DE1910581B1 - Verwendung von waessrigen Loesungen zum Schrumpfen von Mikrokapseln - Google Patents

Description

Die Herstellung von Mikrokapseln mit nahtlosen Wänden aus hydrophilem polymeren! Stoff durch Komplexkoazervierung ist bekannt. Es entstehen dabei häufig Kapselwände aus nichtvernetztem hydrophilem polymerem Stoff, die bisher nur schwer bei Raumtemperatur und darüber getrocknet werden konnten, da sie die Neigung zeigten, während des Trocknungsschrittes aneinanderzuhaften und Kapselklumpen oder -trauben zu bilden. Bisher wurden Kapselwände, bei denen ein Bestandteil Gelatine war, häufig chemisch vernetzt oder gehärtet, um den Grad der Quellung der Kapselwände in kaltem Wasser und den Grad der Zusammenballung der Kapseln während des Trocknens zu verringern. Die Quellbarkeit der Kapselwände in kaltem Wasser wurde hierdurch zwar vermindert, jedoch wurde der kapselwandbildende Stoff durch die chemische Vernetzung irreversibel wasserunlöslich, wodurch die manchmal erwünschte oder erforderliche schnelle Freigabe des Kapselinhaltes durch Eintauchen der auf diese Weise gehärteten Kapseln in warmes Wasser nicht möglich war.

Es ist weiter bekannt, in Wasser gequollene, Gelatine enthaltende Kapselwände dadurch zu trocknen, daß man die Kapseln in ein organisches, flüssiges, mit Wasser mischbares Trockenmittel taucht. Bei dieser Art von Trocknung erfolgt keine chemische Vernetzung, so daß man Kapselwände erhält, die in warmem Wasser löslich sind. Das gegenüber der in den Kapselwänden enthaltenen Wassermenge in großer Menge verwendete flüssige Trockenmittel entzog den Kapselwänden Wasser, so daß diese auf einen verhältnismäßig trockenen Zustand zusammenschrumpften. Zwar kann durch solche flüssigen organischen Trockenmittel den Kapselwänden eine große Menge Wasser entzogen werden, jedoch besteht auch die Möglichkeit, daß eine bestimmte Menge dieses Mittels in den kapselwandbildenden Stoff eindiffundiert und häufig sogar den Kapselinhalt verunreinigt.

Die Nachteile dieser Verfahren können aber vermieden werden, wenn erfindungsgemäß zum Schrumpfen von kleinen Kapsem, die eine Wand aus einem hydrophilen polymeren Stoff aufweisen und die durch Komplexkoazervierung aus einem wässerigen Sol hergestellt worden/ sind, wässerige Lösungen von Sulfaten, Citraten, Tartraten, Acetaten oder Chloriden von Ammonium oder Alkali- oder Erdalkalimetallen verwendet werden.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1122 495 ist es zwar bekannt, eine sogenannte Einfachkoazervierung durch Zusetzen einer größeren Menge einer wässerigen Salzlösung durchzuführen. Trotz der großen Fortschritte in den vergangenen Jahren wurde jedoch nicht erkannt, daß man mittels einer Salzlösung ein Schrumpfen der Kapselwände bereits fertiger, durch Komplexkoazervierung hergestellter Kapseln erzielen kann, wodurch sich eine bedeutend bessere Wand ergibt.

Nach diesem Schrumpfvorsang können die Kapselwände durch bekannte Verfahren, z. B. durch Verdampfen getrocknet werden, ohne daß dabei eine nennenswerte Aggregatbildung der Kapseln erfolgt.

Die Schrumpfung läßt sich als Schritt des Einkapselungsverfahrens durchführen. Es können aber auch durch ein Einkapselungsverfahren hergestellte trockene Kapseln in einer Lösung behandelt werden, aus der sie nach der Behandlung entfernt und getrocknet werden.

Als Reihenfolge der Wirksamkeit der Ionen gilt:

und Na>K> RB > Cs >NH₄>Li
SO, > Citrat > Tartrat > Acetat > Cl.

Bevorzugte Behandlungssalze sind Natriumsulfat, Ammoniumsulfat, Natriumacetat, Magnesiumsulfat und Natriumeitrat.

Die Behandlung dauert vorzugsweise zwischen 2 und 16 Stunden.

Trotz der Schrumpfung unter der Verwendung der beschriebenen Salzlösungen können zusätzlich eine chemische Härtung oder pulverförmige Trocknungsmittel angewandt werden.

Als wandbildende Stoffe für die erfindungsgemäß behandelten Kapseln kommen die normalerweise bei Komplexkoazervierungsverfahren verwendeten hydrophilen polymeren Stoffe in Betracht, z. B. modifizierte und nichtmodifizierte Gelatine, Gummiarabikum, Carageen, hydrolysiertes Polyäthylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymer und hydrolysiertes Polyvinylmethyläther - Maleinsäureanhydrid - Copolymer.

Die erfindungsgemäß zu behandelnden Kapseln können jeden beliebigen Stoff enthalten, der auch in nichtbehandelten Kapseln enthalten sein kann. Die Behandlung ist in ihrer Wirkung auf den kapselwandbildenden Stoff beschränkt und hat keinen nennenswerten Einfluß auf den Inhalt der Kapseln.

Die erfindungsgemäße Behandlung eignet sich für Kapseln mit einer Größe in einem Bereich zwischen etwa 25 und 5000 μΐη.

Brauchbare Konzentrationen für die anzuwendenden Salze lassen sich leicht mittels einfacher Versuche feststellen. Beispielsweise wurden Kapseln mit durch Wasser gequollenen Wänden aus einem Komplex aus Gelatine und Gummiarabikum in mehreren verschiedenen Konzentrationen von Natriumsulfat in Wasser dispergiert, wobei man folgende Ergebnisse erzielte:

Ungefähre Konzentration des wasserfreien

Natriumsulfats
in Gewichtsprozent

25

13
6
3

Eigenschaften der Kapselwände

nach etwa 12stündigem Liegen

in der Lösung

sehr stark geschrumpft,
ausgezeichnetes Aussehen
leicht geschrumpft
keine Veränderung
stärker gequollen

Die in den eine Salzkonzentration von 13 bzw. 25 Gewichtsprozent aufweisenden Lösungen behandelten Kapselwände trockneten ohne die Bildung von Kapselaggregaten, während die in der ögewichtsprozentigen Salzlösung behandelten Kapselwände merklich die Neigung zeigten, Klumpen oder Aggregate zu bilden, und die in einer 3gewichtsprozentigen Salzlösung behandelten Kapseln überhaupt nicht zu selbständigen Kapseln getrocknet werden konnten. Bei einigen Salzen kann die obere Salzkonzentration durch die Löslichkeitseigenschaften des Salzes begrenzt sein. Es können auch gesättigte Lösungen zur Verwendung kommen.

Die für die Kapselwandbehandlung erforderliche Temperatur ist nur in bezug auf die Gelatinierungstemperatur des kapselwandbildenden Stoffes, wenn

ungehärtete Kapseln behandelt werden sollen, und in bezug auf die Löslichkeitseigenschaften der Behandlungssalze von Bedeutung. Bei einer bestimmten Temperatur, normalerweise zwischen 25 und 35° C, schmelzen oder degelatinieren ungehärtete Kapselwände und lösen sich von dem kapselkernbildenden Stoff ab. Solche Temperaturen sollten vermieden werden. Die Behandlung muß jedoch bei einer Temperatur durchgeführt werden, die so hoch ist, daß eine entsprechende Menge des Behandlungssalzes in der Behandlungsflüssigkeit löslich ist. Bei Verwendung von Natriumsulfat ist es beispielsweise zweckmäßig, die Behandlung bei einer Temperatur von 2O⁰C oder gegebenenfalls etwas höher durchzuführen, um eine hohe Konzentration des Behändlungssalzes in der Lösung aufrechtzuerhalten.

Beispiel 1

Hier wurden Kapseln mit in warmem Wasser löslichen Wänden bereitet, die d-Limonen, einen Bestandteil von Zitronenöl, enthielten. In ein mit einer Rührvorrichtung ausgestattetes 2-1-Gefäß gab man 180 ecm llgewichtsprozentige wässerige Lösung von Gummiarabikum, 180 ecm erwärmte llgewichtsprozentige Lösung von Gelatine mit einer hohen Bloom-Stärke und einem isoelektrischen Punkt bei etwa pH 8 bis 9, 800 ecm warmes Wasser und 150 ecm d-Limonen. Es wurde zu rühren begonnen, und man erwärmte das System auf etwa 50° C. Der pH-Wert des Systems wurde auf 4,5 eingestellt und die Rührstärke so gewählt, daß man d-Limonentröpfchen mit einem Durchmesser von etwa 100 bis 300 μΐη erhielt. Dann wurde die Wärmequelle abgeschaltet, so daß eine langsame Abkühlung des Systems erfolgen konnte. Zu diesem Zeitpunkt bestand das System aus drei flüssigen Phasen: der beabsichtigten inneren Kapselphase (d-Limonen); der abgeschiedenen, an einem Komplex aus Gelatine und Gummiarabikum reichen Phase und der Herstellungsflüssigkeit. Während die Temperatur des Systems unter Rühren absank, lagerte sich die abgeschiedene, aus dem Komplex aus Gelatine und Gummiarabikum bestehende flüssige Phase auf den Tröpfchen des d-Limonens unter Bildung von Kapseln mit flüssigen Wänden ab. Als die Temperatur des Systems etwa 28° C betrug, gelatinierten die Kapselwände. Dann wurde das System auf etwa 10° C abgekühlt und zu rühren aufgehört, so daß sich die Kapseln als Schicht in der Herstellungsflüssigkeit absetzen konnten. Die Herstellungsflüssigkeit wurde dann dekantiert und durch eine gleiche Menge kalten Wassers ersetzt, das als Waschflüssigkeit diente. Auch die Waschflüssigkeit wurde dekantiert und durch eine gleiche Menge einer 20gewichtsprozentigen wässerigen Lösung von wasserfreiem Natriumsulfat ersetzt. Die Salzlösung wurde mit einer Temperatur von etwa 25° C dem System unter Rühren schnell zugesetzt und letzteres noch etwa 14 Stunden lang weitergerührt. Dann wurde zu rühren aufgehört, die Lösung des Salzes dekantiert, der Kapselbrei auf einem Vakuumfiltriergerät filtriert und der erhaltene Filterkuchen in kleinen Stücken auf das Sieb eines vibrierenden Druckluftgebläses gegeben. Das erhaltene trockene Produkt bestand größtenteils aus einzelnen runden Kapseln mit d-Limonen enthaltenden glänzenden Wänden. Setzt man dem Kapselbrei vor dem Filtrieren 3 bis 5 g pulverförmigen festen Stoff, z. B. Siliciumdioxyd, mit einer Teilchengröße von etwa 3 μπι und kleiner zu, dann erhält man Kapseln, die keinerlei Neigung zur Aggregatbildung zeigen.

Beispiel 2

Hier wurde das Verfahren nach Beispiel 1 wiederholt. Es wurden die gleichen Stoffe, Mengen und Konzentrationen verwendet, mit Ausnahme, daß an Stelle des Natriumsulfates Natriumeitrat in Form einer 20gewichtsprozentigen wässerigen Lösung verwendet wurde. Auch die erhaltenen Kapseln glichen denjenigen des Beispiels 1.

Beispiel 3

Hier wurde das Verfahren nach Beispiel 1 wiederholt, wobei man jedoch an Stelle von d-Limonen 150 ecm Pfefferminzöl als innere Kapselphase verwendete. Statt der Natriumsulfatlösung nach Beispiel 1 verwendete man erne 40gewichtsprozentige wässerige Lösung von Ammoniumsulfat. Der wahlweise Schritt der Zugabe eines pulverförmigen festen Stoffes als Mittel zum Verhindern der Aggregatbildung wurde ebenfalls durchgeführt. Man erhielt auch hier selbständige Kapseln wie in den vorangehenden Beispielen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung von wässerigen Lösungen von Sulfaten, Citraten, Tartraten," Acetaten oder Chloriden von Ammonium oder Alkali- oder Erdalkalimetallen zum Schrumpfen von kleinen Kapseln, die eine Wand aus einem hydrophilen polymeren Stoff aufweisen und die durch Komplexkoazervierung aus einem wässerigen Sol hergestellt worden sind.