CN102698664B - 一种包水微胶囊的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为了解决现有油脂类壁材用于制备包水微胶囊容易出现壁材变质霉化，芯材即水包埋不严密，芯材利用率低，水分易散失，保存时间短等问题，以及传统的包水微胶囊选用尿素-甲醛预聚物作为壁材通常用于化肥、印刷等领域而存在的适用范围小，不适用于安全卫生要求较高的行业的不足，提供了一种包水微胶囊的制备方法，所得的微胶囊可实现较好的纯水包埋效果，形成的包水微胶囊具有包埋严密，芯材利用率高，水分不易散，失保存时间长等特点，采用以下技术手段，步骤如下：1）配料；2）投料；3）密封设备；4）进液；5）收集。

Description

一种包水微胶囊的制备方法

技术领域

本发明涉及微胶囊的制备，具体涉及一种包水微胶囊的制备方法。

背景技术

微胶囊是指利用成膜材料将固体、液体或气体囊于其中，形成直径几十微米至上千微米的微小容器。微胶囊内部装载的物料称为芯材或称囊心物质，外部包囊的壁膜称为壁材或称为包囊材料。微胶囊有多种分类方法：从芯材看，可分为单核和复核微胶囊；从壁材结构看，可分为单层膜和多层膜微胶囊；从壁材组成看，可分为无机膜和有机膜微胶囊；从透过性看，又可分为不透和半透微胶囊，半透微胶囊通常称为缓释微胶囊。微胶囊具有保护物质免受环境影响，降低毒性，掩蔽不良味道，控制芯材释放，延长存储期，改变物态便于携带和运输，改变物性使不相容的成分均匀混合，易于降解等功能，这些功能使微胶囊技术在工业领域中得到了广泛应用。

微胶囊的使用效果好坏，很大一部分因素取决于其壁材，不同的应用条件对微胶囊壁材有不同的要求。可用作微胶囊壁材的多是天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料，通常要根据芯材的物理性质来选择适宜的壁材，油溶性的芯材需选水溶性的壁材，水溶性的芯材则选油溶性的壁材，即壁材应不与芯材反应或混溶。在选择壁材时还要考虑壁材本身的性能，如渗透性、稳定性、机械强度、溶解性、可聚合性、黏度、电性能、吸湿性及成膜性等，对于生物活性物质的芯材，还要着重考虑壁材的毒性，与芯材的相容性。

壁材主要有蛋白质类如明胶、骨胶、纤维蛋白原、血红蛋白及氨基酸，植物胶类如树胶、阿拉伯树胶、琼脂、褐藻酸钠鹿角胶，蜡类如石蜡、松香、蜂蜡等，还有现在被广泛用作生物微胶囊的海藻酸盐类和壳聚糖类，以及天然高分子材料、半合成高分子材料、合成高分子材料等，原则上，只要能够包囊芯材成膜的高分子材料都可作为微胶囊的壁材。

但在现有技术中，已知用作微胶囊芯材的物质有胶黏剂、催化剂、除垢剂、增塑剂、稳定剂、油墨、涂料、染料、颜料、溶剂、液晶、金属单体等，可分为：①香料、气体和气味等挥发性很高的物质；②某些液体反应性物质在涂料和黏合剂等用作固化剂或混合催化剂；③杀虫剂、农药等有毒物质；④对光、氧和湿度敏感的化合物；⑤微胶囊化可改变物质的功能，如将密度小的物质微胶囊化，能提高其使用性能。上述芯材基本均为油溶性、脂溶性物质或者固体，而针对使用纯水或者含有水溶性溶剂的溶液作为芯材的微胶囊，虽然按照原理，可以选油溶性的壁材，但在实际应用中，往往会出现壁材变质霉化、包埋率和芯材利用率低、保存时间和保存效果不佳的问题。

例如申请号为201010137378.8，名为“一种微胶囊的制备方法”的发明专利,采用了将壁材与溶解有有效成分的水溶液以及有机溶剂进行混合分散,制备出油包水型乳液，在搅拌或者加热条件下配合催化剂的作用，使壁材形成膜状物,将溶有有效成分的乳液液滴包裹起来,然后通过过滤、离心或者蒸馏除去连续相,再经过洗涤即得到微胶囊。该技术由于需要加热蒸馏去除连续相的步骤，并不适用于制备包水微胶囊。

又例如申请人为泽尼卡有限公司，专利号：97181638.7的发明专利“新的油包水微胶囊化方法及由此制备的微胶囊剂”，该发明公开了一种可用于包封含水物质甚至水的微胶囊剂的方法，其技术方案是选用尿素—甲醛作为预聚物，将其与欲包封物质溶解在水中形成水相，同时制备含有有机溶剂和表面活性剂的连续有机液，然后将水相分散在有机液中形成乳状液，乳状液包括水相分散液滴，在分散液滴和有机液之间形成一个界面，在催化剂的作用下，将乳状液加热至20-100℃，尿素—甲醛预聚物发生自缩合作用，从而将水相液滴包封起来形成胶囊。

该发明主要利用了尿素与甲醛的缩合反应机理，尿素和甲醛存在着复杂的反应机理，这是因为其反应过程受到pH值、温度和时间的影响，尿素和甲醛反应生成大分子脲醛树脂，发生加成和缩合反应：1)加成反应。碱性条件下，在尿素和甲醛在水溶液中，当甲醛与尿素的摩尔比≤1发生加成反应生成比较稳定的一羟甲基脲(以U代表NH2—CO—NH2)。     U+HCHO→U—CH2—OH(一羟甲基脲)     一羟甲基脲继续与甲醛反应生成二羟甲基脲。     U—CH2—OH+HCHO→HO—CH2—U—CH2—OH     还可以生成少量的三羟甲基脲、四羟甲基脲。一羟甲基脲、二羟甲基脲和三羟甲基脲的反应速度比为9：3：1，理论上比较完全的加成反应时间为1h。

尿素—甲醛结合可增加尿素粒子强度，提高肥效利用率，即缓释化肥，20世纪40年代，LeeJ.Y等研究发现尿素与甲醛的缩合产物的释氨速度明显低于尿素，并在美国牧场进行了试验，证实这种缩合物具有良好的肥效。从此，许多国家便开始将其作为缓释化肥进行试验研究。1955年德国BASF公司开始生产脲甲醛，是第一个商品化的缓释肥料，目前占缓/控释肥消费总量的40%。可以看出，该技术主要用于化肥、农药以及颜料油墨等领域，适用范围有限，并且在其制备工艺过程中需要加热至20-100℃以去除水分，根本无法用于用于制备包水的微胶囊，会出现芯材即水包埋不严密，芯材利用率低，水分易散失等问题。

发明内容：

为了解决背景技术中存在的现有油脂类壁材用于制备包水微胶囊容易出现壁材变质霉化，芯材即水包埋不严密，芯材利用率低，水分易散失，保存时间短等问题，以及传统的包水微胶囊选用尿素-甲醛预聚物作为壁材通常用于化肥、印刷等领域而存在的适用范围小，不适用于安全卫生要求较高的行业的不足，本发明的目的在于提供一种包水微胶囊的制备方法，所得的微胶囊可实现较好的纯水包埋效果，形成的包水微胶囊具有包埋严密，芯材利用率高，水分不易散失，失保存时间长等特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：一种包水微胶囊的制备方法，其特征在于，采用的步骤如下：

1）配料

   分别按照以下配比将芯材、壁材称取相应比例的质量分别充分混合备用；其中芯材为甘油25-36份；纯净水15-25份；壁材为二氧化硅40-50份；普鲁兰多糖0.1-0.2份；山梨醇0.2-0.8份；木糖醇0.2-0.8份；

2）投料

将壁材称重后，缓慢投入制粒流化床;把料车送入对应位置，取料孔应拉开，用于在操作过程中查看物料状态，查看物料时，抽送应快速；

3）密封设备

将设备密封，使流化床内形成密闭空间，通过观察口确定物料情况，根据物料量决定风速，调节引风的风力大小，使壁材充分沸腾，根据物料质量调节清灰周期；

4）进液

先排气，排空气泡，再连接喷枪，开启蠕动泵，调节进液速率，使液体均匀喷洒在流化床中，调节喷枪压力控制微胶囊的粒径大小，使用后用气嘴喷气，排空输送管内残余液体，最后用清水清洗；

5）收集

待喷液完毕后，按顺序关闭操作按钮，干燥塔中微胶囊完全静置后，移开流化床尽量避免产品飞扬散溅。

所述步骤3中的风力大小为：25—35  HZ。

所述步骤4中的进液速率为：10—20  rpm。

所述步骤4中的喷枪压力： 0.3 pa。

所述二氧化硅是构成微胶囊壁主要成分，形成微胶囊骨架；

所述普鲁兰多糖是一种水溶性粘质多糖，粘结成型剂，成膜隔绝空气，形成稳定密闭的微囊，防止水分挥发；所述木糖醇遇水溶解形成高渗溶液促进微胶囊保持水分，防冻保湿，利于微胶囊在低温下保存，同时抑制细菌生长；所述山梨醇可填充二氧化硅形成骨架间的缝隙、冷冻时保护微胶囊结构。

本发明的有益效果是：

a、本发明提供了一种新型的制备包水微胶囊的壁材，克服了传统的包水微胶囊选用尿素-甲醛预聚物作为壁材通常用于化肥、印刷等领域而存在的适用范围小，不适用于安全卫生要求较高的行业的不足，本发明中所选用的壁材原料均为常用的符合国家标准的食品行业原料，较好的解决了这一问题。

b、本发明所述包水微胶囊壁材由于性质稳定，不溶于水也不会和谁发生反应，所以将其用于包埋水分其保存时间及保存效果均优于油脂类的壁材，解决了现有油脂类壁材用于制备包水微胶囊容易出现壁材变质霉化，芯材即水包埋不严密，芯材利用率低，水分易散失，保存时间短等问题。

c、使用被发明所述壁材制备的包水微胶囊，其微胶囊饱满率达到80%—90%，芯材利用率控制在85%—98%，通过常压干燥法测定，微胶囊的含水率在20%以上，将其置于常温小保存3个月，重新测定水分几乎无损失，包埋效果十分优越。

d、本发明采用的流化床喷涂法在包覆芯材的过程中壁材分布均匀，从而减少了壁材的用量，包埋率高，使用范围广。

具体实施方式

实施例1

本实施例按照以下步骤进行：

1）配料

    分别称取普鲁兰多糖0.1份、山梨醇0.5份、木糖醇0.6份、二氧化硅50份充分混合，芯材（水20份、甘油28.8份）相应比例的质量充分混合，待备用。

2）投料

将壁材缓慢投入制粒流化床。把料车送入对应位置。取料孔处于“拉开”状态。

3）密封设备

操作控制面板，密封设备，使流化床内形成密闭空间。调节引风的风力在25HZ，使壁材充分沸腾。

4）进液

开启蠕动泵，调节进液速率在14rpm，使液体均匀喷洒在流化床中。调解喷枪压力在0.3Pa。

5）收集

待喷液完毕后，按顺序关闭操作按钮，干燥塔中微胶囊完全静置后，移开流化床尽量避免产品飞扬散溅。

收集产品90份，含水量在21%。

实施例2

本实施例按照以下步骤进行：

1）配料

    分别称取普鲁兰多糖0.1份、山梨醇0.5份、木糖醇0.6份、二氧化硅50份充分混合，芯材（水20份、甘油28.8份）相应比例的质量充分混合，待备用。

2）投料

将壁材缓慢投入制粒流化床。把料车送入对应位置。取料孔处于“拉开”状态。

3）密封设备

操作控制面板，密封设备，使流化床内形成密闭空间。调节引风的风力在25HZ，使壁材充分沸腾。

4）进液

开启蠕动泵，调节进液速率在14rpm，使液体均匀喷洒在流化床中。调解喷枪压力在0.3Pa。

5）收集

待喷液完毕后，按顺序关闭操作按钮，干燥塔中微胶囊完全静置后，移开流化床尽量避免产品飞扬散溅。

收集产品93份，含水量在24%，调节工艺参数，产品产率及微胶囊产品含水率都在增加。

实施例3

本实施例按照以下步骤进行：

1）配料

   分别称取普鲁兰多糖0.2份、山梨醇0.5份、木糖醇0.6份、二氧化硅40份充分混合，芯材（水20份、甘油38.7份）相应比例的质量充分混合，待备用。

2）投料

将壁材缓慢投入制粒流化床。把料车送入对应位置。取料孔处于“拉开”状态。

3）密封设备

操作控制面板，密封设备，使流化床内形成密闭空间。调节引风的风力在25HZ，使壁材充分沸腾。

4）进液

开启蠕动泵，调节进液速率在14rpm，使液体均匀喷洒在流化床中。调解喷枪压力在0.3Pa。

5）收集

待喷液完毕后，按顺序关闭操作按钮，干燥塔中微胶囊完全静置后，移开流化床尽量避免产品飞扬散溅。

收集产品95份，含水量在28%，调节配方比例，产品产率及微胶囊产品含水率都在增加。

实施例4

本实施例按照以下步骤进行：

1）配料

分别称取将壁材原料：普鲁兰多糖0.2份、山梨醇0.8份、木糖醇0.8份、二氧化硅44份充分混合, 芯材（水25份、甘油29.2份）相应比例的质量充分混合，待备用。

2）投料

将壁材缓慢投入制粒流化床。把料车送入对应位置。取料孔处于“拉开”状态。

3）密封设备

操作控制面板，密封设备，使流化床内形成密闭空间。调节引风的风力在25HZ，使壁材充分沸腾。

4）进液

开启蠕动泵，调节进液速率在14rpm，使液体均匀喷洒在流化床中。调解喷枪压力在0.3Pa。

5）收集

待喷液完毕后，按顺序关闭操作按钮，干燥塔中微胶囊完全静置后，移开流化床尽量避免产品飞扬散溅。

收集产品90份，含水量在26%，调节配方比例，产品产率及微胶囊产品含水率都在增加。

Claims (2)

1.一种包水微胶囊的制备方法，其特征在于，采用的步骤如下：

1）配料

   分别按照以下配比将芯材、壁材称取相应比例的质量分别充分混合备用，其中芯材为甘油25-36份；纯净水15-25份；壁材为二氧化硅40-50份；普鲁兰多糖0.1-0.2份；山梨醇0.2-0.8份；木糖醇0.2-0.8份；

2）投料

将壁材称重后，缓慢投入制粒流化床；把料车送入对应位置，取料孔应拉开，用于在操作过程中查看物料状态，查看物料时，抽送应快速；

3）密封设备

将设备密封，使流化床内形成密闭空间，通过观察口确定物料情况，根据物料量决定风速，调节引风的风力大小，使壁材充分沸腾，根据物料质量调节清灰周期；

4）进液

先排气，排空气泡，再连接喷枪，开启蠕动泵，调节进液速率，使液体均匀喷洒在流化床中，调节喷枪压力至0.3Pa，以控制微胶囊的粒径大小，使用后用气嘴喷气，排空输送管内残余液体，最后用清水清洗；

5）收集

待喷液完毕后，按顺序关闭操作按钮，干燥塔中微胶囊完全静置后，移开流化床尽量避免产品飞扬散溅。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的风力大小为：25—35  Hz。