DE1184734B - Verfahren zur Herstellung von Kapseln mit einer mit Wasser mischbaren Fluessigkeit als Inhalt - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: BOIg

Deutsche Kl.: 12 c - 3

Nummer: 1184 734

Aktenzeichen: N 22284IV c/12 c

Anmeldetag: 27. Oktober 1962

Auslegetag: 7. Januar 1965

Es ist bekannt, Kapseln mit nahtlosen Wänden durch Ablagerung von Gelatine oder von in einer wäßrigen Trägerflüssigkeit gelöster Gelatine und einem komplexbildenden Polymer auf flüssigen Tröpfchen eines in der genannten Trägerflüssigkeit dispergierten kernbildenden Stoffes herzustellen, wobei der kernbildende Stoff ölartige Eigenschaften besitzen muß und mit Wasser nicht mischbar sein darf, da sonst die kernbildenden Tröpfchen in der wäßrigen Trägerflüssigkeit während des Verfahrens nicht erhalten blieben.

Um in solchen Kapseln eingekapselte ölige Stoffe durch mit Wasser mischbare Stoffe zu ersetzen, kann man bei großen, einzeln handhabbaren Kapseln mit Gelatinewänden den Inhalt mittels einer Hohlnadel extrahieren und durch wasserhaltige Flüssigkeiten ersetzen, wonach die Kapseln wieder geschlossen werden. Dieses Verfahren ist aber für große Kapselmengen und für nicht einzeln handhabbare, sehr kleine Kapseln nicht brauchbar.

Demgegenüber können Kapseln mit zumindest teilweise aus gelatinierter Gelatine bestehenden Wänden und mit einer mit Wasser mischbaren Flüssigkeit als Inhalt durch Austausch des ursprünglichen, mit Wasser nicht mischbaren flüssigen Inhalts von Gelatinekapseln auch in großen Mengen und kleinen Abmessungen hergestellt werden, wenn erfindungsgemäß die ursprünglichen Kapselwände in Wasser aufgequollen, die Kapseln in eine Austauschflüssigkeit, in welcher der Kapselinhalt löslich sein muß und deren Dielektrizitätskonstante bei einer Temperatur von 25 ⁰C kleiner als 20 ist, eingeführt und in dieser Austauschflüssigkeit bis zur Einstellung des Diffusionsgleichgewichts zwischen dem ursprünglichen flüssigen Kapselinhalt und der Austauschflüssigkeit belassen und dann in ein wasserfreies Wasserabsorptionsbad zum Extrahieren des Wassers aus den Kapselwänden übergeführt werden.

Der Austausch geschieht hierbei durch molekulare Diffusion durch die Kapselwände, während die Kapseln in einer polaren Austauschflüssigkeit in Bewegung gehalten werden. Letztere stellt ein Lösungsmittel für den ursprünglich eingekapselten Stoff dar und kann diesen daher auflösen. Der genannte eingekapselte Stoff sowie die in gelöster Form in der polaren Austauschflüssigkeit enthaltenen Stoffe werden hierbei durch die Kapselwände so lange ausgetauscht, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. Die polare Austauschflüssigkeit muß in so großer Menge vorhanden sein bzw. muß so oft erneuert werden, daß der Rückstand des ursprünglichen Stoffes in den Kapseln am Ende des Austauschvorgangs vernachlässigt werden kann.

Verfahren zur Herstellung von Kapseln mit einer mit Wasser mischbaren Flüssigkeit als Inhalt

Anmelder:

The National Cash Register Company,

Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. A. Stappert, Rechtsanwalt,
Düsseldorf-Nord, Feldstr. 80

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 30. Oktober 1961 (148 736J

Die Austauschflüssigkeit soll, gleichgültig, ob andere Stoffe in ihr enthalten sind oder nicht, sowohl hydrophile Gruppen als auch oleophile Gruppen enthalten, um durch die wasserhaltigen Gelatinewände der Kapseln in die letzteren einzudringen und deren ursprünglichen ölartigen Inhalt aufzulösen, der durch umgekehrte Diffusion aus den Kapselwänden heraustritt. Das in den Kapselwänden gelöste Wasser bildet hierbei ein in zwei Richtungen wirkendes Mittel für die Herstellung des Diffusionsgleichgewichtes.

Die Austauschflüssigkeit muß bei einer Temperatur von 25⁰C eine Dielektrizitätskonstante ε aufweisen, die kleiner als 20 ist, um die Undurchlässigkeit der fertigen Kapseln sicherzustellen, die in dem wasserfreien Wasserabsorptionsbad, z. B. wasserfreiem Äthanol oder Dioxan, in dem die Kapseln dehydriert werden, bis sie einen glasartigen Zustand erreicht haben, durch Schrumpfen der Kapselwände um ihren Inhalt herum erreicht wird.

Da der Austausch des Kapselinhalts bei Zimmertemperatur (22 bis 25° C) und sogar darunter durchführbar ist, ist es mittels des erfindungsgemäßen Austauschverfahrens möglich, leichtflüchtige Stoffe, die durch die bekannten Ablagerungsverfahren infolge der bei der Ablagerung von Gelatine oder von Gelatine enthaltenden Komplexen aus einer wäßrigen Lösung erforderlichen höheren Temperaturen schwer einzukapseln s'ind, in bereits gebildete Umhüllungen aus gelatinierter Gelatine oder Gelatine-Komplexen einzuführen.

Von der Austauschflüssigkeit und der ursprünglich in den Kapseln enthaltenen Flüssigkeit muß jeweils so viel vorhanden sein, daß sich bei Mischung eine

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einzige Phase ergibt. Der anfängliche Wassergehalt des Systems einschließlich des in der Gelatine enthaltenen Wassers sollte 10 Gewichtsprozent nicht übersteigen.

Vorzugsweise kann das Verfahren zur Herstellung von Kapseln mit Wänden aus Gelatine und Gelatine-Gummiarabikum-Komplexen und Geschmacksstoffen als Inhalt angewandt werden, wobei die Kapselwände und deren Inhalt gleichermaßen eßbar sein müssen.

Folgende Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelsysteme eignen sich besonders zur Bildung von Austauschflüssigkeiten:

Lösungsmittel	Dielektrizitäts konstante	Wasserlöslichkeit in g/ccm Wasser
Dioxan Äthanolamin Diäthyläther Butylazetat Methylisobutylketon . Amylalkohol Methylisopropylketon Butylalkohol Methyläthylketon ... Propylalkohol Azeton Epichlorhydrin Äthanol Dimethylformamid .. Formamid	2,2 2,3 4,3 5,0 12,0 13,9 15,0 17,1 18,4 20,1 20,17 22,9 24,3 26,6 109,0	beliebig beliebig 7,5 0,7 2,0 2,7 4,7 9,0 18,0 beliebig beliebig 5,0 beliebig beliebig beliebig

(Die letztgenannten vier Lösungsmittel allein können in den Kapselwänden nicht länger als einige Stunden nach ihrer Gewinnung aus der Austauschflüssigkeit gehalten werden.)

Lösungsmittelsystem

Dioxan—Azeton

Äthanol—Diäthyläther ....
Dioxan—Methyläthylketon

Äthanol—Zitronenöl

Äthanol—Rizinusöl

Dielektrizitätskonstante

11
15
9
17
15

25

30

35

40

Das Vorhandensein nicht aufgelöster fester Teilchen in dem ursprünglichen ölartigen Kapselinhalt, z. B. magnetische Eisenoxydteilchen in Trichlordiphenyl, beeinflußt den Austausch nicht, gleichgültig, ob dieser feste Stoff reaktionsträge ist oder ob er vor der Umgebung geschützt werden muß.

Ferner können Färbestoffe, unter Farbbildung reagierende Stoffe oder andere Reaktionsstoffe, z. B. absorbierte Gase, als Austauschflüssigkeit oder gelöst in einer Austauschflüssigkeit verwendet werden.

Beispiel 1

Dieses Beispiel betrifft den Austausch von ursprünglich enthaltenem Toluol gegen Dioxan. Dieser Stoff ist sowohl mit Wasser als auch mit organischen Lösungsmitteln mischbar, beispielsweise mit dem genannten Toluol, und hat bei Zimmertemperatur (20 bis 25°C) eine Dielektrizitätskonstante von 2,2.

Toluol enthaltende Kapseln können durch Koacervierung einer Dispersion von Toluol in wäßriger Gelatine-Gummiarabikum-Lösung bei fortlaufendem Rühren des Systems und Senken der Temperatur auf 10⁰C hergestellt werden. Durch Filtrieren werden sie von der Trägerflüssigkeit getrennt, wobei die Kapselwände in ihrer Gelatinestruktur Wasser zurückhalten, das die Porosität liefert, die anschließend erforderlich ist, um den größten Teil des Toluols gegen Dioxan auszutauschen.

Zum Austausch des Kapselinhalts gegen Dioxan werden 400 g der abgekühlten filtrierten Kapseln in 1 1 Dioxan bei Zimmertemperatur dispergiert und diese Dispersion etwa 3 Stunden lang gerührt. Nach dieser Zeit sind etwa 80% des ursprünglich in den Kapseln, enthaltenen Toluols gegen die gleiche Menge Dioxan ausgetauscht. Der Dioxangehalt in den Kapseln kann durch weiteres Rühren bis zum Erreichen des Diffusionsgleichgewichtes, der bei der im vorliegenden Fall verwendeten Dioxanmenge etwa bei 90% liegt, weiter erhöht werden. Selbstverständlich wird durch Verwendung einer größeren Dioxanmenge bei einer gleichbleibenden Kapselmenge die Gleichgewichtsgrenze und demzufolge der bei Erreichen dieser Grenze vorhandene Dioxangehalt in den Kapseln wesentlich erhöht. Um die Kapselwände undurchlässig zu machen, werden die Kapseln einer Dehydrierung unterzogen, indem sie in eine große Menge wasserfreien Dioxans, wasserfreien Äthanols oder gleichwertiger wasserabsorbierender Flüssigkeit gebracht werden. Die erhaltenen Kapseln haben glasartige Wände, die für das in ihnen enthaltene Dioxan undurchlässig sind.

Die Kapseln können dann aus der Dioxanaustauschflüssigkeit oder der Waschflüssigkeit gewonnen und durch Verdampfen der noch anhaftenden Flüssigkeit getrocknet werden. Die Kapseln sind dann frei fließend wie jeder andere trockene, aus pulverförmigen Teilchen bestehende feste Stoff, obwohl etwa 80 Gewichtsprozent der Kapseln die eingekapselte Flüssigkeit ausmacht, die später, falls erwünscht, durch Auflösen oder Aufbrechen der Kapselwände freigegeben werden kann.

Beispiel 2

Dieses Beispiel befaßt sich mit dem Austausch von Butylacetat gegen Toluol in bereits hergestellten Kapseln. Butylacetat ist nicht wie Dioxan vollständig in Wasser löslich. Seine Löslichkeit beträgt 0,5 g pro 100 ecm Wasser bei einer Temperatur von 25⁰C, doch besitzt es die erforderliche niedrige Dielektrizitätskonstante, nämlich 5,0. Durch die Herstellung eines Liters Lösung aus 10% Dioxan und 90% Butylacetat kann jedoch der Austausch in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt werden, wobei die in den Kapseln enthaltene Flüssigkeit am Ende aus 60 bis 70% Butylacetat besteht. Das Dioxan verhindert hierbei eine Phasentrennung der Butylacetat-Wasser-Mischung. Die Kapseln können dann durch Filtrieren aus der Austauschflüssigkeit gewonnen werden und werden dann erneut in frischem Butylacetat dispergiert, wodurch der Wassergehalt auf 0,01% des Kapselinhalts verringert wird.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wird die Einkapselung von sowohl öllösliche als auch wasserlösliche Bestandteile enthaltendem Zitronenöl in einem Massenherstellungsverfahren behandelt. Zunächst werden Kapseln mit d-Limonen-Inhalt hergestellt. Konzentriertes, terpenfreies Zitronenöl, gelöst in Äthanol, ist die Austauschflüssigkeit. Der Filterkuchen aus den das d-Limonen enthaltenden Kapseln, der ein Gesamtgewicht von etwa 400 g besitzt, wird in 500 g Äthanol

gegeben, das in einem 1-1-Kolben enthalten ist, der eine Trockenklappe besitzt, um eine wasserfreie Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Das System wird dann etwa 1 Stunde lang gerührt, um den Austausch einzuleiten, wonach die überstehende Flüssigkeit durch Dekantieren entfernt und durch eine äquivalente Menge einer 20%igen Lösung von terpenfreiem Zitronenöl in Äthanol ersetzt wird. Danach wird das System etwa 5 Stunden lang gerührt. Würden die Kapseln anfangs nicht in reines Äthanol eingeführt, dann wäre die Austauschzeit wesentlich länger. Dieses Verfahrensschrittes bedient man sich immer dann, wenn eine der flüssigen Austauschflüssigkeiten bestrebt ist, die Austauschgeschwindigkeit herabzusetzen. Die Kapseln enthalten dann etwa 10% Zitronenölbestandteile in natürlichem Gleichgewicht in Äthanol. Um die Wände zu verdichten, werden die den ausgetauschten Inhalt enthaltenden Kapseln durch Filtrieren aus der Austauschflüssigkeit gewonnen und in warmem, mit Sorbit (Hexit) gesättigtem Äthanol (35 bis 40⁰C) gewaschen. Diese Kapseln können mit einem die Trocknung unterstützenden Stoff, beispielsweise Stärke, oder durch Verwendung eines besonderen Trockners getrocknet werden. Da d-Limonen ein Hauptbestandteil des Zitronenöls ist, trägt der nach dem Austausch in den Kapseln verbleibende Rückstand von d-Limonen lediglich zu dem eingekapselten Geschmacksstoff bei, der durch Auflösen oder Aufbrechen der Kapselwände frei wird.

Beispiel 4

Zunächst werden öl enthaltende Kapseln hergestellt, wobei jedoch das in diesem Fall zur Einkapselung verwendete öl eßbar ist. Die Kapseln werden filtriert und 400 g des Filterkuchens in 1 1 einer 80%igen wäßrigen Sorbit-(Hexit-)Lösung dispergiert und 30 Minuten lang gerührt, wonach die überschüssige Lösung in einer wasserfreien Atmosphäre durch Äthanol ersetzt wird, deren Menge dem Rauminhalt des ursprünglichen Filterkuchens entspricht. Nach 30 Minuten langem Rühren wird die noch vorhandene Flüssigkeit dekantiert und die letztgenannte Behandlung mit Äthanol und die Dekantierung so lange wiederholt, bis die gewünschte Menge Äthanol in den Kapseln enthalten ist. Da Äthanol eine Dielektrizitätskonstante von über 20 besitzt, kann Äthanol allein in den Kapselwänden nicht länger als einige Stunden gehalten werden. Wenn man aber 400 g des entstandenen Filterkuchens in einer Lösung von 300 ecm Äthanol, in dem 30% Vanillin gelöst sind, erneut dispergiert und die Kapseln mehrere Stunden oder noch länger rührt und sie dann durch mehrmaliges schnelles Waschen in absolutem Äthanol verdichtet, so erfolgt ein Austausch gegen Vanillin. Der ursprüngliche ölgehalt ist somit gegen eine Lösung von eßbaren festen Stoffen in Äthanol ausgetauscht worden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Kapseln mit zumindest teilweise aus gelatinierter Gelatine bestehenden Wänden und mit einer mit Wasser mischbaren Flüssigkeit als Inhalt durch Austausch des ursprünglichen, mit Wasser nicht mischbaren flüssigen Inhalts von Gelatinekapseln, dadurch gekennzeichnet, daß die ursprünglichen Kapselwände in Wasser aufgequollen, die Kapseln in eine Austauschfiüssigkeit, in welcher der Kapselinhalt löslich sein muß und deren Dielektrizitätskonstante bei einer Temperatur von 25 ⁰C kleiner als 20 ist, eingeführt und in dieser Austauschflüssigkeit bis zur Einstellung des Diffusionsgleichgewichts zwischen dem ursprünglichen flüssigen Kapselinhalt und der Austauschflüssigkeit belassen und dann in ein wasserfreies Wasserabsorptionsbad zum Extrahieren des Wassers aus den Kapselwänden übergeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Austauschflüssigkeit flüssige und/oder feste Stoffe gelöst sind.

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