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JP4180551B2 - Freeze vacuum drying apparatus and freeze vacuum drying method - Google Patents
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JP4180551B2 - Freeze vacuum drying apparatus and freeze vacuum drying method - Google Patents

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Description

本発明は凍結真空乾燥装置および凍結真空乾燥方法に関するものであり、更に詳しくは、ノズルから原料液を真空空間へ噴出して自己凍結させる凍結真空乾燥装置および凍結真空乾燥方法に関するものである。   The present invention relates to a freeze vacuum drying apparatus and a freeze vacuum drying method, and more particularly to a freeze vacuum drying apparatus and a freeze vacuum drying method in which a raw material liquid is ejected from a nozzle into a vacuum space to self-freeze.

従来、原料液中に溶解している物質や分散している物質を乾燥して微粉末として取り出す方法としては熱風乾燥法、噴霧乾燥法、凍結真空乾燥法等が知られている。しかし、医薬品や食品などの中には、加熱によって変性されて生理活性を失うもの、風味を損なうものがあり、これらについては凍結真空乾燥法が採用され、その方法の一つとして、原料液をノズルから真空空間へ噴霧して得られる微小原料液粒子を自己凍結させて微小凍結粒子とし、その微小凍結粒子を真空下に低温度で加熱して氷結状態の溶媒または分散媒を昇華させて乾燥することにより微粉末として取り出す凍結真空乾燥法が採用される。この方法で使用されるノズルとしては、原料液がノズルの噴出口から直ちに霧状に噴出される構造となっている。   Conventionally, a hot air drying method, a spray drying method, a freeze vacuum drying method and the like are known as a method for drying a substance dissolved in a raw material liquid or a dispersed substance and taking it out as a fine powder. However, some pharmaceuticals and foods are denatured by heating and lose their physiological activity, and others lose their flavor. For these, the freeze-drying method is adopted. The micro raw material liquid particles obtained by spraying from the nozzle to the vacuum space are self-frozen to form micro frozen particles, and the micro frozen particles are heated at a low temperature under vacuum to sublimate the frozen solvent or dispersion medium and dry. Thus, a freeze vacuum drying method for taking out as a fine powder is adopted. The nozzle used in this method has a structure in which the raw material liquid is immediately ejected in the form of a mist from the nozzle outlet.

図3は一般的に使用されるノズルの縦、横の概略断面と、形成される噴霧の模式形状を示す図である。すなわち図3−Aは扇形ノズルで、吹出口部分で液を衝突させ、反発して広がる時の反発力を利用して液を扇状に噴射するノズルであり、図3−Bは充円錐ノズルで、ノズル内部で液を回転させて液を接触、分裂させ、遠心力で噴霧するノズルである。また図3−Cは空円錐ノズルで、充円錐ノズルと同様に、ノズル内部で液を回転させて液を接触、分裂させ、遠心力で噴霧するノズルであるが、 空円錐ノズルの場合には、中心部に孔が無いものを用いる。   FIG. 3 is a diagram showing vertical and horizontal schematic cross sections of a commonly used nozzle and a schematic shape of a spray formed. That is, FIG. 3-A is a fan-shaped nozzle, which is a nozzle that ejects liquid in a fan shape by utilizing the repulsive force when the liquid collides at the outlet and repels and spreads, and FIG. 3-B is a full-cone nozzle. In this nozzle, the liquid is rotated inside the nozzle so that the liquid comes into contact with the liquid and is divided, and sprayed by centrifugal force. FIG. 3C shows an empty conical nozzle, which is a nozzle that rotates liquid inside the nozzle, contacts and divides the liquid, and sprays by centrifugal force, like a full cone nozzle. Use one that does not have a hole in the center.

上記のノズルを使用する凍結真空乾燥方法、すなわち、真空空間へ原料液をノズルから噴霧させ、形成される微小原料液粒子から溶媒または分散媒が蒸発し、蒸発潜熱が奪われることによって微小原料液粒子を自己凍結させる方法に存在する問題は、自己凍結がノズルの先端部ないしはノズルの近傍で発生し易いことにある。このように自己凍結がノズル周りで発生するとノズルが閉塞し作業の中断を余儀なくされる。   Freeze-vacuum drying method using the above-mentioned nozzle, that is, the raw material liquid is sprayed from the nozzle into the vacuum space, the solvent or dispersion medium evaporates from the formed fine raw material liquid particles, and the latent heat of evaporation is taken away, thereby the fine raw material liquid A problem that exists in the method of self-freezing particles is that self-freezing tends to occur at the tip of the nozzle or in the vicinity of the nozzle. Thus, when self-freezing occurs around the nozzle, the nozzle is blocked and the operation is forced to be interrupted.

上記のようなノズル周りでの自己凍結を発生させない方法として、原料液供給装置のノズルを給液室内に囲って凍結部から分離し、給液室と凍結部との間にバルブを設けた構成とし、噴霧開始時には、バルブを閉じて凍結部は原料液が自己凍結する高真空度に維持するが、給液室は自己凍結を生じない真空度、すなわち凍結部よりは高い圧力として原料液を噴霧し、ノズル周りで自己凍結しない状態を得てからバルブを開けて給液室内の微小原料液粒子を凍結部へ流入させる原料液の供給方法が開示されている(例えば特許文献1を参照)。   As a method for preventing the self-freezing around the nozzle as described above, the nozzle of the raw material liquid supply device is enclosed in the liquid supply chamber and separated from the freezing section, and a valve is provided between the liquid supply chamber and the freezing section. At the start of spraying, the valve is closed and the freezing part is maintained at a high vacuum level at which the raw material liquid self-freezes, but the liquid supply chamber is kept at a high degree of vacuum that does not cause self-freezing, i.e., at a higher pressure than the freezing part. There is disclosed a method of supplying a raw material liquid in which a fine raw material liquid particle in a liquid supply chamber is caused to flow into a freezing section by spraying and obtaining a state where the nozzle does not self-freeze around the nozzle (see, for example, Patent Document 1). .

特開2004−093078号公報JP 2004-093078 A

然しながら、上記特許文献1の方法では、原料液供給装置に給液室とバルブを必要とし、バルブはそれを開とした時に噴霧状の微小原料液粒子の通路となる箇所であるから、凍結部の内径と同等の大型なものを必要とする。また給液室を原料液が自己凍結しない真空度にして原料液の噴霧を開始するとは言え、給液室内を凍結部とは独立して真空排気し、かつその給液室内の真空度を制御し得る真空排気手段を設けない場合は、給液室の真空度の制御が困難であり、給液室内で同様に自己凍結を生じるという問題がある。
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、原料液をノズルから真空凍結乾燥塔内へ噴出させて凍結真空乾燥する場合に、ノズル周りで自己凍結を生じない凍結真空乾燥装置および凍結真空乾燥方法を提供することを課題とする。
However, in the method of the above-mentioned Patent Document 1, a liquid supply chamber and a valve are required in the raw material liquid supply device, and the valve is a portion that becomes a passage for atomized fine raw material liquid particles when the valve is opened. A large size equivalent to the inner diameter of is required. Although the feed liquid chamber is vacuumed so that the raw material liquid does not self-freeze, spraying of the raw material liquid is started, but the feed liquid chamber is evacuated independently of the freezing section, and the vacuum level in the feed liquid chamber is controlled. If the evacuating means that can be used is not provided, it is difficult to control the degree of vacuum in the liquid supply chamber, and there is a problem that self-freezing occurs similarly in the liquid supply chamber.
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. A freeze vacuum drying apparatus and a freeze vacuum drying method that do not cause self-freezing around a nozzle when a raw material liquid is ejected from a nozzle into a vacuum freeze drying tower and freeze vacuum dried. The issue is to provide.

上記の課題は請求項1または請求項5の構成によって解決されるが、 請求項1の凍結真空乾燥装置は、原料液を真空凍結乾燥塔内の上端部に設けられたノズルから真空下の前記真空凍結乾燥塔内へ供給して形成される微小原料液粒子を自己凍結させて微小凍結粒子とし、続いて前記微小凍結粒子を前記真空凍結乾燥塔内の捕捉面で捕捉して加熱し昇華乾燥する凍結真空乾燥装置において、
前記ノズルは前記原料液の噴出孔として先端部に少なくとも一つの細孔を有するものであって、前記原料液を前記細孔から下方へ液柱として噴出させることにより、前記原料液の噴出条件によって定まる一定の長さ位置において前記液柱が発散して形成される霧状の前記微小原料液粒子が自己凍結して前記微小凍結粒子となるように構成されている装置である。
このような凍結真空乾燥装置は、ノズルの噴出孔である細孔の先端から原料液が直ちには霧状とはならず、原料液は先ず液柱として噴出されるので、細孔の先端部は勿論、細孔の近傍においても微小原料液粒子の自己凍結を発生させない。
The above problem is solved by the configuration of claim 1 or claim 5, but the freeze vacuum drying apparatus according to claim 1 is configured such that the raw material liquid is supplied from the nozzle provided at the upper end of the vacuum freeze drying tower under vacuum. The micro raw material liquid particles formed by supplying into the vacuum freeze-drying tower are self-frozen to form micro-freeze particles, and then the micro-freeze particles are captured on the trapping surface in the vacuum freeze-drying tower and heated to be sublimated and dried. In the freeze vacuum drying device
The nozzle has at least one fine hole at the tip as the raw material liquid ejection hole, and the raw material liquid is ejected downward from the fine pore as a liquid column, depending on the ejection condition of the raw material liquid. It is an apparatus configured such that the mist-like fine raw material liquid particles formed by diverging the liquid column at a fixed fixed length position are self-frozen to become the fine frozen particles.
In such a freeze-drying apparatus, the raw material liquid does not immediately form a mist from the tip of the fine pores, which are the nozzle ejection holes, and the raw material liquid is first ejected as a liquid column. Of course, the self-freezing of the fine raw material liquid particles does not occur even in the vicinity of the pores.

請求項1に従属する請求項2の凍結真空乾燥装置は、前記原料液が前記原料液供給容器に収納され、前記原料液供給容器内の前記原料液にかける供給圧力、および前記真空凍結乾燥塔内の圧力が独立して制御可能とされている装置である。
このような凍結真空乾燥装置は、両者の圧力関係を調整することによって、原料液が細孔から真空凍結乾燥塔内へ液柱として噴出され、その液柱が噴出条件によって定まる一定の長さ位置において霧状の微小原料液粒子となって発散されることを確実化させる。
The freeze vacuum drying apparatus according to claim 2 dependent on claim 1, wherein the raw material liquid is housed in the raw material liquid supply container, a supply pressure applied to the raw material liquid in the raw material liquid supply container, and the vacuum freeze drying tower It is a device in which the internal pressure can be controlled independently.
In such a freeze-drying apparatus, by adjusting the pressure relationship between them, the raw material liquid is ejected as a liquid column from the pores into the vacuum freeze-drying tower, and the liquid column is positioned at a certain length determined by the ejection conditions. In order to ensure that it is emitted as atomized fine raw material liquid particles.

請求項1に従属する請求項3の凍結真空乾燥装置は、前記細孔の下端から前記捕捉面までの距離が機構的に可変とされている装置である。
このような装置は形成される液柱の長さに応じて液柱の下端から微小凍結粒子の捕捉面までの距離を調整することができ、捕捉面が未だ自己凍結していない微小原料液粒子を捕捉して濡れることを防ぐほか、原料液の種類または必要な噴出条件が異なる凍結真空乾燥に兼用することができる。
The freeze-drying apparatus according to claim 3 that is dependent on claim 1 is an apparatus in which the distance from the lower end of the pore to the capture surface is mechanically variable.
Such an apparatus can adjust the distance from the lower end of the liquid column to the capture surface of the micro frozen particles according to the length of the liquid column to be formed, and the micro raw material liquid particles whose capture surface is not yet self-frozen Can be used for freeze-drying with different types of raw material liquids or different required ejection conditions.

請求項1に従属する請求項4の凍結真空乾燥装置は、前記細孔の内径が50μmから500μm の範囲に設定される装置である。
このような凍結真空乾燥装置は、原料液を細孔から液柱として噴出させる条件の設定を容易ならしめる。
The freeze-drying apparatus according to claim 4 that is dependent on claim 1 is an apparatus in which the inner diameter of the pores is set in a range of 50 μm to 500 μm.
Such a freeze vacuum drying device makes it easy to set conditions for ejecting the raw material liquid from the pores as a liquid column.

請求項5の凍結真空乾燥方法は、原料液を真空凍結乾燥塔内の上端部に設けられたノズルから真空下の前記真空凍結乾燥塔内へ噴出させて形成される微小原料液粒子を自己凍結させて微小凍結粒子とし、続いて前記微小凍結粒子を前記真空凍結乾燥塔内の捕捉面で捕捉して加熱し昇華乾燥する凍結真空乾燥方法において、前記ノズルの先端部に形成された少なくとも一つの細孔から下方へ前記原料液を液柱として噴出させ、前記原料液の噴出条件によって定まる一定の長さ位置において前記液柱が発散して形成される霧状の前記微小原料液粒子を自己凍結させ前記微小凍結粒子とする方法である。
このような凍結真空乾燥方法は、ノズルの細孔から原料液が直ちには霧状とはならず、原料液は先ず液柱として噴出されるので、細孔の先端部は勿論、細孔の近傍においても微小原料液粒子の自己凍結を発生させない。
The freeze-drying method according to claim 5 is a method in which a raw material liquid is self-frozen by forming fine raw material liquid particles formed by jetting a raw material liquid into a vacuum freeze-drying tower under vacuum from a nozzle provided at an upper end of the vacuum freeze-drying tower In the freeze-drying method in which the fine frozen particles are captured by a trapping surface in the vacuum freeze-drying tower and then heated and sublimated and dried, at least one formed on the tip of the nozzle. The raw material liquid is ejected downward from the pores as a liquid column, and the mist-like fine raw material liquid particles formed by the liquid column diverging at a fixed length position determined by the ejection condition of the raw material liquid are self-freezing. And making the fine frozen particles.
In such a freeze vacuum drying method, the raw material liquid is not immediately atomized from the pores of the nozzle, and the raw material liquid is first ejected as a liquid column. Does not cause the self-freezing of the fine raw material liquid particles.

請求項1の凍結真空乾燥装置によれば、ノズルの噴出孔である細孔から原料液が液柱として噴出され、細孔の先端部は勿論、細孔の近傍においても微小原料液粒子の自己凍結を発生させないので、ノズル詰まりによる作業の中断を招くことがない。   According to the freeze vacuum drying apparatus of the first aspect, the raw material liquid is ejected as a liquid column from the fine pores which are the ejection holes of the nozzle. Since freezing does not occur, work is not interrupted due to nozzle clogging.

請求項2の凍結真空乾燥装置によれば、原料液供給容器内の原料液にかける供給圧力、および真空凍結乾燥塔内の圧力が独立して制御可能であることから、 原料液が細孔から真空凍結乾燥塔内へ液柱として噴出された後に霧状の微小原料液粒子となって発散することを確実化させ、かつ凍結真空乾燥時における多少の圧力変動にも追随することができ、凍結真空乾燥装置の長時間に亘る安定した操業を可能ならしめる。また、原料液の供給圧力を一定として真空凍結乾燥塔内の圧力を制御することにより、また真空凍結乾燥塔内の圧力を一定として原料液の供給圧力を制御することによっても、形成される液柱の長さ、液柱の下端から発散する微小原料液粒子の発散角度、微小原料液粒子の粒子径や凍結温度を変化させることができる。   According to the freeze vacuum drying apparatus of claim 2, since the supply pressure applied to the raw material liquid in the raw material liquid supply container and the pressure in the vacuum lyophilization tower can be controlled independently, the raw material liquid can be controlled from the pores. After being ejected as a liquid column into the vacuum freeze-drying tower, it is ensured that it becomes a mist-like fine raw material liquid particle and diverges, and it is possible to follow some pressure fluctuations during freeze-drying. Enables stable operation of vacuum drying equipment over a long period of time. The liquid formed can also be formed by controlling the pressure in the vacuum freeze-drying tower with a constant supply pressure of the raw material liquid, and by controlling the supply pressure of the raw material liquid with a constant pressure in the vacuum freeze-drying tower. The length of the column, the divergence angle of the fine raw material liquid particles that diverge from the lower end of the liquid column, the particle diameter of the fine raw material liquid particles, and the freezing temperature can be changed.

請求項3の凍結真空乾燥装置によれば、形成される液柱の長さに応じて液柱の下端から微小凍結粒子の捕捉面までの距離を機構的に調整することができるので、液柱の下端から発散して形成される微小原料液粒子が自己凍結されないまま捕捉面に到達することによるトラブルの発生を回避することができ、かつ凍結真空乾燥する原料液の種類、凍結真空乾燥の条件の異なる凍結真空乾燥に兼用することが可能であり、設備費を低減させる。   According to the freeze vacuum drying apparatus of claim 3, since the distance from the lower end of the liquid column to the capture surface of the fine frozen particles can be mechanically adjusted according to the length of the liquid column to be formed, Of the raw material liquid that diverges from the lower end of the liquid and reaches the capture surface without being self-frozen. It can be used for different freeze-drying and the equipment cost is reduced.

請求項4の凍結真空乾燥装置によれば、細孔の内径を50μmから500μm の範囲で変えるだけで、原料液を細孔から液柱として噴出させ、続いて液柱が発散して霧状に形成される微小原料液粒子が自己凍結することによる微小凍結粒子を生成させる条件の設定が容易にでき、凍結真空乾燥装置の安定な稼動を容易ならしめる。   According to the freeze-drying apparatus of claim 4, the raw material liquid is ejected as a liquid column from the pores only by changing the inner diameter of the pores in the range of 50 μm to 500 μm. It is possible to easily set conditions for generating fine frozen particles due to self-freezing of the formed fine raw material liquid particles, thereby facilitating stable operation of the freeze vacuum drying apparatus.

請求項5の凍結真空乾燥方法によれば、ノズルに形成された細孔から原料液が液柱として噴出され、細孔の先端部は勿論、細孔の近傍においても微小原料液粒子の自己凍結を発生させないので、ノズル詰まりによる作業の中断を招くことがない。   According to the freeze-drying method of claim 5, the raw material liquid is ejected as a liquid column from the pores formed in the nozzle, and the self-freezing of the fine raw material liquid particles is performed not only at the tip of the pore but also in the vicinity of the pore. Therefore, the operation is not interrupted due to nozzle clogging.

上述したように、原料液を真空凍結乾燥塔内の上端部に設けられたノズルから真空下の真空凍結乾燥塔内へ供給して形成される微小原料液粒子を自己凍結させて微小凍結粒子とし、続いて微小凍結粒子を真空凍結乾燥塔内の捕捉面で捕捉して加熱し昇華乾燥する場合において、本発明の凍結真空乾燥装置は、上記ノズルが原料液の噴出孔として先端部に少なくとも一つの細孔を有するものであって、原料液を細孔から下方へ液柱として噴出させることにより、原料液の噴出条件によって定まる一定の長さ位置において液柱が発散して形成される霧状の微小原料液粒子が自己凍結して微小凍結粒子となるように構成されている装置である。   As described above, the raw material liquid is supplied from the nozzle provided at the upper end of the vacuum freeze-drying tower into the vacuum freeze-drying tower under vacuum, and the fine raw material liquid particles formed are self-frozen to form fine frozen particles. Subsequently, in the case where fine frozen particles are captured by a trapping surface in a vacuum freeze-drying tower and heated to be sublimated and dried, the freeze-drying apparatus of the present invention has at least one nozzle at its tip as a raw material liquid ejection hole. A mist that is formed by diverging the liquid column at a fixed length determined by the raw material liquid ejection conditions by ejecting the raw material liquid as a liquid column downward from the pores. This is a device configured such that the micro raw material liquid particles self-freeze to become micro frozen particles.

また、原料液を真空凍結乾燥塔内の上端部に設けられたノズルから真空下の真空凍結乾燥塔内へ供給して形成される微小原料液粒子を自己凍結させて微小凍結粒子とし、続いて微小凍結粒子を真空凍結乾燥塔内の捕捉面で捕捉して加熱し昇華乾燥する場合において、本発明の凍結真空乾燥方法は、ノズルの先端部に形成された少なくとも一つの細孔から下方へ原料液を液柱として噴出させ、原料液の噴出条件によって定まる一定の長さ位置において液柱が発散して形成される霧状の微小原料液粒子を自己凍結させ微小凍結粒子とする方法である。   In addition, the raw material liquid is supplied from the nozzle provided at the upper end of the vacuum freeze-drying tower into the vacuum freeze-drying tower under vacuum, and the fine raw material liquid particles formed are self-frozen to form fine frozen particles, In the case where fine frozen particles are captured by a trapping surface in a vacuum freeze-drying tower and heated and sublimated to dry, the freeze-vacuum drying method of the present invention uses the raw material downward from at least one pore formed at the tip of the nozzle. This is a method in which liquid is ejected as a liquid column, and mist-like micro raw material liquid particles formed by diverging the liquid column at a fixed length position determined by the raw material liquid ejection conditions are self-frozen to form micro frozen particles.

本発明の凍結真空乾燥装置および凍結真空乾燥方法においては、原料液を噴出させるノズルの噴出孔は平板に形成された細孔であり、一つの細孔であってもよく複数個の細孔であってもよい。すなわち、二個の細孔を有するノズルを取り付けることにより、それに伴って乾燥能力の増大も要するが、処理能力を二倍にすることが可能になる。ノズルの細孔の内径は例えば150μm とされるが、それより小であってもよく、また大であってもよい。要するに原料液が細孔から液柱として噴出されるものであればよい。その液柱の形成は原料液の供給圧力および真空凍結乾燥塔の圧力によっても支配される。なお、内径の異なる細孔を備えたノズルをターレット板に複数個設けておき、ターレット板を回転させることによって適切な内径の細孔を有するノズルを選択し得るようにしてもよい。   In the freeze vacuum drying apparatus and freeze vacuum drying method of the present invention, the nozzle ejection holes for ejecting the raw material liquid are pores formed in a flat plate, and may be a single pore or a plurality of pores. There may be. That is, by attaching a nozzle having two pores, it is necessary to increase the drying capacity, but the processing capacity can be doubled. The inner diameter of the fine pores of the nozzle is, for example, 150 μm, but may be smaller or larger. In short, any material liquid can be used as long as it is ejected from the pores as a liquid column. The formation of the liquid column is governed by the supply pressure of the raw material liquid and the pressure of the vacuum freeze-drying tower. A plurality of nozzles having pores with different inner diameters may be provided on the turret plate, and a nozzle having pores with an appropriate inner diameter may be selected by rotating the turret plate.

原料液供給容器に収納した原料液を加圧してノズルの細孔から真空下の真空凍結乾燥塔内へ噴出させると、噴出条件によって定まる一定長さの液柱が形成され、その液柱の下端から原料液が発散して微小原料液粒子が霧状に形成される。すなわち、噴出された原料液は表面からの溶媒または分散媒の蒸発はあるものの短時間は液柱を形成し、その時間が経過すると内部から溶媒または分散媒の蒸発が急激に進行して液柱の容積が急激に拡大し、液柱は霧状の微小原料液粒子となってほぼ円錐形状に発散されるからである。その時における液柱の長さのほか、発散の角度、形成される微小原料液粒子の粒子径や凍結温度は、原料液が同一であっても細孔の内径、原料液の供給圧力、および真空凍結乾燥塔内の圧力によって支配される。従って原料液の供給圧力および真空凍結乾燥塔内の圧力は独立して制御し得るものであることが望ましい。そして生成される微小原料液粒子は真空凍結乾燥塔内を落下する間に溶媒または分散媒が蒸発することにより蒸発潜熱が奪われて温度低下し、自己凍結して微小凍結粒子となる。   When the raw material liquid stored in the raw material liquid supply container is pressurized and ejected from the pores of the nozzle into the vacuum freeze-drying tower under vacuum, a liquid column of a certain length determined by the ejection conditions is formed, and the lower end of the liquid column The raw material liquid diverges and fine raw material liquid particles are formed in a mist form. That is, the ejected raw material liquid forms a liquid column for a short time although the solvent or dispersion medium evaporates from the surface, and after that time, the evaporation of the solvent or dispersion medium proceeds rapidly from the inside, and the liquid column This is because the volume of the liquid rapidly expands and the liquid column becomes mist-like fine raw material liquid particles and diverges in a substantially conical shape. In addition to the length of the liquid column at that time, the angle of divergence, the particle diameter of the fine raw material liquid particles formed and the freezing temperature are the same as the inner diameter of the pores, the supply pressure of the raw material liquid, and the vacuum Dominated by the pressure in the freeze-drying tower. Therefore, it is desirable that the supply pressure of the raw material liquid and the pressure in the vacuum freeze-drying tower can be controlled independently. The fine raw material liquid particles thus produced are evaporated while the solvent or dispersion medium evaporates while falling in the vacuum freeze-drying tower, thereby depriving latent heat of vaporization and lowering the temperature.

そして、微小凍結粒子から氷結温度以下の温度になっている溶媒または分散媒を昇華させることによって微小凍結粒子の乾燥が行なわれる。この乾燥時には、乾燥させる物質の種類によって異なるが、その物質を変性させない温度、例えば30℃の温度に加熱して昇華を促進させることが行われる。加熱手段としては、局所的な高温度部分を生ずることなく均等に加熱し得るものが望ましく、上記の30℃に加熱する場合には、例えば30℃の温水を使用するジャケットによる加熱や面状ヒーターなどが用いられる。   Then, the fine frozen particles are dried by sublimating a solvent or dispersion medium having a temperature equal to or lower than the freezing temperature from the fine frozen particles. At the time of drying, although depending on the type of substance to be dried, sublimation is promoted by heating to a temperature at which the substance is not denatured, for example, 30 ° C. As the heating means, one that can be heated uniformly without generating a local high temperature part is desirable. When heating to 30 ° C., for example, heating by a jacket using hot water of 30 ° C. or a planar heater Etc. are used.

原料液の溶媒または分散媒が水である場合には自己凍結して0℃以下の温度になっている氷を昇華させて微小凍結粒子の乾燥が行なわれる。 従って微小凍結粒子の温度、すなわち氷の温度にもよるが、真空凍結乾燥塔の圧力は100Pa以下、例えば50Paないしは5Pa程度に保持される。勿論、5Pa以下としてもよい。溶媒または分散媒が水以外である場合、真空凍結乾燥塔の圧力はその溶媒または分散媒の種類に応じて適切な圧力が選定されることは言うまでもない。   When the solvent or dispersion medium of the raw material liquid is water, the frozen particles are dried by sublimating ice that is self-freezing and having a temperature of 0 ° C. or lower. Accordingly, the pressure of the vacuum freeze-drying tower is maintained at 100 Pa or less, for example, about 50 Pa or 5 Pa, although it depends on the temperature of the micro frozen particles, that is, the temperature of ice. Of course, it may be 5 Pa or less. Needless to say, when the solvent or dispersion medium is other than water, an appropriate pressure is selected for the vacuum freeze-drying tower depending on the type of the solvent or dispersion medium.

上記のような圧力の真空凍結乾燥塔に対し、原料液には例えば窒素ガスを使用して大氣圧(≒0.1MPa)以上の供給圧力、例えば0.3MPaの供給圧力をかけることにより、上述したように、原料液は適宜選定される内径の細孔の下端から一定の長さの液柱として噴出された後、霧状の微小原料液粒子となって発散され、微小原料液粒子は自己凍結して微小凍結粒子となる。   For the vacuum freeze-drying tower having the pressure as described above, the raw material liquid is applied with a supply pressure of, for example, a high pressure (≈0.1 MPa) or more using, for example, nitrogen gas, for example, a supply pressure of 0.3 MPa. As described above, the raw material liquid is ejected as a liquid column having a fixed length from the lower end of the pore having an appropriately selected inner diameter, and then diverged as atomized fine raw material liquid particles. Freezes into micro frozen particles.

以下、本発明の凍結真空乾燥装置および凍結真空乾燥方法を実施例によって図面を参照し具体的に説明する。図1は実施例1において使用した凍結真空乾燥装置1の概略的な断面図である。すなわち、凍結真空乾燥装置1はマンニトールの5%水溶液を原料液Lとしてマンニトールの微粉末Pを製造するための装置である。凍結真空乾燥装置1はその円筒状の真空凍結乾燥塔11内で原料液Lを発散させて微小原料液粒子Rとする。微小原料液粒子Rは落下の途中で自己凍結して微小凍結粒子Qとなる。この落下してくる微小凍結粒子Qを捕捉、収集して低温度で加熱し、微小凍結粒子Qに含まれる氷を昇華させて乾燥するようになっている。   Hereinafter, the freeze vacuum drying apparatus and freeze vacuum drying method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of a freeze vacuum drying apparatus 1 used in Example 1. That is, the freeze-drying apparatus 1 is an apparatus for producing a fine powder P of mannitol using a 5% aqueous solution of mannitol as a raw material liquid L. The freeze vacuum drying apparatus 1 diverts the raw material liquid L into the fine raw material liquid particles R in the cylindrical vacuum freeze drying tower 11. The minute raw material liquid particles R are self-frozen in the middle of dropping and become minute frozen particles Q. The falling micro frozen particles Q are captured, collected, heated at a low temperature, and the ice contained in the micro frozen particles Q is sublimated and dried.

すなわち、真空凍結乾燥塔11の上端部には後述の原料液供給容器41から供給される原料液Lを液柱Kとして噴出させるためにノズル12が設けられているが、そのノズル12の概略断面図を図2に示した。 すなわち、このノズル12は、平板13の中心部に一つの細孔14が形成されたものである。この平板13は真空凍結乾燥塔11の上部フランジ10にノズル固定部材12bによってO−リング12cを介して気密に固定されている。 本実施例においては、細孔14の内径がそれぞれ50μm 、100μm 、150μm 、200μm であるノズル12を使用した。   That is, a nozzle 12 is provided at the upper end of the vacuum freeze-drying tower 11 in order to eject a raw material liquid L supplied from a raw material liquid supply container 41 described later as a liquid column K. The figure is shown in FIG. That is, the nozzle 12 has a single pore 14 formed at the center of a flat plate 13. This flat plate 13 is airtightly fixed to the upper flange 10 of the vacuum freeze-drying tower 11 through an O-ring 12c by a nozzle fixing member 12b. In the present embodiment, the nozzle 12 in which the inner diameter of the pore 14 is 50 μm, 100 μm, 150 μm, and 200 μm is used.

液柱Kは原料液Lを噴出させる条件によって定まる一定の長さに形成され、その下端で発散して微小原料液粒子Rが霧状に形成される。そして微小原料液粒子Rは落下の途中で自己凍結して微小凍結粒子Qとなる。真空凍結乾燥塔11の底部には、落下してくる微小凍結粒子Qを斜面で受けて捕捉し、かつ低温度で加熱して微小凍結粒子Qに含まれる氷を昇華させて乾燥しながら、傾斜面を滑落させ底部の開口16から下方へ落下させる上開きのコニカルな形状の収集・加熱機器15と、開口16から落下する微小凍結粒子Qを受けて、図1において左方へ移送しながら加熱、乾燥してマンニトールの微粉末Pとする振動フィーダなどの移送機18が設けられている。   The liquid column K is formed to have a certain length determined by the conditions under which the raw material liquid L is ejected, and diverges at the lower end to form the fine raw material liquid particles R in the form of mist. Then, the minute raw material liquid particles R are self-frozen in the middle of dropping and become minute frozen particles Q. At the bottom of the vacuum freeze-drying tower 11, the falling fine frozen particles Q are received and captured by a slope, and heated at a low temperature to sublimate the ice contained in the fine frozen particles Q and dry. A conical-shaped collecting / heating device 15 with an open top that slides down the surface and drops downward from the opening 16 at the bottom and a minute frozen particle Q that falls from the opening 16 are received and heated while being transferred to the left in FIG. A transfer machine 18 such as a vibration feeder is provided which is dried to obtain a fine powder P of mannitol.

コニカルな形状の収集・加熱機器15の下面側には、図示せずとも真空凍結乾燥塔11の外部から導入され外部へ戻される温水の循環通路となるジャケット17が設けられており、上方から落下してくる微小凍結粒子Qを受け、微小凍結粒子Qが収集・加熱機器15の傾斜した表面である捕捉面15sを滑落して中央部の開口16から下方へ落下する間に、微小凍結粒子Qを低温度で加熱して、含まれている氷を昇華させるようになっている。 なお、微小凍結粒子Qの滑落を円滑にするために、表面をフッ素樹脂加工してもよく、また収集・加熱機器15に微小な振動を与えるようにしてもよい。勿論、温水のジャケット17に替えて収集・加熱機器15の捕捉面15sの下側にヒーターを埋め込んで加熱するようにしてもよい。   On the lower surface side of the conical collecting / heating device 15, a jacket 17 is provided as a circulation path of hot water that is introduced from the outside of the vacuum freeze-drying tower 11 and returned to the outside, not shown. The micro frozen particles Q are received while the micro frozen particles Q slide down the trapping surface 15s, which is the inclined surface of the collecting / heating device 15, and fall downward from the opening 16 in the central portion. Is heated at a low temperature to sublimate the contained ice. In addition, in order to make the fine frozen particles Q slide down smoothly, the surface may be processed with a fluororesin, or minute vibrations may be given to the collection / heating device 15. Of course, instead of the hot water jacket 17, a heater may be embedded under the capturing surface 15 s of the collecting / heating device 15 to heat it.

上記の開口16より下方において、真空凍結乾燥塔11の底部には図1において左方へ延在部11Eが形成されており、底部から延在部11Eにかけて移送機18が設置されている。すなわち、移送機18は、収集・加熱機器15の底部の開口16から落下する氷分の減少した微小凍結粒子Qを受け、図1において左方へ搬送する間にも加熱し乾燥することにより、下流端部ではマンニトールの乾燥した微粉末Pが得られる。なお、加熱手段として図示せずとも面状ヒーターが取り付けられている。そして、真空凍結乾燥塔11の上記延在部11Eは移送機18の下流端を越えてから直下へ曲げられてマンニトール微粉末Pが落下する垂下路11Fとなっており、垂下路11Fの下部は後述の回収・秤量室21内へ挿入され、その下端部は絞られて自動開閉弁19が取り付けられている。   Below the opening 16, a bottom portion of the vacuum freeze-drying tower 11 is formed with an extending portion 11 </ b> E leftward in FIG. 1, and a transfer machine 18 is installed from the bottom portion to the extending portion 11 </ b> E. That is, the transfer machine 18 receives the minute frozen particles Q with reduced ice content falling from the opening 16 at the bottom of the collection / heating device 15 and heats and dries while transporting to the left in FIG. At the downstream end, dry fine powder P of mannitol is obtained. Note that a planar heater is attached as a heating means, not shown. And the said extension part 11E of the vacuum freeze-drying tower 11 becomes the drooping path 11F where the mannitol fine powder P falls after being bent directly under the downstream end of the transfer machine 18, and the lower part of the drooping path 11F is It is inserted into a collection / weighing chamber 21 which will be described later, and its lower end is throttled and an automatic opening / closing valve 19 is attached.

上記の垂下路11Fが挿入されている回収・秤量室21は真空凍結乾燥塔11 と一体的に設けられており、垂下路11Fを落下するマンニトールの微粉末Pは容器22に収納され秤量される。また、回収・秤量室21とは仕切弁29を介して封栓・取出室31が設けられている。封栓・取出室31においては天井面側に設けられた打栓機32によって容器22に栓23が打栓された後、大気側との間を開閉する仕切弁39を開けて大気側へ取り出される。なお、封栓・取出室31は図示せずとも独立に真空排気が可能とされている。そのほか、回収・秤量室21、封栓・取出室31、大気側の間で容器22を移送するために、それぞれにはコンベア30が配設されているが、特に、回収・秤量室21のコンベア30は図示せずともロードセル方式の重量計測装置が付属されている。   The collection / weighing chamber 21 into which the above-described drooping path 11F is inserted is provided integrally with the vacuum freeze-drying tower 11, and the mannitol fine powder P falling through the drooping path 11F is stored in the container 22 and weighed. . The recovery / weighing chamber 21 is provided with a sealing / extraction chamber 31 via a gate valve 29. In the sealing / removal chamber 31, after the stopper 23 is plugged into the container 22 by a stopper 32 provided on the ceiling surface side, the gate valve 39 that opens and closes to the atmosphere side is opened and taken out to the atmosphere side. It is. The sealing / extraction chamber 31 can be evacuated independently, not shown. In addition, in order to transfer the container 22 between the collection / weighing chamber 21, the capping / removal chamber 31, and the atmosphere side, each is provided with a conveyor 30. In particular, the conveyor of the collection / weighing chamber 21 is provided. Although 30 is not shown, a load cell type weight measuring device is attached.

また図1において、真空凍結乾燥塔11の左側の上方には、原料液Lの供給容器41が設置されている。そして、原料液供給容器41の底部と真空凍結乾燥塔11の上端部のノズル12とを連結する原料液供給配管42が取り付けられており、原料液供給容器41とノズル12との間には開閉弁43が設けられている。また、原料液供給容器41に収納される原料液Lの上部空間に供給圧力をかけるための窒素ガス配管44が開閉弁45と共に配設されている。なお、原料液Lの供給はポンプを使用して圧送してもよい。   In FIG. 1, a supply container 41 for the raw material liquid L is installed above the left side of the vacuum freeze-drying tower 11. A raw material liquid supply pipe 42 that connects the bottom of the raw material liquid supply container 41 and the nozzle 12 at the upper end of the vacuum freeze-drying tower 11 is attached. The raw material liquid supply container 41 and the nozzle 12 are opened and closed. A valve 43 is provided. In addition, a nitrogen gas pipe 44 for applying supply pressure to the upper space of the raw material liquid L stored in the raw material liquid supply container 41 is disposed together with the on-off valve 45. The supply of the raw material liquid L may be pumped using a pump.

更に、図1において真空凍結乾燥塔11の底部の右側には、真空凍結乾燥塔11内を排気するための真空排気系が設けられている。すなわち、真空凍結乾燥塔11の底部に接続された真空排気配管57には冷却用の液体窒素配管54を備えたコールドトラップ53を介してルーツポンプ52とロータリーポンプ51とが接続されており、コールドトラップ53とルーツポンプ52との間には排気弁55が設けられ、真空凍結乾燥塔11とコールドトラップ53との間には開閉弁56が設けられている。   Further, a vacuum exhaust system for exhausting the inside of the vacuum freeze-drying tower 11 is provided on the right side of the bottom of the vacuum freeze-drying tower 11 in FIG. That is, a root pump 52 and a rotary pump 51 are connected to a vacuum exhaust pipe 57 connected to the bottom of the vacuum freeze-drying tower 11 through a cold trap 53 having a liquid nitrogen pipe 54 for cooling. An exhaust valve 55 is provided between the trap 53 and the roots pump 52, and an open / close valve 56 is provided between the vacuum freeze-drying tower 11 and the cold trap 53.

本実施例の噴霧式真空凍結乾燥装置1は以上のように構成されているが、次にその作用を説明する。図1を参照して、真空凍結乾燥塔11の上端部に、原料液Lの噴出孔としての内径150μmの細孔14を有するノズル12が取り付けられている。原料液供給容器41には原料液Lとしてマンニトールの5%水溶液が収納されている。そして回収・秤量室21内にある自動開閉弁19を開け、真空排気管57の開閉弁56、排気弁55を開けて、ロータリーポンプ51とルーツポンプ52とによって真空排気して真空凍結乾燥塔11内の圧力を50Paに維持し、コールドトラップ53を作動させた。更に、真空凍結乾燥塔11の底部の収集・加熱機器15の下面側のジャケット17には温度30℃の温水を循環させ、移送機18も図示しない面状ヒーターに通電し30℃の温度に保った。その時点で、上記以外の弁類はすべて閉じられている。   The spray-type vacuum freeze-drying apparatus 1 of the present embodiment is configured as described above. Next, the operation will be described. Referring to FIG. 1, a nozzle 12 having a fine hole 14 having an inner diameter of 150 μm as an injection hole for raw material liquid L is attached to the upper end of vacuum freeze-drying tower 11. The raw material liquid supply container 41 stores a 5% aqueous solution of mannitol as the raw material liquid L. Then, the automatic open / close valve 19 in the collection / weighing chamber 21 is opened, the open / close valve 56 and the exhaust valve 55 of the vacuum exhaust pipe 57 are opened, and the vacuum lyophilization tower 11 is evacuated by the rotary pump 51 and the roots pump 52. The internal pressure was maintained at 50 Pa, and the cold trap 53 was operated. Further, hot water having a temperature of 30 ° C. is circulated through the jacket 17 on the lower surface side of the collecting / heating device 15 at the bottom of the vacuum freeze-drying tower 11, and the transfer machine 18 is also energized with a planar heater (not shown) to keep the temperature at 30 ° C. It was. At that time, all other valves are closed.

上記の状態から、原料液供給容器41の窒素ガス配管44の開閉弁45を開けて原料液Lの上部空間を窒素ガスで置換してから、窒素ガスによって原料液Lを加圧し常に0.3MPaの供給圧力がかかるようにして、原料液供給配管42の開閉弁43を開け、ノズル12の細孔14から真空凍結乾燥塔11内へ噴出させた時、ノズル12の細孔14から下方へ原料液Lの長さ400mmの液柱Kが形成され、その液柱Kの下端から原料液Lが霧状に発散され、形成された微小原料液粒子Rは下方へ落下した。この際、細孔14の先端部やその近傍において微小原料液粒子Rの自己凍結は生じなかった。ちなみに、この時のノズル12の細孔14内における原料液Lの流速は18.2m/秒と算出された。   From the above state, the opening / closing valve 45 of the nitrogen gas pipe 44 of the raw material liquid supply container 41 is opened to replace the upper space of the raw material liquid L with nitrogen gas, and then the raw material liquid L is pressurized with nitrogen gas and is always 0.3 MPa. When the on-off valve 43 of the raw material liquid supply pipe 42 is opened so that the supply pressure is applied to the vacuum freeze-drying tower 11 from the fine holes 14 of the nozzle 12, the raw material is directed downward from the fine holes 14 of the nozzle 12. A liquid column K having a length of 400 mm of the liquid L was formed, the raw material liquid L was diverged from the lower end of the liquid column K, and the formed fine raw material liquid particles R dropped downward. At this time, the self-freezing of the fine raw material liquid particles R did not occur at the tip portions of the pores 14 or in the vicinity thereof. Incidentally, the flow velocity of the raw material liquid L in the pores 14 of the nozzle 12 at this time was calculated as 18.2 m / sec.

そして、形成された微小原料液粒子Rは真空下にある真空凍結乾燥塔11内を落下する途中において水分が蒸発して蒸発潜熱が奪われることにより自己凍結し、微小凍結粒子Qとなって落下を続け、収集・加熱機器15の上側の傾斜した捕捉面15sに捕捉された。この微小凍結粒子Qは収集・加熱機器15の捕捉面15sで加温され、含まれている氷が昇華して乾燥されると共に、傾斜面を滑落して底部の開口16から下方の移送機18上へ落下した。   Then, the formed fine raw material liquid particles R are self-frozen due to evaporation of moisture and deprivation of latent heat of vaporization in the middle of dropping in the vacuum freeze-drying tower 11 under vacuum, and fall as fine frozen particles Q. The trapping surface 15s on the upper side of the collecting / heating device 15 was trapped. The micro frozen particles Q are heated by the trapping surface 15s of the collecting / heating device 15, and the ice contained therein is sublimated and dried, and slides down the inclined surface to move downward from the opening 16 at the bottom. It fell down.

開口16から落下した微小凍結粒子Qは移送機18によって図1において左方へ搬送されると共に図示しない面状ヒーターによって加熱され、移送機18の下流端部では乾燥されたマンニトール微粉末Pが得られた。そして、移送機18の下流端から排出されるマンニトールの微粉末Pは垂下路11Fを経由して、回収・秤量室21内の容器22に収納され秤量された。そして秤量値が所定の値に達すると、自動開閉弁19を閉じ、仕切弁29を開けて容器22を封栓取出室31へ搬出すると共に、交換に新しい容器22を回収・秤量室21の所定位置へ搬入してから仕切弁29を閉じ、自動開閉弁19を開けてマンニトール微粉末Pの収納が再開された。   The fine frozen particles Q dropped from the opening 16 are conveyed leftward in FIG. 1 by the transfer device 18 and heated by a planar heater (not shown), and a dried mannitol powder P is obtained at the downstream end of the transfer device 18. It was. Then, the fine powder P of mannitol discharged from the downstream end of the transfer machine 18 was stored and weighed in the container 22 in the collection / weighing chamber 21 via the hanging path 11F. When the weighing value reaches a predetermined value, the automatic open / close valve 19 is closed, the gate valve 29 is opened, the container 22 is carried out to the capping extraction chamber 31, and a new container 22 is collected in the collection / weighing chamber 21 for replacement. After loading into the position, the gate valve 29 was closed, the automatic opening / closing valve 19 was opened, and the storage of the mannitol fine powder P was resumed.

他方、封栓・取出室31へ搬出されたマンニトール微粉末Pを収納している容器22は打栓機32によって栓23を打栓した後、仕切弁39を開けて大気側へ搬出したが、それと交換に新しい容器22を搬入してから仕切弁39を閉じて真空排気し、回収・秤量室21と同等の真空度とされた。回収・秤量室21と封栓・取出室31とにおいて上記の作用が繰り返された。   On the other hand, the container 22 containing the mannitol fine powder P transported to the sealing / extraction chamber 31 was stoppered by the stopper 32 and then opened to the atmosphere side by opening the gate valve 39. In exchange for this, a new container 22 was carried in, and then the gate valve 39 was closed and evacuated to obtain a vacuum level equivalent to that of the collection / weighing chamber 21. The above operation was repeated in the collection / weighing chamber 21 and the capping / removal chamber 31.

上記においては、原料液Lへかける供給圧力を0.3MPaとしたが、この供給圧力を0.1MPa、0.2MPa、および0.5MPaと変化させたところ、供給圧力が小であるほどノズル12の下方に形成される原料液Lの液柱Kは短くなったが、ノズル12の細孔14の周りに微小原料液粒子Rの自己凍結は発生しなかった。ちなみに、原料液Lの供給圧力を0.1MPaとした時の液柱Kの長さは300mmであった。   In the above description, the supply pressure applied to the raw material liquid L is 0.3 MPa. However, when the supply pressure is changed to 0.1 MPa, 0.2 MPa, and 0.5 MPa, the smaller the supply pressure, the more the nozzle 12 Although the liquid column K of the raw material liquid L formed below is shortened, the self-freezing of the fine raw material liquid particles R did not occur around the pores 14 of the nozzle 12. Incidentally, the length of the liquid column K when the supply pressure of the raw material liquid L was 0.1 MPa was 300 mm.

実施例1と同じ凍結真空乾燥装置1を使用し、ノズル12は細孔14の内径が100μmであるものを取り付けたが、真空凍結乾燥塔11内の圧力は50Pa、原料液Lへかける供給圧力は0.3MPaの如く実施例1と同様にして、原料液Lであるマンニトールの5%水溶液を凍結真空乾燥した。その結果、ノズル12の細孔14の下方には原料液Lの長さ200mmの液柱Kが形成され、細孔14の先端部、ないしは細孔14の近傍において微小原料液粒子Rの自己凍結は発生せず、原料液Lは実施例1の時と同様にマンニトールの微粉末Pとして回収された。   The same freeze-drying apparatus 1 as in Example 1 was used, and the nozzle 12 having a pore 14 with an inner diameter of 100 μm was attached. The pressure in the vacuum freeze-drying tower 11 was 50 Pa, and the supply pressure applied to the raw material liquid L In the same manner as in Example 1 at 0.3 MPa, a 5% aqueous solution of mannitol as the raw material liquid L was freeze-dried. As a result, a liquid column K having a length of 200 mm of the raw material liquid L is formed below the pores 14 of the nozzle 12, and the self-freezing of the fine raw material liquid particles R at the tips of the pores 14 or in the vicinity of the pores 14. The raw material liquid L was recovered as mannitol fine powder P in the same manner as in Example 1.

上記において使用した細孔14の内径が100μm のノズル12を交換して、細孔14の内径が200μm であるノズル12とし、それ以外は同様として原料液Lであるマンニトールの5%水溶液を凍結真空乾燥させた。この場合にも、ノズル12の細孔14の下方には原料液Lの液柱Kが形成され、細孔14の先端部、ないしは細孔14の近傍において微小原料液粒子Rの自己凍結は発生せず、原料液Lはマンニトールの微粉末Pとして回収された。   The nozzle 12 having an inner diameter of 100 μm used in the above was replaced with the nozzle 12 having an inner diameter of the pore 14 of 200 μm, and otherwise, a 5% aqueous solution of mannitol as the raw material liquid L was similarly frozen. Dried. Also in this case, a liquid column K of the raw material liquid L is formed below the pores 14 of the nozzle 12, and the self-freezing of the fine raw material liquid particles R occurs at the tips of the pores 14 or in the vicinity of the pores 14. Without doing so, the raw material liquid L was recovered as fine powder P of mannitol.

実施例1と同じ凍結真空乾燥装置1を使用し、ノズル12は細孔14の内径が50μm のものを取り付け、真空凍結乾燥塔11内の圧力は50Paとし、原料液Lへかける供給圧力を0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、および0.5MPaとしたが、何れの場合も細孔14の先端で原料液Lが凍結し、原料液Lの噴出はできなくなった。これは細孔14内における原料液Lの流量が少ないために、原料液Lは液柱を形成することなく直ちに自己凍結したものと考えられる。   The same freeze-drying apparatus 1 as in Example 1 was used, the nozzle 12 was attached with an inner diameter of the pore 14 of 50 μm, the pressure in the vacuum freeze-drying tower 11 was 50 Pa, and the supply pressure applied to the raw material liquid L was 0. Although it was set to 0.1 MPa, 0.2 MPa, 0.3 MPa, and 0.5 MPa, in any case, the raw material liquid L was frozen at the tips of the pores 14 and the raw material liquid L could not be ejected. This is considered to be because the raw material liquid L immediately self-frozen without forming a liquid column because the flow rate of the raw material liquid L in the pores 14 is small.

以上、本発明の凍結真空乾燥装置および凍結真空乾燥方法を実施例によって説明したが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。   The freeze vacuum drying apparatus and freeze vacuum drying method of the present invention have been described above with reference to the embodiments. Of course, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. .

例えば本実施例において、ノズル12は平板13に細孔14を形成したものを使用し、ノズル固定部材12bで真空凍結乾燥塔11の上部フランジ10に固定するようにしたが、細孔14を有するノズル12であれば、どのような構造のものであってもよい。   For example, in this embodiment, the nozzle 12 uses a flat plate 13 with pores 14 and is fixed to the upper flange 10 of the vacuum freeze-drying tower 11 with the nozzle fixing member 12b. The nozzle 12 may have any structure.

また本実施例において、ノズル12は真空凍結乾燥塔11の上端部に固定されているものとしたが、例えば真空凍結乾燥塔11の上端部にベローズを介して、昇降機構によって上下方向への移動を可能にして、ノズル12の細孔14と下方の収集・加熱機器15との間の距離を可変としてもよい。このようにすれば、真空凍結乾燥塔11内におけるノズル12の高さ位置を変更し得る装置となり、原料液Lの噴出時に形成される液柱の長さが大である凍結真空乾燥、ないしは微小原料液粒子Rが微小凍結粒子Qとなるまでに時間を要する凍結真空乾燥など、原料液の種類や噴射条件の異なる凍結真空乾燥に兼用することが可能な凍結真空乾燥装置となる。   In this embodiment, the nozzle 12 is fixed to the upper end of the vacuum freeze-drying tower 11. For example, the nozzle 12 is moved up and down by a lifting mechanism via a bellows at the upper end of the vacuum freeze-drying tower 11. The distance between the pore 14 of the nozzle 12 and the lower collecting / heating device 15 may be variable. If it does in this way, it will become an apparatus which can change the height position of the nozzle 12 in the vacuum freeze-drying tower 11, and freeze-vacuum drying with which the length of the liquid column formed at the time of the ejection of the raw material liquid L is large, or minute This is a freeze vacuum drying apparatus that can also be used for freeze vacuum drying in which the type of raw material liquid and the injection conditions are different, such as freeze vacuum drying that takes time until the raw material liquid particles R become micro frozen particles Q.

また本実施例においては、マンニトールの5%水溶液を原料液とし、凍結真空乾燥してマンニトールの微粉末を製造する場合を説明したが、本発明の凍結真空乾燥装置および凍結真空乾燥方法は、この原料液に限定されるものではなく、例えば医薬品や食品の有効成分を内包するマイクロカプセルが分散媒に分散された分散液を凍結真空乾燥して乾燥したマイクロカプセルを取り出す場合にも全く同様に適用される。   Further, in this example, a case where a 5% aqueous solution of mannitol is used as a raw material liquid and freeze-vacuum drying to produce a fine powder of mannitol has been described. The freeze-vacuum drying apparatus and freeze-vacuum drying method of the present invention are It is not limited to raw material liquids. For example, the same applies to the case where microcapsules containing active ingredients of pharmaceuticals and foods are dispersed in a dispersion medium and freeze-dried to obtain dried microcapsules. Is done.

本発明の実施例による凍結真空乾燥装置の概略的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a freeze vacuum drying apparatus according to an embodiment of the present invention. 実施例において使用したノズルの概略的な断面図である。It is a schematic sectional drawing of the nozzle used in the Example. 一般的に使用されている噴霧ノズルの縦、横の概略断面と、形成される噴霧の模式形状を示す図である。It is a figure which shows the vertical and horizontal schematic cross section of the spray nozzle generally used, and the schematic shape of the spray formed.

符号の説明Explanation of symbols

1 ・ 凍結真空乾燥装置、 10 ・ 上部フランジ、
11 ・ 真空凍結乾燥塔、 12 ・ ノズル、
14 ・ 細孔、 15 ・ 収集・加熱機器、
18 ・ 移送機、 21 ・ 回収・秤量室、
22 ・ 容器、 31 ・ 封栓・取出室、
41 ・ 原料液供給容器、 42 ・ 原料液供給配管
44 ・ 窒素ガス配管、 51 ・ ロータリーポンプ、
52 ・ ルーツポンプ、 53 ・ コールドトラップ、
L ・ 原料液、 K ・ 液柱、
P ・ マンニトールの微粉末、 Q ・ 微小原料液粒子、
R ・ 微小凍結粒子
1 ・ Freeze vacuum drying equipment 10 ・ Upper flange,
11 ・ Vacuum freeze-drying tower, 12 ・ Nozzle,
14-pores, 15-collection and heating equipment,
18 ・ Transfer machine ・ 21 ・ Collection / weighing room,
22 ・ Container, 31 ・ Sealing and removal room,
41 ・ Raw material liquid supply container 42 ・ Raw material liquid supply pipe 44 ・ Nitrogen gas pipe 51 ・ Rotary pump
52 · Roots pump, 53 · Cold trap,
L ・ Raw material liquid, K ・ Liquid column,
P ・ Fine powder of mannitol, Q ・ Fine raw material liquid particles,
R ・ Micro frozen particles

Claims (5)

原料液を真空凍結乾燥塔内の上端部に設けられたノズルから真空下の前記真空凍結乾燥塔内へ噴出させて形成される微小原料液粒子を自己凍結させて微小凍結粒子とし、続いて前記微小凍結粒子を前記真空凍結乾燥塔内の捕捉面で捕捉して加熱し昇華乾燥する凍結真空乾燥装置において、
前記ノズルは前記原料液の噴出孔として少なくとも一つの細孔を有するものであって、
前記原料液を前記細孔から下方へ液柱として噴出させることにより、前記原料液の噴出条件によって定まる一定の長さ位置において前記液柱が発散して形成される霧状の前記微小原料液粒子が自己凍結して前記微小凍結粒子となるように構成されていることを特徴とする凍結真空乾燥装置。
The fine raw material liquid particles formed by spraying the raw material liquid from the nozzle provided at the upper end of the vacuum freeze drying tower into the vacuum freeze drying tower under vacuum are self-frozen to form fine frozen particles, and then In a freeze vacuum drying apparatus that captures fine frozen particles at a trapping surface in the vacuum freeze drying tower and heats and sublimates and dries,
The nozzle has at least one fine hole as an ejection hole for the raw material liquid,
By spraying the raw material liquid downward from the pores as a liquid column, the mist-shaped fine raw material liquid particles formed by the liquid column diverging at a fixed length position determined by the injection condition of the raw material liquid The freeze-drying apparatus is characterized in that is self-frozen to become the above-mentioned minute frozen particles.
前記原料液が原料液供給容器に収納され、前記原料液供給容器内の前記原料液にかける供給圧力、および前記真空凍結乾燥塔内の圧力が独立して制御可能とされている請求項1に記載の凍結真空乾燥装置。   The said raw material liquid is accommodated in the raw material liquid supply container, The supply pressure applied to the said raw material liquid in the said raw material liquid supply container and the pressure in the said vacuum freeze-drying tower are made controllable independently. The freeze vacuum drying apparatus as described. 前記細孔から前記捕捉面までの距離が機構的に可変とされている請求項1に記載の凍結真空乾燥装置。   The freeze-drying apparatus according to claim 1, wherein a distance from the pore to the capturing surface is mechanically variable. 前記細孔の内径が50μmから500μm の範囲に設定される請求項1に記載の凍結真空乾燥装置。   The freeze-drying apparatus according to claim 1, wherein an inner diameter of the pore is set in a range of 50 µm to 500 µm. 原料液を真空凍結乾燥塔内の上端部に設けられたノズルから真空下の前記真空凍結乾燥塔内へ噴出させて形成される微小原料液粒子を自己凍結させて微小凍結粒子とし、続いて前記微小凍結粒子を前記真空凍結乾燥塔内の捕捉面で捕捉して加熱し昇華乾燥する凍結真空乾燥方法において、
前記ノズルの先端部に形成された少なくとも一つの細孔から下方へ前記原料液を液柱として噴出させ、前記原料液の噴出条件によって定まる一定の長さ位置において前記液柱が発散して形成される霧状の前記微小原料液粒子を自己凍結させ前記微小凍結粒子とすることを特徴とする凍結真空乾燥方法。
The fine raw material liquid particles formed by spraying the raw material liquid from the nozzle provided at the upper end of the vacuum freeze drying tower into the vacuum freeze drying tower under vacuum are self-frozen to form fine frozen particles, and then In the freeze-drying method in which fine frozen particles are captured by a trapping surface in the vacuum freeze-drying tower, heated and sublimated and dried,
The raw material liquid is ejected downward as a liquid column from at least one fine hole formed at the tip of the nozzle, and the liquid column is diverged and formed at a fixed position determined by the ejection condition of the raw material liquid. The freeze-drying method characterized by self-freezing the mist-like fine raw material liquid particles to form the fine frozen particles.
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