Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Kapseln aus einem Biopolymer, insbesondere Weichgelatinekapseln, gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 3.
Kapseln aus biopolymerem Material werden in verschiedenen Bereichen benötigt, insbesondere in der Pharmaindustrie, im Nahrungsmittelbereich usw. Die Kapseln enthalten je nach der Herstellungsmethode unmittelbar nach der Verkapselung des Inhaltsstoffes einen relativ hohen Feuchtigkeitsgehalt und müssen daher einem Trocknungsprozess unterworfen werden. Dies gilt insbesondere für das Rotary-Die Verfahren, bei dem zwei endlose Gelatinebänder im Zwickel von zwei Formwalzen zusammengeführt werden. Zwischen diesen Formwalzen erhalten die Kapseln nach dem Füllprozess ihre Aussenkontur, sind jedoch noch nicht formstabil. Die Kapseln wurden bisher in einem Tumbler vorgetrocknet, der aus einer rotierenden und perforierten Trommel besteht. Durch die perforierte Trommelwand wird temperierte (18 - 35°C) Trocknungsluft geblasen, bis die Kapselhülle den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt aufweist. Die Endtrocknung erfolgt anschliessend in Tumblern oder ohne Eigenbewegung der Kapseln auf Trocknungsflächen oder Trocknungsbändern. Ein derartiger Trocknungsprozess ist beispielsweise in der US-A-5,200,191 beschrieben.
Verfahren und Vorrichtungen zum Trocknen von Schüttgut wie z.B. Getreide und dergleichen in einem Trocknungsrohr sind seit langem bekannt und gebräuchlich. So beschreibt z.B. die FR-A 550 717 einen Trockner mit einem drehantreibbar gelagerten Rohr, durch das das Trocknungsgut kontinuierlich vom Einlass zum Auslass durchführbar ist, wobei im Gegenstrom Trocknungsmittel durch das Rohr durchgeführt wird. Das Trocknungsgut wird in einer Sammelkammer zurückbehalten und am Ende des Trocknungsvorgangs seitlich durch die Trommelwand entnommen.
Die FR-A 1 102 740 beschreibt ein Verfahren zum gleichzeitigen Trocknen und Reinigen von Getreideprodukten. Dabei wird das Getreide am offenen Ende eines schräg gestellten Trocknungsrohrs eingeführt. Mittels Schaufeln an der Innenwand erfolgt eine stetige Durchmischung des Getreides. Gleichzeitig kann die Trommel von der Aussenseite her mit einer Heizeinrichtung erwärmt werden. Trocknungsluft wird mit Hilfe eines Ventilators durch die Trommel geblasen.
Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht darin, dass ein kontinuierlicher Trocknungsprozess nicht möglich ist. Während die Kapselproduktion kontinuierlich bzw. in sehr kurzen Taktzeiten erfolgen kann, muss diskontinuierlich getrocknet werden, wobei der Dimension des Tumblers konstruktiv bestimmte Grenzen gesetzt sind. Ausserdem ist die Reinigung der perforierten Tumblertrommeln aufwendig und das Bewegungsverhalten der Kapseln ist beim Betrieb des Tumblers unkontrollierbar. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, um Kapseln kontinuierlich und schonend trocknen zu können. Der Trocknungsprozess soll sich dabei positiv auf das Formverhalten der Kapseln auswirken und die Vorrichtung soll leicht zu reinigen bzw. leicht auf neue Chargen umstellbar sein. Schliesslich soll mit dem vorhandenen Trocknungsmittel ein möglichst hoher Wirkungsgrad erzielt werden.
Diese Aufgabe wird in verfahrensmässiger Hinsicht mit einem Verfahren gemäss Anspruch 1 und in vorrichtungsmässiger Hinsicht mit einer Vorrichtung gemäss Anspruch 3 gelöst. Das um seine Längsachse rotierende Trocknungsrohr fördert mit Hilfe der darin angeordneten mechanischen Fördermittel die Kapseln kontinuierlich von einer Einlasseite zu einer Auslasseite. Das Trocknungsrohr kann somit permanent mit frischen Kapseln beschickt werden. Das Trocknungsmittel, vorzugsweise temperierte, getrocknete Luft, wird im Gleichstrom oder im Gegenstrom zu den Kapseln in Längsrichtung durch das Rohr geführt. Dies gewährleistet nicht nur eine grosse Anströmfläche an den Kapseln, sondern ermöglicht auch eine geschlossene Luftführung und eine optimale Energieauswertung.
Das Mittel zum Fördern ist vorteilhaft eine durchgehende Förderschnecke. Auf diese Weise wird jeweils eine bestimmte Kapselmenge zwischen zwei Gängen der Schnecke vorwärtsgeschraubt und dabei schonend in Bewegung gehalten. Anstelle der Förderschnecke könnten aber auch einzelne Förderschaufeln am Rohrinnenmantel angeordnet sein. Der Rohrmantel ist geschlossen, so dass die Kapseln auf einer möglichst glatten Oberfläche abrollen und das Trocknungsmittel nicht zwischen beiden Rohrenden entweichen kann.
Eine besonders preiswerte und leichte Bauweise ergibt sich, wenn das Trocknungsrohr und vorzugsweise auch die Förderschnecke aus Kunststoffmaterial bestehen. Kunststoffrohre sind als Fertigprodukte in verschiedenen Durchmessern und Qualitäten erhältlich und lassen sich leicht bearbeiten und handhaben. So kann beispielsweise die Förderschnecke ebenfalls durch einen Materialsteg aus Kunststoffmaterial gebildet sein, der an die Innenwand des Trocknungsrohrs geschweisst wird.
Der Rohrmantel des Trocknungsrohrs kann wenigstens eine verschliessbare Öffnung aufweisen, über welche die Innenseite für Reinigungszwecke gut zugänglich ist. Wenn der Deckel dieser Öffnung aus transparentem Material besteht, lässt sich ausserdem noch der Materialfluss im Betrieb beobachten.
Das Trocknungsrohr kann auf einem aus mehreren Lagerrollen bestehenden Lagerbock aufliegen, von denen wenigstens eine mit einer Antriebsvorrichtung verbunden ist. Das Rohr ist somit lose gelagert und kann jederzeit herausgehoben werden. Zur Erhöhung der Seitenstabilität können am Aussenmantel des Trocknungsrohrs Spurrillen vorgesehen sein, in welche die Lagerrollen eingreifen.
Das Trocknungsmittel wird über einen starren und koaxial zur Drehachse des Trocknungsrohrs angeordneten Rohrstutzen an einem Ende des Trocknungsrohrs zugeführt und/oder abgeführt. Ein möglichst geschlossenes System wird dabei dadurch erreicht, dass das Ende des Trocknungsrohrs mit je einem den Rohrstutzen umfassenden Deckel verschlossen ist, an dessen Umfangsbereich eine vorzugsweise kreissegmentartige Öffnung angeordnet ist, dass der Rohrstutzen mit einer starren, planparallel zum Deckel verlaufenden Blende versehen ist, welche einen mit der Öffnung im Deckel korrespondierenden Bereich freilässt, wobei die Blende im Verlaufe einer Umdrehung des Trocknungsrohrs die Öffnung im Deckel für die Zufuhr bzw. für die Abfuhr von Kapseln vorrübergehend freigibt. Diese Öffnung ist dabei vorzugsweise auf das Ende bzw. auf den Anfang der Förderschnecke abgestimmt.
Da die maximal mögliche Länge eines Trocknungsrohrs aus verschiedenen Gründen begrenzt ist, werden die Kapseln vorteilhaft durch mehrere gleichartige Trocknungsrohre geführt, die in Serie miteinander verbunden sind. Das Trocknungsmittel kann dabei in einem geschlossenen System durch die Rohre geführt werden. Eine besonders platzsparende Anordnung ergibt sich, wenn auf einem Gestell mehrere gleichartige Trocknungsrohre auf verschiedenen Niveaus angeordnet sind, und wenn jeweils für die Durchleitung der Kapseln die Auslasseite eines höheren Trocknungsrohrs mit der Einlasseite eines tieferen Trocknungsrohrs verbunden ist. Mit Trocknungsrohren von mehr als 2 m Länge und mehr als 0.3 m Innendurchmesser wurden gute Resultate erzielt. In einer Versuchsanordnung hatten die Trocknungsrohre eine Länge von 4 m und einen Rohrinnendurchmesser von 0.48 m. Die Förderschnecke verfügte über 34 Umgänge mit einer Steigung von ca. 12 cm. Der Materialsteg der Förderschnecke hatte eine Wandstärke von 2 mm. Zwischen den Schneckenwindungen können jeweils noch Schikanen für die Durchmischung der kapseln angeordnet sein.
Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung eignen sich besonders auch für die Trocknung von kugelförmigen Kapseln, weil jede einzelne Kapsel im Trocknungsrohr einen relativ langen Rollweg zurücklegt. Die Kugelform wird damit mit zunehmender Trocknung beibehalten und es werden sogar allenfalls bestehende Abweichungen im plastischen Zustand nachträglich noch ausgeglichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend genauer beschrieben. Es zeigen:
Wie in Figur 1 dargestellt, besteht eine Anordnung zum Trocknen von Kapseln aus den beiden separaten Trocknungsrohren 1a und 1b. Das Trocknungsrohr 1a ist um eine horizontale Längsachse drehantreibbar gelagert. Das Trocknungsrohr 1b ist parallel zum Trocknungsrohr 1a, jedoch etwas tiefer gelagert, wobei seine Längsachse um ca. 5 Grad zur Horizontalen geneigt ist. Bei dieser Anordnung wird eine niedrige Befüllhöhe und eine relativ erhöhte Entleerhöhe erzielt, was die Handhabung erleichtert. Die Rohre könnten aber auch beide horizontal gelagert sein. Beide Trocknungsrohre liegen auf Lagerrollen 8, die jeweils paarweise angeordnet sind. Die Einlasseite für das Trocknungsrohr 1a ist in Figur 1 nicht sichtbar, dagegen liegt dessen Auslasseite 3 unmittelbar über der Einlasseite 2 des unteren Trocknungsrohrs 1b.
Die Kapseln bewegen sich in Pfeilrichtung a, wobei der Übergang in das untere Trocknungsrohr 1b über eine feste Verbindungsleitung 16 erfolgt. Diese ragt in einen konischen Einlassstutzen 22, der am Rohrende angeordnet ist. Von der Einlasseite 2 des unteren Trocknungsrohrs 1b werden die Kapseln gegen die Neigung zur nicht dargestellten Auslasseite gefördert.
In jedem Trocknungsrohr ist an der Innenwand eine Förderschnecke 5 angeordnet, wobei deren Schneckengang einen Innendurchmesser Si aufweist. Der Mantel jedes Trocknungsrohrs hat vorzugsweise wenigstens zwei Öffnungen 6, wie in Figur 6 dargestellt. Der Deckel 7 für diese Öffnung ist unter dem gleichen Radius gekrümmt wie der Rohrmantel. Der Deckel wird vorteilhaft mit Schnellverschlussmitteln am Rohrmantel befestigt. Selbstverständlich ist die Förderschnecke 5 auch über den Bereich der Öffnung 6 geführt, dort jedoch nicht mit dem Deckel 7 verbunden.
Die Zufuhr von gasförmigem Trocknungsmittel 4 erfolgt im Ausführungsbeispiel durch einen Rohrstutzen 9, der über eine bestimmte Strecke in das Trocknungsrohr la hineinragt und der relativ zu diesem starr angeordnet ist. Ersichtlicherweise ist dabei der Innendurchmesser Si der Förderschnecke 5 geringfügig grösser als der Aussendurchmesser des Stutzens 9. Als Versorgungsquelle dient ein Ventilator 10, der an den Rohrstutzen 9 angeschlossen ist.
Die Abschlusspartie eines Trocknungsrohrs und deren Funktion wird anschliessend anhand der Figuren 2 bis 4 erläutert. Das Rohrende ist dabei mit einem topfartigen Deckel 11 verschlossen, der seitlich mit Schrauben 19 mit dem Rohrmantel verbunden ist. Der Deckel schliesst sich mit einem Dichtungskragen 18 um den starren Rohrstutzen 9. An seinem Umfangsbereich hat der Deckel 11 eine kreissegmentartige Öffnung 12.
Auf der Deckelinnenseite ist auf dem starren Rohrstutzen 9 eine Blende 13 mit Hilfe eines Haltekragens 17 drehfest befestigt. Zwischen Deckel 11 und Blende 13 verbleibt ein Luftspalt zur Vermeidung von Reibung. Auch die Blende 13 verfügt über einen Öffnungsbereich 14, der in einer bestimmten Relativlage gemäss Figur 3 deckungsgleich ist mit der Öffnung 12 im Deckel 11. Die Blende 13 hat die Aufgabe, die Öffnung 12 über den grössten Teil des Drehbereichs zu verschliessen.
Wenn sich das Trocknungsrohr ausgehend von der grösstmöglichen Blendenöffnung gemäss Figur 3 in Pfeilrichtung b dreht, wird die Deckelöffnung 12 immer mehr abgedeckt und zuletzt ganz verschlossen. Diese vorübergehende Freilegung der Stirnseite des Trocknungsrohrs genügt, um jeweils die zwischen zwei Schneckengängen liegenden Kapseln auszutragen. Auf die gleiche Weisen können die Kapseln auch durch eine intermittierend freigelegte Öffnung in das Trocknungsrohr eingeführt werden. Die dabei ermöglichte Abströmung von Trocknungsmittel ist vernachlässigbar.
Figur 5 zeigt schematisch die Lagerung eines Trocknungsrohrs la zwischen zwei Lagerrollen 8, 8', wobei die Rolle 8' über einen Zahnriemen oder Flachriemen 21 mit einem Antriebsrad 20 verbunden ist. Die Lagerrollen können in einer Spurrille geführt sein, so dass auch ein schräg gestelltes Rohr nicht seitlich abrutschen kann. Da das Trocknungsrohr keine weitere Verbindung zum Gestell 15 aufweist, kann es besonders leicht herausgehoben werden.
Figur 7 zeigt schliesslich noch eine Anordnung mit mehreren Trocknungsrohren 1a bis 1x, die seitlich und höhenmässig versetzt in einem Auslegergestell 15 drehantreibbar gelagert sind. Die Trocknungsrohre sind in Serie miteinander verbunden, so dass auf relativ kleinem Raum eine relativ grosse Gesamtlänge zur Trocknung erzielt wird. Die Kapseln werden auf der Einlasseite 2 des obersten Trocknungsrohrs 1a zugeführt und an der Auslasseite 3 des untersten Trocknungsrohrs 1x wieder entnommen. Die Verbindung der einzelnen Rohre erfolgt über schräge Verbindungsleitungen, ähnlich wie bei Figur 1. Auch die Trocknungsluft kann über starre Rohrstutzen von einem zum nächsten Trocknungsrohr geführt werden. Die Abdichtung an den Stirnseiten erfolgt dabei ebenfalls gleich oder ähnlich wie bei Figur 1. Denkbar wäre aber auch eine Parallelschaltung der Rohre im Hinblick auf die Durchleitung der Trocknungsluft.