CN109999718B - 液体球形颗粒制备装置和液体球形颗粒的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液体球形颗粒制备装置和液体球形颗粒制备方法，其中，液体球形颗粒制备装置，包括：贮液仓、驱动机构、活塞和固化池；贮液仓包括底仓壁，且底仓壁开设有第一开口；活塞至少部分位于贮液仓内且活塞的端部设有能够与第一开口配合的密封部，密封部能够在贮液仓内相对底仓壁远离或靠近运动，以使贮液仓的液体在第一开口开启和密封之间形成液滴；驱动机构与活塞连接，用于驱动密封部在贮液仓内相对底仓壁远离或靠近运动；固化池与贮液仓相对设置，用于承接从第一开口挤出的液滴并使液滴的表面形成固化膜。该液体球形颗粒制备装置能够有效地避免液滴拖尾、压迫变形的现象，使获得的液滴具有较高的球形度。

Description

液体球形颗粒制备装置和液体球形颗粒的制备方法

技术领域

本发明涉及液体包覆技术领域，特别涉及液体球形颗粒制备装置和液体球形颗粒制备方法。

背景技术

随着市场对健康和营养食品的需求不断增加，全球食品和饮料的活性成分包裹市场的需求也在急剧增长。对于膏状体的活性成分可以采用制粒工艺来实现包裹，但对于液体状的食品药物等，制粒工艺无法对其进行包覆。目前，市场上常用的液体包覆技术是锐孔法，即采用滴管等施加液体流，并利用液滴振动装置或脉冲装置来对流动的液滴施加一定的频率和振幅，从而将溶液射流断裂，使液滴进入固化液中进行固化，形成预设大小的液滴。该方法虽然能够实现液体包覆，但很容易出现拖尾现象，球形度较差，特别是对于大体积液滴，由于溶液的重力作用，在形成液滴的过程中，上方液滴不断向下方积累，导致液体球形颗粒压迫变形，形成液滴为水滴状，影响产品美观。

发明内容

基于此，有必要提供一种液体球形颗粒制备装置和液体球形颗粒制备方法。该液体球形颗粒制备装置能够有效地避免液滴拖尾、压迫变形的现象，使获得的液滴具有较好的球形度。

一种液体球形颗粒制备装置，包括：贮液仓、驱动机构、活塞和固化池；

所述贮液仓包括底仓壁，且底仓壁开设有第一开口；

所述活塞至少部分位于所述贮液仓内，且所述活塞的端部设有能够与所述第一开口配合的密封部，所述密封部能够在所述贮液仓内相对所述底仓壁远离或靠近运动，以使所述贮液仓的液体在所述第一开口开启和密封之间形成液滴；

所述驱动机构与所述活塞连接，用于驱动所述密封部在所述贮液仓内相对所述底仓壁远离或靠近运动；

所述固化池与所述贮液仓相对设置，用于承接从所述第一开口挤出的液滴并使所述液滴的表面形成固化膜。

在其中一实施例中，所述液体球形颗粒制备装置还包括液面检测传感器，所述液面检测传感器用于检测所述贮液仓内的液面。

在其中一实施例中，所述底仓壁从远离所述第一开口的一端至靠近所述第一开口的一端逐渐向所述第一开口的位置收拢。

在其中一实施例中，所述第一开口为圆形孔，所述第一开口的直径为5mm～20mm。

在其中一实施例中，所述密封部由疏水性软胶材料制成。

采用上述液体球形颗粒制备装置制备液体球形颗粒的方法，包括以下步骤：

向所述贮液仓内加入待制备的液体；

调节所述驱动机构，使所述活塞的密封部在所述贮液仓内以相对所述底仓壁重复远离、靠近运动的运动方式进行往复运动。

在其中一实施例中，所述活塞的运动方式为：

所述活塞进行一次往复运动所需的时间为0.05s～0.25s，且每进行一次往复运动活塞停止0.4s～0.6s。

在其中一实施例中，还包括向所述固化池中加入固化液的步骤，且添加的所述固化液满足以下公式：

h≤1.5d，其中d表示从所述第一开口滴出的液滴的直径，h表示所述第一开口外沿和所述固化液的液面之间的垂直距离。

在其中一实施例中，所述固化液为质量百分含量为0.5％-2％的钙离子溶液

在其中一实施例中，所述待制备的液体中含有质量百分含量为0.5％-2％的海藻酸钠。

上述液体球形颗粒制备装置，通过设置具备第一开口的贮液仓，并设置活塞在贮液仓内相对底仓壁远离或靠近运动，以使贮液仓的液体在第一开口开启和密封之间形成液滴，并进入与贮液仓相对设置的固化池中进行固化，在液滴表面形成固化膜。且由于该装置设置了驱动机构，控制活塞的运动频率，使液滴快速积累并快速压入固化池中，不仅可以形成大颗粒的产品，还可以有效地防止重力作用等导致的液滴压迫变形，同时其在活塞的端部设置了与第一开口吻合的密封部，用于截断液滴，有效地避免拖尾现象，也避免了后续液滴的推压作用而导致第一开口中形成的球形液滴变形，更进一步的保证了所形成的产品的形状。

且上述液体球形颗粒制备装置无需球形模具倒膜，制备过程简单，无需较高的技术要求，生产成本较低，应用价值较高。

附图说明

图1为一实施方式的液体球形颗粒制备装置的示意图；

图2为一实施方式的采用图1所示的液体球形颗粒制备装置制备而成的液体球形颗粒。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明一实施方式的液体球形颗粒制备装置10，包括贮液仓101、驱动机构102、活塞103和固化池104。其中，贮液仓101包括底仓壁1011和顶仓壁1012，底仓壁1011上开设有第一开口，顶仓壁1012上开设有第二开口。在一实施例中，第一开口为圆形孔，且第一开口的直径为5mm～20mm，以利于液体球形颗粒的形成。第二开口的形状和大小无特别限定，仅需能够使活塞103在贮液仓101中自由进行往复运动即可。

贮液仓101的底仓壁1011和顶仓壁1012的相对位置无特别限定，优选底仓壁1011和顶仓壁1012相对设置，更优选底仓壁1011和顶仓壁1012平行相对设置。贮液仓101的形状无特别限定，优选底仓壁从远离第一开口的一端至靠近第一开口的一端逐渐向第一开口的位置收拢，以形成液体球形颗粒。在一实施例中，底仓壁1011的面积S₁和顶仓壁1012的面积S₂之间关系为0＜S₁≤S₂/10。在另一实施例中，底仓壁1011的面积S₁和顶仓壁1012的面积S₂之间关系为S₂/30≤S₁≤S₂/10，以取得最佳效果。另外，贮液仓的底仓壁也可以为曲面，以利于液体向中心汇聚，使液滴具有较好的球形度。

形成贮液仓102的材料无特别限定，优选采用与待制备液体极性相反的材料，以防止液体粘附而造成液滴拖尾的现象。可理解的，可以在贮液仓表面涂覆一层与待制备液体极性相反的涂层，在此不做特别限定。在一实施例中，贮液仓的内壁具有疏水性表面。

另外，还可以在贮液仓101的仓壁上开设第三开口和第四开口，其中第三开口用于进料，第四开口用于排料，并设置与第三开口和/或第四开口对应的管道和阀门，以控制贮液仓内液体的进入和排出，保持贮液仓内液压在一定范围内，增强制得产品的均一性，同时也方便贮液仓的清洗等。还可以在贮液仓101内设置相应的传感器，例如液面检测传感器、温度传感器、压力传感器等，以方便检测液体的相关情况。在一实施例中，贮液仓101内设置了液面检测传感器，一方面防止溶液溢出，另一方面通过检测贮液仓内液体的变化，控制物料的进出，进而保证每次贮液仓的底仓壁的液压相同，使产生液滴具有较高的均一性。在另一实施例中，贮液仓101内设置有控温装置，检测贮液仓内液体温度，并维持贮液仓内液体的温度在预设温度范围内，以防止活塞103运动过程中产生的热量而导致活性组分失活。

驱动机构102为控制活塞运动的零部件，其可以为电动、机械或光学控制滑台等。且其设置的位置无特别限定，优选设置在贮液仓101外，以利于维修。在一实施例中，驱动机构102设置在贮液仓101的第二仓壁1012的外壁上。驱动机构102包括运动单元和控制单元，运动单元与活塞连接，控制单元用于控制活塞的运动方式。

活塞103至少部分位于位于贮液仓101内，并沿第一开口的中心轴线方向进行往复运动。在一实施例中，活塞103通过第二开口穿插在贮液仓101内，且活塞103的位于贮液仓101内的一端的端部设置有与第一开口吻合的密封部1031，当活塞103与第一开口接触时，密封部1031用于密封第一开口。驱动机构102带动活塞103沿第一开口的中心轴线方向进行往复运动，即密封部1031能够在贮液仓101内相对底仓壁1011远离或靠近运动，以使贮液仓101的液体在第一开口开启和密封之间形成液滴。具体地，当活塞103远离第一开口时，液体流出，活塞与第一开口接触时，堵住贮液仓，截断液流，如此可以有效地防止拖尾现象的发生，当活塞较快速往返时，仓底部流出的液体便可产生液体球形颗粒。为了起到更好的截留以及堵塞作用，优选密封部1031由软胶材料制成，且该材料具有与待制备液体相反的极性，或者在密封部1031上涂覆一层与待制备液体极性相反的涂层。在一实施例中，密封部由疏水性软胶材料制成。另外，密封部1031的形状和大小无特别限定，根据第一开口的形状和大小来进行选择。

需要说明的是，第一开口和活塞的数目无特别限定，根据生产工艺进行选择，可以在同一贮液仓的第一仓壁1011开设数个第一开口，并设置与各个第一开口对应的活塞103，同时生产，提高产能。优选数个活塞以相同的频率进行运动，以防止液面紊乱所导致的液面内压的变化，而影响产品的均一性。另外也可以设置多个贮液仓，各个贮液仓内设置对应的活塞及其相关的零部件，以避免内部液面紊乱而影响产品的均一性。

固化池104与贮液仓101相对设置，用于固化从第一开口滴出的液滴。可以根据所选择的固化方法来设置固化池中零部件。固化方法可以为固化液固化、光固化、温控固化等。在一实施例中，固化池中包含有固化液。在另一实施例中，固化液的液面顶仓壁满足以下公式：h≤1.5d，其中d表示从第一开口滴出的液滴的直径，h表示第一开口外沿和固化液的液面之间的垂直距离。固化液的种类无特别限定，其可为如氯化钙、乳酸钙等的钙离子溶液，也可以为琼脂糖、明胶、壳聚糖等聚合物。在一实施例中，固化液为质量百分含量为0.5％-2％的钙离子溶液。仅需在待制备液体中加入少量海藻酸盐，液滴进入固化液后，能够迅速固化，可以有效地防止由于溶液阻力的作用而导致液滴变形。此外，还可以在固化液中加入需要包裹的其他材料或辅料，以满足各类产品的需求，在此不做特别限定。

上述液体球形颗粒制备装置10，通过设置具备第一开口的贮液仓101，并设置活塞103在贮液仓101内相对底仓壁1011远离或靠近运动，以使贮液仓101的液体在第一开口开启和密封之间形成液滴，进入与贮液仓101相对设置的固化池104中进行固化，在液滴表面形成固化膜。且由于该装置设置了驱动机构102，控制活塞103的运动频率，使液滴快速积累并快速压入固化池104中，不仅可以形成大颗粒的产品，还可以有效地防止的重力作用等导致的液滴变形，同时其在活塞103的端部设置了与第一开口吻合的密封部1031，用于截断液滴，有效地避免拖尾等现象，也避免了后续液滴的推压作用而导致第一开口中形成的球形液滴变形，更进一步的保证了所形成的产品的形状，图2为采用上述装置制得的液体球形颗粒产品，从图2可以看出，该产品具有较高球形度，且均一性较好。此外，图2所示的产品的平均粒径达到1cm，说明上述装置即使制备大颗粒产品也能获得较好的球形度。

本发明另一实施方式的采用上述液体球形颗粒制备装置制备液体球形颗粒的方法，包括以下步骤：

S101：向贮液仓内加入待制备的液体。

待制备液体是指需要进行包裹的液体，例如：果汁、药液等；根据固化方法，在配制待制备液体时可以添加一定的添加剂，在一实施例中，待制备液体中含有质量百分含量为0.5％-2％的海藻酸钠，其进入含钙离子的固化液中，可以将液滴表面固化，形成液体球形颗粒包裹产品。

S102：调节驱动机构，使活塞的密封部在贮液仓内以相对底仓壁重复远离、靠近运动的运动方式进行往复运动。

通过控制活塞运动频率可以控制液滴速度，进而控制所制备的液体球形颗粒的大小。此外，预先固定液滴运动频率有利于形成粒度均一的液滴。在一实施例中，活塞的运动方式为：活塞进行一次往复运动所需的时间为0.05s～0.25s，且每进行一次往复运动活塞停止0.4秒-0.6秒。其中，活塞每0.05s～0.25s进行一次往复运动，然后停止0.4s-0.6s，以防止前一颗未固化，后一滴又产生形成堆积，这样即可以防止液滴重力作用所导致的变形，又可以防止液滴拖尾、堆积等导致的变形，使形成的产品具有较好的球形度。

在一实施例中，上述制备方法还包括向固化池中加入固化液的步骤，且添加的固化液满足以下公式：h≤1.5d，其中d表示从第一开口滴出的液滴的直径，h表示第一开口外沿和固化液的液面之间的垂直距离。在另一实施例中，加入的固化液为质量百分含量为0.5％-2％的钙离子溶液。

上述液体球形颗粒制备方法弥补了制丸机只能用粘稠的膏状体制作球形颗粒，无法使用液体溶液来制作球形颗粒。克服了传统球状颗粒形状不规则，带有多余的后缀，提高了产品美观。且该方法无需球形模具倒膜，制备过程简单，无需较高的技术要求，生产成本较低，具有较高的应用价值。此外，上述液体球形颗粒制备方法能够对液体进行包覆，一方面可以方便液体制剂的携带和使用，同时其还可以避免内部活性组分被氧化，增强保护力度，且其还可以遮掩药物等的不愉快味道，提高使用者的接受度，故上述液体球形颗粒制备装置及其方法适宜用于制备夜妆药品、食品或化妆品。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液体球形颗粒制备装置，其特征在于，包括：贮液仓、驱动机构、活塞和固化池；

所述贮液仓包括底仓壁，且底仓壁开设有第一开口；

所述活塞至少部分位于所述贮液仓内，且所述活塞的端部设有能够与所述第一开口配合的密封部，所述密封部能够在所述贮液仓内相对所述底仓壁远离或靠近运动，以使所述贮液仓的液体在所述第一开口开启和密封之间形成液滴；

所述驱动机构与所述活塞连接，用于驱动所述密封部在所述贮液仓内相对所述底仓壁远离或靠近运动；

所述固化池与所述贮液仓相对设置，用于承接从所述第一开口挤出的液滴并使所述液滴的表面形成固化膜；

所述密封部由疏水性软胶材料制成；

贮液仓的内壁具有疏水性表面。

2.根据权利要求1所述的液体球形颗粒制备装置，其特征在于，还包括液面检测传感器，所述液面检测传感器用于检测所述贮液仓内的液面。

3.根据权利要求1所述的制备液体球形颗粒的装置，其特征在于，所述底仓壁从远离所述第一开口的一端至靠近所述第一开口的一端逐渐向所述第一开口的位置收拢。

4.根据权利要求3所述的液体球形颗粒制备装置，其特征在于，所述第一开口为圆形孔，且所述第一开口的直径为5mm～20mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的液体球形颗粒制备装置，其特征在于，所述驱动机构用于带动活塞沿第一开口的中心轴线方向进行往复运动。

6.采用权利要求1-5任一项所述的液体球形颗粒制备装置制备液体球形颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：

向所述贮液仓内加入待制备的液体；

向所述固化池中加入固化液；

调节所述驱动机构，使所述活塞的密封部在所述贮液仓内以相对所述底仓壁重复远离、靠近运动的运动方式进行往复运动。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述活塞预定的方式为：

所述活塞进行一次往复运动所需的时间为0.05s～0.25s，且每进行一次往复运动活塞停止0.4s～0.6s。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述固化池中添加的所述固化液满足以下要求：

h≤1.5d，其中d表示从所述第一开口滴出的液滴的直径，h表示所述第一开口外沿和所述固化液的液面之间的垂直距离。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述固化液为质量百分含量为0.5％-2％的钙离子溶液。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述待制备的液体中含有质量百分含量为0.5％-2％的海藻酸钠。

Images