CN112007584A - 一种油脂的超临界颗粒制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种油脂的超临界颗粒制备工艺，工艺流程如下：在超临界状态下将壁材、油脂与乳化剂溶解在流体CO2中，形成超临界微乳液；通过一定的搅拌时间、速度以及一定的压力、温度膨胀后，以一定流速通过喷嘴喷出至收集釜，形成纳米颗粒悬浮液；喷嘴为可拆卸结构，包括喷头、压力传感器、温度传感器、控制系统和发热套。本发明在低温无氧的状态下，将油脂包裹在壁材中，能够保持油脂中的有效成分不易被氧化，明显提高了油脂的质量稳定性，极大地扩大了原有易氧化油脂的适用范围，超临界乳化工艺过程中壁材用量少，具有好的包埋效率，更低的表面油率，同时喷嘴通过压力传感器监控药物堵塞情况，并采用发热套升温解决药物堵塞问题。
Description
技术领域
本发明涉及药物制剂技术领域，尤其涉及一种油脂的超临界颗粒制备工艺。
背景技术
不饱和脂肪酸油脂作为人体体内脂肪的主要构成成分，是一种不可缺少的脂肪酸。自然界中常见的不饱和脂肪酸主要分为3大类：以鱼油所含的20碳5烯酸(EPA)和2碳6烯酸(DHA)为代表的ω-3系列不饱和脂肪酸、以植物油中所含的亚油酸为代表的ω-6系列不饱和脂肪酸和以茶油所含油酸为代表的ω-9系列不饱和脂肪酸。
研究表明，由于不饱和脂肪酸油脂具有多种生物活性物质(ω-3、ω-6和ω-9系列不饱和脂肪酸)，使大部分油脂具有预防心血管、高血压、类风湿关节炎、抑郁和其他等人体多种疾病的功效，从而在化妆品、食品、医药等领域有广泛的应用价值。
但是，不饱和脂肪酸油脂极易氧化产生酸败而出现较刺鼻的气味，并且在光催化条件下易发生异构化，从而影响其质量。这些缺点都制约着油脂的应用发展，极大地影响了不饱和脂肪酸油脂的整体适用性，在应用方面受到限制。因此，保证油脂质量具有现实意义。
中国专利CN102742674A公开了一种棕榈仁油粉末油脂的制备方法，中国专利CN109673850A公开了一种多功能粉末油脂及其制备方法。但是上述方法没有对针对油脂氧化性进行保护。
中国专利CN109042924A公开使用了一种油脂微胶囊粉末及其制作方法，发明所述的是，壁材包括麦芽糊精和大豆分离蛋白，油脂包括紫苏油、藻油、亚麻籽油，添加剂包括阿拉伯胶、单硬脂酸甘油和抗氧化剂，通过喷雾干燥法得到微胶囊化效率为91.23％的微胶囊粉末。但是专利使用的喷雾干燥法，由于在高温的条件下，会直接导致油脂质量改变，并且生产出来的产品粒径不均一，部分会出现凹陷破裂等现象。
中国专利CN108514030A公开了一种粉末油脂及其制备方法，发明所述壁材原材料为大豆分离蛋白、卡拉胶、淀粉，所述芯材为聚甘油酯和硬质酸钠，通过混匀、乳化、均质、速冻和真空加热干燥相结合的方法得到包埋率为97％以上的粉末油脂。上述方法操作较为繁琐，有溶剂残留的风险，并且干燥速率低，工艺时间长，对设备也需要较高的要求，不利于工业化生产。
为解决上述问题，本申请中提出一种油脂的超临界颗粒制备工艺。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种油脂的超临界颗粒制备工艺，本发明在低温无氧的状态下，将油脂包裹在壁材中，能够保持油脂中的有效成分不易被氧化，明显提高了油脂的质量稳定性，极大地扩大了原有易氧化油脂的适用范围，超临界乳化工艺过程中壁材用量少，具有好的包埋效率，更低的表面油率，同时喷嘴通过压力传感器监控药物堵塞情况，并采用发热套升温解决药物堵塞问题。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种油脂的超临界颗粒制备工艺，工艺流程如下：
S1、将一定量的芯材、壁材与助表面活性剂加入到特制的反应釜中；芯材为鱼油或亚麻籽油；壁材为阿拉伯胶和海藻酸钠；助表面活性剂为吐温80；
S2、待反应釜温度达到设定温度，开启气瓶向反应釜中通入CO2气体，置换釜内空气后升压达到釜内设定压力；
S3、开启反应釜出口阀，调节流体流速，并开启反应釜下方磁力搅拌器，高速搅拌形成超临界微乳液；在此过程中，处于超临界状态下，两相混合后表面张力为0；
S4、当体系压力和流量稳定时，将S3中的超临界微乳液在设定的压力、温度条件下预膨胀后，以一定流速通过喷嘴快速喷射至超临界收集釜内的水相介质中，经分散并沉析，形成油脂颗粒混悬液；
S5、分离，得到出油脂颗粒。
优选的，在S3中，磁力搅拌功率为20-30Kw，优选为23-25Kw；磁力搅拌时间为15-35min，优选为18-30min。
优选的，在S4中，预膨胀压力为5-35MPa，优选为20-28MPa；预膨胀温度为315-35K，优选为325-340K。
优选的，在S4中，超临界微乳液以1-15L/min的流速喷射至水相介质中，优选流速为3-7L/min。
优选的，在S5中，油脂颗粒平均粒径为30-801nm。
优选的，在优选条件下制备出的样品粒度分布窄而均匀，平均粒径在100nm以下。
优选的，喷嘴为可拆卸结构，包括喷头、压力传感器、温度传感器、控制系统和发热套；喷嘴内部原料喷头的一端设置有缓冲室；压力传感器设置在缓冲室内部；发热套设置在喷头的外部。
优选的，控制系统和压力传感器、温度传感器、发热套通讯连接。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
一、本发明通过超临界流体技术进行油脂制粒，使得易氧化油脂在加工过程中处于低温无氧的状态，不易破坏油脂中的活性成分。
二、本发明设置药物材料在超临界状态下的乳化，是一种全新的低温乳化技术，并且两相混合后表面张力为0。
三、本发明将超临界流体技术与传统乳液法结合起来，壁材用量少，包埋率较高，为制备脂质体提供了新的方法，为进一步包封热敏性等不稳定药物创造了条件。
四、本发明在制备易氧化油脂颗粒时，通过喷嘴结构中压力传感器的调控确定药物有无堵塞喷头，并通过发热套解决堵塞问题。
附图说明
图1为本发明提出的一种油脂的超临界颗粒制备工艺中喷嘴的纵向剖视图。
图2为本发明提出的一种油脂的超临界颗粒制备工艺中喷嘴的横向剖视图。
附图标注：1、喷头；2、压力传感器；3、温度传感器；4、发热套；5、缓冲室。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
将10g阿拉伯胶和3g海藻酸钠混合，注入CO2流体反应釜中，加入吐温80与亚麻籽油，封盖。打开CO2钢瓶，由高压泵加压后进入流体反应釜。储罐中50mL纯化水以5mL/min速度注入反应釜。调节预膨胀压力为5MPa，预膨胀温度为38K，磁力搅拌功率为20MPa，进行搅拌，搅拌时间为30min，直至微乳液充分形成。接着设定收集釜的压力为5MPa，温度为298K，控制超临界CO2沉析条件，快速释放压力，形成的微乳液随CO2经喷嘴以2L/min的流速喷射进收集釜，使油脂颗粒均匀分散在水相介质中。喷射过程结束后，保持压力继续向收集釜中通入CO2，使混悬液中的吐温80随CO2流出收集釜，收集制成的纳米颗粒混悬液。
实施例2
将10g阿拉伯胶和3g海藻酸钠混合，注入CO2流体反应釜中，加入吐温80与亚麻籽油，封盖。打开CO2钢瓶，由高压泵加压后进入流体反应釜。储罐中50mL纯化水以5mL/min速度注入反应釜。调节预膨胀压力为10MPa，预膨胀温度为38K，磁力搅拌功率为20MPa，进行搅拌，搅拌时间为30min，直至微乳液充分形成。接着设定收集釜的压力为5MPa，温度为298K，控制超临界CO2沉析条件，快速释放压力，形成的微乳液随CO2经喷嘴以2L/min的流速喷射进收集釜，使油脂颗粒均匀分散在水相介质中。喷射过程结束后，保持压力继续向收集釜中通入CO2，使混悬液中的吐温80随CO2流出收集釜，收集制成的纳米颗粒混悬液。
实施例3
将10g阿拉伯胶和3g海藻酸钠混合，注入CO2流体反应釜中，加入吐温80与亚麻籽油，封盖。打开CO2钢瓶，由高压泵加压后进入流体反应釜。储罐中50mL纯化水以5mL/min速度注入反应釜。调节预膨胀压力为15MPa，预膨胀温度为38K，磁力搅拌功率为20MPa，进行搅拌，搅拌时间为30min，直至微乳液充分形成。接着设定收集釜的压力为5MPa，温度为298K，控制超临界CO2沉析条件，快速释放压力，形成的微乳液随CO2经喷嘴以2L/min的流速喷射进收集釜，使油脂颗粒均匀分散在水相介质中。喷射过程结束后，保持压力继续向收集釜中通入CO2，使混悬液中的吐温80随CO2流出收集釜，收集制成的纳米颗粒混悬液。
实施例4
将10g阿拉伯胶和3g海藻酸钠混合，注入CO2流体反应釜中，加入吐温80与亚麻籽油，封盖。打开CO2钢瓶，由高压泵加压后进入流体反应釜。储罐中50mL纯化水以5mL/min速度注入反应釜。调节预膨胀压力为20MPa，预膨胀温度为38K，磁力搅拌功率为20MPa，进行搅拌，搅拌时间为30min，直至微乳液充分形成。接着设定收集釜的压力为5MPa，温度为298K，控制超临界CO2沉析条件，快速释放压力，形成的微乳液随CO2经喷嘴以2L/min的流速喷射进收集釜，使油脂颗粒均匀分散在水相介质中。喷射过程结束后，保持压力继续向收集釜中通入CO2，使混悬液中的吐温80随CO2流出收集釜，收集制成的纳米颗粒混悬液。
实施例5
将10g阿拉伯胶和3g海藻酸钠混合，注入CO2流体反应釜中，加入吐温80与亚麻籽油，封盖。打开CO2钢瓶，由高压泵加压后进入流体反应釜。储罐中50mL纯化水以5mL/min速度注入反应釜。调节预膨胀压力为25MPa，预膨胀温度为38K，磁力搅拌功率为20MPa，进行搅拌，搅拌时间为30min，直至微乳液充分形成。接着设定收集釜的压力为5MPa，温度为298K，控制超临界CO2沉析条件，快速释放压力，形成的微乳液随CO2经喷嘴以2L/min的流速喷射进收集釜，使油脂颗粒均匀分散在水相介质中。喷射过程结束后，保持压力继续向收集釜中通入CO2，使混悬液中的吐温80随CO2流出收集釜，收集制成的纳米颗粒混悬液。
实施例6
将10g阿拉伯胶和3g海藻酸钠混合，注入CO2流体反应釜中，加入吐温80与亚麻籽油，封盖。打开CO2钢瓶，由高压泵加压后进入流体反应釜。储罐中50mL纯化水以5mL/min速度注入反应釜。调节预膨胀压力为30MPa，预膨胀温度为38K，磁力搅拌功率为20MPa，进行搅拌，搅拌时间为30min，直至微乳液充分形成。接着设定收集釜的压力为5MPa，温度为298K，控制超临界CO2沉析条件，快速释放压力，形成的微乳液随CO2经喷嘴以2L/min的流速喷射进收集釜，使油脂颗粒均匀分散在水相介质中。喷射过程结束后，保持压力继续向收集釜中通入CO2，使混悬液中的吐温80随CO2流出收集釜，收集制成的纳米颗粒混悬液。
实施例1-6中在不同预膨胀压力下制备的油脂颗粒平均粒径如表1所示：
表1
| 项目 | 压力/Mpa | 平均粒径/nm |
| 实施例1 | 5 | 950 |
| 实施例2 | 10 | 730 |
| 实施例3 | 15 | 190 |
| 实施例4 | 20 | 141 |
| 实施例5 | 25 | 80.1 |
| 实施例6 | 30 | 62.3 |
由表1可知，由于操作压力在5到10MPa时，油脂在超临界CO2的溶解度减小，不易形成微乳，制得的脂质体混悬液中有大量块状结构，从而出现微米级别的大粒子分布。当压力增加到15MPa时，油脂在超临界CO2中的溶解度出现明显增大，从而使得CO2与油脂分子之间作用力增大，形成反胶团，颗粒尺寸粒径则迅速减下至190nm。当压力增大到25MPa后，脂质体的平均粒径下降到100nm以下。
实施例7
将10g阿拉伯胶和3g海藻酸钠混合，注入CO2流体反应釜中，加入吐温80与鱼油，封盖。打开CO2钢瓶，由高压泵加压后进入流体反应釜。储罐中50mL纯化水以5mL/min速度注入反应釜。调节预膨胀压力为25MPa，预膨胀温度为38K，磁力搅拌功率为20MPa，进行搅拌，搅拌时间为30min，直至微乳液充分形成。接着设定收集釜的压力为5MPa，温度为298K，控制超临界CO2沉析条件，快速释放压力，形成的微乳液随CO2经喷嘴以3L/min的流速喷射进收集釜，使油脂颗粒均匀分散在水相介质中。喷射过程结束后，保持压力继续向收集釜中通入CO2，使混悬液中的吐温80随CO2流出收集釜，收集制成的纳米颗粒混悬液。
实施例8
将10g阿拉伯胶和3g海藻酸钠混合，注入CO2流体反应釜中，加入吐温80与鱼油，封盖。打开CO2钢瓶，由高压泵加压后进入流体反应釜。储罐中50mL纯化水以5mL/min速度注入反应釜。调节预膨胀压力为25MPa，预膨胀温度为38K，磁力搅拌功率为20MPa，进行搅拌，搅拌时间为30min，直至微乳液充分形成。接着设定收集釜的压力为5MPa，温度为298K，控制超临界CO2沉析条件，快速释放压力，形成的微乳液随CO2经喷嘴以5L/min的流速喷射进收集釜，使油脂颗粒均匀分散在水相介质中。喷射过程结束后，保持压力继续向收集釜中通入CO2，使混悬液中的吐温80随CO2流出收集釜，收集制成的纳米颗粒混悬液。
实施例9
将10g阿拉伯胶和3g海藻酸钠混合，注入CO2流体反应釜中，加入吐温80与鱼油，封盖。打开CO2钢瓶，由高压泵加压后进入流体反应釜。储罐中50mL纯化水以5mL/min速度注入反应釜。调节预膨胀压力为25MPa，预膨胀温度为38K，磁力搅拌功率为20MPa，进行搅拌，搅拌时间为30min，直至微乳液充分形成。接着设定收集釜的压力为5MPa，温度为298K，控制超临界CO2沉析条件，快速释放压力，形成的微乳液随CO2经喷嘴以7L/min的流速喷射进收集釜，使油脂颗粒均匀分散在水相介质中。喷射过程结束后，保持压力继续向收集釜中通入CO2，使混悬液中的吐温80随CO2流出收集釜，收集制成的纳米颗粒混悬液。
实施例10
将10g阿拉伯胶和3g海藻酸钠混合，注入CO2流体反应釜中，加入吐温80与鱼油，封盖。打开CO2钢瓶，由高压泵加压后进入流体反应釜。储罐中50mL纯化水以5mL/min速度注入反应釜。调节预膨胀压力为25MPa，预膨胀温度为38K，磁力搅拌功率为20MPa，进行搅拌，搅拌时间为30min，直至微乳液充分形成。接着设定收集釜的压力为5MPa，温度为298K，控制超临界CO2沉析条件，快速释放压力，形成的微乳液随CO2经喷嘴以10L/min的流速喷射进收集釜，使油脂颗粒均匀分散在水相介质中。喷射过程结束后，保持压力继续向收集釜中通入CO2，使混悬液中的吐温80随CO2流出收集釜，收集制成的纳米颗粒混悬液。
实施例7-10中在不同喷射速度下制备的油脂颗粒平均粒径如表2所示：
表2
| 项目 | 喷射速度L/min | 平均粒径/nm |
| 实施例7 | 3 | 50.1 |
| 实施例8 | 5 | 30.2 |
| 实施例9 | 7 | 59.8 |
| 实施例10 | 10 | 85.3 |
由表2可知，当喷射速度低于7L/min时，超临界微乳液可以保持较高的流速喷射进液相介质中，利于两相之间的交换传递，从而使得脂质体的分散性更好，但当高于7L/min时，由于过高的流速会在喷射过程中产生大量泡沫，从而导致粒子之间产生碰撞，造成粒径增大。优选超临界微乳液流速为3-7L/min，脂质体的粒径较小，且粒度分布窄而均匀。
实施例1-10表明，超临界乳化技术克服了传统方法制备脂质体不够稳定，易于团聚的缺陷，优选工艺下所制备的脂质体的粒径小于100nm。此外，上述实施例制备出的油脂颗粒包埋率EE(％)＝(总油含量-表面油含量)/总油含量>90％。此外，上述实施例中，喷嘴为可拆卸结构，包括喷头1、压力传感器2、温度传感器3、控制系统和发热套4；喷嘴内部原料喷头1的一端设置有缓冲室5；压力传感器2设置在缓冲室5内部；发热套4设置在喷头1的外部。控制系统和压力传感器2、温度传感器3、发热套4通讯连接。在溶液喷出过程中，压力传感器2对喷头1是否堵塞进行判别并传递给控制系统，控制系统命令发热套4加热，可以将堵塞在喷头1处的药物溶解，从而解决喷头1堵塞问题。
本发明在低温无氧的状态下，将油脂包裹在壁材中，能够保持油脂中的有效成分不易被氧化，明显提高了油脂的质量稳定性，极大地扩大了原有易氧化油脂的适用范围。同时与传统的均质工艺相比，超临界乳化工艺过程中壁材用量少，具有好的包埋效率，更低的表面油率。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (8)
1.一种油脂的超临界颗粒制备工艺，其特征在于，工艺流程如下：
S1、将一定量的芯材、壁材与助表面活性剂加入到特制的反应釜中；芯材为鱼油或亚麻籽油；壁材为阿拉伯胶和海藻酸钠；助表面活性剂为吐温80；
S2、待反应釜温度达到设定温度，开启气瓶向反应釜中通入CO2气体，置换釜内空气后升压达到釜内设定压力；
S3、开启反应釜出口阀，调节流体流速，并开启反应釜下方磁力搅拌器，高速搅拌形成超临界微乳液；在此过程中，处于超临界状态下，两相混合后表面张力为0；
S4、当体系压力和流量稳定时，将S3中的超临界微乳液在设定的压力、温度条件下预膨胀后，以一定流速通过喷嘴快速喷射至超临界收集釜内的水相介质中，经分散并沉析，形成油脂颗粒混悬液；
S5、分离，得到出油脂颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种油脂的超临界颗粒制备工艺，其特征在于，在S3中，磁力搅拌功率为20-30Kw，优选为23-25Kw；磁力搅拌时间为15-35min，优选为18-30min。
3.根据权利要求1所述的一种油脂的超临界颗粒制备工艺，其特征在于，在S4中，预膨胀压力为5-35MPa，优选为20-28MPa；预膨胀温度为315-35K，优选为325-340K。
4.根据权利要求1所述的一种油脂的超临界颗粒制备工艺，其特征在于，在S4中，超临界微乳液以1-15L/min的流速喷射至水相介质中，优选流速为3-7L/min。
5.根据权利要求1所述的一种油脂的超临界颗粒制备工艺，其特征在于，在S5中，油脂颗粒平均粒径为30-801nm。
6.根据权利要求2-4任一项所述的一种油脂的超临界颗粒制备工艺，其特征在于，在优选条件下制备出的样品粒度分布窄而均匀，平均粒径在100nm以下。
7.根据权利要求1所述的一种油脂的超临界颗粒制备工艺，其特征在于，喷嘴为可拆卸结构，包括喷头(1)、压力传感器(2)、温度传感器(3)、控制系统和发热套(4)；喷嘴内部原料喷头(1)的一端设置有缓冲室(5)；压力传感器(2)设置在缓冲室(5)内部；发热套(4)设置在喷头(1)的外部。
8.根据权利要求7所述的一种油脂的超临界颗粒制备工艺，其特征在于，控制系统和压力传感器(2)、温度传感器(3)、发热套(4)通讯连接。
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