이산화탄소 주입을 위한 안정적이고 정확한 코리올리 유량계

HME(Hot Melt Extrusion)는 열과 압력을 가하여 폴리머를 용융시키고 연속 공정에서 다이를 통과하도록 하는 공정입니다. HME는 플라스틱 산업에 널리 적용되어 왔으며 최근에는 여러 유형의 의약품 및 약물 전달 시스템을 준비하는 데 사용되었습니다. HME 공정은 활성 제약 성분(API)을 고온 및 고압에서 중합체 및 기타 부형제와 혼합하는 데 사용됩니다. 압출된 재료는 캡슐을 채우거나 정제로 압축하기 위해 마이크로 펠릿으로 절단 또는 밀링될 수 있습니다.

    

Application Requirements

제약 압출 공정의 핵심 구성 요소는 폴리머/API의 발포로 알려진 셀 구조를 확장하기 위해 압출기 배럴에 직접 CO₂ 를 주입하는 것입니다. 또한 다공성 3D 셀 구조를 생성하여 폴리머의 표면적을 증가시켜 체내에서 API의 더 빠른 용해 속도 또는 더 빠른 흡수를 초래합니다. CO₂주입은 압출기가 더 낮은 온도(-30C 이하)에서 작동하도록 하여 민감한 API의 분해를 방지합니다. CO₂는 또한 환경 친화적이며 신뢰할 수 있으며 불연성이며 비용이 저렴합니다그러나 CO₂는 압력이나 온도의 약간의 변화에도 상태(액체에서 기체, 초임계)를 변경할 수 있기 때문에 측정하기 어려운 유체가 될 수 있습니다.

피스톤 펌프는 처음에 압출기 본체로 CO₂를 전달하는 데 사용되었지만 펌프는 CO₂가 적절하게 전달되고 있는지 확인하지 못했습니다. 압출기 제조업체는 전달되는 CO₂의 특정 질량 유량이 아니라 펌프가 특정 속도로 작동하고 있다는 것만 알 수 있었습니다. 제조업체는 CO₂를 모니터링하는 보다 정확한 방법이 필요했습니다. 그들은 압출된 재료의 원하는 셀 구조를 보장하기 위해 압출기 배럴에 직접 주입하고 있었습니다.

• 초임계 CO₂의 질량유량 측정 및 제어
• 저온(-30C 이하)에서 정확한 유량

프로세스 솔루션

 

신뢰성이 높고 정확한 Brooks Instrument Quantim Coriolis 질량 유량계 컨트롤러는 단순히 펌프 속도를 제어하는 대신 액체 CO₂ 주입의 질량 유량을 측정하고 제어하기 위해 선택되었습니다. CO₂가 HME 공정에서와 같이 임계 온도 및 압력 이상으로 유지되면 초임계 상태입니다.

 

유체가 초임계일 때 기체와 액체의 중간 성질을 취합니다. 임계점 또는 그 부근에서 비열, 밀도 및 점도와 같은 유체 특성은 온도와 압력의 작은 변화에도 크게 변합니다. 이로 인해 대부분의 유량 측정 기술이 정확하고 반복 가능한 기술을 제공하기가 어렵습니다. 장치는 유체 특성과 무관하게 실제 질량 유량을 측정하기 때문에 이 응용 분야에 이상적으로 적합합니다.

펌프의 출구측에 Coriolis 질량 유량계 컨트롤러를 도입함으로써 고객은 압출기로 들어가는 CO₂의 정확한 질량 흐름을 모니터링하고 유체 밀도를 모니터링하여 초임계 상태로 유지되도록 할 수 있었습니다. Quantim 미터 컨트롤러 출력 신호를 프로세스 제어 루프에 통합하면 CO₂ 주입의 질량 유량에 따라 펌프 속도를 정확하게 제어하기 위한 피드백이 제공됩니다.

Flow scheme

 

그 결과 초임계 CO₂를 핫멜트 압출 공정에 정확하게 추가하여 압출된 재료의 원하는 세포 구조를 보장하고 궁극적으로 잠재적으로 생명을 구할 수 있는 약물 전달 시스템으로 전환할 수 있었습니다.