Двухкамерное смесительное устройство для вязких фармацевтических веществ

012125 Настоящее изобретение относится к двухкамерному смесительному устройству, обеспечивающему получение исключительно высокой гомогенности при смешивании вязких веществ, в частности, в области фармацевтики. Предметом изобретения является также способ использования такого устройства. Известный уровень техники При использовании традиционных смесительных устройств типа лопастных, пропеллерных и планетарных мешалок, роторно-статорных смесителей и т.п. довольно сложные проблемы возникают, как правило, при попытке введения фармацевтических веществ в состав смесей с высокой вязкостью, требующих идеальной гомогенности. На практике чаще всего приходится иметь дело со следующими трудностями: потери и недодозировка вводимых веществ; отсутствие перемещения в смесителе по той причине, что смешиваемые вещества налипают на перемешивающие узлы и на стенки бака; нежелательное повышение температуры смеси, приводящее к ухудшению качества смешиваемых веществ; потери в процессе опорожнения смесительного бака или невозможность осуществления автоматического опорожнения. Следствием всех этих проблем является отсутствие гомогенности получаемой смеси, которое несовместимо со строгими требованиями, предъявляемыми к качеству конечного фармацевтического продукта, а в ряде случаев - просто невозможность получения нужной смеси. В документе US 2004/0120217 А описаны способ и устройство для смешивания полимера с агломератом из одного или нескольких соединений в двух противолежащих прижимных барабанах, сообщающихся с помощью установленного между этими барабанами инжекторного блока, с использованием двух соответствующих поршней для принудительного перемещения полимера и агломерата из первого барабана во второй и наоборот, что позволяет разделять агломерат и диспергировать его в смеси с полимером. В документе US 3353918 А описана установка для смешивания ингредиентов, применяемых при изготовлении пенополиуретана, которая содержит: смесительное устройство, имеющее две камеры со смежными концами, соединенными стенкой, в которой выполнены проходные отверстия и два поршня,каждый из которых смонтирован с возможностью скольжения в одной из двух соответствующих камер,средства для обеспечения вибрации двух поршней внутри камер с целью принудительного перемещения ингредиентов в смесительном устройстве в направлении вперед-назад через отверстия и их перемешивания, причем в указанной стенке выполнен выпускной канал, снабженный регулировочным клапаном и сообщающийся с отверстиями, а смешиваемые ингредиенты могут при этом выгружаться, как только поршни направляются в сторону стенки, в течение всего времени, когда клапан открыт. В стенке имеются также снабженные клапанами и сообщающиеся с отверстиями средства для загрузки ингредиентов в смесительное устройство. В документе US 3035820 А описана установка для эмульгирования и гомогенизации вязкой взвеси твердых или жидких частиц в жидкости (например воде/масле), в которой взвесь или смесь принудительно перемещается через дроссель с высокой скоростью и/или под высоким давлением. В установке имеются два противолежащих цилиндрических шприца, каждый из которых снабжен поршнем, смонтированным с возможностью скольжения в соответствующем цилиндре и приводимым в действие таким образом, чтобы обеспечивалось повторяющееся возвратно-поступательное перемещение текучей среды из одного шприца в другой через дроссель, служащий для обеспечения сообщения между двумя цилиндрами. В документе US 6062722 А описан способ перемешивания текучей среды, в соответствии с которым в качестве смесительного устройства используют один или два раздельных резервуара для текучей среды, которые сообщаются со статической пропеллерной мешалкой. Предусмотрено принудительное перемещение текучей среды из резервуара в статическую мешалку и обратно. Цели изобретения Целью изобретения является разработка технического решения, которое позволило бы устранить недостатки известных конструкций. В частности, одна из целей изобретения состоит в создании смесительного устройства и способа смешивания, позволяющих получить идеально гомогенную смесь вязких фармацевтических веществ. Другая цель заключается в создании смесительного устройства и способа смешивания, поддающихся полной автоматизации. Еще одной целью является создание способа смешивания, в соответствии с которым удовлетворительный результат достигается в течение времени менее 10-15 минут. Следующая цель изобретения - обеспечение возможности смешивания термочувствительных фармацевтических веществ. Наконец, последняя цель состоит в создании смесительного устройства, обеспечивающего полное опорожнение используемых баков.-1 012125 Основные отличительные признаки изобретения Первой целью изобретения, которая отражена в пункте 1 формулы, является создание двухкамерного устройства для смешивания по меньшей мере двух вязких веществ, содержащего: первый и второй коаксиальные цилиндрические баки, каждый из которых закрыт с одного конца подвижным поршнем, а на втором конце снабжен слегка скошенным на конус днищем, причем оба бака расположены предпочтительно вертикально и зеркально симметрично относительно плоскости, перпендикулярной к их общей оси; центральный неподвижный смесительный элемент, соединяющий два бака на уровне двух слегка скошенных днищ; гидравлическое устройство высокого давления для автоматического приведения поршней в согласованное возвратно-поступательное движение. Вторая цель изобретения состоит в создании способа смешивания по меньшей мере двух вязких веществ, предпочтительно фармацевтических, с помощью описанного выше устройства, каковой способ отличается наличием следующих этапов: подают подлежащие смешиванию вещества в первый бак посредством отведения поршня или с помощью шнека инжектора; выполняют заданное количество последовательных циклов смешивания посредством перекачки из первого бака во второй бак с прохождением через центральный неподвижный смеситель и наоборот; транспортируют конечную смесь в один из двух баков, который после этого опорожняют. Различные варианты осуществления изобретения заявлены в соответствующих пунктах формулы 29. Краткое описание чертежей На фиг. 1 представлен вид в разрезе смесительного устройства согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения. На фиг. 2 схематически представлены разные этапы способа использования устройства по фиг. 1. На фиг. 3 схематически представлен этап опорожнения предлагаемого смесительного устройства,начинающийся сразу по достижении нужной гомогенности. Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения Предметом изобретения является смесительная установка, обеспечивающая ввод и автоматизированное смешивание фармацевтических продуктов в замкнутой системе с целью получения конечной смеси с высокой вязкостью. Предлагаемая смесительная установка состоит в целом из двух сообщающихся вертикальных цилиндрических баков, имеющих общую ось и симметричных относительно средней горизонтальной плоскости (так что один бак является зеркальным отображением другого). Эти баки снабжены герметичными поршнями, приведение которых в действие с помощью специальной гидравлической системы дает возможность пропускать смешиваемые компоненты в ходе последовательных циклов через смесительное устройство с отражателями. Весь этот узел выполнен полностью автоматизированным с помощью программируемого автомата и может быть термостатически управляем при работе с теми смесями термочувствительных веществ, для которых это требуется. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, показанном на фиг. 1, смесительная установка содержит следующие основные элементы: 1) первый верхний бак 1, который является цилиндрическим с вертикальной осью, выполненный из нержавеющей стали и имеющий: двойной кожух 3, в котором может циркулировать охлаждающая или нагревающая текучая среда; слегка скошенное на конус днище 11; крышку 12 из нержавеющей стали, выполняющую функцию поршня, форма которой, выбранная с учетом формы конического днища бака, и герметичность обеспечивают возможность полного опорожнения бака; гидравлическое устройство высокого давления, обеспечивающее автоматическое приведение в действие крышки-поршня (не показано); различные соединительные средства 4, снабженные в случае необходимости клапанами, служащие для измерения температуры, создания вакуума или подачи инертного газа, взятия проб в ходе смешивания, впрыскивания или извлечения веществ и т.д.; 2) второй вертикальный и цилиндрический нижний бак 2, выполненный из нержавеющей стали, коаксиальный и идентичный первому баку и расположенный зеркально симметрично относительно него; 3) смесительный элемент 5, выполненный также из нержавеющей стали, который соединяет два бака 1, 2 и имеет: двойной кожух 3, в котором может циркулировать охлаждающая или нагревающая текучая среда; элемент из нержавеющей стали, снабженный отражателями (неподвижная мешалка), обеспечивающими формирование турбулентного потока смеси на уровне смешиваемых компонентов; различные соединительные средства 4, служащие для измерения температуры, создания вакуума или подачи инертного газа, взятия проб в ходе смешивания и т.д.; 4) контрольное устройство (не показано), которое обеспечивает возможность контроля и синхронизации различных перемещений поршней, циклов смешивания или подачи компонентов, например, с по-2 012125 мощью шнека. Процессы смешивания и опорожнения согласно изобретению протекают следующим образом. Способ смешивания, этапы которого (а)-(е) приведены на фиг. 2, реализуется посредством перекачки смешиваемых компонентов в ходе последовательных циклов из верхнего бака 1 в нижний бак 2 с прохождением через неподвижный смеситель 5 и обратно. Количество необходимых циклов задается в зависимости от типа и вязкости смешиваемых компонентов. Как правило, при работе с вязкими фармацевтическими веществами в рамках рассматриваемого способа осуществляют от 5 до 10 циклов примерно по 30 с, что соответствует суммарной длительности процесса в пределах от 2 мин 30 с до 5 мин. В системах, известных из предшествующего уровня техники,типовая продолжительность смешивания составляет 60 мин. Компоненты смеси вводят перед запуском процесса смешивания в верхний бак 1, извлекая крышку 12, или подают в систему в ходе смешивания с помощью герметичного червячного механизма (на чертежах не показан), который может быть установлен как на верхнем баке 1, так и на центральном смесительном элементе 5. По завершении процесса смешивания обеспечивается полное опорожнение системы, как это видно на фиг. 3. Для этого смесь полностью перемещают в верхний бак 1 или нижний бак 2, а затем выгружают наружу. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ смешивания по меньшей мере двух вязких веществ, предпочтительно фармацевтических,с помощью двухкамерного смесительного устройства, содержащего первый бак (1) и второй бак (2), являющиеся сообщающимися коаксиальными цилиндрическими баками, каждый из которых герметично закрыт с первого конца подвижным поршнем (12, 22), а на втором конце снабжен слегка скошенным на конус днищем (11, 21), причем оба бака (1, 2) расположены зеркально симметрично относительно средней плоскости, перпендикулярной их общей оси; центральный неподвижный смесительный элемент (5), соединяющий два бака (1, 2) на уровне двух слегка скошенных на конус днищ (11, 21); гидравлическое устройство для автоматического приведения поршней (12, 22) в согласованное возвратно-поступательное движение,характеризующийся наличием следующих этапов: подают подлежащие смешиванию вещества с помощью герметичного червячного инжектора в первый бак (1) или в центральный смесительный элемент (5); выполняют заданное количество последовательных циклов смешивания посредством перекачки с прохождением через центральный неподвижный смеситель (5) из первого бака (1) во второй бак (2) и обратно, причем указанное количество равно 5-10, а продолжительность каждого цикла составляет порядка 30 с; подают конечную смесь в один из двух баков (1, 2), который после этого опорожняют. 2. Двухкамерное устройство для смешивания по меньшей мере двух вязких веществ, содержащее первый бак (1) и второй бак (2), являющиеся сообщающимися коаксиальными цилиндрическими баками, каждый из которых герметично закрыт с первого конца подвижным поршнем (12, 22), а на втором конце снабжен слегка скошенным на конус днищем (11, 21), причем оба бака (1, 2) расположены зеркально симметрично относительно средней плоскости, перпендикулярной их общей оси; центральный неподвижный смесительный элемент (5), соединяющий два бака (1, 2) на уровне двух слегка скошенных на конус днищ (11, 21); гидравлическое устройство для автоматического приведения поршней (12, 22) в согласованное возвратно-поступательное движение, а также для контроля и синхронизации движений поршней в соответствии с циклами смешивания и подачи смешиваемых веществ,отличающееся тем, что оно также содержит герметичный инжектор в форме червячного механизма,присоединенного на уровне одного из баков (1, 2) или на уровне центрального неподвижного смесительного элемента (5). 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что неподвижный смесительный элемент (5) содержит ряд отражателей или лабиринт. 4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что форма каждого поршня (12, 22) является также слегка скошенной на конус и выбрана с учетом формы соответствующего бака, с тем чтобы обеспечить полное опорожнение указанного бака. 5. Устройство по любому из пп.2, 3 или 4, отличающееся тем, что оба бака (1, 2), оба соответствующих поршня (12, 22) и неподвижный смесительный элемент (5) выполнены из нержавеющей стали. 6. Устройство по любому из пп.2-5, отличающееся тем, что оба бака (1, 2) и неподвижный смесительный элемент (5) термостатически управляемы с использованием наружного двойного кожуха (3), в котором циркулирует охлаждающая или нагревающая текучая среда. 7. Устройство по любому из пп.2-6, отличающееся тем, что конусность днища (11, 21) каждого бака(1, 2) и каждого соответствующего поршня (12, 22) составляет от 5 до 15. 8. Устройство по любому из пп.2-7, отличающееся тем, что по меньшей мере один из двух баков (1,2), а также неподвижный смесительный элемент (5) снабжены средствами (4) для подачи или отбора смешиваемых веществ, измерения температуры, создания вакуума или подачи инертного газа или взятия проб в процессе смешивания. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что указанные средства (4) содержат систему подачи или отбора типа замка Люэра и клапаны.