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CN116615185A - 包封油核的微胶囊 - Google Patents

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CN116615185A
CN116615185A CN202180076916.3A CN202180076916A CN116615185A CN 116615185 A CN116615185 A CN 116615185A CN 202180076916 A CN202180076916 A CN 202180076916A CN 116615185 A CN116615185 A CN 116615185A
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CN
China
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chamber
aqueous
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emulsion
water
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CN202180076916.3A
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English (en)
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G·比菲
L·罗扎斯
N·本哈德吉尤瑟夫
M·迪纳
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Microcapsule Co ltd
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Microcapsule Co ltd
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Abstract

公开了一种用于产生具有包封油核的基质壳的胶囊的方法,所述方法包括以下步骤:在第一腔室中提供水性分散相在油相中的成核乳液,所述水性分散相包含水和溶解的胶凝诱导剂,所述乳液还包含第一表面活性剂;在第二腔室中提供第二水溶液,所述水溶液包含水和第二表面活性剂;其中所述第一腔室和所述第二腔室通过一个或多个通道、优选地通过微通道流体连接;将步骤a.的成核乳液从所述第一腔室引导通过所述一个或多个通道进入所述第二腔室中,以形成所述成核乳液在步骤的水溶液中的分散体;将所形成的分散体与水性成壳溶液混合,所述水性成壳溶液包含水和水溶性基质形成剂;其中所述胶凝诱导剂和所述基质形成剂经构造使得它们能够彼此进行化学反应以形成水不溶性基质壳;使所述胶凝诱导剂和所述基质形成剂在所形成的分散体中反应,以形成包封油核的水不溶性基质壳的胶囊。

Description

包封油核的微胶囊
技术领域
本发明涉及一种用于产生具有包封油核的壳的胶囊、特别是微胶囊的方法,以及微滴的分散体。
背景技术
胶囊,特别是粒度小于1mm的微胶囊,已经在药物、化妆品、诊断学、食品和材料科学领域中得到了广泛应用。这类胶囊可以由单分散液滴在连续相中的乳液产生。单分散性增加稳定性,允许准确地控制多个化学或生物反应中的体积,并且使得能够产生周期性结构。微流体提供精确形成单分散液滴的精致平台。可以使单分散液滴固化以产生用于封装活性成分如药物、香料、调味剂、肽、活物质(如细菌或噬菌体等)、肥料、杀虫剂和其他用于健康的活性物质的微胶囊。
对于许多应用,希望提供具有被合适壳包封的油核的胶囊。这主要是由于许多目标化合物(例如调味剂、香料、药物活性成分、维生素等)是疏水性的和/或仅易溶于油相而不是水中的事实。这使得油核成为这类目标化合物的优异载体。此外,几种油增强了这些化合物的作用机制。例如,一些化合物(如维生素)仅在油的存在下以足够的量被身体吸收。
除了保持胶囊的结构完整性之外,包封这类胶囊的核的壳还可以具有某些可调节的特性。例如,可能希望避免壳在与唾液(salvia)接触时分解,而仅在胃中分解以释放目标化合物(the compound if interest)。可替代地,可以想象,某些目标化合物(特别是活性药物成分)仅在肠中释放,而不在口或胃中释放。此外,在一些情况下,可能希望提供具有粘膜粘附特性以更好地控制目标化合物的释放的胶囊。
发明内容
迄今为止已知的用于由单分散液滴生产胶囊的方法显示出显著的局限性。已知的方法受到严重限制的总体操作能力和/或不良的再现性和尺寸控制的困扰。然而,控制胶囊的尺寸对于各种应用,特别是对于在药物、香料和调味剂工业中的应用是极其重要的。此外,能够准确地控制壳的厚度也是重要的,因为壳厚度直接影响包封在油核中的目标化合物的释放特性。因此,不仅控制总体壳厚度是重要的,而且确保壳厚度在胶囊上的均匀分布也是重要的。
因此,一般目的是改进产生具有油核和包封油核的壳的胶囊、特别是微胶囊的现有技术水平,并且优选地完全或部分地克服现有技术的缺点。在有利的实施方案中,提供了一种用于生产这类胶囊的方法,其允许准确地控制胶囊尺寸和尺寸分布。在进一步有利的实施方案中,提供了一种用于生产这类胶囊的方法,其允许控制壳厚度。
在第一方面,通过用于产生具有包封油核的基质壳的胶囊的方法实现了一般目的,所述方法包括以下步骤:
a.在第一腔室中提供水性分散相在油相中的成核乳液,所述水性分散相包含水和胶凝诱导剂,所述乳液还包含第一表面活性剂;
b.在第二腔室中提供第二水溶液,所述水溶液包含水和第二表面活性剂。
所述第一腔室和所述第二腔室通过一个或多个通道、优选地通过微通道流体连接。所述方法还包括以下步骤:
c.将步骤a.的成核乳液从所述第一腔室引导通过所述一个或多个通道进入所述第二腔室中,以形成步骤a.的成核乳液在步骤b.的第二水溶液中的分散体;
d.将步骤c.中形成的分散体与水性成壳溶液混合,所述水性成壳溶液包含水和水溶性基质形成剂。
所述胶凝诱导剂和所述基质形成剂经构造使得它们能够彼此进行化学反应以形成水不溶性基质壳。所述方法还包括以下步骤:
e.使所述胶凝诱导剂和所述基质形成剂在步骤c.中形成的分散体中反应,以形成包封油核的水不溶性基质壳的胶囊。
应理解,步骤a.和b.不一定按这个顺序进行。也可以先进行步骤b.,然后进行步骤a.,或者同时进行它们。
应理解,在步骤c.中形成的分散体包含多个单分散液滴,所述单分散液滴包含在作为连续相的第二水溶液内的步骤a.的成核乳液。
还应理解,由水不溶性基质壳包封的所形成的油核可以含有少量的残余水性分散相,即少量的水。然而,大部分的核由油相构成。典型地,大于60wt%、特别地大于70wt%、特别地大于80wt%、特别地大于90wt%、特别地大于95wt%、特别地大于99wt%。
此外,成核乳液不是形成最终胶囊的核本身的乳液,而是递送发生反应和/或从核中扩散的试剂。因此,步骤a.中的成核乳液不必完全相同,特别是在其组成方面不必与最终产品的油核完全相同。
根据本发明的方法的优点是步骤c.产生了乳液在水中的微分散体。因此,在步骤c.中,产生的每个液滴主要包含步骤a.的油相的油,而且还包含具有步骤a的胶凝诱导剂的水性分散相。因此,步骤c中形成的分散体是水包油包水分散体。使用分步乳化,即将步骤a.的成核乳液引导通过微通道,使得能够准确地控制尺寸并确保在步骤c中形成的分散体的均匀尺寸分布。此外,所述方法允许比现有技术中已知的方法快得多地生产胶囊。本文公开的方法允许100g/h或更多、或甚至至多为500g/h的胶囊生产。所形成的液滴通过第二表面活性剂稳定,并且因此在步骤d.中将分散体与诱导形成水不溶性基质的水性成壳溶液混合时,它们的尺寸保持基本上恒定。因此,通过存在于每个液滴内的胶凝诱导剂与存在于水性成壳溶液中的基质形成剂之间的化学反应,基质在稳定的核周围生长。
在一些实施方案中,将所述胶凝诱导剂溶解在步骤a的水性分散相的水中。溶解的胶凝诱导剂的优点是避免了通道的堵塞。特别地,碳酸盐可能导致不溶性盐在通道内的积聚。
步骤a.中提供的成核乳液可以稳定60min至600min、优选100min至500min。这种稳定性确保液滴不被直接破坏,特别是在步骤c期间。然而,液滴稳定性也不太高,否则将降低壳形成(即,步骤e)的效率。
步骤d.中的基质形成剂典型地溶解在水性成壳溶液中。
所述胶凝诱导剂和所述基质形成剂经构造使得它们能够彼此进行化学反应以形成水不溶性基质壳。这些可以例如构造成进行络合反应、离子交换反应或相间限制性聚合反应。
如本文所用,术语“微胶囊”通常是指具有小于4mm、优选在1μm与<4mm之间、更优选在1μm与<1mm之间的粒度的胶囊。同时,微滴具有小于4mm、优选在1μm与<4mm之间、更优选在1μm与<1mm之间的液滴尺寸(即,直径),并且微通道具有典型地小于4mm、优选在1μm与<4mm之间、更优选在1μm与<1mm之间的直径。
除了连接第一腔室与第二腔室的一个或多个通道之外,第一腔室与第二腔室典型地彼此分开。如本文所用的腔室经构造成用溶液填充。典型地,除了入口、通道和出口之外,所述腔室是封闭的。
第一腔室典型地具有用于将步骤a.的成核乳液引入(特别是连续地引入)第一腔室的第一流体入口,并且第二腔室具有用于将第二水溶液引入(特别是连续地引入)步骤b中的第二腔室的第二入口。第二腔室还具有用于从第二腔室除去(优选是连续地除去)在步骤c.期间形成的分散体的分散体出口。
应理解,所述一个或多个通道各自包括通向第一腔室的入口和通向第二腔室的出口。因此,所述一个或多个通道直接连接至第一腔室和第二腔室。典型地,第一腔室和第二腔室通过多个通道(即,至少10个、至少20个、至少30个、至少50个或至少100个通道)流体连接。优选地,第一腔室和第二腔室通过1至10 000 000个、优选20至500 000个通道流体连接。典型地,所述通道基本上彼此平行地布置。
例如,所述一个或多个通道可以具有在0.25至2000μm、优选2至800μm范围内的直径。膜的多个通道典型地是微通道。例如,每个通道可以具有0.04μm2至4 000 000μm2、优选4μm2至640 000μm2的横截面积。
在另外的实施方案中,每个通道的纵横比(定义为通道长度/最小直径)是5至1000,特别是10至500,更特别是10至50。在一些实施方案中,通道的长度可以在0.05mm至20mm的范围内,特别是在0.1mm至20mm之间,特别是0.1mm至5mm,特别是0.5mm至20mm。
在某些实施方案中,每个通道包括通道出口,所述通道出口的横截面积大于相应通道的其余部分的横截面积。在纵向方向上,即在流动方向上,通道出口具有若干微米、例如200μm至20mm、优选500μm至5mm的典型长度。通道出口可以例如是漏斗形、V形或U形的。在一些实施方案中,所述通道出口可以具有椭圆形轮廓。特别地,所述通道出口不是旋转对称的,因此具有3和更高的长/宽比。因此,所述通道出口可以不具有圆或方形横截面。这种通道出口使得液滴能够在没有外力的情况下分离。结果,在第二水溶液中的成核乳液的液滴形成被解耦,并且因此基本上与流速无关。根据杨氏拉普拉斯方程,不混溶液体界面处的压力在通道出口处比在第二储器中高。因此,产生了沿流动方向的压力梯度,这促使流体线分离成单独的液滴。因此,在通道的端部产生压力梯度,这有助于流体边界层的分离,并因此有助于形成单独的液滴。当到达通道出口时,液滴在通道内外的分散相的压力梯度下在没有外力的情况下分离。这种喷嘴是有利的,因为它将流速与乳化过程解耦。
典型地,每个通道由通道壁限定。所述通道壁可以是弯曲的,即通道壁可以是朝向通道出口凸出或凹入的形状。此外,每个通道可以包括收缩部,所述收缩部的横截面小于通道的其余部分的横截面,并且其中所述收缩部邻近通道出口布置。因此,所述收缩部布置在通道出口与通道的其余部分之间。
在另外的实施方案中,每个通道出口的横截面积是0.12至36 000000μm2,优选12至5 760 000μm2。特别地,膜的第二侧的总开口面积可以比通道在任何其他给定位置(如主段和/或通道入口)处的总开口面积大300%至1500%,优选400%至900%。
在一些实施方案中,所述一个或多个通道可以包括在将第一腔室与第二腔室分开的膜中。在这样的实施方案中,所述膜可以是平坦的,例如盘状的。所述膜典型地具有面向第一腔室的第一侧和与第一侧相对且面向第二腔室的第二侧。因此,所述膜的第一侧可以部分地限制第一腔室,并且所述膜的第二侧可以部分地限制第二腔室。所述一个或多个通道(典型地多个通道)从第一侧穿过膜延伸到第二侧。每个通道包括布置在第一侧的通道入口、布置在第二侧的通道出口以及布置在通道入口与通道出口之间的主段,其中通道出口包括偏离主段形状的形状。
所述膜可以典型地是单层膜。也就是说,所述膜由单件制成。优选地,这种膜由块状材料制成,并且除了膜的多个通道之外不包括任何相界面或过渡区域。这种膜对于所产生的液滴的品质是有利的,因为任何相界面和过渡对液滴形成和液滴稳定性都是有害的。
在一些实施方案中,所述膜可以是可更换的。所述膜的多个通道典型地是微通道。例如,每个通道可以具有0.04μm2至4 000 000μm2、优选4μm2至640 000μm2的横截面积。
在另外的实施方案中,所述通道出口可以是楔形的。特别地,所述通道出口可以包括关于垂直于延伸通道的横截平面的椭圆形横截面,即,所述通道出口可以在第一方向上比在第二方向上大。
在另外的实施方案中,所述膜的第二侧包括比第一侧的总开口面积大的总开口面积。这种膜的优点是,即使在高达5l/h的流速下也能产生高品质的液滴。在一些实施方案中,每个通道的流速可以在1μl/h至50ml/h之间,优选在10μL/h至5ml/h之间。
在某些实施方案中,每个通道出口可以具有椭圆形轮廓。因此,所述通道出口可以具有关于横截于延伸通道并且平行于膜的第一侧或第二侧的平面的椭圆形横截面。具有椭圆形轮廓的通道出口对所形成的液滴的品质具有有益效果,因为通道内的任何边缘都可能导致不稳定和不均匀的液滴。
在一些实施方案中,所述膜是盘状的。这种膜可以具有圆的轮廓。可替代地,所述膜可以具有角形轮廓,特别是三角形或矩形轮廓。
在另外的实施方案中,所述膜包含0.06至600 000个通道/cm2,优选20至30000个通道/cm2
在一些实施方案中,所述膜由玻璃或聚合物材料(如聚(甲基)丙烯酸甲酯或PTFE)制成,或者由金属材料(如钢)制成。
在一些实施方案中,步骤a.中的油相另外包含至少一种目标化合物。所述目标化合物可以选自蛋白质、小分子,特别是香料或调味剂、活性药物成分如大麻素、大麻提取物、咖啡因、褪黑素或透明质酸;抗体、肽、酶、RNA、DNA、维生素和微生物。例如,可以将所述目标化合物以合适的浓度混合到油相中。
在一些实施方案中,步骤a.包括将胶凝诱导剂溶解在水中以形成溶液,并且将所形成的溶液与油相和第一表面活性剂混合。在这些实施方案中,所述至少一种目标化合物可以已经混合到油相中,或者也可以仅在胶凝诱导剂在水中形成的溶液与油相混合之后添加。在一些实施方案中,将胶凝诱导剂在水中形成的溶液与油相和第一表面活性剂混合包括用搅拌器以至少8 000rpm、优选地在10 000rpm至20 000rpm之间、例如在13 000rpm与15000rpm之间搅拌。
在具体的实施方案中,特别是在油相中或在水性分散相中的成核乳液中的所述至少一种目标化合物是活生物体,特别是微生物,如细菌、病毒,包括噬菌体,或单细胞。在一些实施方案中,可以将休眠状态的活生物体提供到特别是在油相中或在水性分散相中的成核乳液中。应理解,活生物体的休眠状态涉及无活性状态。
根据本发明的方法特别适合于封装活有机体,因为与现有技术的方法相比,所述方法仅施加边缘剪切力。此外,封装效率显著高于现有技术中已知的方法。相对于活生物体,可以达到高达90%或甚至高达95%的封装效率。
在一些实施方案中,所述方法在室温下进行,这对于封装活生物体是高度有益的,因为活力增加。
此外,通过引导成核乳液通过一个或多个通道,通道尺寸(特别是通道直径)决定了每个液滴中活生物体的量,并因此决定了每个形成的胶囊中生物体的量。因此,通过选择预定的通道尺寸,可以准确地控制每个胶囊中的生物体载量。
在其中至少一种目标化合物是活生物体的一些实施方案中,所述活生物体(如细胞或细菌)通过培养而提供,然后将其添加到特别是在油相中或在水性分散相中的成核乳液中。例如,培养可以在合适的营养培养基(如琼脂)上进行。在某些实施方案中,在培养期间监测活生物体的活力,并且当活力达到其最大值时将活生物体冷冻干燥,并且随后将其添加到特别是在油相中或在水性分散相中的成核乳液中。
在某些实施方案中,将成核乳液或其组分(如油相或水性分散相)和/或第二水溶液脱氧是有益的。脱氧可以通过普通实验室技术,如用惰性气体(如氩气或氮气)脱气实现,或者通过冷冻-泵-解冻技术实现。这种脱氧是有益的,因为可以保持活生物体处于其休眠状态。
在一些实施方案中,特别是在油相中或在水性分散相中的成核乳液另外包含活微生物的营养组分,如糖、电解质溶液等。
在某些实施方案中,特别是在油相中或在水性分散相中的成核乳液另外包含构造成保持适合于相应活生物体的pH的缓冲溶液。
在一些实施方案中,在步骤c.之后将步骤c.中形成的分散体递送到含有步骤d的水性成壳溶液的胶凝器皿中。因此,第二腔室可以包括流体连接至胶凝器皿的出口。特别地,将步骤c.中形成的分散体从第二腔室连续递送到胶凝器皿中。可替代地,将步骤c.中形成的分散体从第二腔室连续递送到中间储存器皿,可以将其储存在所述中间储存器皿中并且可以收集预定量的分散体,然后将其递送到胶凝器皿。应理解,在这些实施方案中,第二腔室的出口可以流体连接至中间储存器皿。中间储存器皿可以流体连接至胶凝器皿。
应理解,在具有胶凝器皿的实施方案中,在将步骤c.中形成的分散体递送到胶凝器皿之前,胶凝器皿典型地含有步骤d.的水性成壳溶液。
在特定的实施方案中,在胶凝器皿内用搅拌器、优选机械搅拌器搅拌步骤a.的成核乳液在步骤b.的第二水溶液中的递送分散体和水性成壳溶液。在步骤e.期间,可以优选在50rpm至150rpm、优选在100rpm至120rpm下进行搅拌。已经发现这种搅拌速度是最佳的,因为它避免了所形成的胶囊的凝集,并且进一步确保了胶囊的均匀尺寸分布,但又足够低使得生长中的胶囊或所产生的胶囊不被破坏。
在一些实施方案中,油相可以包含中链甘油三酯(MCT)、薄荷醇、葵花油等或由其组成。
在一些实施方案中,第一表面活性剂是非离子表面活性剂,如聚甘油聚蓖麻醇酸酯(PGPR)或斯潘衍生物,如斯潘80或斯潘85,或其组合。此外,第一表面活性剂根据应用可以是固体颗粒,优选是疏水性亲水性或Janus型颗粒,其经构造成用于提供皮克林(pickering)乳液。例如,固体颗粒可以是胶体二氧化硅。
优选地,第一表面活性剂(特别是非离子表面活性剂)具有在600g/mol与120000g/mol之间、优选在800g/mol与80 000g/mol之间的分子量。
已经发现非离子表面活性剂适合于为在成核乳液中的水性分散相的微滴提供足够的稳定性。已经发现PGPR是有利的,因为它充分稳定了成核乳液,使得水性分散相的微分散体液滴不会立即被破坏,特别是在引导乳液通过通道期间,但也不会使微滴过于稳定,因为这降低了步骤e.中胶凝诱导剂到液滴界面的扩散过程,使得它可以与基质形成剂反应的效率。稳定是重要的,如在步骤c.期间,微滴暴露于显著的剪切力,这可能破坏在成核乳液中的水性分散相的微滴。
在一些实施方案中,在成核乳液中第一表面活性剂的量在0.01wt%与0.80wt%之间,优选在0.05wt%与0.12wt%之间。
在一些实施方案中,在第二水溶液中第二表面活性剂的量在0.5wt%与5wt%之间,特别是1wt%至2wt%。
在一些实施方案中,第二表面活性剂具有在600g/mol与120 000g/mol之间、优选在800g/mol与80 000g/mol之间的分子量。
典型地,第一表面活性剂与第二表面活性剂不同,并且因此是不相同的。
在一些实施方案中,第二表面活性剂选自聚乙烯醇(PVA);聚山梨醇酯,如吐温20或吐温80;皂苷;皂苷元,即皂树提取物;阿拉伯胶;β乳球蛋白;十二烷基硫酸钠;大豆卵磷脂;酪蛋白酸钠;马铃薯蛋白分离物(例如Solanic 300,);乳清蛋白分离物;辛烯基琥珀酸淀粉酯;或其组合。优选选自聚乙烯醇、聚山梨醇酯,如吐温20或吐温80、β-乳球蛋白和辛烯基琥珀酸淀粉酯。与其他第二表面活性剂相比,用聚乙烯醇、聚山梨醇酯如吐温20或吐温80、β-乳球蛋白和辛烯基琥珀酸淀粉酯已经获得了相对厚和稳定的壳。聚乙烯醇另外提供了成核乳液的液滴在第二水溶液中的优异单分散性。此外,第二表面活性剂根据应用可以是固体颗粒,优选是疏水性亲水性或Janus型颗粒,其经构造成提供皮克林乳液。例如,固体颗粒可以是胶体二氧化硅。如果应避免PVA,则可以采用阿拉伯胶、吐温20、马铃薯蛋白、果胶或其混合物作为第二表面活性剂,分别作为PVA替代物。特别合适的实例包括使用1wt%-5wt%、特别是2wt%至4wt%的阿拉伯胶(例如Agri-Spray Acacia RE,)以及0.25wt%至4wt%、特别是1wt%至2wt%的吐温20作为第二水溶液中的第二表面活性剂;或者使用0.5wt%至5wt%、特别是1wt%至3wt%的马铃薯蛋白分离物(例如,Solanic 300,/>)作为第二水溶液中的第二表面活性剂;或者使用0.5wt%至5wt%、特别是0.5wt%至2wt%的果胶(例如甜菜果胶:Swiss Beta Pectin,SchweizerZucker/>)以及0.25wt%至4wt%、特别是1wt%至2wt%的吐温20作为第二水溶液中的第二表面活性剂。在使用这些实例作为第二表面活性剂的情况下,可易于实现具有低于10%的变异系数的尺寸分布。在其中采用马铃薯蛋白分离物作为第二表面活性剂的一些实施方案中,将第二水溶液的pH调节至pH 9-11,优选调节至pH10。
在一些实施方案中,基质形成剂是多糖或其合适的盐。合适的盐是可以完全溶解于水中的盐形式。典型地,多糖盐由阴离子多糖组分和合适的抗衡阳离子构成。合适的多糖选自壳聚糖、纤维素、藻酸盐(特别是藻酸钠)、角叉菜胶、琼脂、琼脂糖、果胶、结冷胶、淀粉等。优选的多糖是藻酸盐(优选藻酸钠)、壳聚糖、角叉菜胶和纤维素,更优选藻酸盐(优选藻酸钠)、壳聚糖。在一些实施方案中,多糖可以通过调节pH,例如通过碱化水性成壳溶液的pH来溶解。
在一些实施方案中,选择基质形成剂和胶凝诱导剂,使得所形成的水不溶性基质在至少80℃、特别是至少90℃的温度下破裂和/或熔化。这样的实施方案具有胶囊内的目标化合物在具体的预定温度下释放的优点。这例如对于用作食品添加剂的胶囊是特别重要的。这种胶囊在它们完整时可以是完全无气味的,但是它们在被烹煮时破裂,使得目标气味仅在烹煮期间释放。在某些实施方案中,胶凝诱导剂可以是碱土金属盐,特别是钙盐,如CaCl2,或碱金属盐,如KCl,并且基质形成剂可以是角叉菜胶,或角叉菜胶与藻酸钠的混合物,优选比率是2:1至1:2。可替代地,在此类实施方案中,可以使用任选地与藻酸钠组合的琼脂作为基质形成剂。优选地,在水性成壳溶液中使用0.25wt%至2wt%、特别是0.5wt%至1.5wt%的角叉菜胶。例如,如果在步骤d.中使用在水中的1.5wt%角叉菜胶作为水性成壳溶液,则形成胶囊,其在80℃下开始熔化。另一方面,如果在步骤d.中使用在水中的0.75wt%角叉菜胶以及0.5wt%藻酸钠作为水性成壳溶液,则形成胶囊,其更稳定并且在约80℃下破开,但还没有完全熔化。
可替代地,基质形成剂可以是聚羧酸盐。在这种情况下,胶凝诱导剂可以是如上所述的无机盐,其可以在与聚羧酸盐离子交换时形成水不溶性基质。可替代地,胶凝诱导剂可以是聚铵盐,即包含多个聚铵基团的聚合物。
作为替代方案,基质形成剂可以是可溶于水相但不溶于油的单体。必须选择这种单体,使得其可以经历逐步增长聚合,例如二胺。在这种情况下,胶凝诱导剂是可溶于油相但不溶于水的单体,如二酰氯,从而能够在步骤e期间进行界面聚合以形成水不溶性基质。
在一些实施方案中,基质形成剂在水性成壳溶液中的量在0.1wt%至2wt%之间,优选在0.5wt%至1.0wt%之间。
在一些实施方案中,在步骤d.之前,第三表面活性剂(例如聚山梨醇酯,如吐温20)可以存在于水性成壳溶液中或将其添加到水性成壳溶液中。已经发现这种第三表面活性剂改进胶凝反应。
在一些实施方案中,胶凝诱导剂是无机盐,特别是碱土金属盐,特别是碱土金属卤化物、碱土金属拟卤化物、碱土金属羧酸盐或碱土金属硝酸盐,或碱金属卤化物、碱金属拟卤化物、碱金属羧酸盐或碱金属硝酸盐。在如上概述的其中胶凝诱导剂是无机盐的一些实施方案中,步骤e.中在凝胶诱导剂与基质形成剂之间的反应是离子交换反应,即离子型胶凝(ionotropic gelation)。因此,选择无机盐(反之亦然,基质形成剂),使得其与基质形成剂的反应产生水不溶性反应产物。特别合适的盐(尤其对于多糖)因此可以是K、Mg、Sr或Ca盐。技术人员理解术语“拟卤化物(pseudohalide)”(其也被称为“拟卤化物(pseudohalogenide)”)为卤素的多原子类似物,其化学性质与真正的卤素类似。非限制性实例包括氰化物、异氰化物、氰酸酯、异氰酸酯、甲磺酰基和三氟甲磺酰基。羧酸盐的非限制性实例是乙酸盐、甲酸盐、乳酸盐、草酸盐、丁酸盐、琥珀酸盐等。典型地选择胶凝诱导剂,使得其在室温下完全可溶于水,即在水中的溶解度>10g/100mL,优选>20/100mL,特别是>50g/100mL。合适的胶凝诱导剂的非限制性实例是:CaCl2、CaF2、乳酸钙、MgCl2、Sr(OAc)2
无机盐典型地是水溶性盐。然而,也可以想象采用水不溶性盐的粉末作为胶凝诱导剂。例如,可以采用CaCO3或MgCO3,特别是以粉末的形式。
在一些实施方案中,胶凝诱导剂是以下物质的组合物:光酸产生剂,即经构造成在照射(优选UV照射)时产生酸的化合物,如硝酸二苯基碘鎓,和无机盐(特别是碱土金属盐或碱金属盐)的螯合物。所述螯合物可以是例如羧酸的螯合物。合适的实例可以是锶和乙二醇四乙酸的螯合物。在用UV光进行照射(其可以在步骤e.中进行)的情况下,光酸产生剂产生酸,然后释放锶离子,锶离子继而与基质形成剂反应,例如与藻酸钠反应,形成水不溶性基质壳。
在一些实施方案中,胶凝诱导剂是CO2或CO2产生剂。CO2产生剂可以在特定条件下释放CO2。例如,碳酸氢盐在酸的存在下可以释放CO2
在一些实施方案中,胶凝诱导剂可以是布朗斯特酸,例如无机酸或羧酸。在这种情况下,基质形成剂可以是多糖(如藻酸盐、壳聚糖等)和合适的水溶性碱金属络合物或碱土金属络合物(如Ca-Na2-EDTA、Mg-Na2-EDTA、Sr-Na2-EDTA等)的组合物。
在一些实施方案中,成核乳液中胶凝诱导剂的量在1.5wt%-7.0wt%之间,优选在2.0wt%至5.0wt%之间。
在一些实施方案中,在步骤d之前,将醇(特别是甲醇、乙醇或丙醇)添加到水性成壳溶液中。已经发现醇增强了胶凝诱导剂向微滴界面的扩散。所述醇典型地以水性成壳溶液的10wt%至30wt%的量存在。已经观察到,醇量在10wt%至20wt%之间,优选是13wt%至17wt%,则胶囊的核尺寸(即核直径)大于若使用更多的乙醇时。例如,可以实现大于300μm的微胶囊直径。如果醇的量在20wt%至30wt%之间,优选是23wt%至27wt%,(在其他条件相同的情况下),则胶囊的核尺寸(即核直径)更小。例如,可以实现小于300μm的微胶囊直径。
在一些实施方案中,在步骤d之前,将渗透调节剂添加到水性成壳溶液中。所述渗透调节剂经构造成用于增强胶凝诱导剂向微滴界面的扩散,从而增加壳厚度和胶囊的稳定性。所述渗透调节剂可以是如上所述的醇,或糖,例如,单糖或二糖,即葡萄糖或果糖。这种糖衍生物可以单独使用或与如上所述的醇组合使用。
在一些实施方案中,在步骤d之前,可以将结构稳定剂添加到水性成壳溶液中或使其存在于水性成壳溶液中。结构稳定剂是经构造成用于增强壳的结构稳定性的化合物。实例包括琼脂糖以及黄原胶或纤维素和衍生物,例如甲基纤维素或微晶纤维素等。这些可以典型地存在于成壳溶液中,然后在步骤e期间将其整合到生长中的壳中。
在一些实施方案中,步骤d.的水性成壳溶液除了基质形成剂之外还包含另外的生物聚合物作为结构稳定剂,例如果胶(例如果胶型LM-104AS-FG)。优选地,所述另外的生物聚合物也可以能够形成基质壳。
在某些实施方案中,所述另外的生物聚合物可以是固体生物聚合物颗粒,例如淀粉。提供这种另外的生物聚合物且特别是固体生物聚合物颗粒,增加了所产生的胶囊的机械强度。
在一些实施方案中,所述另外的生物聚合物且特别是在水性成壳溶液中固体生物聚合物颗粒的浓度是1wt%至10wt%,特别是3wt%至7wt%。特别合适的固体颗粒是淀粉颗粒,如玉米淀粉颗粒。
在一些实施方案中,所述固体颗粒的粒度等于或小于20μm,特别地等于或小于15μm。
在一些实施方案中,所产生的微胶囊的油核直径与固体生物聚合物颗粒的粒度的比率在10:1至100:1之间,优选在20:1至60:1之间。
在一些实施方案中,步骤e.在高于室温、特别是在25℃与95℃之间、特别是在40℃与85℃之间、特别是在50℃与80℃之间、特别是在65℃与80℃之间、特别是在70℃与80℃之间的温度下进行。另外地或可替代地,在步骤e.之后,将所形成的胶囊暴露于高于室温、特别是在25℃与95℃之间、特别是在40℃与85℃之间、特别是在50℃与80℃之间、特别是在65℃与80℃之间、特别是在70℃与80℃之间的温度。例如,暴露于这样的温度可以进行5min至60min,特别是15min至30min。已经发现在步骤e.期间或之后增加温度对颗粒的机械强度具有显著的影响。不希望受理论的束缚,假定生物聚合物(例如像固体淀粉颗粒)在高温下凝胶化后形成更广泛的网络,这赋予胶囊的更高机械强度。
在一些实施方案中,可以在步骤e.之后使胶囊暴露于另外多糖的溶液。典型地,其可以是与步骤d的基质形成剂不同的多糖。合适的多糖选自壳聚糖、纤维素、藻酸盐(特别是藻酸钠)、角叉菜胶、琼脂、琼脂糖、果胶、结冷胶、淀粉等,优选壳聚糖。
在另外的实施方案中,特别是在步骤c.期间,向第一腔室施加1.01巴至1.15巴、优选1.03巴至1.07巴的压力,和/或特别是在步骤c.期间,向第二腔室施加1.02巴至1.2巴、优选1.05巴至1.1巴的压力。应理解,这些压力值涉及绝对压力,即1.01巴的压力是构成相对于大气压力0.01巴的过压的压力。
在一些实施方案中,施加到第一腔室的压力小于施加到第二腔室的压力。应理解,第一压力可以通过经由第一腔室的第一流体入口将成核乳液提供至第一腔室的压力来调节,和/或第二压力可以通过经由第二腔室的第二流体入口将步骤b.的第二水溶液提供至第二腔室的压力来调节。
在一些实施方案中,步骤d.中的混合是用搅拌器以10rpm至800rpm、优选50rpm至700rpm搅拌进行的。在步骤d.期间的混合是有益的,因为其进一步避免了在步骤c.中形成的分散体的单分散液滴和/或所形成的胶囊的凝集。因此,这进一步确保了胶囊的均匀尺寸分布。典型地,可以采用顶置式搅拌器。
在某些实施方案中,在步骤d之前,用搅拌器以500rpm至800rpm搅拌水性成壳溶液,并且其中在步骤d.期间以50rpm至150rpm、优选以100rpm至120rpm搅拌水性成壳溶液。因此,在步骤c.中形成的分散体与水性成壳溶液混合之前,将水性成壳溶液更剧烈地搅拌以确保水性成壳溶液的均匀性。在添加期间,降低搅拌速度,因此搅拌速度足够低,使得生长中的胶囊或所产生的胶囊不被破坏。
在一些实施方案中,步骤e.进行5min至25min,优选8min至12min、或15min至20min。步骤e.的反应时间(即直到反应例如通过将胶囊与水性成壳溶液分开或分离而中断的时间)直接影响胶囊的粒度和核尺寸。例如,如果步骤e.进行8min至12min,则可以获得平均直径小于600μm的油核,并且如果步骤e.进行15min至20min,则可以获得平均直径大于600μm的油核。技术人员知道用于确定粒度的若干方法,例如用具有不同筛目尺寸的筛子进行筛分。
在一些实施方案中,所述方法在步骤e.之后还包括另外的包封步骤,其特别地可以包括浸涂。在一些实施方案中,所述另外的包封步骤可以包括以下步骤:
f.将步骤e.中形成的胶囊浸入另外的水性成壳溶液中,所述另外的成壳溶液典型地与步骤d中的成壳溶液不同。所述另外的成壳溶液包含水和pH依赖性基质形成剂以及任选的无机盐,优选碱土金属盐或碱金属盐;
g.调节pH,使得基质形成剂(即步骤f.的pH依赖性基质形成剂)转化成水不溶性基质包覆,优选完全包覆,所述胶囊具有另外的壳。因此,所得胶囊可以包含被步骤e.中形成的基质直接包封的油核,其继而被优选在步骤g中形成的不同材料的基质包封,从而形成多层包覆的胶囊。
所述基质形成剂可以是多糖。典型地,其可以是与步骤d的基质形成剂不同的多糖。合适的多糖选自壳聚糖、纤维素、藻酸盐(特别是藻酸钠)、角叉菜胶、琼脂、琼脂糖、果胶、结冷胶、淀粉等。优选的多糖是藻酸盐(优选藻酸钠)、壳聚糖、角叉菜胶和纤维素,更优选藻酸盐(优选藻酸钠)、壳聚糖。优选地,步骤d.的基质形成剂可以是藻酸钠,并且步骤f.的基质形成剂可以是壳聚糖或微晶羧甲基纤维素。
典型地,pH调节包括酸化,即降低pH。例如,pH可以从7或更高降低到5或更低,优选降低到pH 4-5。
在一些实施方案中,胶囊被两个或更多个另外层包覆。因此,可以用不同的基质形成剂重复浸涂。特别地,步骤f.和步骤g.可以重复至少一次,其中用相同的基质形成剂或不同的基质形成剂,如不同的多糖或用pH保护性包覆,如或/>
在一些实施方案中,特别是在步骤e.之后或任选地在步骤g.之后,将所形成的胶囊分离、固化和/或保存。胶囊的分离可以例如包括过滤或筛分以将胶囊与水性成壳溶液分开,以及任选地用水洗涤胶囊,所述水任选地包含表面活性剂,如月桂基硫酸钠(SDS)、吐温衍生物,如吐温20或80,或PVA。固化可以例如包括例如通过空气流或通过冷冻干燥来干燥胶囊,以便蒸发所有或至少大部分的非结合水。固化还可以包括在无机盐水溶液中进一步搅拌胶囊,所述无机盐水溶液如CaCl2或MgCl2溶液,优选1wt%-10wt%、更优选1wt%至5wt%的无机盐水溶液。这进一步增加了胶囊(特别是壳)的稳定性和结构完整性。保存可以通过将胶囊浸入蒸馏水或无机盐水溶液中来实现,所述无机盐水溶液如CaCl2或MgCl2溶液,优选1wt%-10wt%、更优选1wt%至5wt%的无机盐水溶液。已经发现这种保存增加了胶囊的工作台稳定性(bench stability)。
在一些实施方案中,特别是在步骤e.之后或任选地在步骤g.之后,将胶囊暴露于螯合剂在溶剂中的溶液。所述螯合剂经构造使得其可以与胶凝诱导剂形成螯合络合物。例如,如果螯合诱导剂是钙盐,如CaCl2,则所述螯合剂可以与Ca2+形成螯合络合物。合适的螯合剂是路易斯碱,如EDTA、GLDA(N,N-双(羧甲基)-L-谷氨酸四钠)、MGDA(二羧甲基丙氨酸三钠盐)、柠檬酸盐、酒石酸盐等。典型地选择所述溶剂,使得螯合剂可溶于其中,并且所形成的胶囊、相应地水不溶性基质不溶解。因此,合适的溶剂可以是水。通过将胶囊暴露于这种溶液预定的持续时间,胶囊壳被弱化,因为螯合剂与一些胶凝诱导剂、相应地其衍生物形成螯合物。例如,如果胶凝诱导剂是CaCl2并且螯合诱导剂是柠檬酸钠,则形成柠檬酸钙,其弱化了所形成的胶囊的壳。优点是可以准确地控制壳的弱化并且由此准确地控制机械强度。对于其中壳应当相当快地破裂、相应地崩解的产品,例如在化妆品产品(如护肤霜)中,弱化可能是期望的。作为实例,可以将0.001wt%至0.4wt%、特别是0.01wt%至0.1wt%的柠檬酸钠和任选的NaCl(其量为柠檬酸钠的0.6倍)溶解在水中。将胶囊在这种溶液中搅拌10min至50min,特别地20min至40min。NaCl的添加具有这样的效果,在胶囊间观察到以更均匀的方式的软化效果,并引起更少的胶囊破裂。
在一些实施方案中,步骤c.利用用于产生成核乳液在第二水溶液中的分散体的装置进行,即在所述装置中进行,所述装置包括用于供应步骤a.的成核乳液的第一入口,其通向第一腔室;用于供应第二水溶液的第二入口,其通向第二腔室;以及用于收集分散体的分散体出口。此外,所述装置包括膜,特别是如上所述的膜,所述膜将第一腔室与第二腔室分开,并且包括面向第一腔室的第一侧和面向第二腔室的第二侧。所述膜包括从第一侧延伸到第二侧的多个通道,即提供第一腔室与第二腔室的流体连接。每个通道包括布置在第一侧上的通道入口和布置在第二侧上的通道出口。第一腔室可以典型地构造成使得穿过所有单独通道的成核乳液的流速基本上相等。在现有技术中,不均匀的压力分布(特别是成核乳液的不均匀的压力分布)使得仅小百分比的通道能够主动地产生液滴。然而,在第一侧上的等压分布允许成核乳液稳定流入第二水溶液中,并且允许以至多为5升/小时的高通量产生具有可再现品质的液滴。
在某些实施方案中,第二腔室可以由玻璃或透明聚合物(如PTFE、聚(甲基)丙烯酸甲酯或聚甲醛)制成,或由金属(如钢、铝或钛)制成。通常,所述装置可以包括容器,如玻璃容器,其部分地形成第二腔室。所述容器可以与膜一起形成第二腔室。在一些实施方案中,第一腔室可以由金属(例如铝或钢)制成,或由透明聚合物(如PTFE、聚(甲基)丙烯酸甲酯或聚甲醛)制成。
所述分散体出口可以例如与胶凝器皿或中间储存器皿流体连通。
在一些实施方案中,第一腔室经构造使得在操作状态下,沿着膜的第一侧的压力基本上是等压的。例如,第一入口可以包括用于在膜的第一侧上提供等压压力分布的喷嘴。特别地,可以使用喷雾喷嘴。可替代地,第一腔室可以成形为使得在膜的第一侧上提供等压压力分布。
在另外的实施方案中,第一腔室相对于垂直于膜并且关于中心纵向轴线旋转对称的横截平面具有圆形横截面。如本文所用的术语“圆形横截面”是指无增量的连续曲线,特别是在垂直于膜的横截平面中具有至少1mm、特别是至少5mm、特别是至少10mm的半径的曲线。应理解,横截面视图中的曲率可以描述为具有所述半径的圆的一部分。因此,第一腔室的侧壁可以在上游方向朝向彼此连续地会聚。中心纵向轴线是在装置的纵向方向上延伸的轴线,其布置在装置的中心和/或是垂直于膜且与膜的中心相交的轴线。例如,第一腔室可以具有U形横截面或者可以是凹圆形的或半圆的。所述圆形横截面典型地是无边的,并且因此不包括边缘,当迫使成核乳液穿过膜时,边缘将导致不均匀的压力分布。优选地,第一腔室可以具有球形圆顶的形状。第一腔室的形状通常可以优选地基本上对于中心纵向轴线旋转对称。
在某些实施方案中,分散体出口可以基本上布置在中心纵轴线上和/或垂直于膜并与膜的中心相交的轴线上。优选地,第二腔室朝向分散体出口逐渐缩小。例如,第二腔室的至少部分可以是朝向分散体出口呈拱形或圆锥形。这些实施方案确保没有液滴被截留并且所有液滴都可经由分散体出口直接收集。
在一些实施方案中,第一腔室具有半球或截锥的形状。典型地,半球或截锥朝向膜开口,即最大半径典型地最接近膜。如本文所用的术语“半球”还包括其他球形段,如三分之一的球体。因此,在一些实施方案中,第一腔室的形状是球形圆顶或球形帽。优选地,如果第一腔室具有球形圆顶的形状,和/或特别地半球形状,则第一入口可以布置成邻近第一腔室的球形圆顶(特别地半球形第一腔室)的极点或在第一腔室的球形圆顶(特别地半球形第一腔室)的极点的区域中。此类形状的优点是,成核乳液的材料流均等地分布在膜的第一侧上,从而有助于邻近单独通道提供等压分布。第一入口可以例如基本上垂直于中心纵向轴线,即基本上平行于膜的第一侧布置,或者也可以平行于中心纵向轴线,即相对于膜的第一侧垂直布置。
在一些实施方案中,第一入口以相对于膜的通道以基本上90°或更小的角度布置。典型地,所有通道基本上彼此平行地布置。这具有的有益效果是,成核乳液不是被直接压到膜上,从而进一步使得能够在膜的每个通道上提供均匀的压力分布。例如,在第一入口与膜的通道之间的角度可以在60°与90°之间,特别是在75°与90°之间。优选地,第一入口基本上横向于(优选地垂直于)膜的多个通道布置。因此,在这样的实施方案中,第一入口可以平行于膜的第一侧。
在另外的实施方案中,所述装置包括用于安装所述膜的膜保持器。
在某些实施方案中,所述装置包括用于保持容器的容器保持器,所述容器部分地形成第二腔室。所述容器保持器可以固定地和可释放地连接至所述膜保持器。容器保持器和/或膜保持器和/或基部可以由任何合适的材料制成,如塑料材料(如PTFE、聚(甲基)丙烯酸甲酯或聚甲醛)或金属(优选钢)。
优选地,如果容器是玻璃容器,则可以在玻璃容器与容器保持器之间布置阻尼衬垫,以避免损坏玻璃容器和密封玻璃容器。
在一些实施方案中,所述膜保持器包括用于安装膜的夹紧装置,膜保持器和/或夹紧装置经构造成容纳具有各种厚度的膜。典型地,所述夹紧装置可以是可调节的。夹紧装置的实例包括螺钉、夹具、螺栓、锁等。
在一些实施方案中,所述装置包括基部,并且优选地,所述第一腔室部分地由所述基部形成。
在另外的实施方案中,所述基部和/或所述膜保持器包括至少一个密封件,以将膜抵靠基部和/或抵靠膜保持器密封。密封环可以构造成使得其周向地完全包围膜的周边。所述密封环还可以包括气体出口,所述气体出口与第一腔室流体连通并且经构造成将存在于第一腔室中的任何气体排出第一腔室。
在一些实施方案中,所述基部和/或所述膜保持器包括间隔环。这种间隔环允许采用不同厚度的膜。
在一些实施方案中,第一腔室包括气体出口,特别是流体开关,例如阀。所述气体出口和所述膜布置成使得在将成核乳液供应到第一腔室期间,特别是在用成核乳液首次/初始填充第一腔室期间,第一腔室内的气体被引向气体出口并且经由气体出口从第一腔室除去。在一些实例中,所述膜相对于装置的中心纵向轴线倾斜。因此,在沿着中心纵向轴线的横截面视图中,在中心纵向轴线与膜的第一侧和/或第二侧之间的角度不同于90°。例如,在膜的第二侧与中心纵向轴线之间的锐角可以在45°与89°之间,优选地在70°与88°之间,更优选地在78°与87°之间。在这样的实施方案中,所述气体出口可以布置在第一腔室的顶部边缘处,所述顶部边缘由膜和另外的腔室壁形成。这确保了例如在使用所述装置之前存在于第一腔室中的任何残余气体(特别是空气)上升到膜,并且由于膜的倾斜布置而被引导到顶部边缘,并且因此被引导到气体出口。通常,膜的通道太窄而使得空气无法通过,并且因此如以上实施方案中所述的气体出口使得能够除去所有剩余气体,否则其将不利地影响均匀的液滴尺寸和分布或阻碍第一流体到达所有微通道,因此降低通量。典型地,气体出口可以与装置的环境流体连通。
在一些实施方案中,所述装置包括至少一个加热器以加热成核乳液和/或第二水溶液,和/或至少一个冷却器以冷却成核乳液和/或第二水溶液。加热或冷却任一相可能是有益的,因为所产生的分散液滴的固化可以容易地受到温度变化的影响,例如通过允许分散体冷却。典型地,所述至少一个加热器可以提供足够的热能以将成核乳液和/或第二水溶液加热至100℃、至125℃或至150℃。所述加热器可以例如包括加热浴,如水浴或油浴。可替代地,所述加热器可以是IR辐射器、加热线圈或任何其他合适的加热器。
在另外的实施方案中,所述装置包括用于成核乳液的第一储器和/或用于第二水溶液的第二储器。第一储器和第二储器两者都可以被加压。例如,储器可以流体连接至压力源,如压缩机。可替代地,储器可以是注射器,并通过普通注射泵和/或柱塞或蠕动泵、齿轮泵或任何其他泵送系统加压。
在一些实施方案中,限流器布置在用于第二水溶液的第二储器与第二腔室之间。这种限制器是有益的,因为第二腔室典型地不为第二水溶液提供显著的流动阻力。因此,通过使用限流器,所述装置更稳定,因为可以避免例如因空气压力波动而产生的非故意压力差。
在另外的实施方案中,第二入口包括供应通道,所述供应通道围绕中心纵向轴线至少部分周向地布置,相应地,围绕垂直于膜的第一侧和第二侧并与膜的中心相交的轴线至少部分周向地布置。所述供应通道包括通向第二腔室的一个或多个开口。围绕上述轴线至少部分周向地布置意味着供应通道可以具有部分圆形的轮廓,如半圆形或三分之一圆形等。优选地,所述供应通道围绕中心纵向轴线完全周向地布置,相应地,围绕垂直于膜并与膜的中心相交的轴线完全周向地布置。在这样的实施方案中,所述供应通道形成环样结构。优选地,所述供应通道包括通向第二腔室的多个开口,所述开口特别地沿着供应通道的圆周基本上均匀地分布。典型地,所述供应通道的一个或多个开口可以布置在分散体出口的方向上,即,使得开口面向分散体出口。包括供应通道的实施方案具有的优点是,可以将第二水溶液均匀且平滑地引入第二腔室中,而不会引起不利地影响所产生的微滴的均匀形状和尺寸分布的有害湍流。在一些实施方案中,所述供应通道的一个或多个开口经布置成使得当第二水溶液被提供到第二腔室中时产生涡流。特别地,所述一个或多个开口可以是管状的,并且每个管状开口的纵向轴线可以相对于装置的中心纵向轴线倾斜。典型地,所有管状开口均匀地倾斜。涡流的产生是有益的,因为首先,通常可以包含在第一和/或第二水溶液中的表面稳定剂可以更均匀地分布,这因此将增强所形成的分散体的稳定性,并且其次,因为所产生的分散体朝向分散体出口的输送被加速,如果第一水溶液和第二水溶液的密度基本上相等,则这是特别有益的。
典型地,供应通道布置在第二腔室的底部,即,邻近膜。供应通道例如也可以围绕膜周向地布置。供应通道可以具有2mm至100mm、优选5mm至20mm的直径。
可替代地,第二入口可以构成优选从第二腔室的横向侧直接通向第二腔室的单个入口。
在第二方面,总体一般客观技术问题通过胶囊(特别是微胶囊)的组件实现,所述组件包括根据如本文所述的任何实施方案的方法生产的多个胶囊。
在所述胶囊组件的一些实施方案中,所述胶囊具有等尺寸分布,变异系数是10%或更小,特别是8%或更小,特别是6%或更小,特别是5%或更小,特别是4%或更小。
技术人员理解,变异系数可以通过标准偏差σ与平均值μ(即组件的胶囊的平均胶囊尺寸)的比率来计算。
在一些实施方案中,所述胶囊组件包括根据本文所述的任何实施方案的方法生产的多于50个胶囊,特别是多于100个胶囊,特别是多于500个胶囊,特别是多于1000个胶囊,特别是多于10 000个胶囊。
在一些实施方案中,所述胶囊组件的每个胶囊具有小于4mm、优选在1μm与<4mm之间、更优选在1μm与<1mm之间的粒度。
在一些实施方案中,所述组件的胶囊(特别是所述组件的所有胶囊)相对于完美球体具有1%的最大差异。特别地,所述胶囊的表面相对于完美球体具有5%或甚至最大1%的最大差异。
在一些实施方案中,所述组件的胶囊包含水不溶性基质,所述基质在至少80℃、特别是至少90℃、优选在80℃与100℃之间、优选在70℃与90℃之间的温度下破裂和/或熔化。这样的实施方案具有的优点是胶囊内的目标化合物在具体的预定温度下释放。这例如对于用作食品添加剂的胶囊是特别重要的。这种胶囊在它们完整时可以是完全无气味的,但是它们在被烹煮时破裂,使得目标气味仅在烹煮期间释放。在某些实施方案中,所述水不溶性基质可以由角叉菜胶钙、藻酸钙、藻酸钾和/或角叉菜胶钾组成或者包含角叉菜胶钙、藻酸钙、藻酸钾和/或角叉菜胶钾。
在第三方面,总体一般客观技术问题通过微滴的分散体实现。所述分散体包含水性连续相和分散相的微滴。典型地,所述分散体可以通过根据本发明第一方面的任何实施方案的方法的步骤a.至c.形成。分散相的每个微滴是水性分散相在油相中的微乳液。因此,每个微滴的大部分物质由油相形成。通常,所述油相可以构成成核乳液的至少50wt%,或至少60wt%,或至少70wt%。每个微滴的水性分散相包含水和溶解的胶凝诱导剂。此外,每个微滴还包含第一表面活性剂。所述水性分散相典型地可以是根据本发明第一方面的任何实施方案的方法的步骤a.中提供的水性分散相。所述微滴的分散体还包含第二表面活性剂。
在一些实施方案中,所述油相包含至少一种目标化合物。所述目标化合物可以选自蛋白质、小分子,特别是香料或调味剂、活性药物成分如大麻素、大麻提取物、咖啡因、褪黑激素或透明质酸;抗体、肽、酶、RNA、DNA、维生素和微生物。
在一些实施方案中,第一表面活性剂是非离子表面活性剂,如聚甘油聚蓖麻醇酸酯(PGPR)或斯潘衍生物,如斯潘80或斯潘85,或其组合。此外,第一表面活性剂根据应用可以是固体颗粒,优选是疏水性亲水性或Janus型颗粒,其经构造成用于提供皮克林乳液。例如,固体颗粒可以是胶体二氧化硅。
优选地,第一表面活性剂(特别是非离子表面活性剂)具有在600g/mol与120000g/mol之间、优选在800g/mol与80 000g/mol之间的分子量。
已经发现非离子表面活性剂适合于为在成核乳液中的水性分散相的微滴提供足够的稳定性。已经发现PGPR是有利的,因为它充分稳定了成核乳液,使得水性分散相的微分散液滴不会立即被破坏,特别是在引导乳液通过通道期间,但也不会使微滴过于稳定,因为这降低了步骤e.中胶凝诱导剂到液滴界面的扩散过程,使得它可以与基质形成剂反应的效率。
在一些实施方案中,在成核乳液中第一表面活性剂的量在0.03wt%与0.15wt%之间,优选在0.05wt%与0.10wt%之间。
在一些实施方案中,第二表面活性剂具有在600g/mol与120 000g/mol之间、优选在800g/mol与80 000g/mol之间的分子量。
典型地,第一表面活性剂与第二表面活性剂不同,并且因此是不相同的。
在一些实施方案中,第二表面活性剂选自聚乙烯醇(PVA);聚山梨醇酯,如吐温20或吐温80;皂苷;皂苷元,即皂树提取物;阿拉伯胶;β乳球蛋白;十二烷基硫酸钠;大豆卵磷脂;马铃薯蛋白(例如Solanic 300);酪蛋白酸钠;马铃薯蛋白分离物;乳清蛋白分离物;辛烯基琥珀酸淀粉酯;或其组合。优选选自聚乙烯醇、聚山梨醇酯如吐温20或吐温80、β-乳球蛋白和辛烯基琥珀酸淀粉酯。与其他第二表面活性剂相比,用聚乙烯醇、聚山梨醇酯如吐温20或吐温80、β-乳球蛋白和辛烯基琥珀酸淀粉酯已经获得了相对厚和稳定的壳。聚乙烯醇另外提供了成核乳液的液滴在第二水溶液中的优异单分散性。此外,第二表面活性剂根据应用可以是固体颗粒,优选是疏水性亲水性或Janus型颗粒,其经构造成提供皮克林乳液。例如,固体颗粒可以是胶体二氧化硅。
在一些实施方案中,所述胶凝诱导剂是如关于本发明第一方面所公开的试剂。因此,在一些实施方案中,所述胶凝诱导剂是关于如本发明第一方面所公开的无机盐,特别是碱土金属盐,特别是碱土金属卤化物、碱土金属拟卤化物、碱土金属羧酸盐或碱土金属硝酸盐。
在第四方面,本发明包括一种用于生产具有包封油核的基质壳的胶囊的装置,所述装置包括:
a.用于供应水性分散相在油相中的成核乳液的第一入口(2),所述水性分散相包含水和溶解的胶凝诱导剂,所述乳液还包含第一表面活性剂,所述第一入口(2)通向第一腔室(4);
b.用于供应第二水溶液的第二入口(3),所述水溶液包含水和第二表面活性剂,所述第二入口(3)通向第二腔室(5);
c.用于从所述第二腔室(5)收集分散体或微滴的分散体出口(6);
d.一个或多个通道(10),优选地微通道,其中所述一个或多个通道(10)流体连接所述第一腔室(4)与所述第二腔室(5);
e.胶凝器皿(105),优选流体连接至所述分散体出口(6),所述胶凝器皿包含水性成壳溶液,所述水性成壳溶液包含水和水溶性基质形成剂。
应理解,本发明第四方面的装置还可以包括关于本发明第一方面描述的装置的实施方案,即,可以在根据本发明第一方面的方法中使用的装置。
在一些实施方案中,所述装置可以包括混合器皿,所述混合器皿优选包括用于混合水性分散相在油相中的成核乳液的搅拌器,所述水性分散相包含水和溶解的胶凝诱导剂,所述乳液还包含第一表面活性剂。所述混合器皿可以流体连接至通向装置的第一腔室的第一入口。优选地,所述混合器皿至少包含油相,并且任选地已经包含水性分散相在油相中的成核乳液。
在第五方面,总体客观技术问题通过由本发明第一方面的方法的任何实施方案产生的胶囊来解决。
在第六方面,一般目的通过用于产生具有包封油核的基质壳的胶囊的方法来实现,所述方法包括以下步骤:
a.在第一腔室中提供水性分散相在油相中的成核乳液,所述水性分散相包含水和溶解的基质形成剂,所述乳液还包含第一表面活性剂;
b.在第二腔室中提供第二水溶液,所述水溶液包含水和第二表面活性剂。
所述第一腔室和所述第二腔室通过一个或多个通道、优选地通过微通道流体连接。所述方法还包括以下步骤:
c.将步骤a.的成核乳液从所述第一腔室引导通过所述一个或多个通道进入所述第二腔室中,以形成步骤a.的成核乳液在步骤b.的第二水溶液中的分散体;
d.将步骤c.中形成的分散体与水性成壳溶液混合,所述水性成壳溶液包含水和水溶性胶凝诱导剂。
所述胶凝诱导剂和所述基质形成剂经构造使得它们能够彼此进行化学反应以形成水不溶性基质壳。所述方法还包括以下步骤:
e.使所述胶凝诱导剂和所述基质形成剂在步骤c.中形成的分散体中反应,以形成包封油核的水不溶性基质壳的胶囊。
应理解,根据本发明第六方面的方法还可以包括关于本发明第一方面描述的实施方案。
附图说明
从下面给出的详细描述和附图中,将更充分地理解本文描述的发明,所述附图不应被认为是对所附权利要求中描述的发明的限制。附图示出了:
图1根据本发明的方法的示意图;
图2根据本发明的第一实施方案用于产生成核乳液在第二水溶液中的分散体的装置的示意图;
图3图2中所示的装置的横截面图;
图4图2中所示的装置的分解局部剖视图;
图5根据本发明的另一实施方案的装置1'的示意图;
图6根据本发明的实施方案的膜的第二侧的示意性放大图;
图7根据本发明的另一实施方案的装置的部分横截面;
图8根据本发明的另一实施方案的装置的横截面;
图9示出了可以在根据本发明的实施方案的方法中使用的另一装置;
图10示出了通过根据本发明的方法产生的胶囊的显微图像;
图11示出了根据本发明的实施方案的胶囊组件的尺寸分布;
图12示出了其中固体淀粉颗粒已经添加到水性成壳溶液中的胶囊和没有这种颗粒的胶囊的机械特性的比较;
图13示出了其中果胶已经添加到水性成壳溶液中的胶囊和没有这种添加的胶囊的机械特性的比较。
具体实施方式
图1示意性地展示了根据本发明的实施方案的方法。在第一步骤中,通过将包含胶凝诱导剂和水的溶液101与油相102混合来产生成核乳液(图1a)。这可以例如用搅拌器103来完成。图1a)还示出了溶液101在乳液中的液滴的放大图。液滴的直线表示液滴包含水和溶解在其中的胶凝诱导剂(例如无机盐A+B)。因此,图1a)中所示的每个液滴是胶凝诱导剂的水溶液。然后将胶凝诱导剂的水溶液101在油相102中形成的乳液提供到合适装置的第一腔室4(图1b)中。所述装置的第二腔室5包含含有水和第一表面活性剂的第二水溶液104。如可以看到的,第一腔室4和第二腔室5通过多个通道10流体连接。在所示的实施方案中,第一腔室与第二腔室通过膜7分开,所述膜的第一侧8面向第一腔室,并且所述膜的第二侧9面向第二腔室。通道10从第一侧8朝向第二侧9延伸。通常,对在第一腔室4中的成核乳液施加合适的压力。然后,将第一腔室4中的乳液引导穿过通道10。由于所述乳液通常包含油相102作为主要组分,当乳液到达通向第二腔室5的通道出口时发生分步乳化,从而形成成核乳液的分散体,即在第二水相104中的单分散液滴103。应当注意,为了清楚起见,液滴的尺寸被夸大。此外,液滴101相对于液滴103和/或106的相对尺寸与实际情况不符。第二腔室5中的每个单分散液滴103现在包含分散在油相102中的一个或多个液滴101,如液滴的放大图中所展示。因此,第二腔室5中的分散体可以被认为是“水包油包水乳液(W/O/W乳液)”。然后将这种分散体与包含水和水溶性且溶解的基质形成剂的水性成壳溶液108混合。水性成壳溶液108容纳在装备有搅拌器107的胶凝器皿105中。当在第二水相104中成核乳液的分散体(即单分散液滴103)与成壳水溶液108混合时,液滴103内的胶凝诱导剂向液滴表面扩散,并且然后在界面处与基质形成剂发生化学反应,形成水不溶性基质壳,其在每个液滴周围充分生长,从而形成包封油核的水不溶性基质壳的胶囊106。
图2描绘了装置1,其可以在根据本发明的方法中使用,特别是用于产生成核乳液在第二水溶液中的分散体。装置1包括由玻璃制成的容器19和由金属制成的基部14。基部14包括通向第一腔室的用于供应成核乳液的第一入口(未示出,见图2)。第一腔室可以部分地由基部14和膜7形成(见图3)。容器19包括通向第二腔室的用于供应第二水溶液104的第二入口3和用于收集在第二腔室内产生的分散体的分散体出口6。第二腔室由容器19和膜7形成(见图3)。装置1还包括固定地连接至基部14的膜保持结构20。此外,所述装置包括容器保持结构21,所述容器保持结构经由夹紧装置18固定地连接至膜保持结构20。结果,容器19被固定地连接至基部14。
图3示出了图2的装置1的横截面图。装置1包括具有用于供应成核乳液的第一入口2的基部14。入口2通向部分地由基部14形成的第一腔室4。装置1还包括容器19,所述容器具有用于供应第二水溶液104的第二入口3和用于收集成核乳液在第二水溶液中的分散体的分散体出口6。第二入口3通向部分地由容器19形成的第二腔室5。第一腔室与第二腔室通过膜7分开。如从图2中可以容易地看出,第一腔室相对于沿中心纵向轴线15且垂直于膜7的相应横截平面具有圆形横截面。在所示的特定实施方案中,第一腔室4具有半圆横截面,并且因此可以具有半球形状。第一入口2布置在半球的极点13的区域中。第二腔室5朝向分散体出口6逐渐缩小,所述分散体出口布置在纵向轴线15上,所述纵向轴线沿装置的纵向方向延伸,与第一腔室和第二腔室的中心相交,垂直于膜7并且与所述膜的中心相交。如可以看到的,纵向轴线15构成装置在纵向方向上的中心轴线。在所示的实施方案中,第二腔室朝向分散体出口6呈拱形。因此,第二腔室6具有U形横截面。第一入口2相对于中心轴线15和膜的通道以基本上90°的角度α布置,所述通道通常平行于轴线15。装置1包括膜保持器20和容器保持器21,它们经由可释放的夹紧装置18彼此固定地连接。通过将膜7夹紧在膜保持器7与基部14之间,所述膜被安装到膜保持器20上。膜保持器20经由夹紧装置18固定地连接至基部14。为了将玻璃容器19安全地紧固在膜保持器20与容器保持器21之间,在容器19与容器保持器21之间可以布置衬垫23,所述衬垫在特定情况下是泡沫衬垫。膜保持器20包括用于接收容器19的凹槽22。
图4示出了图2的局部切割的装置1的分解图。如可以看到的,第一腔室部分地由基部14形成,并且具有半球形状。第一入口2布置在半球的极点上,其与中心轴线15以基本上90°的角度布置。基部14包括使得能够使用具有不同厚度的不同膜的间隔环16,并且膜保持器20包括密封环17。膜7布置在环16与环17之间。具有可调节的夹紧装置18的装置1的设计允许采用各种厚度的膜。膜保持器20还包括用于接收容器19的下端部的周向凹槽22。夹紧装置18固定地和可释放地连接膜保持器20与容器保持器21。
图5示出了可以根据本发明的优选实施方案使用的装置1的示意图。第二腔室5由容器19和将第一腔室4与第二腔室5分开的膜7形成。容器19包括与产物器皿29和废料器皿30流体连接的分散体出口6。通常,流体流动可以由阀(如三通阀)控制。装置1还包括与第一腔室4流体连通的第一储器24,所述第一储器可以仅用作用于将成核乳液经由第一入口2提供到第一腔室4中的储器,或者其也可以用作用于制备成核乳液的混合器皿。在第一储器24与第一入口2之间布置用于测量成核乳液的流体流量的流量计。第一储器24与压力源32流体连接。此外,压力调节器27a布置在第一储器24与压力源32之间。除了第一储器24之外,装置1还包括冲洗储器31,所述冲洗储器也与第一腔室4和压力源32二者流体连通。冲洗储器31经构造成在装置1的预期使用之后将冲洗溶液提供到第一腔室4中用于清洁所述装置1。通常,如果将冲洗溶液提供到第一腔室4,则布置在产物器皿29和废料器皿30以及分散体出口6之间的三通阀经构造使得冲洗溶液可以流入废料器皿30中。产物器皿29可以例如直接用作胶凝器皿。可替代地,其可以用作中间储存器皿,然后将所形成的分散体与水性成壳溶液混合。装置1还包括加热器33,所述加热器构造成用于在分散相产生期间加热第一腔室和第二腔室。此外,第二腔室5与第二储器25流体连通,所述第二储器用于向第二腔室5供应第二水溶液。限流器26和流量计28布置在第二腔室5与第二储器25之间。在所示的实施方案中,限流器26在流动方向上布置在流量计28后面。第二储器25还与压力源32流体连接。另外,第二压力调节器27b布置在第二储器25与压力调节器27a之间。
图6示出了用于产生成核乳液在第二水溶液中的分散体的单层膜7,所述单层膜可以用于如本文公开的任何实施方案中所述的方法和/或装置中。膜7具有第一侧8(未示出)和第二侧9,所述第二侧在操作状态下面向第二腔室。多个微通道10延伸穿过膜7。每个通道10具有椭圆形轮廓。此外,膜7包括膜密封环44,所述膜密封环周向地完全包围膜的周边。
图7示出了可以在本发明的实施方案中使用的装置的局部截面图。装置1具有用于供应成核乳液的第一入口2,所述第一入口通向具有圆形横截面的第一腔室4。在所示的实施方案中,第一腔室4具有球形圆顶的形状,在圆顶的基部处的半径小于相应的假想的完整球体的半径。第二腔室5至少部分地由容器19限定。所述装置还包括用于收集成核乳液在第二水溶液中产生的分散体的分散体出口6。为了更好的可视化,未示出相应的膜。在所绘的实施方案中,通向第二腔室5的第二入口包括围绕中心纵向轴线15和/或垂直于膜的第一侧和第二侧并与膜的中心相交的轴线周向地布置的供应通道34。供应通道34包括多个通向第二腔室5的开口35。开口35沿供应通道的圆周均匀分布,并且布置在分散体出口7的方向上。在所示的实施方案中,供应通道34形成环样结构,其布置在第二腔室5的底部,即,在膜和容器19的边缘处。在所示的实施方案中,供应通道具有角形截面。可替代地,供应通道可以具有圆形的(rounded)、特别是圆的(circular)横截面。
图8示出了图7中所示的装置的另一个实施方案的横截面图。装置1具有用于供应成核乳液的第一入口2,所述第一入口通向具有圆形横截面的第一腔室4。在所示的实施方案中,第一腔室4具有球形圆顶的形状。膜7将第一腔室4与第二腔室5分开。与图2中所示的实施方案形成对照,所述膜相对于装置1的中心纵向轴线15倾斜。在沿着中心纵向轴线的横截面视图中,在中心纵向轴线与膜的第二侧之间的锐角β在45°与89°之间,优选地在70°与88°之间,更优选地在78°与87°之间。装置1另外包括气体出口36。所述气体出口和所述膜布置成使得在将成核乳液供应到第一腔室期间,特别是在首次填充期间,第一腔室内的气体被引向气体出口并且经由气体出口36从第一腔室4除去。如可以看到的,气体出口36布置在第一腔室4的顶部边缘处,所述顶部边缘由膜7和腔室壁形成,所述腔室壁是基部14的一部分。在用成核乳液初始填充第一腔室4之前,气体(特别是空气)存在于第一腔室中。在用成核乳液填充第一腔室4时,空气被推出气体出口36。由于膜7和气体出口36的布置,基本上所有的气体都可以被从第一腔室4除去。由于剩余气体(特别是气泡)对压力分布具有有害的影响,因此尺寸和颗粒分布变得更均匀。
图9示出了可以在根据本发明的方法中使用的另一装置的截面图(参见图1b)。所述装置包括经由微通道10与第二腔室5流体连接的第一腔室4。因此,在第一腔室中可以提供水性分散相在油相中的成核乳液,所述水性分散相包含水和溶解的胶凝诱导剂,所述乳液还包含第一表面活性剂。然后,这种乳液经由微通道10从第一腔室导入含有第二水溶液的第二腔室5中,所述第二水溶液包含水和第二表面活性剂。然后将乳液从此处输送到含有水性成壳溶液的胶凝器皿(未示出)中。
图10a示出了通过根据本发明的方法生产的胶囊的显微图像,所述胶囊具有均匀的尺寸分布,平均核直径是270μm。图10b示出了通过根据本发明的方法生产的胶囊的显微图像,所述胶囊具有均匀的尺寸分布,平均核直径是550μm。
图11示出了根据本发明的实施方案的具有MCT油核的藻酸盐胶囊的组件的尺寸分布。左侧的尺寸分布示出了胶囊上壳厚度的分布。组件的胶囊的平均壳厚度是94μm。中心图示出了每个胶囊的油核的平均直径是265μm并且变异系数是2.4%。右侧图示出了组件的胶囊的总体尺寸分布,即,壳厚度和油核直径的两倍。胶囊的平均粒度是453μm,变异系数是3.9%。
图12示出了以下胶囊的测量的弹性(◆)、保留(●)和峰值力(▲):(a)胶囊,其在步骤d.中使用仅包含1wt%藻酸钠的水性成壳溶液制备,提供基本上由藻酸钙组成的壳;(b)胶囊,其在步骤d.中使用包含1wt%藻酸钠和5wt%粒度等于或小于15μm的玉米淀粉固体颗粒的水性成壳溶液制备;(c)胶囊,其在步骤d.中使用包含1wt%的藻酸钠和5wt%粒度等于或小于15μm的玉米淀粉固体颗粒的水性成壳溶液制备,其中所述胶囊的热处理在75℃下进行;(d)28天后的根据(c)的胶囊。如可以看到的,与仅使用藻酸盐作为成壳剂相比,采用另外的生物聚合物(如淀粉)提供了显著的增加(比较(a)与(b))。此外,加热胶囊提供了另外的机械强度,因为所采用的淀粉自身产生了更明显的网络(比较(a)/(b)与(c))。此外,观察到的效果随时间是稳定的,如通过(d)所证明的。
为了测量这些参数,用具有直径大于颗粒的平坦几何形状的压缩元件,用0.5mm/s的恒定压缩速度将胶囊压缩到25%应变(点1到点2),随后以0.5mm/s的相同恒定回缩速度使其返回到起始位置(点2到点3)。弹性(即胶囊的弹性)是在回缩和压缩的力距曲线下的面积比(2到3和1到2)。峰值力等于在25%应变(点2)时的最大力。
为了测量保留的能量,用具有直径大于颗粒的平坦几何形状的压缩元件,用0.5mm/s的恒定压缩速度将胶囊压缩至25%应变。使此位置保持15秒,然后使压缩元件以>0.5mm/s的速度回缩。保留的能量(即保留)是25%应变压缩结束时的力与25%应变压缩开始时的力之间的比率。
图13示出了以下胶囊的测量的弹性(◆)、保留(■)和峰值力(▲):(a)胶囊,其在步骤d.中使用仅包含1wt%藻酸钠的水性成壳溶液制备,提供基本上由藻酸钙组成的壳;(b)胶囊,其在步骤d.中使用包含0.67wt%藻酸钠和1.33wt%果胶的水性成壳溶液制备;(c)胶囊,其在步骤d.中使用包含0.67wt%藻酸钠和1.33wt%果胶的水性成壳溶液制备,其中所述胶囊另外通过浸入壳聚糖水溶液(2wt%)中10min至30min而用壳聚糖包覆;(d)胶囊,其在步骤d.中使用包含0.67wt%藻酸钠和1.33wt%果胶的水性成壳溶液制备,其中所述胶囊另外通过浸入壳聚糖水溶液(2wt%)中10min至30min而用壳聚糖包覆,并且其中所述胶囊的热处理在90℃下进行。
下表展示了可以在根据本发明的方法中使用的合适配方:
表1:水性分散相在油相中的成核乳液的产生
组分 浓度(wt%)
20-30
CaCl2 2-5
PGPR 0.03-0.15
葵花油 64.85-77.97
表2:生成具有>270μm核尺寸的胶囊的水性成壳溶液的产生
组分 浓度(wt%)
藻酸钠 0.1-2
乙醇 10-20
78-89.9
表3:生成具有<270μm核尺寸的胶囊的水性成壳溶液的产生
组分 浓度(wt%)
藻酸钠 0.1-2
乙醇 21-30
68-78.9
第二水相是PVA在水中的1wt%溶液。

Claims (25)

1.一种用于产生具有包封油核的基质壳的胶囊的方法,所述方法包括以下步骤:
a.在第一腔室中提供水性分散相在油相中的成核乳液,所述水性分散相包含水和胶凝诱导剂,所述乳液还包含第一表面活性剂;
b.在第二腔室中提供第二水溶液,所述水溶液包含水和第二表面活性剂;
其中所述第一腔室和所述第二腔室通过一个或多个通道、优选地通过微通道流体连接;所述方法还包括:
c.将步骤a.的成核乳液从所述第一腔室引导通过所述一个或多个通道进入所述第二腔室中,以形成步骤a.的成核乳液在步骤b.的第二水溶液中的分散体;
d.将步骤c.中形成的分散体与水性成壳溶液混合,所述水性成壳溶液包含水和水溶性基质形成剂;
其中所述胶凝诱导剂和所述基质形成剂经构造使得它们能够彼此进行化学反应以形成水不溶性基质壳;所述方法还包括:
e.使所述胶凝诱导剂和所述基质形成剂在步骤c.中形成的分散体中反应,以形成包封油核的水不溶性基质壳的胶囊。
2.根据权利要求1所述的方法,其中步骤a.中的油相另外包含至少一种目标化合物。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中步骤a.包括子步骤a1.将所述胶凝诱导剂溶解在水中以形成溶液,和a2.将所形成的溶液与所述油相和所述第一表面活性剂混合。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在步骤c.之后,将步骤c.中形成的分散体递送到含有步骤d的水性成壳溶液的胶凝器皿中。
5.根据权利要求4所述的方法,其还包括在所述胶凝器皿内搅拌步骤a.的成核乳液在步骤b.的水溶液中的递送分散体和所述水性成壳溶液。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述第一表面活性剂是非离子表面活性剂,如聚甘油聚蓖麻醇酸酯(PGPR)或斯潘衍生物,如斯潘80或斯潘85。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述第二表面活性剂选自聚乙烯醇(PVA);聚山梨醇酯,如吐温20或吐温80;皂苷;皂苷元,即皂树提取物;阿拉伯胶;β乳球蛋白;十二烷基硫酸钠;大豆卵磷脂;酪蛋白酸钠;马铃薯蛋白分离物;乳清蛋白分离物;辛烯基琥珀酸淀粉酯。优选选自聚乙烯醇、聚山梨醇酯如吐温20或吐温80、β-乳球蛋白和辛烯基琥珀酸淀粉酯。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述基质形成剂是多糖或其盐。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述胶凝诱导剂是无机盐,特别是碱土金属盐,特别是碱土金属卤化物、碱土金属拟卤化物、碱土金属羧酸盐或碱土金属硝酸盐,或碱金属卤化物、碱金属拟卤化物、碱金属羧酸盐或碱金属硝酸盐。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在步骤d前将渗透调节剂如醇或糖添加到所述水性成壳溶液中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中向所述第一腔室施加1.01巴至1.15巴、优选1.03巴至1.07巴的压力,和/或其中向所述第二腔室施加1.02巴至1.2巴、优选1.05巴至1.1巴的压力。
12.根据权利要求11所述的方法,其中施加到所述第一腔室的压力小于施加到所述第二腔室的压力。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中步骤d.中的混合是用搅拌器以10rpm至800rpm、优选以50rpm至700rpm搅拌来进行的。
14.根据权利要求13所述的方法,其中在步骤d前用搅拌器以500rpm至800rpm搅拌所述水性成壳溶液,并且其中在步骤d.期间以50rpm至150rpm、优选100rpm至120rpm搅拌。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中步骤e.进行5min至25min,优选8min至12min或15min至20min。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在步骤e.之后,所述胶囊通过浸涂用另外层包覆。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述胶囊用两个或更多个另外层包覆。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在步骤e.之后,将所形成的胶囊分离、固化和/或保存。
19.一种胶囊、特别是微胶囊的组件,其包括根据权利要求1至18中任一项所述的方法生产的多个胶囊。
20.根据权利要求19所述的胶囊的组件,其中所述胶囊具有等尺寸分布,变异系数是10%或更小。
21.一种微滴的分散体,所述分散体包含水性连续相和分散相的微滴;
其中所述分散相的每个微滴是水性分散相在油相中的微乳液,其中所述水性分散相包含水和溶解的胶凝诱导剂,其中每个微滴还包含第一表面活性剂;并且其中
所述微滴的分散体还包含第二表面活性剂。
22.根据权利要求21所述的分散体,其中所述油相包含至少一种目标化合物。
23.根据权利要求21或22所述的分散体,其中所述第一表面活性剂是非离子表面活性剂,如聚甘油聚蓖麻醇酸酯(PGPR)或斯潘衍生物,如斯潘80或斯潘85,和/或其中所述第二表面活性剂选自聚乙烯醇(PVA);聚山梨醇酯,如吐温20或吐温80;皂苷;皂苷元,即皂树提取物;阿拉伯胶;β乳球蛋白;十二烷基硫酸钠;大豆卵磷脂;酪蛋白酸钠;马铃薯蛋白分离物;乳清蛋白分离物;辛烯基琥珀酸淀粉酯。优选选自聚乙烯醇、聚山梨醇酯如吐温20或吐温80、β-乳球蛋白和辛烯基琥珀酸淀粉酯。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的分散体,其中所述胶凝诱导剂是无机盐,特别是碱土金属盐,特别是碱土金属卤化物、碱土金属拟卤化物、碱土金属羧酸盐或碱土金属硝酸盐。
25.一种用于生产具有包封油核的基质壳的胶囊的装置,所述装置包括:
a.用于供应水性分散相在油相中的成核乳液的第一入口(2),所述水性分散相包含水和溶解的胶凝诱导剂,所述乳液还包含第一表面活性剂,所述第一入口(2)通向第一腔室(4);
b.用于供应第二水溶液的第二入口(3),所述水溶液包含水和第二表面活性剂,所述第二入口(3)通向第二腔室(5);
c.用于从所述第二腔室(5)收集分散体或微滴的分散体出口(6);
d.一个或多个通道(10),优选地微通道,其中所述一个或多个通道(10)流体连接所述第一腔室(4)与所述第二腔室(5);
e.胶凝器皿(105),优选流体连接至所述分散体出口(6),所述胶凝器皿包含水性成壳溶液,所述水性成壳溶液包含水和水溶性基质形成剂。
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