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Title:
APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING DISPERSIONS AND SOLIDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/154209
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an apparatus and a method for producing dispersions and solids by controlled precipitation, coprecipitation and self-organising processes in a microjet reactor, wherein a jet of a solvent (2) containing at least one target molecule collides with a jet of a non-solvent (3) at defined pressures and flow rates at a collision point (K) in the reactor chamber of the microjet reactor, and wherein the microjet reactor has a gas inlet (5) for admitting gas to the reactor chamber (1) and a reactant outlet (6) for discharging the reactants in a gas stream. This results in very rapid precipitation, coprecipitation or a chemical reaction in which microparticles or nanonparticles are produced. In order to provide an apparatus that can perform solvent/non-solvent precipitation in such a way as to produce particles that are as small as possible and are largely unaffected by Ostwald ripening in the resulting dispersion, the invention proposes connecting a spray-drying unit (7) to the reactant outlet and providing a control circuit (11) to optimise and maintain the operating parameters of the spray-drying unit (7).

Inventors:
PENTH BERND (DE)
PENTH FELIX (DE)
BAUMSTÜMMLER BERND (DE)
TÜRELI AKIF EMRE (DE)
Application Number:
PCT/DE2014/100109
Publication Date:
October 02, 2014
Filing Date:
March 28, 2014
Export Citation:
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Assignee:
INSTILLO GMBH (DE)
International Classes:
B01D1/14; B01D1/18; B01J2/04; F26B3/12
Domestic Patent References:
WO2002060275A12002-08-08
Foreign References:
US20130012551A12013-01-10
US20040139908A12004-07-22
JP2008182911A2008-08-14
US4702799A1987-10-27
DE102009008478A12010-08-19
US5833891A1998-11-10
US5534270A1996-07-09
US6862890B22005-03-08
US6177103B12001-01-23
DE102005053862A12007-05-10
DE102005017777A12006-10-19
US20090214655A12009-08-27
US5118529A1992-06-02
DE102009008478A12010-08-19
EP1165224B12002-09-18
EP2550092A12013-01-30
DE4028341A11991-10-31
Attorney, Agent or Firm:
VIÈL & WIESKE (DE)
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Claims:
ANSPRUCHE

Vorrichtung zum Herstellen von Dispersionen und Feststoffen durch kontrollierte Fällung, Co-Fällung und Selbstorganisationsprozesse in einem Mikroj etreaktor, wobei jeweils ein Strahl eines Solvents (2), das mindestens ein Zielmolekül enthält, und eines Nonsolvents (3) mit definierten Drücken und Flußraten im Reaktorraum (1) des Microjetreaktors an einem Kollisionspunkt (K) aufeinandertreffen, wobei der Microjetreaktor einen Gaseintritt (5) zum Begasen des Reaktorraumes (1) und einen Eduktaustritt (6) zum Austragen der Edukte in einem Gasstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Eduktaustritt (6) eine Sprühtrocknereinheit (7) anschließt und ein Regelkreis (11) zur Optimierung und Aufrechterhaltung der Betriebsparameter der Sprühtrocknereinheit (7) vorgesehen ist.

Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

Sprühtrocknereinheit (7) eine sich an den Eduktaustritt (6) des Microjetreaktors anschließende Rohrstrecke mit seitlicher Einspeisung eines oder mehrerer Luft- oder Inertgasströme ausgebildet ist.

Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

Sprühtrocknereinehit (7) Mittel (9) zum Erhitzen des Luft- oder Inertgasstromes umfaßt.

Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über den Regelkreis (11) die Temperatur des Luft- oder Inertgasstromes regelbar ist.

Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über den Regelkreis (11) der Volumenstrom des Luft- oder Inertgasstroms regelbar ist.

Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen des Solvents (2) und des Nonsolvents (3) in einem Winkel von 90 bis 180° aufeinandertreffen.

7. Verfahren zum Herstellen von Dispersionen und Feststoffen durch kontrollierte Fällung, Co-Fällung und Selbstorganisationsprozesse in einem Mikroj etreaktor, wobei jeweils ein Strahl eines Solvents (2), das mindestens ein Zielmolekül enthält, und eines Nonsolvents (3) mit definierten Drücken und Flußraten im Reaktorraum (1) des Microjetreaktors an einem Kollisionspunkt (K) aufeinandertreffen, wobei der Microjetreaktor einen Gaseintritt (5) zum Begasen des Reaktorraumes (1) und einen Eduktaustritt (6) zum Austragen der Edukte in einem Gasstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Eduktaustritt (6) austretenden Edukte eine Sprühtrocknereinheit (7) durchlaufen, wobei in einem Regelkreis (11) die Betriebsparameter der Sprühtrocknereinheit (7) geregelt werden.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die

Sprühtrocknereinheit (7) als Rohrstrecke ausgebildet ist, in die seitlich ein oder mehrere Luft- oder Inertgasströme eingespeist werden.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß über die Messung der Temperatur am Ende der Rohrstrecke der Sprühtrocknereinheit (7) als Regelgröße die Temperatur des Luft- oder Inertgasströme geregelt wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß über die Messung der Temperatur am Ende der Rohrstrecke der Sprühtrocknereinheit (7) als Regelgröße der Volumenstrom des bzw. der Luft- oder Inertgasströme geregelt wird.

11. Verfahren gemäß den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühtrocknung nicht bis zur Trocknung, sondern nur bis zu einer Aufkonzentrierung der Dispersion betrieben wird.

12. Verfahren gemäß den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühtrocknung bis zur weitgehend vollständigen Trocknung betrieben wird.

13. Verfahren gemäß den Ansprüchen 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl von Solvent (2) und Nonsolvent (3) so erfolgt, daß der Solvent (2) den höheren Dampfdruck aufweist.

14. Verfahren gemäß den Ansprüchen 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, lösemittelgesättigtes Gas von der entstehenden Dispersion getrennt wird.

Description:
BESCHREIBUNG

Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Dispersionen und Feststoffen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Dispersionen und Feststoffen durch kontrollierte Fällung, Co-Fällung und Selbstorganisationsprozesse in einem Mikroj etreaktor, wobei jeweils ein Strahl eines Solvents, das mindestens ein Zielmolekül enthält, und eines Nonsolvents mit definierten Drücken und Flußraten im Reaktorraum des Microjetreaktors an einem Kollisionspunkt aufeinandertreffen, wobei der Microjetreaktor einen Gaseintritt zum Begasen des Reaktorraumes und einen Eduktaustritt zum Austragen der Edukte in einem Gasstrom aufweist. Hierdurch erfolgt eine sehr schnelle Fällung, eine Co-Fällung oder eine chemische Reaktion, im Rahmen derer Mikro- oder Nanopartikel entstehen.

Sie betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Mikro- oder Nanopartikeln wasserlöslicher und wasserunlöslicher Substanzen, die mindestens zwei Düsen mit jeweils zugeordneter Pumpe und Zuführleitung zum Spritzen jeweils eines flüssigen Mediums in einen von einem Reaktorgehäuse umschlossenen Reaktorraum auf einen gemeinsamen Kollisionspunkt aufweist, wobei eine erste Öffnung in dem Reaktorgehäuse vorgesehen ist, durch die ein Gas zur Aufrechterhaltung der Gasatmosphäre im Reaktorraum, insbesondere im Kollisionspunkt der Flüssigkeitsstrahlen, bzw. zur Kühlung der entstehenden Produkte einleitbar ist, und eine weitere Öffnung zum Entfernen der entstehenden Produkte und von überschüssigem Gas aus dem Reaktorgehäuse vorgesehen ist.

Eine Vielzahl von Industriezweigen, insbesondere der Bereich der Medizin und Pharmazie, verzeichnen einen hohen Bedarf an Mikronisierung oder Nanoisierung von großen Partikeln. Besonders im Bereich der Pharmazie werden solche Methoden immer häufiger benutzt, um die Bioverfügbarkeit von Wirkstoffen zu erhöhen, oder um einen oder mehrere Wirkstoffe gezielt an seinen Wirkort zu bringen.

Unter Bioverfügbarkeit versteht man dabei den Grad, in dem ein Wirkstoff dem Zielgewebe nach seiner Verabreichung zur Verfügung gestellt werden kann. Es sind viele Faktoren bekannt, die die Bioverfügbarkeit beeinflussen können, wie beispielsweise die Löslichkeit der Substanz in Wasser, die Freisetzungsrate oder die Partikelgröße. Somit kann die Bioverfügbarkeit durch Mikronisierung oder Nanoisierung im Falle schlecht wasserlöslicher Substanzen entweder durch die Erhöhung der Löslichkeit oder der Freisetzungsrate verbessert werden.

Eine andere Möglichkeit zur Erhöhung der Bioverfügbarkeit stellt das sogenannte„drug targeting" oder das „drug delivery" dar, welches auf der Verteilung der Partikel im Zielgewebe entsprechend ihrer Partikelgröße oder durch einen Aufbau der Partikel dergestalt beruht, dass sie über geeignete Oberflächenmodifikationen verfügen, die sie in die Lage versetzen, gezielt den Ort der Absorption oder Wirkung zu erreichen.

Solche Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln und Nanopartikeln werden in verschiedenen Patentanmeldungen und Patenten, beispielsweise der US 5,833,891 A, der US 5,534,270 A, der US 6,862,890 B, der US 6,177, 103 B, der DE 10 2005 053 862 AI, der US 5,833,891 A, der US 5,534,270 A, der US 6,862,890 B, der US 6,177, 103 B, der DE 10 2005 017 777 AI und der DE 10 2005 053 862 AI beschrieben.

In der WO 02/60275 AI werden zur Herstellung von Nanopartikeln Verfahren beschrieben, bei denen zwei nicht mischbare Flüssigkeiten zur Erreichung einer Verkapselung elektrisch geladen werden. In diesem Falle ist die Verwendung toxischer Substanzen nicht ausgeschlossen, was zu einem beträchtlichen Einfluß auf die Produktqualität führen kann. Weiterhin ist es mit diesem Verfahren nicht möglich, die Partikelgröße zu kontrollieren.

In der US 2009/0214655 AI werden wiederum zwei nicht mischbare Flüssigkeiten verwendet und obwohl dort zur Herstellung der Nanopartikel ein Mikroreaktor zum Einsatz kommt, wird hier nur die Herstellung von Emulsionen beschrieben. Darüber hinaus findet die Herstellung in einem flüssigkeitsgefüllten Raum statt, in dem es wiederum nicht möglich ist, die Partikelgröße oder -eigenschaften zu kontrollieren und weiterhin kann es aufgrund der Tatsache, daß die Reaktionen in Mikrokanälen durchgeführt werden, leicht zu Verblockung der Vorrichtung kommen.

Die bekannten Techniken für die Herstellung von Nanopartikeln weisen jedoch viele Nachteile auf. Sogenannte „Top-down"-Techniken, die meist mechanische Zerkleinerungsverfahren umfassen, wie trockenes oder nasses Mahlen, bergen die Gefahr mikrobieller Kontamination, Kontamination durch Abrieb der Mahlkugeln oder Degradierung des Wirkstoffes, insbesondere, weil es für die Mikronisierung des Wirkstoffes sehr langer Mahlzeiten bedarf. Dennoch sind im Falle des trockenen Mahlens selbst nach sehr langen Mahlzeiten nur kleinste Partikel großen von etwa 100 Mikrometer erreichbar.

Es gibt eine Reihe von sogenannten „Bottom-up"-Ansätzen zur Produktion von Nanopartikeln, wie das Aussalzen, die Emulgierung, die Lösungsmittelverdampfung oder die Sprühverdampfung von superkritischen Flüssigkeiten.

Ungeachtet, welchen dieser Ansätze man verfolgt, um pharmazeutische Nanopartikel herzustellen, erreicht man in jedem Falle ein Vergrößerung der Oberfläche im Vergleich zu Partikeln mit einer Größe von mehr als 1 μιη.

Die Vergrößerung der Oberfläche und der Oberflächeninteraktionen kann die Freisetzungsrate positiv beeinflussen und es ermöglichen, die pharmakokinetischen Eigenschaften eines Medikamentes zu kontrollierten. Dennoch sind den meisten dieser Verfahren dadurch Grenzen gesetzt, daß sie einen hohen Energieeinsatz erfordern, einen geringen Erfolg bringen, Probleme im „upscaling" (Übergang vom Laborexperiment zur industriellen Produktion) zeigen, es schwierig ist, Partikelgröße und -eigenschaften zu kontrollieren, relativ toxische, organische Lösungsmittel benutzt werden müssen oder die Methoden selbst schwierig durchzuführen sind. Diese Faktoren limitieren ihren Einsatz für die kommerzielle Produktion von Nanopartikeln.

Unter diesen verschiedenen Methoden wurde die Nano-Fällung oder Lösungsmittelaustausch- Methode in der US 5, 118,529 A beschrieben. Diese relativ einfache Methode schließt die Bildung von Nanopartikeln mittels einer Solvent-Nonsolvent Fällung in einem Schritt mit ein. Im Idealfall wird das Polymer und der Wirkstoff im selben Lösungsmittel gelöst, um dann beim Kontakt mit dem Nonsolvent (meist Wasser) als Nanopartikel auszufallen. Die schnelle Bildung von Nanopartikeln wird durch den Maragoni -Effekt als Resultat der Verwirbelungen am Kollisionspunkt des Solvents mit dem Nonsolvent und der Diffusion des Solvents in das Nonsolvent bedingt.

Die Fällung resultiert in der Produktion von Nanopartikeln in der Größenordnung von 100 bis 300 nm mit relativ enger Partikel größenverteilung unter Verwendung verschiedener Polymere. Oberflächenmodifikatoren werden dabei nicht in allen Fällen benötigt. Als Lösungsmittel werden normalerweise nur nicht giftige Lösungsmittel verwendet.

Der beschriebene Stand der Technik offenbart, daß insbesondere in der pharmazeutischen Industrie neuartige Methoden benötigt werden, die alle Nachteile, die mit den oben dargestellten konventionellen Methoden verbunden sind, vermeiden.

In der DE 10 2009 008 478 AI wird ein Verfahren beschrieben, in dem eine Solvent-/Anti- Solvent-Fällung mit einer in-situ Sprühtrocknung in Anwesenheit von oberflächenaktiven Molekülen erfolgt, wobei ein Mikroj etreaktor entsprechend der EP 1 165 224 Bl zum Einsatz kommt. Ein solcher Mikroj etreaktor weist mindestens zwei sich gegenüberliegende Düsen mit jeweils zugeordneter Pumpe und Zuführleitung zum Spritzen jeweils eines flüssigen Mediums in einen von einem Reaktorgehäuse umschlossenen Reaktorraum auf einen gemeinsamen Kollisionspunkt auf, wobei eine erste Öffnung in dem Reaktorgehäuse vorgesehen ist, durch die ein Gas, eine verdampfende Flüssigkeit, eine kühlende Flüssigkeit oder ein kühlendes Gas zur Aufrechterhaltung der Gasatmosphäre im Reaktorinneren, insbesondere im Kollisionspunkt der Flüssigkeitsstrahlen, bzw. zur Kühlung der entstehenden Produkte einleitbar ist, und eine weitere Öffnung zum Entfernen der entstehenden Produkte und von überschüssigem Gas aus dem Reaktorgehäuse vorgesehen ist. Es wird also über eine Öffnung in den Reaktorraum ein Gas, eine verdampfende Flüssigkeit oder ein kühlendes Gas zur Aufrechterhaltung einer Gasatmosphäre im Reaktorinneren, insbesondere im Kollisionspunkt der Flüssigkeitsstrahlen, bzw. zur Kühlung der entstehenden Produkte eingeleitet und die entstehenden Produkte und überschüssiges Gas durch eine Öffnung aus dem Reaktorgehäuse durch Überdruck auf der Gaseintrittsseite oder durch Unterdruck auf der Produkt- und Gasaustrittsseite entfernt. Wenn in einem solchen Microjetreaktor eine Solven/Nonsolvent- Fällung, beispielsweise wie in der EP 2 550 092 AI beschrieben, durchgeführt wird, erhält man eine Dispersion der gefällten Partikel. Mit einem solchen Reaktor gelingt es, besonders kleine Partikel zu generieren. Unter einer Solvent/Nonsolvent-Fällung versteht man in diesem Zusammenhang, daß ein Stoff in einem Solvent gelöst und als Flüssigkeitsstrahl mit einem zweiten Flüssigkeitsstrahl kollidiert, wobei der gelöste Stoff wieder gefällt wird. Nachteilig bei Solvent/Nonsolvent-Fällungen ist die Tatsache, daß sich der gelöste und wieder gefällte Stoff nach der Fällung partikulär in dem Solvent/Nonsolvent-Gemisch befindet. Dabei bewirkt der Solventanteil, daß sich bei vielen Partikeln zeitabhängig eine Ostwald-Reifung einstellt, die ein Wachstum der Partikel bewirkt.

Es ist demnach oft schwierig, die Partikelgröße in Dispersionen aus Solvent/Nonsolvent- Fällungen zu kontrollieren, insbesondere die zeitabhängige Zunahme der Partikelgröße zu verhindern.

In der DE 10 2009 008 478 AI wird der Wirkstoff in einer wassermischbaren, organischen Phase gemeinsam mit einem oberflächenaktiven Molekül gelöst. Diese organische Lösung und Wasser, das als Nonsolvent dient, werden mit Hilfe von zwei Pumpen durch jeweils eigene Kapillaren aus rostfreiem Stahl mit konstanter Flußrate und Druck gepumpt und kollidieren im Mikroreaktor (dem sogenannten "Microjet-Reaktor") als "impinging jets" (senkrecht aufeinandertreffende Strahlen) miteinander. Lösungsmittel und Nonsolvent werden darin sehr schnell vermischt, wobei der Wirkstoff als Nanopartikel ausfällt und die so entstehende Nanopartikel-Suspension aus dem Micro Jet-Reaktor entweder mit hoch erhitzter Druckluft oder einem Inertgas ausgetrieben wird.

Das Gas verdampft dabei das organische Lösungsmittel und das Wasser, wobei die Wirkstoff- Nanopartikel mit den oberflächenmodifizierenden Molekülen beschichtet sind, nachdem beide flüssigen Phasen verdampft sind. Am Ende des Verfahrens liegen die Nanopartikel als Pulver vor.

Essentielles Element in der DE 10 2009 008 478 AI ist also die Nutzung erhitzter Luft oder Inertgas gemeinsam mit einem Oberflächenmodifikator dergestalt, daß während der Fällung des Wirkstoffes das Lösungsmittel und das Nonsolvent verdampft werden und die Oberflächenmodifikatoren die Nanopartikel umhüllen, um so die weitere Aggregation der Partikel und das Oswald-Wachstum zu verhindern. Obwohl durch das in der DE 10 2009 008 478 AI beschriebene Verfahren effizient die Partikelgröße kontrolliert werden kann, bedeutet die Notwendigkeit des Einsatzes von Oberflächenmodifikatoren eine Einschränkung bei der Nutzung der Technologie für verschiedene Produktionsstrategien von Mikropartikeln oder Nanopartikeln.

Sprühtrockner sind weit verbreitete Werkzeuge zur Herstellung von Feststoffen aus Lösungen durch Verdampfen des Lösungsmittels und beispielsweise bekannt aus der DE 40 28 341 AI . Mit Sprühtrocknern selbst lassen sich Lösungen oder Dispersionen aufkonzentrieren oder zu Trockenmaterialien verarbeiten, aber keine Solvent/Nonsolvent-Fällungen durchführen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, um Solvent/Nonsolvent-Fällungen so durchzuführen, daß möglichst kleine Partikel entstehen, die in der entstehenden Dispersion weitgehend frei sind von einer Ostwald-Reifung.

Diese Aufgabe wird bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß sich an den Eduktaustritt eine Sprühtrocknereinheit anschließt und ein Regelkreis zur Optimierung und Aufrechterhaltung der Betriebsparameter der Sprühtrocknereinheit vorgesehen ist.

Entsprechend der Funktionsweise des Microjetreaktors erzeugt dieser einen Aerosol- Luftstrom, wobei die Aerosoltröpfchen aus Solvent/Nonsolventgemisch und darin dispergierten frisch gefällten Partikeln besteht. Das Alter der gefällten Partikel beträgt unmittelbar nach Austritt des Aerosols aus dem Microjetreaktor weniger als 100 msec.

Mit dem durchströmenden Gas wird das Aerosol in die anschließende Verdampferstrecke mit seitlicher Zuführung von leistungsgerecht erhitztem Gas, die Sprühtrocknereinheit, geblasen. Der Aerosol-Luftstrom mündet somit unmittelbar nach Austritt aus dem Reaktor in die Sprühtrocknereinheit.

Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Sprühtrocknereinheit als eine sich an den Eduktaustritt des Microjetreaktors anschließende Rohrstrecke mit seitlicher Einspeisung eines oder mehrerer Luft- oder Inertgasströme ausgebildet. Die Sprühtrocknereinheit besteht aus einer Rohrstrecke mit seitlicher Einspeisung eines oder mehrerer mengen- oder temperaturgeregelter Luft- oder Inertgasströme. Dieser Gasstrom nimmt die leicht verdampfenden Solventanteile der Aerosoltröpfchen bevorzugt auf, so daß das leichter siedende Solvent aus den Aerosoltröpfchen verdampft. Das verbleibende Aerosol wird als stabile, feinteilige Dispersion mit einer Partikelgröße meist unter 1 μιη erhalten.

Die Lösefähigkeit der Aerosoltröpfchen für die gefällten Partikel wird mit der Abreicherung der Solventkomponente aus dem Solvent/Nonsolvent-Gemisch so herabgesetzt, daß die Ostwald-Reifung gestoppt wird. Zur Regelung wird die Temperatur am Ende der Rohrstrecke erfaßt, nachdem der Gasstrom gesättigt ist.

Durch die im Microjetreaktor angewandte Methode der Kollision der Strahlen (Solvent gegen Nonsolvent) unter erhöhtem Druck ist die Tropfengröße des Aerosoles abhängig vom System und Betriebsparametern, insbesondere der Düsengröße im Microjetreaktor und dem Pumpendruck der fördernden Pumpen für Solvent und Nonsolvent, meist kleiner als 100 μιη. Kleinere Düsengrößen, beispielsweise 50 μιη oder 100 μιη und höhere Drücke, beispielsweise 10 bar bis 100 bar, ergeben feinere Aerosoltröpfchen, ebenso wie höhere Luftströme des Trägergases im Microjetreaktor, beispielsweise 30 1/min.

Der Regelkreis dient zur Optimierung und zur Aufrechterhaltung der Betriebsparameter, insbesondere der Regelung von Volumenstrom und Temperatur des Aerosolgasstromes. Über die Messung der Temperatur am Ende der Rohrstrecke der Sprühtrocknereinheit als Regelgröße wird der Leistungseintrag von Heizenergie in den Luft- oder Inertgasstrom, der seitlich in die Sprühtrocknereinheit eingespeist wird und somit die Temperatur des Luft- oder Inertgasstroms und/oder der Volumenstrom des Luft- oder Inertgasstroms geregelt. Durch die Verdampfung des Solvents und meist eines Teiles des Nonsolvents und der dadurch dem Aerosolstrom entzogenen Verdampfungswärme kühlt der Aerosolstrom ab. Kühlt der Aerosolstrom zu stark ab, verringert sich die Solventverdampfung. Wird der Aerosolstrom zu stark erhitzt, fallen die Partikel als Feststoffe an oder werden sogar thermisch zerstört.

Die geregelte Einspeisung von erhitztem Gas in die Sprühtrocknereinheit geschieht unabhängig von der (dem Microjetreaktor inhärenten) Einspeisung von meist nicht erhitztem Gas in den Microjetreaktor. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Sprühtrocknereinheit Mittel zum Erhitzen des Luft- oder Inertgasstromes umfaßt.

In diesem Zusammenhang ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß über den Regelkreis die Temperatur des Luft- oder Inertgasstromes regelbar ist.

Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, daß über den Regelkreis der Volumenstrom des Luft- oder Inertgasstroms regelbar ist.

Es ist zur Erfindung gehörig, daß die Strahlen des Solvents und des Nonsolvents in einem Winkel von 90 bis 180° aufeinandertreffen, wobei ein Winkel von 180° bevorzugt wird.

Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen von Dispersionen und Feststoffen durch kontrollierte Fällung, Co-Fällung und Selbstorganisationsprozesse in einem Mikrojetreaktor gelöst, wobei jeweils ein Strahl eines Solvents, das mindestens ein Zielmolekül enthält, und eines Nonsolvents mit definierten Drücken und Flußraten im Reaktorraum des Microjetreaktors an einem Kollisionspunkt aufeinandertreffen, wobei der Microjetreaktor einen Gaseintritt zum Begasen des Reaktorraumes und einen Eduktaustritt zum Austragen der Edukte in einem Gasstrom aufweist, wobei die aus dem Eduktaustritt austretenden Edukte eine Sprühtrocknereinheit durchlaufen, wobei in einem Regelkreis die Betriebsparameter der Sprühtrocknereinheit geregelt werden.

In diesem Zusammenhang ist vorgesehe, daß die Sprühtrocknereinheit als Rohrstrecke ausgebildet ist, in die seitlich ein oder mehrere Luft- oder Inertgasströme eingespeist werden.

Es ist sowohl möglich, daß über die Messung der Temperatur am Ende der Rohrstrecke der Sprühtrocknereinheit als Regelgröße die Temperatur des Luft- oder Inertgasströme geregelt wird als auch, daß über die Messung der Temperatur am Ende der Rohrstrecke der Sprühtrocknereinheit als Regelgröße der Volumenstrom des bzw. der Luft- oder Inertgasströme geregelt wird. Eine Kombination beider Vorgehensweisen ist ebenfalls möglich. In der bevorzugten Anwendung wird die Sprühtrocknung nicht bis zur Trocknung, sondern nur bis zu einer Aufkonzentrierung der Dispersion betrieben. Dabei wird also nur ein Teil des Solvent/Nonsolvent-Gemisches verdampft. Die Auswahl von Solvent und Nonsolvent erfolgt bevorzugt so daß das Solvent den höheren Dampfdruck besitzt und daher bevorzugt verdampft. Nach der Aufkonzentrierung ist das Solvent demnach aus der Dispersion weitgehend entfernt. Die Ostwald-Reifung ist dadurch zumindest erheblich reduziert.

In einer anderen Anwendung wird die Sprühtrocknung bis zur weitgehend vollständigen Trocknung betrieben. Durch Verwendung von Hilfsstoffen nach dem stoffspezifischen Stand der Technik kann das Agglomerieren verhindert werden.

Schließlich ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß lösemittelgesättigtes Gas von der entstehenden Dispersion getrennt wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Im Reaktorraum 1 eines Microjetreaktors treten jeweils ein Strahl eines Solvents 2, das mindestens ein Zielmolekül enthält, und eines Nonsolvents 3, die über Hockdruckpumpen 4a, 4b gefördert werden, aus Düsen aus und treffen an einem Kollisionspunkt K aufeinander. Der Strahl des Solvents 2 und des Nonsolvents 3 werden mit Drücken von mehr als 50 bar, bevorzugt von mehr als 500 bar und besonders bevorzugt mit 1.000 bis 4.000 bar in den Reaktorraum gespritzt. Der Reaktorraum 1 des Microjetreaktors weist weiterhin einen Gaseintritt 5 zum Begasen des Reaktorraumes 1 und einen Eduktaustritt 6 zum Austragen der Edukte in einem Gasstrom auf, wobei der Gaseintritt 5 und der Eduktaustritt senkrecht zu der Richtung der Strahlen des Solvents 2 und des Nonsolvents 3 angeordnet ist. Die Strahlen des Solvents 2 und des Nonsolvents 3 treffen in einem Winkel von 180° aufeinander.

An den Eduktaustritt 6 schließt sich unmittelbar eine Sprühtrocknereinheit 7 an, die als eine sich an den Eduktaustritt 6 anschließende Rohrstrecke ausgebildet ist, in die seitlich über Zufuhrkanäle 8 ein oder mehrere Luft- oder Inertgas ströme eingespeist werden. Diese Luftoder Inertgasströme werden vorher in Mitteln 9 zum Erhitzen des bzw. der Luft- oder Inertgasströme erhitzt.

Weiterhin ist ein Regelkreis zur Optimierung und Aufrechterhaltung der Betriebsparameter der Sprühtrocknereinheit 7 vorgesehen, der wie folgt aufgebaut ist. Am Ende der Rohrstrecke der Sprühtrocknereinheit 7 ist ein Thermoelement 10 vorgesehen, mit dem die Temperatur des Edukt- und Gasstroms am Ende der Rohrstrecke der Sprühtrocknereinheit 7 gemessen wird. Diese Temperatur dient als Regelgröße. Über eine Regelung 11 wird in Abhängigkeit von der Temperatur am Ende der Rohrstrecke der Sprühtrocknereinheit 7 die Heizleistung der Mittel 9 zum Erhitzen des bzw. der Luft- oder Inertgasströme und somit die Temperatur des Luft- oder Inertgasstroms und/oder die Förderleistung der Mittel 9 zum Erhitzen des bzw. der Luft- oder Inertgasströme und somit der Volumenstrom des Luft- oder Inertgasstroms geregelt, so daß jeweils optimale Betriebsparameter vorliegen, um möglichst kleine Partikel zu erhalten, die in der entstehenden Dispersion weitgehend frei sind von einer Ostwald-Reifung.

Die Auswahl von Solvent und Nonsolvent erfolgt möglichst so, daß der Solvent den höheren Dampfdruck aufweist und daher bevorzugt verdampft. Die Lösefähigkeit der Aerosoltröpfchen für die gefällten Partikel wird mit der Abreicherung der Solventkomponente aus dem Solvent/Nonsolvent-Gemisch so herabgesetzt, daß die Ostwald-Reifung gestoppt oder zumindest erheblich reduziert wird.

Durch die Verdampfung des Solvents und meist eines Teiles des Nonsolvents und der dadurch dem Aerosol ström entzogenen Verdampfungswärme kühlt der Aerosol ström ab. Kühlt der Aerosolstrom zu stark ab, verringert sich die Solventverdampfung. Wird der Aerosolstrom zu stark erhitzt, fallen die Partikel als Feststoffe an oder werden sogar thermisch zerstört. Der Regelkreis stellt sicher, daß die Temperatur des Aerosolstroms optimal ist.

Es ist sowohl möglich, die Sprühtrocknung nicht bis zur Trocknung, sondern nur bis zu einer Aufkonzentrierung der Dispersion zu betreiben als auch die Sprühtrocknung bis zur weitgehend vollständigen Trocknung zu betreiben.