CN1879957A - 超临界撞击流微粒包覆方法 - Google Patents

Abstract

一种超临界撞击流微粒包覆方法，属于材料工程技术领域。其特征在于：将包覆用的壁材和加入溶解混合器中将包覆壁材溶解后形成溶液，并通过搅拌使被包覆的微粒均匀分散在该溶液中形成悬浮液，该悬浮液通过一对同轴相向的喷嘴中的包覆壁材迅速析出并沉积在被包覆临界CO₂的微粒表面形成均匀皮层，经分离器分离后得微胶囊产品。本发明的优点和效果是，集中了现有的超临界流化床包覆方法和撞击流技术的优点，同时消除了他们的缺点。本发明可广泛应用于医药、食品、保健品、农药、饲料、涂料、印染、造纸及功能材料等领域，尤其在制药行业，它有特殊的应用价值。

Description

超临界撞击流微粒包覆方法

技术领域

本发明属于材料工程技术领域，涉及微胶囊材料的制备方法，特别涉及超临界撞击流微粒包覆方法。

背景技术

将药物作为芯材，用适当的壁材将其包覆就可制得药物微胶囊材料。药物微胶囊具有缓释、控释、靶向给药、免疫隔离等功能，可实现定时、定量、定位释放，从而达到延长给药周期、减少给药剂量、降低副作用、改变给药方式、提高药物疗效的目的。

微胶囊除了在医药领域有很诱人的应用前景外，还在食品、保健品、农药、饲料、涂料、纺织、印染、造纸及功能材料等领域的应用也十分广阔。

制备微胶囊的方法有多种，大体上可分为物理、化学和物理化学等三类。其中流化床包覆方法是物理方法中应用最广而比较成熟的方法，但其包覆效果要受到颗粒直径的限制。当粒径小于20μm时，由于颗粒间的作用力较大，使得团聚和操作不稳定(形成沟流或柱塞流)这两个问题显得尤为严重，致使包覆操作无法正常进行。事实上，对于药物微胶囊来说，流化床包覆方法还有两个突出问题，即较高的操作温度及残留的有机溶剂。流化床的操作温度一般会使热敏性或生物活性的药物变性或失活；包覆材料(壁材)一般要溶解于有机溶剂中，包覆残留在皮层中的有机溶剂，常常需要后处理(例如萃取等)，使其浓度降低到允许值并不是件容易的事。

近年来，超临界流体技术得到了迅速发展。利用超临界流体类似于液体的溶解能力、类似于气体的传递性能以及这些性能的可调变性，开发了许多先进的化工过程。尤其是超临界CO₂，由于它无毒、不燃、价廉且临界温度只有31.1℃，可实现在接近常温下操作的“绿色”工艺过程，因此在医药的分离和超细化物处理方面得到了广泛应用。将超临界流体与流化床包覆方法相结合，形成了一种超临界流化床包覆方法。该方法用超临界CO₂代替了有机溶剂，经喷嘴膨胀减压后，溶于CO₂的包覆材料(壁材)，因高度过饱和而迅速地从CO₂溶液中析出，沉积在被包覆微粒(芯材)上形成均匀皮层。该方法有如下特点：①由于包覆材料迅速从超临界CO₂中析出，沉淀在被包覆材料的表面形成“干”皮层，不像传统流化床包覆方法那样需要载气加热来使“湿”皮层中溶剂蒸发，因而可在常温下操作；②由于超临界CO₂粘性很小，不会像传统流化床包覆方法中的有机溶剂那样在微粒之间形成一种粘接力，因而减小了团聚倾向；③由于CO₂无毒无味，即使在制成的药物微胶囊中有少量的残留(事实上，许多化合物只溶于超临界状态下的CO₂，而在常温常压下的气体CO₂中的溶解度很小甚至不溶)，也不会影响药性，或对人体产生不良影响。与传统流化床包覆方法相比，超临界流化床包覆方法在降低操作温度、消除溶剂污染和减小团聚倾向等方面有了很大改进，但仍未解决流化床包覆中微粒很小时难于流态化的问题。因此，当微粒直径小于20μm时，用超临界流化床包覆方法进行包覆仍有困难。

撞击流是使两股气-固两相流相向高速流动撞击，结果在两个喷嘴之间造成一个高度湍动的撞击区。气流在撞击面上轴向速度趋于零并转为径向流动；颗粒可籍惯性渗入反向流并在开始渗入的瞬间相间相对速度达到极大值，理想情况下可接近两倍气速。渗入反向气流的颗粒在摩擦阻力作用下减速，直到轴向速度衰减为零时又被反向加速向撞击面运动。在撞击面上有的颗粒又籍惯性再次渗入原来气流；有的则离开撞击区。撞击区高度湍动和很大的相间相对速度提供了极佳的传递条件；在两股相向流体间往复渗透的振荡运动则可一定程度地延长颗粒在撞击区中的平均停留时间。已经证明，撞击流是强化相间传递过程，尤其是外扩散控制的传递过程最有效的方法之一，传递系数可比一般方法提高数倍到十几倍。因而在干燥、吸收、气体和固体的冷却和快速加热、混合、多相反应等多种加工过程中有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种超临界撞击流微粒包覆方法，该方法能将现有的超临界流化床包覆方法和撞击流技术有效地结合起来，充分利用二者各自的优点，从而解决现有流化床包覆方法当微粒很小时难于流态化的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明涉及的超临界撞击流微粒包覆方法，其特征在于：将包覆用的壁材和被包覆微粒加入溶解混合器中，CO₂通过高压隔膜泵升压后加入溶解混合器中，通过恒温浴给溶解混合器升温度，使包覆壁材溶解于超临界CO₂中形成溶液，并通过搅拌使被包覆的微粒均匀分散在该溶液中形成悬浮液；该悬浮液通过一对同轴相向的喷嘴喷射至包覆器中形成撞击流；溶解在超临界CO₂中的包覆壁材因该溶液通过喷嘴膨胀减压所造成的很大的过饱和度迅速从该溶液中析出，并沉积在被包覆的微粒表面形成均匀皮层；在溶解混合器中经包覆后形成的微胶囊以及CO₂气体进入分离器进行分离，固相微胶囊作为产品收存，气体CO₂可回收再用。

本发明效果和益处：由于膨胀减压过程进行得非常快(一般可达10^-5秒)，加之过饱和度很大，微粒表面对诱发微粒的生成提供有利条件，包覆壁材很容易形成均匀的微核附着在微粒表面上；由于被包覆的微粒在撞击流中处于高度分散状态，微粒表面形成壁材微核的机会几乎相同，这些微核长大后所形成的包覆层(皮层)很均匀；由于膨胀减压后CO₂气体对包覆壁材的溶解度已经降到非常小，达到几乎完全的气固分离状态，各微粒的皮层间不会因溶剂的粘结作用通过液桥和固桥的粘结而造成微粒的团聚；由于皮层的形成只涉及降压相变(即CO₂从超临界状态边为常规气态)而不涉及现有的流化床包覆方法中的升温蒸发，前者几乎瞬间完成，撞击流中微粒相对较短的停留时间和高度分散的状态，为均匀皮层的形成创造了十分有利的条件。本发涉及的超临界撞击流微粒包覆方法集中了现有的超临界流化床包覆方法的优点(如操作温度接近常温，团聚倾向小，无溶剂残留等)和撞击流技术的优点(如气固系统阻力小，混合强烈，传递系数大等)，同时消除了他们的缺点(如现有的超临界流化床包覆方法微粒不易流化，操作不稳定等)。本发明广泛应用于医药、食品、保健品、农药、饲料、涂料、印染、造纸及功能材料等领域，尤其在制药行业，有特殊的应用价值。

附图说明

附图是本发明的一个实施例。图中：1贮罐，2高压隔膜泵，3溶解混合器，4恒温浴，5包覆器，6喷嘴，7分离器，8分离器气相出口，9分离器固相出口，10投料口。

具体实施方式

将包覆壁材和被包覆的微粒通过投料口10加入溶解混合器3中，贮罐1中的CO₂通过高压隔膜泵2升压后加入溶解混合器3中，通过恒温浴4给溶解混合器3升温，使包覆壁材溶解于超临界CO₂中形成溶液，并通过搅拌使被包覆的微粒均匀分散在该溶液中形成悬浮液；该悬浮液通过一对同轴相向的喷嘴6喷射至包覆器5中形成撞击流；溶解在超临界CO₂中的包覆壁材因该溶液通过喷嘴6膨胀减压所造成的很大的过饱和度迅速从该溶液中析出，并沉积在被包覆的微粒表面形成均匀的皮层；在溶解混合器3中，经包覆后形成的微胶囊以及CO₂气体进入分离器7进行分离，固相微胶囊作为产品从分离器固相出口9取出后收存，气体CO₂从分离器气相出口8引出后可回收再用。

Claims (1)

1.一种超临界撞击流微粒包覆方法，其特征在于：

1)将包覆用的壁材和被包覆微粒加入溶解混合器中，CO2通过高压隔膜泵升压后加入溶解混合器中，通过恒温浴给溶解混合器升温，使包覆壁材溶解于超临界CO2中形成溶液，并通过搅拌使被包覆的微粒均匀分散在该溶液中形成悬浮液；

2)该悬浮液通过一对同轴相向的喷嘴喷射至包覆器中形成撞击流；

3)溶解在超临界CO2中的包覆壁材通过喷嘴膨胀减压后从该溶液中析出，并沉积在被包覆的微粒表面形成均匀皮层；

4)在溶解混合器中经包覆后形成的微胶囊以及CO2气体进入分离器进行分离，固相微胶囊作为产品收存，气体CO2可回收再用。