CN117567796A - 一种植物胶囊囊材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物胶囊囊材，其特征在于由下述重量配比的原料制成：植物纤维素粉末75‑88%，菜籽油8‑18%，茶多酚2‑5%，乳化剂1‑3%。本发明还提供上述植物胶囊囊材的一种制备方法。这种植物胶囊囊材的制备方法简单，容易操作，能够实现大规模生产。这种植物胶囊囊材具有优异的机械强度、柔韧性和抗老化能力。
Description
技术领域
本发明涉及软胶囊技术领域，特别涉及一种植物胶囊囊材及其制备方法。
背景技术
目前，软胶囊作为一种常见的产品包装形式，已经被广泛应用于食品、药品等领域。软胶囊通常由芯材和胶囊壳两部分组成。现有的胶囊壳一般由动物性来源的材料制成，如明胶等，但是近年来由于动物源材料的限制以及某些人群对动物源材料的过敏反应，植物胶囊的需求逐渐越来越大。植物胶囊的主要成分可以采用纤维素，其具有无毒、无刺激性等优点，且制备过程不使用任何动物源材料。
然而，目前市面上的植物胶囊囊材存在一些问题，如机械强度不足、柔韧性差、抗老化能力不足等，这些问题限制了植物胶囊的应用范围和性能。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种植物胶囊囊材及其制备方法，这种植物胶囊囊材具有优异的机械强度、柔韧性和抗老化能力。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种植物胶囊囊材，其特征在于由下述重量配比的原料制成：植物纤维素粉末75-88%，菜籽油8-18%，茶多酚2-5%，乳化剂1-3%。
上述植物胶囊囊材的主要成分为植物纤维素粉末。植物纤维素是植物细胞壁的主要成分，在植物细胞中呈现纤维状结构。植物纤维素可以在天然植物中以纤维束或纤维状的形式存在。植物纤维素具有一定的溶解性，能够在水中形成胶体或胶状物质。上述采用粉末状的植物纤维素，能够使植物纤维素粉末更快与水混合均匀，形成更加稳定的胶体结构，使植物胶囊囊材具有更高的机械强度。
上述茶多酚能够起到抗菌和抗氧化作用，有效延缓植物胶囊的老化。
上述乳化剂在制备植物胶囊囊材过程中能够使菜籽油与其它水溶性组分混合均匀，增强各组分之间的稳定性和均匀性。
上述以植物纤维素粉末为主要成份，配以菜籽油进行粘结，再通过乳化剂使其乳化、均匀混合以便形成胶状流体，另外，菜籽油具有润滑和增强材料可塑性的作用，有助于制作植物胶囊囊材的形状和增加其可吞咽性。菜籽油还能增加植物纤维素粉末的溶解性，有助于其更好地与水混合均匀，进而稳定胶体结构。
优选方案中，所述植物纤维素粉末为木质纤维素粉末或菊粉纤维素粉末。上述木质纤维素是植物纤维素的一种，它主要存在于木材中，其纤维结构较为坚固，可以增加植物胶囊囊材的强度和稳定性，并且能够有效地包裹其他成分。上述菊粉纤维素也是植物纤维素的一种，主要存在于菊芋这种植物中。菊粉纤维素是一种天然的水溶性纤维素，具有良好的溶解性和溶胀性，能够更加快速地与水混合、溶解和吸收，提高胶囊成分的利用率，也可用作食品添加剂，能够促进肠道健康、降低血糖和血脂、增强免疫力、缓解便秘和抗氧化作用。
优选方案中，所述乳化剂为卵磷脂或豆磷脂。
本发明还提供上述植物胶囊囊材的一种制备方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：植物纤维素粉末75-88%，菜籽油8-18%，茶多酚2-5%，乳化剂1-3%；
（2）将植物纤维素粉末、菜籽油、茶多酚、乳化剂和适量的水，按比例放入混合容器中，混合均匀，制成第一混合物料；
（3）将第一混合物料加入熔胶料筒中，使第一混合物料在熔胶料筒中依次进行混料、剪切、均化、熟化、混炼和塑化，形成胶状流体，该胶状流体即为植物胶囊囊材。
将制得的植物胶囊囊材和芯材以滴制或压制的工艺方法，制成软胶囊。滴制或压制的工艺方法均为现有技术，故在此不再赘述。
优选方案中，所述步骤（1）中，需要先制备植物纤维素粉末，植物纤维素粉末的制备步骤如下：
（1-1）选择高质量的植物纤维进行清洁和消毒；
（1-2）对消毒后的植物纤维进行研磨和粉碎，以获得均匀的粉末状物料；
（1-3）对粉末状物料进行提取，以获得植物纤维素；
（1-4）对提取到的植物纤维素进行精制，以去除杂质、提高纯度，得到植物纤维素粉末。
上述步骤（1-1）中，对植物纤维进行清洁和消毒，能够确保原料的纯净性和安全性。
上述步骤（1-3）中的提取方法为水提、醇提或酸碱提。上述提取过程中，可以根据不同的植物纤维素控制不同的温度、时间、溶剂比例等条件，以保证提取效果。
上述步骤（1-4）中的精制方法为过滤、离心或者层析。
上述步骤（2）中，适量的水是用于调整植物胶囊囊材基础的粘度。
上述步骤（3）中，在熔胶料筒中依次进行混料、剪切、均化、熟化、混炼、塑化，以形成均匀的胶状流体，近似于熔融塑料的粘稠流质，制成的植物胶囊囊材既有较高的柔韧性，又在低温、高温环境下仍能保持较好的挺度，能够较好密封保护里面的芯材。另外，植物胶囊囊材的致密性也大幅度提高，有效阻止芯材通过植物胶囊囊材的囊壁外泄。上述混料、剪切、均化、熟化、混炼、塑化等熔胶过程的实现主要在于熔胶料筒中螺杆的设计，熔胶料筒中的螺杆自进料口至出料口处，螺杆依次包括混料段、剪切段、均化段、熟化段、混炼段、塑化段，螺杆各段的区别在于螺牙的旋向、螺槽的深度、螺距、温度等，依据具体参数要求进行具体设计，在这里不再赘述；混料是将第一混合物料在螺杆的混料段处混合在一起，确保均匀分布；剪切是将混料后的物料推送到螺杆的剪切段处，通过切割和摩擦的力量使物料更加均匀，有助于分散固体粒子和提高物料的稳定性；均化是将剪切后的物料推送到螺杆的均化段处进行进一步处理，使其中的成分更加均匀分布；熟化是将均化后的物料推送到螺杆的熟化段处，使其充分反应和成熟，有助于改善物料的性能和稳定性；混炼是将熟化后的物料推送到螺杆的混炼段处进行进一步加工，使其更加均匀，并获得所需的性能和质量特性；塑化是将混炼后的物料推送到螺杆的塑化段处，加热至一定温度，使之继续熔化，形成胶状流体，以便后续加工和成型。
优选方案中，所述植物胶囊囊材的制备方法还包括步骤（4）中，将制得的胶状流体以吹塑的工艺方法形成植物胶囊囊材，其步骤如下：将从熔胶料筒的出料口流出的胶状流体转移至吹塑机；采用能够左右开合的囊材定型模具以便植物胶囊囊材定型；吹塑机的吹塑模头对准囊材定型模具的上端开口，胶状流体通过吹塑机的吹塑模头在囊材定型模具中吹塑成型，制成植物胶囊囊材。
一种具体方案中，所述囊材定型模具的模体中设有冷却机构，一般在模体中设置冷却流道，在冷却流道中通入冷油或冷水，对植物胶囊囊材进行冷却；进一步的，在吹塑机中吹入的气体为低温氮气，温度一般在20℃-30℃左右，一方面辅助植物胶囊囊材的冷却定型，另一方面避免植物胶囊囊材的氧化。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、植物胶囊囊材的原料均为天然植物成分，无毒害，无异味，使用安全可靠；
2、植物胶囊囊材通过依次进行的混料、剪切、均化、熟化、混炼和塑化形成，使得植物胶囊囊材的柔韧性、挺度得到显著提高，并能够满足低温、高温等恶劣环境的要求，具有优异的机械强度、柔韧性、抗老化能力等性能,适用于油脂的包裹保护,产品形式为软胶囊；
3、这种植物胶囊囊材的制备方法简单，容易操作，能够实现大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体描述。
实施例1
本实施例中，这种植物胶囊囊材的制备方法，包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：植物纤维素粉末81%（为木质纤维素粉末），菜籽油15%，茶多酚2%，乳化剂2%（为卵磷脂）；
（2）将植物纤维素粉末、菜籽油、茶多酚、乳化剂和适量的水，按比例放入混合容器中，混合均匀，制成第一混合物料；
（3）将第一混合物料加入熔胶料筒中，使第一混合物料在熔胶料筒中依次进行混料、剪切、均化、熟化、混炼和塑化，形成胶状流体，该胶状流体即为植物胶囊囊材。
将制得的植物胶囊囊材和芯材以滴制的工艺方法，制成软胶囊。
步骤（1）中，需要先制备植物纤维素粉末，植物纤维素粉末的制备步骤如下：
（1-1）选择高质量的植物纤维进行清洁和消毒；
（1-2）对消毒后的植物纤维进行研磨和粉碎，以获得均匀的粉末状物料；
（1-3）对粉末状物料进行提取，以获得植物纤维素；
（1-4）对提取到的植物纤维素进行精制，以去除杂质、提高纯度，得到植物纤维素粉末。
上述步骤（1-3）中的提取方法为水提。上述提取过程中，可以根据不同的植物纤维素控制不同的温度、时间、溶剂比例等条件，以保证提取效果。
上述步骤（1-4）中的精制方法为过滤。
实施例2
本实施例中，这种植物胶囊囊材的制备方法，包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：植物纤维素粉末75%（为木质纤维素粉末），菜籽油18%，茶多酚5%，乳化剂2%（为豆磷脂）；
（2）将植物纤维素粉末、菜籽油、茶多酚、乳化剂和适量的水，按比例放入混合容器中，混合均匀，制成第一混合物料；
（3）将第一混合物料加入熔胶料筒中，使第一混合物料在熔胶料筒中依次进行混料、剪切、均化、熟化、混炼和塑化，形成胶状流体，该胶状流体即为植物胶囊囊材。
将制得的植物胶囊囊材和芯材以滴制的工艺方法，制成软胶囊。
步骤（1）中，需要先制备植物纤维素粉末，植物纤维素粉末的制备步骤如下：
（1-1）选择高质量的植物纤维进行清洁和消毒；
（1-2）对消毒后的植物纤维进行研磨和粉碎，以获得均匀的粉末状物料；
（1-3）对粉末状物料进行提取，以获得植物纤维素；
（1-4）对提取到的植物纤维素进行精制，以去除杂质、提高纯度，得到植物纤维素粉末。
上述步骤（1-3）中的提取方法为醇提。上述提取过程中，可以根据不同的植物纤维素控制不同的温度、时间、溶剂比例等条件，以保证提取效果。
上述步骤（1-4）中的精制方法为离心。
实施例3
本实施例中，这种植物胶囊囊材的制备方法，包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：植物纤维素粉末87%（为菊粉纤维素粉末），菜籽油10%，茶多酚2%，乳化剂1%（为卵磷脂）；
（2）将植物纤维素粉末、菜籽油、茶多酚、乳化剂和适量的水，按比例放入混合容器中，混合均匀，制成第一混合物料；
（3）将第一混合物料加入熔胶料筒中，使第一混合物料在熔胶料筒中依次进行混料、剪切、均化、熟化、混炼和塑化，形成胶状流体，该胶状流体即为植物胶囊囊材。
本实施例还包括步骤（4）中，将制得的胶状流体以吹塑的工艺方法形成植物胶囊囊材，其步骤如下：将从熔胶料筒的出料口流出的胶状流体转移至吹塑机；采用能够左右开合的囊材定型模具以便植物胶囊囊材定型；吹塑机的吹塑模头对准囊材定型模具的上端开口，胶状流体通过吹塑机的吹塑模头在囊材定型模具中吹塑成型，制成植物胶囊囊材。
步骤（1）中，需要先制备植物纤维素粉末，植物纤维素粉末的制备步骤如下：
（1-1）选择高质量的植物纤维进行清洁和消毒；
（1-2）对消毒后的植物纤维进行研磨和粉碎，以获得均匀的粉末状物料；
（1-3）对粉末状物料进行提取，以获得植物纤维素；
（1-4）对提取到的植物纤维素进行精制，以去除杂质、提高纯度，得到植物纤维素粉末。
上述步骤（1-3）中的提取方法为酸碱提。上述提取过程中，可以根据不同的植物纤维素控制不同的温度、时间、溶剂比例等条件，以保证提取效果。
上述步骤（1-4）中的精制方法为层析。
对比例1
本对比例中，这种明胶胶囊囊材的制备方法依次包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：明胶81%，菜籽油15%，茶多酚2%，乳化剂2%（为卵磷脂）；
（2）将明胶、菜籽油、茶多酚、乳化剂和适量的水，按比例放入混合容器中，于95℃加热搅拌1.5h，混合均匀，去除胶液中气泡，制成胶状流体，该胶状流体即为明胶胶囊囊材。
将制得的明胶胶囊囊材和芯材以滴制的工艺方法，制成软胶囊。
对比例2
本对比例中，这种明胶胶囊囊材的制备方法依次包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：明胶83%，菜籽油15%，乳化剂2%（为卵磷脂）；
（2）将明胶、菜籽油、乳化剂和适量的水，按比例放入混合容器中，于95℃加热搅拌1.5h，混合均匀，去除胶液中气泡，制成胶状流体，该胶状流体即为明胶胶囊囊材。
将制得的明胶胶囊囊材和芯材以滴制的工艺方法，制成软胶囊。
对比例3
本对比例中，这种软胶囊囊材的制备方法依次包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：植物纤维素粉末80%（为木质纤维素粉末），菜籽油18%，乳化剂2%（为豆磷脂）；
（2）将植物纤维素粉末、菜籽油、乳化剂和适量的水，按比例放入混合容器中，于95℃加热搅拌1.5h，混合均匀，去除胶液中气泡，制成胶状流体，该胶状流体即为胶囊囊材。
将制得的胶囊囊材和芯材以滴制的工艺方法，制成软胶囊。
对比例4
本对比例中，这种软胶囊囊材的制备方法依次包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：植物纤维素粉末97%（为菊粉纤维素粉末），茶多酚2%，乳化剂1%（为卵磷脂）
（2）将植物纤维素粉末、茶多酚、乳化剂和适量的水，按比例放入混合容器中，于95℃加热搅拌1.5h，混合均匀，去除胶液中气泡，制成胶状流体，该胶状流体即为胶囊囊材。
将制得的胶囊囊材和芯材以滴制的工艺方法，制成软胶囊。
将实施例1-3和对比例1-4制得的成型胶囊囊材进行机械强度性能、柔韧性能与抗老化能力测试。
机械强度性能、柔韧性能的测定实验：在同样的条件下对成型胶囊囊材进行拉伸实验，测定5次，每组分别测定10个，取平均值后计算出抗拉强度（MPa）、断裂伸长率（%）。测试结果如下表1所示。
抗老化能力的测定实验：将成型胶囊囊材置于恒温恒湿箱中，设置在22小时，温度为25℃、湿度45％的条件下。记录成型胶囊囊材在测试前后的外观变化。通过对比测试前后的外观变化，评估成型胶囊囊材的抗老化能力。测试结果如下表1所示。
表1：抗拉强度、断裂伸长率、测试前后的外观变化的测试结果。
| 组别 | 抗拉强度（MPa） | 断裂伸长率（%） | 测试前的外观 | 测试后的外观 |
| 实施例1 | 3.6 | 219 | 无颜色变化、不粘连、未变形 | 无颜色变化、不粘连、未变形 |
| 实施例2 | 3.7 | 228 | 无颜色变化、不粘连、未变形 | 无颜色变化、不粘连、未变形 |
| 实施例3 | 3.4 | 210 | 无颜色变化、不粘连、未变形 | 无颜色变化、不粘连、未变形 |
| 对比例1 | 2.2 | 130 | 无颜色变化、不粘连、未变形 | 无颜色变化、不粘连、未变形 |
| 对比例2 | 2.1 | 122 | 无颜色变化、不粘连、未变形 | 颜色变深、粘连、轻微变形 |
| 对比例3 | 3.5 | 216 | 无颜色变化、不粘连、未变形 | 颜色变深、粘连、轻微变形 |
| 对比例4 | 1.6 | 98 | 无颜色变化、不粘连、未变形 | 无颜色变化、不粘连、未变形 |
从以上四个对比例可以看出：
对比例1相比于实施例1，对比例1采用明胶替换植物纤维素粉末；其他如用量、步骤和条件等与本发明实施例1基本相同；由于对比例1的明胶是从动物源材料提取出来的，对素食者不友好，且对比例1制得的明胶胶囊囊材的抗拉强度、断裂伸长率大大降低，这是由于将植物纤维素粉末替换成明胶，使得成型胶囊囊材的机械强度、柔韧性降低。
对比例2相比于实施例1，对比例2采用明胶替换植物纤维素粉末且未添加茶多酚；其他如用量、步骤和条件等与本发明实施例1基本相同；对比例2制得的明胶胶囊囊材的抗拉强度、断裂伸长率大大降低，测试后外观颜色变深、粘连、轻微变形，这是由于将植物纤维素粉末替换成明胶、胶囊囊材未添加茶多酚，使得成型胶囊囊材的机械强度、柔韧性、抗老化能力降低。
对比例3相比于实施例2，对比例3未添加茶多酚；其他如用量、步骤和条件等与本发明实施例2基本相同；对比例3制得的胶囊囊材的机械强度、柔韧性比实施例2的略差，对比例3制得的胶囊囊材测试后外观颜色变深、粘连、轻微变形，可见对比例3制得的胶囊囊材的抗老化能力降低，这是由于胶囊囊材未添加茶多酚，使得成型胶囊囊材的抗老化能力降低。
对比例4相比于实施例3，对比例4未添加菜籽油；其他如用量、步骤和条件等与本发明实施例3基本相同；对比例4的抗拉强度、断裂伸长率大大降低，这是由于胶囊囊材未添加菜籽油，使得成型胶囊囊材的机械强度、柔韧性降低。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种植物胶囊囊材，其特征在于由下述重量配比的原料制成：植物纤维素粉末75-88%，菜籽油8-18%，茶多酚2-5%，乳化剂1-3%。
2.如权利要求1所述的植物胶囊囊材，其特征在于：所述植物纤维素粉末为木质纤维素粉末或菊粉纤维素粉末。
3.如权利要求1所述的植物胶囊囊材，其特征在于：所述乳化剂为卵磷脂或豆磷脂。
4.一种植物胶囊囊材的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）按重量计，配备下述原料：植物纤维素粉末75-88%，菜籽油8-18%，茶多酚2-5%，乳化剂1-3%；
（2）将植物纤维素粉末、菜籽油、茶多酚、乳化剂和适量的水，按比例放入混合容器中，混合均匀，制成第一混合物料；
（3）将第一混合物料加入熔胶料筒中，使第一混合物料在熔胶料筒中依次进行混料、剪切、均化、熟化、混炼和塑化，形成胶状流体，该胶状流体即为植物胶囊囊材。
5.如权利要求4所述的植物胶囊囊材的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，需要先制备植物纤维素粉末，植物纤维素粉末的制备步骤如下：
（1-1）选择高质量的植物纤维进行清洁和消毒；
（1-2）对消毒后的植物纤维进行研磨和粉碎，以获得均匀的粉末状物料；
（1-3）对粉末状物料进行提取，以获得植物纤维素；
（1-4）对提取到的植物纤维素进行精制，以去除杂质、提高纯度，得到植物纤维素粉末。
6.如权利要求4所述的植物胶囊囊材的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，熔胶料筒中的螺杆自进料口至出料口处，螺杆依次包括混料段、剪切段、均化段、熟化段、混炼段、塑化段；混料是将第一混合物料在螺杆的混料段处混合在一起；剪切是将混料后的物料推送到螺杆的剪切段处，通过切割和摩擦的力量使物料更加均匀；均化是将剪切后的物料推送到螺杆的均化段处进行进一步处理，使其中的成分更加均匀分布；熟化是将均化后的物料推送到螺杆的熟化段处，使其充分反应和成熟；混炼是将熟化后的物料推送到螺杆的混炼段处进行进一步加工，使其更加均匀，并获得所需的性能和质量特性；塑化是将混炼后的物料推送到螺杆的塑化段处，加热至一定温度，使之继续熔化，形成胶状流体。
7.如权利要求4所述的植物胶囊囊材的制备方法，其特征在于：还包括步骤（4）中，将制得的胶状流体以吹塑的工艺方法形成植物胶囊囊材，其步骤如下：将从熔胶料筒的出料口流出的胶状流体转移至吹塑机；采用能够左右开合的囊材定型模具以便植物胶囊囊材定型；吹塑机的吹塑模头对准囊材定型模具的上端开口，胶状流体通过吹塑机的吹塑模头在囊材定型模具中吹塑成型，制成植物胶囊囊材。
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