 포함하고,
(a) 마이크로파 커플러는 건조 챔버(TK1, TK2)에 연결되고,
(b) 마이크로 커플러의 종축(L)에 대해 기본적으로 직각으로 정렬된 분할면
(2)이 마이크로파 커플러 내에 배치되고,
(c) 마이크로파 커플러는 테이퍼형으로 설계되고,
이에 의에 보다 큰 단면을 갖는 원추의 개구가 건조 챔버 쪽을 가리키
고,
(d) 마이크로파 커플러는 이하의 비율을 가지며,
1.4 〈 L1/D2 〈 9.0
및
2.0 〈 L1/L2 〈 7.0
이 경우, 값 L1, L2, D1, 및 D2는 이하,
L1 ＝ a·λ/2
a ＝ 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 또는 14
L1 ＝ 분할면(2)으로부터 건조 챔버(TK1, TK2)에서 멀어지는 방향을
가리키는 종축(L)의 부분 길이
L2 ＝ 분할면(2)으로부터 건조 챔버(TK1, TK2) 쪽을 가리키는 종축(L)
의 부분 길이
D2 ＝ 분할면(2)의 수준에서의 마이크로파 커플러(1)의 직경
D1 ＝ 건조 챔버(TK1, TK2)로의 개구의 높이에서의 마이크로파 커플러
(1)의 직경
와 같은 것을 특징으로 하는 장치에 의해 달성된다.
상기 장치는 바람직하게는 수 개의 챔버, 보다 바람직하게는 2개의 건조 챔버를 포함한다. 적어도 하나의 마이크로파 커플러가 각 건조 챔버에 연결된다. 건조 챔버당 수 개의 마이크로파 커플러가 제공되는 것이 바람직하다. 건조 챔버는 또한 적어도 하나의 교반 시스템을 구비한다. 마이크로파 커플러 및 교반 시스템은 공지된 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다. 마이크로파 커플러(테이퍼)는 원추형으로 제조되며, 이에 의해 보다 큰 단면은 건조 챔버 쪽을 가리키고 보다 작은 단면은 발생기에 연결된다. 그 위치가 전술한 비율 및 치수에 따라 결정되는 분할면이 2개의 원추 개구들 사이에 배치된다. 분할면의 직경은 120 ㎜ 이상이어야 한다. 큰 원추 개구와 분할면 사이의 거리는 적어도 100 ㎜이어야 한다. 이 경우, 분할면의 표면은 최소 흡수 계수를 가지며, 이에 따라 용액의 비산물이 표면 상에서 분산되지 않는다.
또한, 마이크로파 건조법은 통상적으로 교반 공정을 포함한다. 여기서는, 공지된 교반기를 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면 분할면의 재료가 최소 흡수 계수를 갖는 장치가 바람직하다. 그 결과, 국부적인 고온 지점들이 성공적으로 회피될 수 있다. 본 발명에 따르면, (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, (iii) 잔류 수분을 갖는 고체, (iv) 현탁액, (v) 유상액, 및/또는 (vi) 콜로이드가 당을 포함하는 장치가 바람직하다. 단당류가 보다 바람직하다. 조형 매체를 포함하는 재료 용액, 잔류 수분을 갖는 결정질, 잔류 수분을 갖는 고체는 더욱 바람직하다. 초음파 조형 매체가 가장 바람직하다. 이러한 초음파 조형 매체는 유럽 공보 EP-A 0 052 575(출원일: 81년 11월 17일) 및 EP-A 0 365 467(출원일: 89년 4월 6일)호에 기재되어 있다. 이들 공보에는 제조 공정도 상세히 설명되고 있다.
본 발명에 의하면, 상기 교반기(R1)는 교반 축(8)을 포함하고, 이 교반 축에는 적어도 하나의 교반 블레이드(3)가 고착되며,
상기 교반 블레이드(3)는 이하의 비율 및 치수를 갖는 것을 특징으로 하고,
(0.9 〈 B1 〈 1.3)·π·(TK1) exp(-1/2)
1.5 〈 B2/B1 〈 2.5
(0.65 〈 B3 〈 1.35)·λ/2
이 경우, 값 B1, B2, 및 B3은 이하와 같은 것을 특징으로 하며,
B1 ＝ 교반 블레이드(3)의 긴 다리의 폭
B2 ＝ 긴 다리의 폭을 포함한 짧은 다리의 길이
B3 ＝ 교반 블레이드(3)의 짧은 다리의 폭
상기 교반 블레이드(3)는 회전 평면에 대해 각도를 가지는데,
이 경우, 교반 블레이드(3)의 단면은 삼각형이고 교반 블레이드 하부면(5), 교반 블레이드 배면(7), 및 교반 블레이드 상부면(6)을 가지며,
이 경우, 교반 블레이드 상부면(7)은 짧은 다리의 방향을 가리키고,
상기 각도는 이하의 값,
교반 블레이드 배면과 회전축 사이의 각도 α는 5° 내지 15°
교반 블레이드 하부면과 회전 평면 사이의 각도 β는 2° 내지 10°
교반 블레이드 상부면과 회전 평면 사이의 각도 γ는 25° 내지 40。
를 갖는 것을 특징으로 하는 장치가 보다 바람직하다.
제품의 열적 분해는 특수한 마이크로파 커플러와 교반 블레이드의 조합에 의해 성공적으로 회피될 수 있다. 부가되는 마이크로파 에너지의 양은 건조의 진행과 그에 따라 제품 내에서 변동된 물리적 재료 특성의 함수로서 상세하게 제어될 수 있다. 따라서, 고화를 수반하는 확산 저항의 증대가 성공적으로 보상된다. 제품의 덩어리짐 및 과열이 성공적으로 회피된다. 건조 공정은 지시된 방식으로 진행한다. 의약 제품용으로 설정되는 높은 요건을 충족시키는 제품이 얻어진다.
본 발명에 따른 장치는 마이크로파 커플러의 특수한 실시예에 의해, 특히 응축물의 양의 측정함으로써 (바람직하게는 진공 하에서) 건조 공정의 특별히 구성된 교반기와 관련한 커플러의 분할면의 소정 크기 및 위치에 의해 제품의 점착 및 열적 파괴가 신뢰성 있게 회피되고, 건조되어야 할 제품의 내부에서 설정 온도 한계치가 초과되는 방지하는 제어와 소정 값까지의 제품의 건조가 가능해지는 장점을 갖는다. 건조의 진행은 증발되는 액체량의 응축량으로부터 결정된다. 고체 함량이 증대하면, 제품의 확산 저항은 분리되어야 할 용제에 대해 증대한다. 증발 용제 흐름이 작을수록 보다 적은 에너지가 일정한 에너지 공급으로 소모된다. 에너지가 마이크로파 방사에 의해 공급되는 경우, 상기 온도 증대는 주로 제품 내부에서 발생하며, 이 경우 표면 상에서는 측정 불가능하거나 또는 약간만 측정 가능하다.
이 물리적 공정은 건조의 진행에 따라 재현될 수 있으며, 조절 공정에서는 방식(분리되는 용제의 응축물의 양, 용제의 특정 부분)을 따른 각종 지점에서 내부 온도와 외부 온도간의 차가 동일 건조 조건 하에서 결정되도록 고려된다. 이 경우에, 각종 사이즈 및 유형의 제품 집괴 및 제품 농도가 고려되어야 한다. 따라서, 이와 같이 결정된 제품 온도는 제어 유니트용의 제어 변수이고, 이 변수는 마이크로파 방사 에너지 공급을 결정한다.
본 발명에 따르면, 건조의 진행이 결정 및 제어되고, 건조의 진행 중에 제품의 확산 저항이 건조 진행의 함수의 조절 변수로서 사용되는 장치가 바람직하다.
본 발명에 따르면, 건조 챔버(TK2) 내로 돌출한 교반기(R2)는 적어도 하나의 교반 블레이드(3)와, 부가적으로 서로 상에 오프셋 장착되는 하나 이상의 분쇄 교반 부재(4)를 구비하고,
상기 분쇄 교반 블레이드는 교반기(R2)의 하부 회전 평면으로부터 거리(A1
·An)으로 배열되고, 폭(B4)을 갖는 다리를 구비하고, 이 경우 이하,
B4 ＝ 0.3·B1 내지 0.8·B1
A1- An＝ 60 ㎜ 내지 100 ㎜
의 비율 및 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 장치가 바람직하다.
회전 평면과 비교해서 개개의 각도를 연구한 결과 일부 각도가 보다 바람직하다는 사실을 알게 되었다. 그 결과, 본 발명에 따르면, 상기 분쇄 교반 블레이드(4)는 회전 평면에 대해 각도를 가지며,
상기 분쇄 교반 블레이드(4)의 단면은 사다리꼴이고,
상기 분쇄 교반 블레이드(4)의 단면은 이하의 값,
분쇄 교반 블레이드 하부측과 회전 평면 사이의 각도 ξ는 5。 내지 15。
경사 블레이드 하부측과 회전 평면 사이의 각도 φ는 20。 내지 45。
교반 블레이드 배면측과 회전축 사이의 각도 δ는 5。 내지 15。
를 갖는 각도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 장치가 제조된다.
본 발명에 따르면, 제1 건조 챔버 내의 교반기의 교반 블레이드 및 제2 건조 챔버 내의 부가적인 분쇄 교반 블레이드의 특별한 형상과 배열이 합리적인 방식으로 상호 작용하는 장치가 특히 유리하다. 제품의 최적 분쇄 및 철저한 혼합은 교반 블레이드의 특정 단면 형상 및 배열에 의해 확보된다. 따라서, 본 발명에 따른 장치에 있어서는 혼합 재료가 교반 블레이드에 의해 전후로 교반될뿐만이 아니라 건조 공정이 최적으로 구성된 교반기에 의해 가속화된다. 공지된 방식에서 건조 챔버의 셸은 벽 온도를 약간 증감시킴으로써 달성되는 인성의 변동 및 고화의 진행에 따라 온도 균일화가 이루어지고, 건조 챔버의 내부면과 제품간의 전단력은 긍정적인 방식으로 영향을 받는다는 점에서 특히 유리한 효과가 달성된다.
본 발명은 또한, (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, (iii) 잔류 수분을 갖는 고체, (iv) 현탁액, (v) 유상액, 및/또는 (vi) 콜로이드를 건조시키기 위한 공정에 있어서,
상기 공정은 이하의 단계,
aa) 용액의 생산 단계,
bb) 선택적 여과 단계,
cc) (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, (iii) 잔류 수분을 갖는 고체, (iv) 현탁액, (v) 유상액, 및/또는 (vi) 콜로이드를 건조시키기 위해,
적어도 하나의 기본적으로 원통형 또는 각기둥형인 건조 챔버(TK1, TK2)를 포함하고,
건조 챔버 내에는 교반기가 배치되며,
이 경우 장치는 적어도 하나의 마이크로파 커플러(1)를 포함하고,
(a) 마이크로파 커플러는 건조 챔버(TK1, TK2)에 연결되고,
(b) 마이크로 커플러의 종축(L)에 대해 기본적으로 직각으로 정렬된 분할면
(2)이 마이크로파 커플러 내에 배치되고,
(c) 마이크로파 커플러는 테이퍼형으로 설계되고,
이에 의에 보다 큰 단면을 갖는 원추의 개구가 건조 챔버 쪽을 가리키
고,
(d) 마이크로파 커플러는 이하의 비율을 가지며,
1.4 〈 L1/D2 〈 9.0
및
2.0 〈 L1/L2 〈 7.0
이 경우, 값 L1, L2, D1, 및 D2는 이하,
L1 ＝ a·λ/2
a ＝ 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 또는 14
L1 ＝ 분할면(2)으로부터 건조 챔버(TK1, TK2)에서 멀어지는 방향을
가리키는 종축(L)의 부분 길이
L2 ＝ 분할면(2)으로부터 건조 챔버(TK1, TK2) 쪽을 가리키는 종축(L)
의 부분 길이
D2 ＝ 분할면(2)의 수준에서의 마이크로파 커플러(1)의 직경
D1 ＝ 건조 챔버(TK1, TK2)로의 개구의 높이에서의 마이크로파 커플러
(1)의 직경
와 같은 것을 특징으로 하는 건조 장치를 이용한 마이크로파 건조 단계,
d) 최종 건조 단계, 및
e) 파쇄를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정을 포함한다.
여과는 살균 여과 또는 한외 여과 또는 이들 2개의 조합일 수 있다.
최종 건조로부터 얻은 제품은 1 중량 ％, 바람직하게는 0.5 중량 ％ 이하의 잔류 수분을 갖는다.
상기 공정에 의해 제조된 제품은 진단제로서 시판될 수 있다.
본 발명에 따르면, 분할면의 재료는 최소 흡수 계수를 갖는 공정이 바람직하다.
본 발명에 따르면, (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, 또는 (iii) 잔류 수분을 갖는 고체는 당을 포함하는 공정이 매우 유리하다.
본 발명에 따르면, 당은 단당류인 공정이 바람직하다.
본 발명에 따르면, (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, 또는 (iii) 잔류 수분을 갖는 고체는 조형 매체를 포함하는 공정이 보다 바람직하다.
본 발명에 따르면, (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, 또는 (iii) 잔류 수분을 갖는 고체는 초음파 조형 매체를 포함하는 공정이 가장 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 교반기(R1)는 교반 축(8)을 포함하고, 이 교반 축에는 적어도 하나의 교반 블레이드(3)가 고착되며,
상기 교반 블레이드(3)는 이하의 비율 및 치수를 갖는 것을 특징으로 하고,
(0.9 〈 B1 〈 1.3)·π·(TK1) exp(-1/2)
1.5 〈 B2/B1 〈 2.5
(0.65 〈 B3 〈 1.35)·λ/2
이 경우, 값 B1, B2, 및 B3은 이하와 같은 것을 특징으로 하며,
B1 ＝ 교반 블레이드(3)의 긴 다리의 폭
B2 ＝ 긴 다리의 폭을 포함한 짧은 다리의 길이
B3 ＝ 교반 블레이드(3)의 짧은 다리의 폭
상기 교반 블레이드(3)는 회전 평면에 대해 각도를 가지는데,
이 경우, 교반 블레이드(3)의 단면은 삼각형이고 교반 블레이드 하부면(5), 교반 블레이드 배면(7), 및 교반 블레이드 상부면(6)을 가지며,
이 경우, 교반 블레이드 상부면(7)은 짧은 다리의 방향을 가리키고,
상기 각도는 이하의 값,
교반 블레이드 배면과 회전축 사이의 각도 α는 5° 내지 15°
교반 블레이드 하부면과 회전 평면 사이의 각도 β는 2° 내지 10°
교반 블레이드 상부면과 회전 평면 사이의 각도 γ는 25° 내지 40。
를 갖는 것을 특징으로 하는 공정이 유리하다.
본 발명에 따르면, 건조 챔버(TK2) 내로 돌출한 교반기(R2)는 적어도 하나의 교반 블레이드(3)와, 부가적으로 서로 상에 오프셋 장착되는 하나 이상의 분쇄 교반 부재(4)를 구비하고,
상기 분쇄 교반 블레이드는 교반기(R2)의 하부 회전 평면으로부터 거리(A1
…An으로 배열되고, 폭(B4)을 갖는 다리를 구비하고, 이 경우 이하,
B4 ＝ 0.3·B1 내지 0.8·B1
A1- An＝ 60 ㎜ 내지 100 ㎜
의 비율 및 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 공정이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 분쇄 교반 블레이드(4)는 회전 평면에 대해 각도를 가지며,
상기 분쇄 교반 블레이드(4)의 단면은 사다리꼴이고
상기 분쇄 교반 블레이드(4)의 단면은 이하의 값,
분쇄 교반 블레이드 하부측과 회전 평면 사이의 각도 ξ는 5。 내지 15。
경사 블레이드 하부측과 회전 평면 사이의 각도 φ는 20。 내지 45。
교반 블레이드 배면측과 회전축 사이의 각도 δ는 5。 내지 15。
를 갖는 각도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 공정이 보다 바람직하다.
본 발명에 따르면, (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, (iii) 잔류 수분을 갖는 고체, (iv) 현탁액, (v) 유상액, 및/또는 (vi) 콜로이드를 건조시키기 위한 공정에 있어서,
상기 공정은 이하의 단계,
a) 용액의 생산 단계,
b) 선택적 여과 단계,
c) 장치를 이용한 마이크로파 건조 단계,
d) 최종 건조 단계,
e) 파쇄 단계, 및
f) 집괴 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정이 가장 바람직하다.
집괴의 목적은 취급 및 운반이 곤란한 분쇄 물질을 이들 문제점들을 포함하지 않는 형태로 전환하기 위한 것이다. 그러나, 이 경우에 용액으로 신속하게 이행하는 특성은 손상 받아서는 안된다. 입자들은 반데르 발스력에 의해 집괴 원소 상태로 결합된다.
상술한 공정에 의해 얻어진 제품은 별 무리없이 시판되는 물질이다. 제품을 용액 상태로 용이하게 합체시킬 수 있다. 그리고 나서, 그것을 환자에게 주입될 수 있다. 인간 또는 동물의 몸체에 대한 화상 진단을 수행하는 것이 가능하며, 이에 의해 특정 지식 및 기술적 전문 지식에 기초한 외과 의사로 하여금 적절한 치료법을 제안할 수 있게 해주는 데이터 물질이 생성된다. 본 발명에 따르면 재료 용액이 초음파 조형 매체를 함유하는 것이 보다 바람직하며, 단당류를 포함하는 초음파 조형 매체를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이 경우에, 전술한 공보 EP-A 0 052 575 및 EP-A 0 365 467에 상세하게 기재된 조형 매체는 특히 바람직하다. 진단제 에호피스토(Echovist) 및 레포피스트(Levovist)는 팔미틴산이 있거나 또는 없는 갈락토스 기초 가스 함유 초미세입자를 포함한다.
본 발명에 따르면, 재료 용액이 초음파 조형 매체를 함유하는 공정이 보다 바람직하다.
본 발명에 따르면, 초음파 조형 매체가 단당류를 포함하는 공정이 가장 바람직하다. 이하에서 본 발명에 따른 장치를 실례를 들어 설명한다.
도1은 본 장치의 개략 사시도이다.
도2는 마이크로파 커플러의 개략 사시도이다.
도3은 교반 부재의 정면도 및 단면 A-A를 따른 제1 건조 챔버의 교반기의 교반 블레이드의 단면도이다.
도4는 교반 부재의 정면도 및 단면 B-B를 따른 제2 건조 챔버의 교반기의 분쇄 교반 블레이드의 단면도이다.
도1에는 용액을 건조시키기 위한 장치가 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우에, 상기 용액은 당 함유 액체, 즉 에호피스토 및 레포피스트이다. 장치는 교반기(R1)를 갖는 제1 건조 챔버(TK1)와 교반기(R2)를 갖는 제2 건조 챔버(TK2)로 구성된다. 건조 챔버의 덮개 상에는 발생기(G) 및 제어 유닛(S)을 갖는 마이크로파 커플러(1)가 제공된다. 2개의 건조 챔버들 사이에는 공지된 유형의 분쇄기가 배치된다. 더 상세하게는 도시되어 있지 않은 흡입 개구를 통해서, 건조되어야 할 제품이 제1 건조 챔버(TK1) 내로 투입된다. 장치가 가동된 후에, 제1 건조 챔버(TK1) 내의 적절한 마이크로파 에너지가 발생기(G)로부터 마이크로파 커플러(1)를 거쳐 도입된다. 이와 동시에, 교반기(R1)가 회전되기 시작한다. 건조 공정은 이들 작동에 기초하고 있다. 표면 온도와 건조의 진행은 역시 본 도면에서 도시되지 않은 공지된 센서에 의해 측정되며 제어 유닛(S)으로 계전된다. 제어 유닛(S)은 수립된 조절 프로그램을 거쳐서 상술한 방식의 건조 진행의 함수로서, 제1 건조 챔버(TK1)의 마이크로파 커플러(1) 및 교반기(R1)의 rpm을 위한 에너지의 양을 조절한다.
그 다음, 제2 건조 챔버(TK2) 내의 건조 공정이 계속된다. 제2 건조 단계에서도 마이크로파 커플러(1)와 교반기(R2)의 rpm을 위한 에너지의 양이 전술한 것과 대략적으로 동일한 방식으로 조절된다.
도2는 마이크로파 커플러(1)를 도시하고 있다. 이것은 설계가 원추형이다. 보다 작은 단면을 갖는 개구가 발생기(G) 쪽을 가리키고 장방형 형태로 설계된다. 건조 챔버에 연결된 대향 개구는 둥근 단면을 갖는다. 마이크로파 커플러(1)는 분할면(2)에 의해 둘로 분할된다. 분할면(2)의 표면은 마이크로파 커플러(1)의 종축에 대해 직각이며, 분할면(2)에 의해 2개의 구역으로 분할된다. 분할면(2)의 표면은 마이크로파 커플러(1)의 종축에 대해 직각이다. 이러한 목적으로 종축은 2개의 부분 길이로 분할된다. 부분 길이(L1)는 분할면(2)으로부터 발생기(G) 쪽을 가리키거나 건조 챔버(TK1, TK2)로부터 멀어지는 쪽을 가리킨다. 부분 길이(L1)는 분할면(2)으로부터 건조 챔버(TK1, TK2)를 향해 연장된다. 부분 길(L1, L2)들의 합은 종축(L)의 전체 길이를 산출한다. 분할면은 직경(D2)을 갖는다. 건조 챔버 쪽을 가리키는 마이크로파 커플러의 개구는 직경(D1)을 가리킨다. 개개의 길이, 즉 L1, L2, D1, 및 D2의 관계는 상기 설명에서 제시하였다. 도2에 도시된 비율은 한정적인 것이 아니라 개략적이라는 사실은 두말할 필요도 없다.
도3에는 교반기(R1)의 교반 블레이드(3)가 도시되어 있다. 교반 블레이드(3)는 L자형이다. 교반 블레이드의 회전 방향은 기본적으로 제1 건조 챔버(TK1)의 바닥면에 대해 평행하다. 교반기(R1)의 교반 축(S)은 바닥면에 대해 직각이다. 교반 블레이드는 도3의 정면도 및 단면 A-A를 따라 단면도의 양자에 모두 도시되어 있다. 이 경우에, 교반 블레이드(3)의 긴 다리의 폭을 B1이라고 하고 짧은 다리의 폭을 B3이라고 한다. 짧은 다리의 길이는 도면 부호 B2를 갖는다. 길이 치수 B1, B2의 비율은 전술한 텍스트에서 상세하게 설명하였다. 이 경우에도, 도시된 비율은 개략적으로 한정되고 있다.
교반 블레이드(3)들 중 하나의 단면 A-A로 표시된 단면은 삼각형 형상을 갖는다. 이러한 교반 블레이드(3)는 3개의 면, 즉 하방을 가리키는 교반 블레이드 하부면(5), 상방을 가리키는 교반 블레이드 상부면(6), 및 기본적으로 측면을 가리키는 교반 블레이드 배면(7)을 갖는다. 전술한 3개의 교반 블레이드 면의 실제적인 방위에 대해서는 3개의 각도, 즉 α, β, 및 γ가 필수적이다. 각도 α는 교반 블레이드 배면(7)과 회전축에 의해 형성되고,. 각도 β는 교반 블레이드 하부면(5) 및 회전 평면에 의해 형성되며, 그리고 각도 γ는 교반 블레이드 상부면(6)과 회전 평면에 의해 형성된다.
도4는 분쇄 교반 블레이드(4)의 형상을 정면도 및 단면도로 도시한 것으로써, 상기 단면도는 평면 B-B를 따라 만들어진다. 분쇄 교반 블레이드(4)는 소정 거리를 두고 교반기(R2)의 교반 축(8)에 배열된다. 전체 거리는 A1내지 An의 합이다. 분쇄 교반 블레이드(4)는 교반 축(8)에 대해 각각으로 배열되며, 교반 축(8) 둘레에 나선형으로 배열된다. 분쇄 교반 블레이드(4)들 중 하나의 폭을 B4라고 한다. 단면 B-B에서, 분쇄 교반 블레이드(4)들 중 하나의 사다리꼴 단면이 도시되어 있다. 사다리꼴의 표면 배열의 특징은 각도 ξ, φ, 및 δ이다. 각도 ξ은 교반 블레이드 하부측과 회전 평면에 의해 형성된다. 각도 φ는 경사 교반 블레이드 상부측과 회전 평면에 의해 형성된다. 각도 δ는 교반 블레이드 배면측과 회전축에 의해 형성된다.

Claims (21)

  1. (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, (iii) 잔류 수분을 갖는 고체, (iv) 현탁액, (v) 유상액, 및/또는 (vi) 콜로이드를 건조시키기 위한 장치에 있어서,
    장치는 소기되고 온도 균일화가 이루어질 수 있는 적어도 하나의 기본적으로 원통형 또는 각기둥형인 건조 챔버(TK1, TK2)를 포함하고,
    건조 챔버 내에는 교반기가 배치되며,
    이 경우 장치는 적어도 하나의 마이크로파 커플러(1)를 포함하고,
    (a) 마이크로파 커플러는 건조 챔버(TK1, TK2)에 연결되고,
    (b) 마이크로 커플러의 종축(L)에 대해 기본적으로 직각으로 정렬된 분할면
    (2)이 마이크로파 커플러 내에 배치되고,
    (c) 마이크로파 커플러는 테이퍼형으로 설계되고,
    이에 의에 보다 큰 단면을 갖는 원추의 개구가 건조 챔버 쪽을 가리키
    고,
    (d) 마이크로파 커플러는 이하의 비율을 가지며,
    1.4 〈 L1/D2 〈 9.0
    및
    2.0 〈 L1/L2 〈 7.0
    이 경우, 값 L1, L2, D1, 및 D2는 이하:
    L1 ＝ a·λ/2
    a ＝ 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 또는 14
    L1 ＝ 분할면(2)으로부터 건조 챔버(TK1, TK2)에서 멀어지는 방향을
    가리키는 종축(L)의 부분 길이
    L2 ＝ 분할면(2)으로부터 건조 챔버(TK1, TK2) 쪽을 가리키는 종축(L)
    의 부분 길이
    D2 ＝ 분할면(2)의 수준에서의 마이크로파 커플러(1)의 직경
    D1 ＝ 건조 챔버(TK1, TK2)로의 개구의 높이에서의 마이크로파 커플러
    (1)의 직경
    와 같은 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분할면(2)의 재료는 최소 흡수 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, 또는 (iii) 잔류 수분을 갖는 고체는 당을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 당은 단당류인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, 또는 (iii) 잔류 수분을 갖는 고체는 조형 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, 또는 (iii) 잔류 수분을 갖는 고체는 초음파 조형 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교반기(R1)는 교반 축(8)을 포함하고, 이 교반 축에는 적어도 하나의 교반 블레이드(3)가 고착되며,
    상기 교반 블레이드(3)는 이하의 비율 및 치수를 갖는 것을 특징으로 하고,
    (0.9 〈 B1 〈 1.3)·π·(TK1) exp(-1/2)
    1.5 〈 B2/B1 〈 2.5
    (0.65 〈 B3 〈1.35)·λ/2
    이 경우, 값 B1, B2, 및 B3은 이하와 같은 것을 특징으로 하며,
    B1 ＝ 교반 블레이드(3)의 긴 다리의 폭
    B2 ＝ 긴 다리의 폭을 포함한 짧은 다리의 길이
    B3 ＝ 교반 블레이드(3)의 짧은 다리의 폭
    상기 교반 블레이드(3)는 회전 평면에 대해 각도를 가지는데,
    이 경우, 교반 블레이드(3)의 단면은 삼각형이고 교반 블레이드 하부면(5), 교반 블레이드 배면(7), 및 교반 블레이드 상부면(6)을 가지며,
    이 경우, 교반 블레이드 상부면(7)은 짧은 다리의 방향을 가리키고,
    상기 각도는 이하의 값,
    교반 블레이드 배면과 회전축 사이의 각도 α는 5° 내지 15°
    교반 블레이드 하부면과 회전 평면 사이의 각도 β는 2° 내지 10°
    교반 블레이드 상부면과 회전 평면 사이의 각도 γ는 25° 내지 40。
    를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 건조 챔버(TK2) 내로 돌출한 교반기(R2)는 적어도 하나의 교반 블레이드(3)와, 부가적으로 서로 상에 오프셋 장착되는 하나 이상의 분쇄 교반 부재(4)를 구비하고,
    상기 분쇄 교반 블레이드는 교반기(R2)의 하부 회전 평면으로부터 거리(A1
    …An)으로 배열되고, 폭(B4)을 갖는 다리를 구비하고, 이 경우 이하,
    B4 ＝ 0.3·B1 내지 0.8·B1
    A1- An＝ 60 ㎜ 내지 100 ㎜
    의 비율 및 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분쇄 교반 블레이드(4)는 회전 평면에 대해 각도를 가지며,
    상기 분쇄 교반 블레이드(4)의 단면은 사다리꼴이고
    상기 분쇄 교반 블레이드(4)의 단면은 이하의 값,
    분쇄 교반 블레이드 하부측과 회전 평면 사이의 각도 ξ는 5。 내지 15。
    경사 블레이드 하부측과 회전 평면 사이의 각도 φ는 20。 내지 45。
    교반 블레이드 배면측과 회전축 사이의 각도 δ는 5。 내지 15。
    를 갖는 각도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, (iii) 잔류 수분을 갖는 고체, (iv) 현탁액, (v) 유상액, 및/또는 (vi) 콜로이드를 건조시키기 위한 공정에 있어서,
    상기 공정은 이하의 단계,
    aa) 용액의 생산 단계,
    bb) 선택적 여과 단계,
    cc) (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, (iii) 잔류 수분을 갖는 고체, (iv) 현탁액, (v) 유상액, 및/또는 (vi) 콜로이드를 건조시키기 위해,
    적어도 하나의 기본적으로 원통형 또는 각기둥형인 건조 챔버(TK1, TK2)를 포함하고,
    건조 챔버 내에는 교반기가 배치되며,
    이 경우 장치는 적어도 하나의 마이크로파 커플러(1)를 포함하고,
    (a) 마이크로파 커플러는 건조 챔버(TK1, TK2)에 연결되고,
    (b) 마이크로 커플러의 종축(L)에 대해 기본적으로 직각으로 정렬된 분할면
    (2)이 마이크로파 커플러 내에 배치되고,
    (c) 마이크로파 커플러는 테이퍼형으로 설계되고,
    이에 의에 보다 큰 단면을 갖는 원추의 개구가 건조 챔버 쪽을 가리키
    고,
    (d) 마이크로파 커플러는 이하의 비율을 가지며,
    1.4 〈 L1/D2 〈 9.0
    및
    2.0 〈 L1/L2 〈 7.0
    이 경우, 값 L1, L2, D1, 및 D2는 이하,
    L1 ＝ a·λ/2
    a ＝ 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 또는 14
    L1 ＝ 분할면(2)으로부터 건조 챔버(TK1, TK2)에서 멀어지는 방향을
    가리키는 종축(L)의 부분 길이
    L2 ＝ 분할면(2)으로부터 건조 챔버(TK1, TK2) 쪽을 가리키는 종축(L)
    의 부분 길이,
    D2 ＝ 분할면(2)의 수준에서의 마이크로파 커플러(1)의 직경
    D1 ＝ 건조 챔버(TK1, TK2)로의 개구의 높이에서의 마이크로파 커플러
    (1)의 직경
    와 같은 것을 특징으로 하는 건조 장치를 이용한 마이크로파 건조 단계,
    d) 최종 건조 단계, 및
    e) 파쇄 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  11. 제10항에 있어서, 상기 분할면(2)의 재료는 최소 흡수 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 공정.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, 또는 (iii) 잔류 수분을 갖는 고체는 당을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  13. 제12항에 있어서, 상기 당은 단당류인 것을 특징으로 하는 공정.
  14. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, 또는 (iii) 잔류 수분을 갖는 고체는 조형 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  15. 제14항에 있어서, 상기 (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, 또는 (iii) 잔류 수분을 갖는 고체는 초음파 조형 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  16. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교반기(R1)는 교반 축(8)을 포함하고, 이 교반 축에는 적어도 하나의 교반 블레이드(3)가 고착되며,
    상기 교반 블레이드(3)는 이하의 비율 및 치수를 갖는 것을 특징으로 하고,
    (0.9 〈 B1 〈 1.3)·π·(TK1) exp(-1/2)
    1.5 〈 B2/B1 〈 2.5
    (0.65 〈 B3 1.35)·λ/2
    이 경우, 값 B1, B2, 및 B3은 이하와 같은 것을 특징으로 하며,
    B1 ＝ 교반 블레이드(3)의 긴 다리의 폭
    B2 ＝ 긴 다리의 폭을 포함한 짧은 다리의 길이
    B3 ＝ 교반 블레이드(3)의 짧은 다리의 폭
    상기 교반 블레이드(3)는 회전 평면에 대해 각도를 가지는데,
    이 경우, 교반 블레이드(3)의 단면은 삼각형이고 교반 블레이드 하부면(5), 교반 블레이드 배면(7), 및 교반 블레이드 상부면(6)을 가지며,
    이 경우, 교반 블레이드 상부면(7)은 짧은 다리의 방향을 가리키고,
    상기 각도는 이하의 값,
    교반 블레이드 배면과 회전축 사이의 각도 α는 5° 내지 15°
    교반 블레이드 하부면과 회전 평면 사이의 각도 β는 2° 내지 10°
    교반 블레이드 상부면과 회전 평면 사이의 각도 γ는 25° 내지 40。
    를 갖는 것을 특징으로 하는 공정.
  17. 제16항에 있어서, 건조 챔버(TK2) 내로 돌출한 교반기(R2)는 적어도 하나의 교반 블레이드(3)와, 부가적으로 서로 상에 오프셋 장착되는 하나 이상의 분쇄 교반 부재(4)를 구비하고,
    상기 분쇄 교반 블레이드는 교반기(R2)의 하부 회전 평면으로부터 거리(A1
    …An으로 배열되고, 폭(B4)을 갖는 다리를 구비하고, 이 경우 이하,
    B4 ＝ 0.3·B1 내지 0.8·B1
    A1- An＝ 60 ㎜ 내지 100 ㎜
    의 비율 및 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 공정.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 분쇄 교반 블레이드(4)는 회전 평면에 대해 각도를 가지며,
    상기 분쇄 교반 블레이드(4)의 단면은 사다리꼴이고
    상기 분쇄 교반 블레이드(4)의 단면은 이하의 값,
    분쇄 교반 블레이드 하부측과 회전 평면 사이의 각도 ξ는 5。 내지 15。
    경사 블레이드 하부측과 회전 평면 사이의 각도 φ는 20。 내지 45。
    교반 블레이드 배면측과 회전축 사이의 각도 δ는 5。 내지 15。
    를 갖는 각도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 공정.
  19. 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    (i) 재료 용액, (ii) 잔류 수분을 갖는 결정질, (iii) 잔류 수분을 갖는 고체, (iv) 현탁액, (v) 유상액, 및/또는 (vi) 콜로이드를 건조시키기 위한 공정에 있어서,
    상기 공정은 이하의 단계,
    a) 용액의 생산 단계,
    b) 선택적 여과 단계,
    c) 장치를 이용한 마이크로파 건조 단계,
    d) 최종 건조 단계,
    e) 파쇄 단계, 및
    f) 집괴 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  20. 제10항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 재료 용액은 초음파 조형 매체를 함유하는 것을 특징으로 하는 공정.
  21. 제20항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 초음파 조형 매체는 단당류를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
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