DE1185153B - Verfahren zum Herstellen von im Innern eine in OEl emulgierte hydrophile Fluessigkeit enthaltenden, sehr kleinen Teilchen durch einfache Koazervierung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B Ol g

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 12c-3

1185 153
U6732IVc/12c
12. Dezember 1959
14. Januar 1965

Aus den USA.-Patenten 2 800 457 und 2 800 458 sind Verfahren zur Einkapselung durch Koazervat-Überzüge von komplexem oder einfachem Typ bekannt. Dabei werden Koazervate aus einer Öl-inWasser-Emulsion gebildet, aber es wird nur die Ölphase durch das Koazervat eingeschlossen.

Es wurde nun gefunden, daß man sehr kleine Teilchen, die im Innern eine in Öl emulgierte hydrophile Flüssigkeit enthalten, durch einfache Koazervierung mittels eines gelierbaren, hydrophilen Kolloids herstellen kann, wenn erfindungsgemäß eine Emulsion, die einen Stabilisator enthält, in bekannter Weise koazerviert wird. Eine Verbesserung der Eigenschaften der entstehenden eingekapselten Produkte kann erreicht werden, wenn als Stabilisator ein nicht ionisches, oberflächenaktives Mittel oder ein ölverdickungsmittel, wie hydriertes Rizinusöl und/oder eine Emulsion, verwendet wird, die in der hydrophilen flüssigen Phase ein dafür bekanntes Verdickungsmittel, wie Methylcellulose, enthält. Das Verdickungsmittel bewirkt bei den einzelnen Phasen der Sekundäremulsion einen größeren Zusammenhalt, so daß der Verlust an gelösten oder suspendierten Bestandteilen in der Primäremulsion verringert wird.

Zur Herstellung der eine Emulsion enthaltenden Kapseln wird zuerst die einzukapselnde, primäre Emulsion von hydrophiler Flüssigkeit in Öl hergestellt, die in der Ölphase einen Stabilisator enthält. Die primäre Emulsion wird dann in einer Koazervierungslösung, die aus einem Koazervierungsmittel und einem wäßrigen Sol eines Koazervierungskolloids besteht, bei Temperaturen über dem Gelpunkt dieses Koazervierungskolloids dispergiert und bildet dadurch eine doppelte oder sekundäre Emulsion, worauf sich um die Teilchen der sekundären Emulsion ein Koazervat absetzt. Das Koazervat erscheint anfänglich als feine Dispersion mikroskopisch kleiner Polymertröpfchen in der Flüssigkeit. In üblicher Weise kann das Koazervat geliert, gehärtet und getrocknet werden.

Als hydrophile Flüssigkeit können Wasser, wäßrige Lösungen oder Suspensionen sowie nichtwäßrige Lösungen oder Suspensionen, die sich mit Öl nicht mischen, verwendet werden.

Außer um Emulsionen, die in der hydrophilen Flüssigkeitsphase lösliche oder suspendierbare Stoffe enthalten, können sich die hier beschriebenen Koazervate um jede Emulsion ablagern. Auch die Ölphase kann gelöste oder suspendierte Stoffe enthalten.
Als Öl kann praktisch jedes tierische, pflanzliche, Verfahren zum Herstellen von im Innern eine in Öl emulgierte hydrophile Flüssigkeit enthaltenden, sehr kleinen Teilchen durch einfache
Koazervierung

Anmelder:

The National Cash Register Company, Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. jur. W. Beil, A. Hoeppener
und Dr. H. J. Wolff, Rechtsanwälte,
Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Als Erfinder benannt:

Everett Nelson Hiestand,

Erik Hugo Jensen,

Peter Dietrich Meister, Kalamazoo, Mich.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Dezember 1958
(781919)

synthetische oder Mineralöl Verwendung finden, z. B. Lanolin, Maisöl, Sojaöl, Rizinusöl oder Lebertran sowie Petroleum. Übliche Emulgierungsmittel, wie Ester von mehrwertigen Alkoholen, Sorbitan- und Polyoxyäthylenderivate können zur leichteren Herstellung der Emulsion zugesetzt werden.

Als Verdickungsmittel können unlösliche Stoffe, welche die Viskosität der hydrophilen Flüssigkeit oder der Koazervierungslösung zu erhöhen vermögen, verwendet werden, beispielsweise Gummiarabikum, Tragant, Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Magnesiumaluminiumsilikat, wie auch andere Verdickungsmittel, wie Polyglycole, Glycerin oder Siruparten.

Als Stabilisator finden Stoffe Verwendung, die die Umkehrung der primären Emulsion hydrophiler Flüssigkeit in Öl in eine Emulsion von Öl in einer hydrophilen Flüssigkeit während der Dispersion der primären Emulsion in der Koazervierungslösung zwecks Bildung der sekundären Emulsion verhindern. Solche Stoffe sind z. B. oberflächenaktive

409 768/253

Mittel, ζ. B. Sorbitanfettsäureester und die Polyoxyäthylensorbitanfettsäureester vorzugsweise nichtionischer Art, ölverdickende Mittel wie natürliche oder synthetische Wachse, Fette in fester Form, Sterine, ζ. B. Bienenwachs, Carnaubawachs, Paraffinwachs, die Ester gesättigter Fettsäuren, Sitosterin, Cholesterin, Stigmasterin oder hydriertes Rizinusöl. Besonders zu erwähnen ist der Gebrauch von Äthylcellulose bei Kohlenwasserstoffsystemen, wie etwa einer Emulsion von Wasser in Xylol oder einer Emulsion von Wasser in Benzol, wie auch bei Systemen Wasser in chlorierten Kohlenwasserstoffen. Die Äthylcellulosehaut umschließt sowohl die Kohlenwasserstoff- als auch die Wasserphase solcher Emulsionen und bildet eine geeignete Oberfläche für die äußere Phase, auf der sich dann ein Koazervat der oben beschriebenen Art absetzen kann.

Unter einem Koazervierungskolloid ist ein gelierbares hydrophiles Kolloid in einem wäßrigen Sol oder einer Lösung zu verstehen, das bei Zugabe eines Koazervierungsmittels (z. B. einer wäßrigen Lösung von Elektrolyten, wie organischen und anorganischen Salzen oder einer in Wasser löslichen Flüssigkeit, in welcher das Koazervierungskolloid geringere Löslichkeit zeigt als in Wasser) eine kolloidreiche sowie eine kolloidarme flüssige Phase bildet. Dabei setzt sich bei Gegenwart stabiler Emulsionsteilchen die kolloidreiche Phase um einzelne oder zusammengelagerte Emulsionsteilchen herum ab und bildet in der kolloidarmen Phase verteilt entsprechende Kapseln. Geeignete gelierbare hydrophile Kolloide sind Gelatine, Agar-Agar, Eiweiß, Alginate, Casein, Pektine, Stärke, Fibrinogen, vorzugsweise Gelatine. Wie dick schließlich das die Teilchen der sekundären Emulsion umgebende Koazervat ist, hängt von der Menge des zur Bildung des Koazervats zur Verfugung stehenden Kolloids und von der Oberfläche der Teilchen der sekundären Emulsion ab, die eingekapselt werden sollen.

Es hat auf den Ablauf des Verfahrens wenig Einfluß, bei welcher Temperatur die primäre Emulsion gebildet wird. Es ist jedoch nötig, daß die Temperatur, bei welcher die Koazervierung durchgeführt wird, über dem Gelierungspunkt des Koazervierungskolloids und innerhalb oder in unmittelbarer Nähe der Gelbildungs- bzw. Verdickungsgrenzen des in der Phase hydrophiler Flüssigkeit der primären Emulsion enthaltenen Verdickungsmittels liegt. Hat die Koazervathaut die Emulsionsteilchen eingeschlossen, so wird die Temperatur unter den Gelierungspunkt des Koazervierungskolloids gesenkt.

Man kann z. B. eingekapselte Emulsionsteilchen herstellen, die in der Emulsionsphase bestimmte Stoffe enthalten, die als Düngemittel, Hormone für das Pflanzenwachstum oder Schädlingsbekämpfungsmittel, wie Pilz-, Nematoden-, Bakterien-, Virenbekämpfungsmittel für landwirtschaftliche Zwecke, die langsames Freiwerden fordern, verwendet werden können. Auch können gewisse Bestandteile in zuvor gemischte Futtermittel eingearbeitet werden, die man normalerweise wegen der Verluste während des Trockenprozesses nicht zugeben kann, da die eingekapselten Bestandteile durch die Scherwirkung beim Mischprozeß vor dem eigentlichen Gebrauch freigesetzt werden. So kann man auch Vitamine, vor allem Kombinationen wasser- und öllöslicher Vitamine in trockene Getreidepräparate zwecks Freiwerdens im Körper einarbeiten. Es können kosmetische Präparate hergestellt werden, bei denen das zur lokalen Anwendung nötige Mittel in undurchlässigen, doch leicht zerstörbaren Kapseln enthalten ist. Pharmazeutische Stoffe können eingekapselt werden, um sie langsam im Körper freizusetzen, sobald in ihrer Umgebung ein bestimmter pH-Wert vorhanden ist, oder sie mit einem Enzymsystem in Berührung kommen. Stoffe deren Stabilität, Geruch, Geschmack oder Verträglichkeit bei der Anwendung Probleme ergeben, können in Überzüge zur oralen oder lokalen Anwendung oder zur Injizierung eingeschlossen werden, wobei man die Teilchengröße sowie die Stärke des Überzugs, die Durchlässigkeit und Festigkeit und die Wahl der Überzugsbestandteile regulieren kann. Insektenvertilgungsmittel mit selektiver Toxizität für Insekten, die für Menschen relativ unschädlich sind, kann man z. B. mit Hüllen überziehen, die stark undurchlässig sind, außer wenn sie mit Enzymen der Insekten in Berührung kommen. Magengifte, die wirksam werden, wenn es die Tiere fressen, die jedoch einen Geruch verbreiten, der die Tiere warnt oder abschreckt, können ebenfalls mit solchen Überzügen versehen werden, die in bezug auf Geruch praktisch vollkommen undurchlässig sind.

Beispiel 1

Eine Wasser-in-Öl-Emulsion wird hergestellt, indem man bei 40° C 10 cm³ Wasser, in dem 20 g Harnstoff gelöst sind, in 25 cm³ Maisöl, das 0,25 g hydriertes Rizinusöl enthält, emulgiert. Ein Gelatinesol wird als Koazervierungskolloid hergestellt, indem man 10 g Gelatine in 100 cm³ Wasser gibt und auf 40° C erwärmt. 20 g Natriumsulfat werden in 80 cm³ Wasser gelöst und diese Lösung mit Wasser auf 100 cm³ verdünnt. Die Emulsion und das Gelatinesol werden auf 40° C erwärmt und langsam im Zusammenfluß in die ebenfalls auf 40° C erwärmte Natriumsulfatlösung eingegossen, wobei letztere während der ganzen Zugabezeit stark gerührt wird, um den einfließenden Strom so bald wie möglich nach seiner Einführung zu dispergieren und dadurch eine doppelte Emulsion der ölteilchen (die die dispergierte Harnstofflösung enthalten) in der Koazervierungslösung zu bilden. Die Koazervierung geht schnell vonstatten. Sobald die Phasentrennung beendet ist, wird die Temperatur der Flüssigkeit, welche die mit dem Koazervat überzogene Emulsion enthält, zwecks Gelierung des Koazervats auf 5° C gesenkt. Zur Erhöhung des pH-Wertes auf 9,5 wird 10°/oige Natronlaugelösung zugegeben. Dem Produkt werden 10 cm³ Formaldehydlösung zur Härtung der Koazervathaut zugegeben und das Gemisch 1 Stunde lang bei 5° C stehengelassen. Ist das Koazervat gehärtet, so trennt man es durch Zentrifugieren von dem Gemisch, wäscht und trocknet es bei 80° C (Austritt-Temperatur) durch Sprühtrocknung.

Die Produkte dieses Beispiels finden Verwendung als Stickstofflieferer für landwirtschaftliche Zwecke, in denen ein langsames Freiwerden der Stoffe verlangt wird.

Beispiel 2

Man geht nach dem Verfahren im Beispiel 1 vor, doch verwendet man die gleiche Menge Lebertran anstatt Maisöl, Lecithin anstatt hydriertem Rizinusöl, 3 g Ascorbinsäure statt des Harnstoffs und Kaliumchlorid statt Natriumsulfat. Man erhält ein Koazer-

vat, das in trockene Getreidepräparate eingearbeitet werden kann.

Beispiel 3

Eine Wasser-in-Öl-Emulsion wird hergestellt, indem man bei 50° C 33 cm³ Wasser, das 0,4 g Methylcellulose enthält, in 33 cm³ Mineralöl, das 0,33 g Sorbitanmonooleat enthält, emulgiert. Ein Gelatinesol aus 12,5 g Gelatine in 125 cm^s Wasser wird auf 50" C erwärmt, mit der Emulsion gemischt und langsam in 125 cm³ 2O°/oiger Ammoniumphosphatlösung gegeben, die ebenfalls auf 50° C erwärmt worden ist. Die Ammoniumphosphatlösung wird während des Zugebens ununterbrochen kräftig gerührt. Die Temperatur des Gemisches wird zwecks Gelierung des Koazervats auf 5° C gesenkt. lO°/oige Natronlauge wird in solcher Menge zugegeben, daß der pH-Wert auf 9,5 gebracht wird, und anschließend wird das Koazervat 2 Stunden lang mit 12,5 cm³ 37^fl/oiger Formaldehydlösung gehärtet. Das gehärtete Koazervat wird durch Filtrieren von dem Gemisch getrennt, gewaschen und getrocknet.

Anstatt die Koazervierung mit Ammoniumphosphatlösung herbeizuführen, kann man auch auf 50° C erwärmten absoluten Äthylalkohol langsam unter dauerndem kräftigem Mischen dem Gemisch aus der Emulsion und dem Gelatinesol zugeben. Die Koazervierung tritt ein, sobald die Konzentrationsgrenze erreicht ist, wozu man im gesamten etwa cm³ Äthylalkohol benötigt.

Die gebildeten Koazervate sind weitgehend für saure und alkalische Lösungen undurchlässig.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von sehr kleinen Teilchen, die im Innern eine in Öl emulgierte hydrophile Flüssigkeit enthalten, durch einfache Koazervierung mittels eines gelierbaren hydrophilen Kolloids, dadurch gekennzeichnet, daß eine Emulsion, die einen Stabilisator enthält, in bekannter Weise koazerviert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stabilisator ein nichtionisches, oberflächenaktives Mittel oder ein Ölverdickungsmittel, wie hydriertes Rizinusöl, verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Emulsion verwendet wird, die in der hydrophilen flüssigen Phase ein dafür bekanntes Verdickungsmittel, wie Methylcellulose, enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 800 457, 2 800 458.

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