DE2323384B2

DE2323384B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen, gefüllten Kapseln

Info

Publication number: DE2323384B2
Application number: DE2323384A
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Nishinomiya Hagiwara; Akira Osaka Imai; Toshiyuki Amagasaki Suzuki
Original assignee: MORISHITA JINTAN CO Ltd OSAKA (JAPAN)
Current assignee: MORISHITA JINTAN CO Ltd OSAKA (JAPAN)
Priority date: 1972-10-03
Filing date: 1973-05-09
Publication date: 1978-04-13
Also published as: FR2201129B1; IT982083B; DE2323384C3; CA987180A; NL7309010A; FR2201129A1; JPS518876B2; GB1394159A; DE2323384A1; AU6051773A; CH588886A5; NL156318B; JPS4955568A; US3962383A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von nahtlosen, gefüllten Kapseln und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Herstellung von nahtlosen, mit Material gefüllten Kapseln war es bisher üblich, die Eigenschaft von solförmigen Lösungen von Salzen der Alginsäure, von niedrig methoxylierten Pektinen, Salzen der Pektinsäure, Zellulose, Salzen der Glykolsäure oder Polyacrylsäureestern zu benutzen, die Hydratation unter der Wirkung von Säuren zu vermindern und/oder bei Reaktionen mit einem mehrwertigen Metallion ein elastisches und irreversibles Gel netzartiger Struktur zu bilden. Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von gefüllten Kapseln in mm Körnung beruhen auf der beschriebenen Eigenschaft, um äußere Überzüge, die in einer Lösung härten, zu bilden.

Bei diesen Verfahren hat es sich jedoch als schwierig herausgestellt, den Durchmesser und die Wanddicke des kugeiförmigen, kapseiartigen Tropfens einzustellen, so daß es schwierig ist, in genügend hoher Ausbeute gleichförmige Kapseln zu erhalten.
·, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das ermöglicht, mit hoher Ausbeute gleichförmige Kapseln herzustellen, deren Durchmesser und Wandstärke eingestellt werden können und die mit Sicherheit kugelförmig ausgebildet

ίο sind.

Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens anzugeben.

Der das Verfahren betreffende Teil der Erfindungs- -, aufgäbe wird dadurch gelöst, daß ein Kapselfüllmaterial, eine soiförmige Lösung und eine wasserunlösliche Lösung in Form einer kontinuierlichen, mehrschichtigen Strömung in eine wäßrige Härtelösung eingeleitet wird, wobei die wasserunlösliche Lösung die äußerste Lage der Strömung darstellt, und daß die äußerste Lage der sich auf Grund der Grenzflächenspannung ausbildenden dreilagigen kugeligen Tropfen in der Härtelösung zerstört und abgetrennt wird, so daß die die mittlere Lage bildende soiförmige Lösung unter Bildung eines

wasserunlöslichen Überzugs mit der Härtelösung reagiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht somit darauf, daß eine Strömung mit drei koaxialen Schichten in eine wäßrige Härtelösung geleitet wird. Die innerste

in Schicht der Koaxialströmung besteht aus Kapselfüllmaterial, die mittlere Schicht aus einer solförmigen Lösung und die äußere Schicht aus einer wasserunlöslichen Lösung. Auf Grund der Grenzflächenspannung zwischen der äußeren Schicht der Koaxialströmung, d. h.

ii der wasserunlöslichen Lösung, und der Härtelösung schnürt sich die Strömung ein, und es entstehen dreischichtige Kugeln. Diese dreischichtigen Kugeln werden anschließend mechanisch derart beansprucht, daß die wasserunlösliche, äußere Schicht der Kugeln

4(> zerstört und abgetrennt wird. Die dann außenliegende, ursprünglich mittlere Schicht aus solförmiger Lösung reagiert dann mit der Härtelösung und bildet einen wasserunlöslichen Überzug der auf diese Weise entstehenden Kapseln. Das erfindungsgemäße Verfah-

4i ren ist nicht nur in seiner Durchführung einfach und ermöglicht die Herstellung relativ gleichmäßiger Kapseln mit hoher Ausbeute, es ermöglicht auch in einfacher Weise eine Veränderung der Abmessungen der Kapseln.

so Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens wird erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine konzentrische Dreifachdüse, die aus einem inneren, mit einem Tank für die Aufbewahrung von Kapselfüllmaterial verbundenen Rohr, einem mittleren, mit einem Tank für die Aufbewahrung einer solförmigen Lösung verbundenen Rohr und einem äußeren, mit einem Tank für die Aufbewahrung einer wasserunlöslichen Lösung verbundenen Rohr besteht, wobei jedes Rohr mit einer entsprechenden Pumpe zur Zufuhr einer vorbestimmten

W) Menge der entsprechenden Lösung verbunden ist, und einem Turm, in dem die Dreifachdüse in einer unteren Kammer derart angeordnet ist, daß die Strömungsöffnung der Dreifachdüse nach oben gerichtet ist und in dem in einer oberen Kammer eine Vielzahl von

h^r) Unterbrechungsplatten angeordnet ist.

Die dreischichtige Koaxialströmung wird somit in einer konzentrischen Dreifachdüse erzeugt, die unten in einem Turm angeordnet ist, in dessen oberem Bereich

sich Prall- bzw. Unterbrechungsplatten befinden, auf die die zunächst dreischichtigen Kugeln derart aufprallen, daß die wasserunlösliche, äußere Schicht der Kugeln zerstört wird, woraufhin nach Reaktion mit der Härtelösung mit einem wasserunlöslichen Überzug ί versehene Kapseln entstehen.

Vorteilhafterweise ist eine Versorgungspumpe vorgesehen, die eine im Turm nach oben gerichtete Strömung der Härtelösung bewirkt Auf diese Weise werden gleichmäßige Reaktionsbedingungen erzielt κι

Bevorzugt sind die Unterbrechungsplatten abwechselnd gegeneinander geneigt angeordnet

Weiterhin zeichnet sich eine vorteilhafte Ausbildungsform der Vorrichtung dadurch aus, daß ein Regeneriertank zur Trennung und Wiederverwendung ι ϊ der Härtelösung vorgesehen ist

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung von nahtlo- _»o sen, gefüllten Kapseln und

F i g. 2 eine Dreifachdüse mit schematischer Erläuterung der Ausbildung von Kapseln.

Eine Dreifachdüse N mit gemeinsamem Kegel enthält ein inneres Rohr 3, das mit einem Tank 1 für das Kapselfüllmaterial mittels eines Rohres und einer Pumpe 2 für die Zuführung vorbestimmter Mengen von Füllmaterial verbunden ist, ein mittleres Rohr 6 um die Außenseite des inneren Rohres 3, das über ein Rohr und eine Pumpe 5 für die Zufuhr von vorbestimmten i<> Mengen von solförmiger Lösung mit einem Tank 4 für einen Vorrat von solförmiger Lösung verbunden ist, und ein äußereres um die Außenseite des mittleren Rohres 6 angeordnetes Rohr 9, das über ein Rohr und eine Pumpe 8 für die Zuführung vorbestimmter Mengen von ij wasserunlöslicher Lösung mit einem Tank 7 für einen Vorrat von wasserunlöslicher Lösung verbunden ist. Die konzentrische Dreifachdüse N ist in einer unteren Kammer 12a über der tiefsten Stelle 12i eines Turmes 12 angeordnet; die untere Kammer 12a ist mit einem Vorratstank 10 für eine Härtelösung über ein Rohr verbunden, in dem eine Pumpe 11 für die Zufuhr einer vorbestimmten Menge von Härtelösung sitzt.

Die Dreifachdüse N ist derart angeordnet, daß die Strömungsöffnung nach oben zeigend am unteren Ende des Zylinders 12b, in dem sich die kapseiförmigen Tropfen ausbilden, liegt.

Auf der inneren Wandoberfläche der oberen Kammer 12c des Turmes 12 ist eine Vielzahl von Unterbrechungsplatten 13 für die Berührung mit w kugelförmigen Tropfen A angeordnet, so daß die erwähnten drei Lösungen, nachdem sie über die Dreifachdüse N in die Härtelösung eingespeist worden sind, in kugelige Tropfen A umgeformt werden. Die kugeligen Tropfen A gelangen zwischen den Unterbrechungsplatten 13 hindurch allmählich nach oben. In jeder Unterbrechungsplatte 13 sind mehrere Löcher 13a ausgebildet.

In der oberen Kammer 12cdes Turmes 12, indem sich die Kapseln bilden und härten, ist eine öffnung 122 t>o ausgeformt, durch die die kugeligen kapselartigen Tropfen B aus der oberen Kammer 12c entweichen können. In die Öffnung 122 ist ein Rohr 14 eingesetzt, dessen anderes Ende nach unten zeigt.

Unter der Auslauföffnung 14i des Rohres 14 liegt eine Auffängerplatte mit vielen Löchern, so daß die kugeligen Kapseltropfen B nur darauf rollen können, während die Härtelösung auf die wasserunlösliche Lösung durch die Löcher der Auffangplatte hindurchtropfen. Die Auffangplatte dient als ein Deckel und sitzt auf einem Regeneriertank 16, dessen oberes Ende schräg ausgebildet ist.

Neben dem Regeneriertank ϊ6 befindet sich ein Behälter 17 für die Aufbewahrung der fertigen nahtlosen, mit Material gefüllten Kapseln; die vielgelochte Auffängerplatte 15 setzt sich bis zur Wand des Behälters 17 fort, an der sie anliegt

Auf dem Boden des Regeneriertanks 16 befindet sich eine Wasserauslaßöffnung 20, in die ein Rohr 19 mit einem Absperrhahn 18 eingesetzt ist, dessen unteres Ende in den Tank 10 für die Aufbewahrung der Härtelösung zeigt.

In einem Abschnitt der Seitenwand des Regeneriertanks 16 sitzt eine Auslaßöffnung 23 für wasserunlösliche Lösung, in die ein Rohr 22 mit einem Absperrhahn 21 eingesetzt ist, wobei das untere Ende des Rohres über dem Tank 7 für die Aufbewahrung der wasserunlöslichen Lösung endet.

Die untere Kammer 12a ist am unteren Teil des Kapseltropfenformzylinders 126 ausgebildet, und die obere Kammer 12c ist mit dem oberen Teil des Zylinders 12b verbunden. In diesem Falle ist der innere Durchmesser der unteren Kammer 12a größer als der des Kapseltropfenformzylinders 126; der innere Durchmesser der oberen Kammer 12c ist ebenfalls größer als der des Zylinders \2b.

Im folgenden soll das Verfahren zur Herstellung von nahtlosen, materialgefüllten Kapseln unter Benutzung der geschilderten Vorrichtung näher beschrieben werden:

In einer bevorzugten Ausführungsform wurde gereinigtes Pflanzenöl als Kapselfüllmaterial benutzt und 1,6% Natriumalginat, 3% Polyvinylalkohol, 1% Gelatine, 4,4 % Glyzerin und 90 °/o gereinigtes Wasser wurde als solförmige Lösung in dieser bevorzugten Ausführungsform benutzt.

Die verwendete wasserunlösliche Lösung war flüssiges Paraffin, und die Härtelösung war eine wäßrige Lösung von 10 % Calciumchlorid.

Zunächst wurde gereinigtes Pflanzenöl, das als Kapselfüllmateria) im Tank 1 enthalten war, mittels der Pumpe 2 zur Zuführung einer vorbestimmten Menge des gereinigten Pflanzenöls durch das innerste Rohr 3 hindurchgedrückt und als solförmige Lösung strömte eine Mischung von 1,6 % Natriumalginat, Polyvinylalkohol, 1 % Gelatine, 4,4 % Glycerin und 90 % gereinigtem Wasser durch das mittlere Rohr 6, um das innere Rohr 3, während flüssiges Paraffin als wasserunlösliche Lösung durch das äußere Rohr 9 um das mittlere Rohr 6 strömte, wodurch eine mehrschichtige, kontinuierliche Strömung mit gleichem Kegel aus der konzentrischen Dreifachdüse Af in den Kapseltropfenformzylinder 120 des Turms 12 für die Bildung der Kapseltropfen und ihre Härtung hineinströmte, indem eine wäßrige Lösung von 10 °/o Calciumchlorid mit vorbestimmter Geschwindigkeit aufwärtsströmte, wodurch wegen der Grenzflächenspannung zwischen der besagten vielschichtigen Strömung und der wäßrigen Lösung von 10 % Calciumchlorid das aus dem innersten Rohr 3 ausströmende Pflanzenöl ein Teil des Inhalts der vielschichtigen Strömung wird und in der solförmigen, aus dem mittleren Rohr 6 ausströmenden, aus Natriumalginat, Polyvinylalkohol, Gelatine, Glycerin und reinem Wasser bestehenden Strömung eingeschlossen wird und die solförmige Lösung, die das Pflanzenöl einschließt, als aktiver Bestandteil in dem flüssigen

Paraffin, das aus dem äußeren Rohr 9 ausströmt, eingeschlossen wird, wodurch sich ein Teil X an der Spitze der Strömungsanordnung abschnürt. Danach entwickelt sich dieser abgeschnürte Teil X zu einem abgetrennten Tropfen Y, der in dem Zylinder 126 zur Ausbildung der Kapseln nach oben strömt. Der abgetrennte Tropfen Y bildet seine kugelige Form, bevor er die obere Kammer 12c erreicht; auf diese Weise ist es möglich, einen kugeligen Tropfen mit drei konzentrischen Lagen zu erhalten (s. F i g. 2).

Der kugelige dreitägige Tropfen A bewegt sich in der Härtelösung von 10 % Calciumchlorid, die mit vorgegebener Geschwindigkeit in die obere Kammer 12c strömt, weiter nach oben, zwischen sechs, mit vielen durchgehenden Löchern 13a versehenen Unterbrechungsplatten 13 hindurch, wobei er auf die sechs Unterbrechungsplatten 13 aufschlägt, die an der Innenwand des oberen Teils der oberen Kammer 12c angebracht sind.

Das Aufschlagen des aus drei Lagen bestehenden kugeligen Tropfens A auf die Unterbrechungsplatten 13 führt dazu, daß seine äußerste Lage, d. i. die Lage aus flüssigem Paraffin, zerstört abgetrennt wird. Das bedeutet, daß der kugelige Tropfen A dann so ausgebildet ist, daß die zweite Lage (die Zwischenlage) aus Natriumginat, Polyvinylalkohol, Gelatine und Glycerin als die solförmige Lösung in direkte Berührung mit der wäßrigen Lösung aus Calciumchlorid als Härtelösung kommt, wodurch beide Lösungen anfangen zu reagieren und sofort einen wasserunlöslichen Überzug aus Calciumalginat bilden.

Dadurch kann eine vollkommene, nahtlose und materialgefüllte Kapsel B erhalten werden, die im Inneren Pflanzenöl enthält und deren äußere Lage in dem beschriebenen Überzug aus Calciumalginat eingeschlossen ist.

ίο Hierbei ist es sehr wichtig, die Strömungsgeschwindigkeit der Härtelösung, d. h. der wäßrigen Lösung von 10% Calciumchlorid zu kontrollieren, die ständig von unten nach oben durch den Turm 12 zur Ausbildung der Kapseltropfen und ihrer Härtung strömt.

Tatsächlich ist es möglich, den Durchmesser der kontinuierlichen Strömung der drei Lagen willkürlich zu ändern, indem die Strömungsgeschwindigkeit der Härtelösung verändert wird, was dazu führt, daß es möglich ist, materialgefüllte Kapseln innerhalb eines Bereichs von Kugeldurchmessern von etwa 1 bis 7 mm mittels einer Bohrung und gleichzeitig herzustellen, wobei die Dicke des Kapselüberzugs einheitlich gemacht werden kann.

In der folgenden Tabelle sind Versuchsergebnisse

2^r> dargestellt, die mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erreicht wurden.

Gegenstand	Nr.	2	3	4	5	6	7
	1	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0
Kugeldurchmesser einer Kapsel	1,0
(mm)		3,9	13,1	31,4	60,8	105,1	166,9
Gew. einer Kapsel (mg)	0,5	18,0	18,0	18,0	18,0	18,0	18,0
Fluß des Füllermaterials (g/min)	18,0	7,0	7,0	7,0	7,0	7,0	7,0
Fluß der solförmigen Lösung (g/min) Fluß der wasserlöslichen	7,0	117	60	40	30	24	18
Lösung (g/min)	280
Fluß der Härtelösung (g/min)		7 300	3 300	1 800	1 200	800	600
29 000

In der erfindungsgemäßen Apparatur tropft die aus dem Rohr 14 des Turmes 12 kommende Lösung durch die mit vielen Löchern versehene Auffängerplatte 15, die im oberen Teil des Regeneriertanks 16 angeordnet ist, so daß die Lösung im Regeneriertank 16 regeneriert aufbewahrt werden kann.

Danach bleibt, wegen der unterschiedlichen spezifischen Gewichte, die wasserunlösliche Lösung im oberen so Teil des Regeneriertanks 16 und die Härtelösung sammelt sich im unteren Teil des Tanks an; das bedeutet, daß sich beide Lösungen in verschiedenen Schichten ansammeln.

Dies ermöglicht es, daß die Härtelösung aus der Wasserauslaßöffnung 20 am Boden des Tanks 16 in den Vorratstank 10 fließt, während die wasserunlösliche Lösung 16 durch die Ausgangsöffnung 23 in der Seitenwand des Tanks 16 und durch das Rohr 22 in den Vorratstank 7 zurückkehrt, wodurch alle Lösungen ohne unnötige Verluste wiederverwendet werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von nahtlosen, gefüllten Kapseln, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kapselfüllmaterial, eine soiförmige Lösung und eine wasserunlösliche Lösung in Form einer kontinuierlichen, mehrschichtigen Strömung in eine wäßrige Härtelösung eingeleitet wird, wobei die wasserunlösliche Lösung die äußerste Lage der Strömung darstellt, und daß die äußerste Lage der sich auf Grund der Grenzflächenspannung ausbildenden dreilagigen kugeligen Tropfen in der Härtelösung zerstört und abgetrennt wird, so daß die die mittlere Lage bildende soiförmige Lösung unter Bildung eines wasserunlöslichen Überzugs mit der Härtelösung reagiert.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine konzentrische Dreifachdüse (N), die aus einem inneren, mit einem Tank (1) für die Aufbewahrung von Kapselfüllmaterial verbundenen Rohr (3), einem mittleren, mit einem Tank (4) für die Aufbewahrung einer solförmigen Lösung verbundenen Rohr (6) und einem äußeren, mit einem Tank (7) für die Aufbewahrung einer wasserunlöslichen Lösung verbundenen Rohr (9) besteht, wobei jedes Rohr mit einer entsprechenden Pumpe (2, 5, 8) zur Zufuhr einer vorbestimmten Menge der entsprechenden Lösung verbunden ist, und einen Turm (12), in dem die Dreifachdüse (N)\n einer unteren Kammer (12a) derart angeordnet ist, daß die Strömungsöffnung der Dreifachdüse nach oben gerichtet ist und in dem in einer oberen Kammer (\2c) eine Vielzahl von Unterbrechungsplatten (13) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Versorgungspumpe (11) vorgesehen ist, die eine "im Turm (12) nach oben gerichtete Strömung der Härtelösung bewirkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsplatten (13) abwechselnd gegeneinandergeneigt angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regeneriertank (16) zur Trennung und Wiederverwendung der Härtelösung vorgesehen ist.