DE2658587B2 - Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen gefüllten Kapseln - Google Patents

Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen gefüllten Kapseln

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Description

Mit den bekannten Vorrichtungen zum Herstellen von nahtlosen gefüllten Kapseln gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 liegt die maximal erreichbare Produktionsrate bei Kapseln mit einem Gewicht von etwa 100 bis 500 mg bei 4 bis 10 Kapseln/sec und bei kleinen Kapseln mit einem Gewicht von etwa 10 mg bei etwa 30 Kapseln/sec. Der Kapseldurchmesser und die Wandstärke streuen beträchtlich. Die erzielbare Produktionsrate ist hier durch das filmbildende Kapselmaterial, das Kapselfüllmaterial sowie die Grenzflächenspannung bestimmt, was insbesondere bei der Herstellung sehr kleiner Kapseln, sogenannter Mikrokapseln, w deutlich wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen gefüllten Kapseln bereitzustellen, mit der eine Massenfertigung von Mikrokapseln bei stark erhöhter Produktionsrate ^ möglich ist und sich unabhängig von der Kapselgröße stets ein einheitlicher Kapseldurchmesser und einheitliche Dicken des filmbildenden Kapselmaterials ergeben.
Eine diese Aufgabe lösende Vorrichtung ist im Patentanspruch I angegeben. Der in Längsrichtung des m> Stfahlstfoffls auf- und abschwingbare Vibrationskörper ist zweckmäßigerweise entweder als Ring oder als Zylinder ausgebildet.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich eine um eine Größenordnung höhere Produktionsrate br> als mit der bekannten Vorrichtung, die sehr kompliziert aufgebaut ist, erzielen. Es lassen sich Kapseln mit einem Durchmesser von 0,5 bis 4 mm, einem Gewicht von 1 bis 30 mg, einem Anteil des (Umbildenden Materials von 5 bis 30% und einer Dicke des filmbildenden Materials von 0,05 bis 0,2 mm fertigen.
Der Vibrationskörper kommt mit dem in die Kühlflüssigkeit extrudierten Strahlstrom nicht in Berührung, gleichwohl wird letzterer in sphärische Kapseltropfen aufgelöst
Auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte gefüllte Kapseln in Form von Mikrokapseln können nunmehr in zahlreichen Fällen Anwendung finden, z. B. können Mund- oder Atemerfrischungsmittel und Speisewürzmittel in Form von Mikrokapseln in Massenfertigung hergestellt werden.
Die Erfindung wird anhand der F i g. 1 —3 näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen gefüllten Kapseln,
F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung eines ringförmigen Vibrationskörpers und
Fig.3 eine vergrößerte Darstellung eines zylinderförmigen Vibrationskörpers.
An einen Behälter 1 für filmbildendes Kapselmaterial, z. B. wäßrige Lösung von Gelatine, Disorbit oder Gummiarabicum, ist über eine Pumpe 3 der äußere zylindrische Abschnitt einer gleichachsigen zylindrischen Doppeldüse 5 angeschlossen. Der innere Abschnitt der Doppeldüse 5 ist über eine Pumpe 4 mit einem Behälter 2 für das Kapselfüllmaterial verbunden. Das untere Ende 5a der Doppeldüse 5 ragt in einen Kühlflüssigkeitsbehälter 6. Unmittelbar unter und im Abstand von diesem ist ein den aus der Doppeldüse in den Kühlflüssigkeitsbehälter 6 extrudierten Strahlstrom 8 umgebender, in Längsrichtung des Strahlstroms auf- und abschwingender Vibrationskörper 11 angeordnet. Im Kühlflüssigkeitsbehälter 6 ist unterhalb der Doppeldüse 5 und gleichachsig mit ihr ein Zylinder 7, der an jeder Stelle den gleichen Innendurchmesser aufweist, angeordnet. Der Vibrationskörper 11 kann die Gestalt eines Ringes, sh. Fig.2, oder eines Zylinders 11a, sh. F i g. 3, aufweisen. Er ist mit einem an einen Vibrator 9 angeschlossenen Schwinghebel 10 fest bzw. einstückig verbunden. Dem Zylinder 7 ist ein Kapselauffangrohr 12 nachgeschaltet, daß die Ausbildung der Kapseln zu fördern vermag, während es gleichzeitig zur Kühlung der Kapseln beiträgt Dazu ist zwischen dem Kapselauffangrohr 12 und dem Kühlflüssigkeitsbehälter 6 ein KUhlflüssigkeitskreislauf vorgesehen, in dem ein Wärmeaustauscher 17 angeordnet ist, der dazu dient, die Temperatur der Küheflüssigkeit auf einem konstanten Niveau zu halten. Unter der Austrittsöffnung des Kapselauffangrohrs 12 ist ein Abscheidesieb 13 angeordnet, das die fertigen Kapseln von der Kühlflüssigkeit zu trennen vermag. Die durch das Abscheidesieb 13 hindurchtretende Flüssigkeit wird in einem Flüssigkeitsbehälter 14 aufgefangen, von welchem sie über eine Rückleitung und eine Umwälzpumpe 16 in den Wärmeaustauscher 17 gelangt
Im Betrieb der Vorrichtung wird aus dem Behälter 1 mittels der Pumpe 3 der Doppeldüse 5 ein filmbildendes Kapselmaterial als Lösung zugeführt. Aus dem Behälter 2 für das Kapselfüllmaterial wird über die Pumpe 4 dem inneren zylindrischen Abschnitt beispielsweise Pflanzenöl zugeführt. Die beiden Lösungen, die aus dem unteren Ende 5a der Doppeldüse 5 extrudiert werden, werden hinter der Doppeldüse 5 zum Strahlstrom 8 geformt und so in einen Strom von Kühlflüssigkeit gerichtet, daß sich der Strahlstrom 8 im kapselbildenden Zylinder 7 nach unten bewegt. In diesem Falle ist die
Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit im kapselbildenden Zylinder 7 auf den bestgeeigneten Wert eingestellt, der sich aus dem Durchmesser und aus der Anzahl der herzustellenden Kapseln errechnen läßt
In dem Bereich, in dem der Strahlstrom 8 einen einheitlichen Durchmesser aufweist, werden in der Kühlflüssigkeit Wellen mittels des Vibrationskörpers 11 erzeugt, der sich aufgrund der Schwingung des Vibrators 9 mit einer festgelegten Frequenz auf- und abbewegt. Durch die Beeinflussung durch die auf diese ι ο Weise erzeugten Wellen der Kühlflüssigkeit wird auch der Strahlstrom 8 zuverlässig in eine wellenförmige Bewegung versetzt.
Während der Strahlstrom 8 weiter nach unten strömt, wird er zusammengequetscht oder eingeschnürt und tropfenweise so abgeschnitten, daß sich infolge Grenzflächenspannung sphärische Kapseltropfen gleichen Durchmessers ausbilden.
Danach bewegen sich die auf diese Weise geformten Kapseltropfen im Kapsel-Auffangrohr 12 weiter nach unten und werden ausreichend abgekühlt Nachdem die Lösung aus filmbildendem Kapselmaterial erstarrt ist, werden die Kapseln und die Kühlflüssigkeit mittels des Abscheiders 13 voneinander getrennt, so daß sich hier die Kapseln als nahtlose, mit Material gefüllte Kapseln ergeben.
Die auf diese Weise im Abscheider 13 abgeschiedene Kühlflüssigkeit kann in das Umlaufrohr IS eintreten, wird von der Pumpe bzw. Umwälzpumpe 16 zum Wärmeaustauscher 17 gefördert und tritt zu einem ro weiteren Umlauf über eine Einlaßöffnung von der Gestalt eines verengten Rohres wieder in den kapselbildenden Zylinder 7 ein. Aufgrund dieser Umlaufbahn ist es möglich, durch Massenfertigung bei deutlich erhöhter Produktionsrate nahtlose, mit Material gefüllte Kapseln einheitlichen Durchmessers herzustellen.
In F i g. 2 sind in größerem Maßstab die Bedingungen in der Umgebung der Doppeldüse 5 und des ringförmigen Vibrationskörpers 11 aus Fig. 1 dargestellt.
F i g. 3 ist eine F i g. 2 ähnliche Ansicht, die ebenfalls in größerem Maßstab die Bedingungen in der Umgebung der Doppeldüse 5 und des Vibrationskörpers 11a darstellt, der statt als Ring als dünnwandiger schwingender Zylinder ausgebildet ist.
Es wird eine Erläuterung in bezug auf Miniaturkapseln gegeben, die mit der Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen, mit Material gefüllten Kapseln mit der Möglichkeit einer starken Erhöhung der Produktionsra- ή> te hergestellt werden können. Unter sogenannten Mikrokapseln werden hier Kapseln mit einem Kapseldurchmesser von 0,5 bis 5 mm, einem Gewicht von 1 bis 30 mg, einem Anteil des filmbildenden Kapseimaterials von 5 bis 30% und einer Dicke des filmbildenden <"> Kapselmaterials von 0,05 bis 0,2 mm verstanden.
Kapseln herkömmlicher Ausbildung sind kugelförmig u,id haben als übliche Abmessungen einen Durchmesser von mehr als 4 mm, ein Gewicht von über 50 mg, einen Anteil des filmbildenden Kapselmaterials von mehr als f>o 30% und eine Dicke des filmbildenden Materials von über 0,2 mm.
Beim Vergleich der Werte für beide Kapselarten ergibt sich ein sehr beträchtlicher Unterschied. Die Erfindung ermöglicht somit die Massenfertigung derartiger Mikrokapseln auf einfache und schnelle Weise.
Im Falle beispielsweise von Speisenwürzemitteln zum Aufstreuen auf Fertiggerichte sind einerseits herkömmliche Kapseln in ihrem Kugeldurchmesser so groß, in ihrer Form so ungünstig und so schwer, daß die in solchen Kapseln enthaltenen Würze für den Gebrauch ungeeignet ist Andererseits ist das filmbildende Material bei herkömmlichen Kapseln so dick und löst sich so langsam auf, daß die Wirkung der in ihnen enthaltenen Würze erst sehr spät auftritt
Werden dagegen Speisenwärzemittel in Form von Mikrokapseln hergestellt, die sich mit der beschriebenen Vorrichtung zum Herstellen von gefüllten Kapseln bei einer möglichen Erhöhung der Produktionsrate erzielen lassen, ist es möglich, sehr große Vorteile im Zusammenhang mit Transport, Konservierung, Sauberkeit, Handhabung, Dosierungsmenge und -genauigkeit im Gebrauch zu erreichen. Zudem isc *ias filmbildende Kapselmaterial bei Mikrokapseln so dünn, daß sich die Kapseln sehr rasch auflösen lassen.
Das nachstehende Verfahren dient zur Erläuterung der Arbeitsweise.
In den behälter 1 (F i g. 1) wurde eine Lösung aus 15% Gelatine, 5% Glyzerin und 80% Wasser gegeben, auf 700C erwärmt und der gleichachsigen zylindrischen Doppeldüse 5 mittels der Pumpe 3 mit einem Durchsatz von 2 g/s zugeführt Eine Lösung eines 7 :3-Gemisches von Gewürzöl und Sesamöi wurde aus dem Behälter 2 mittels der Pumpe 4 bei einem Durchsatz von 1,4 g/s der gleichachsigen zylindrischen Doppeldüse 5 zugeführt. Der Vibrator 9 wurde in Schwingungen mit einer Frequenz von 200 Hz versetzt und so eingestellt, daß der Vibrationskörper 11 mit der vollen Amplitude von 0,5 mm schwingen konnte. Der Vibrationskörper 11 war etwa 30 mm unter dem unteren Ende 5a der Doppeldüse 5 angeordnet. Der Innendurchmesser des kapselbiidenden Zylinders 7 betrug 22 mm. Es wurde eine Kühlflüssigkeit verwendet, die Pflanzenöl auf 00C abkühlen und mit einer mittleren Strömungsgeschwindigkeit von 80 cm/s fließen konnte.
Auf diese Weise war es möglich, je Sekunde 200 nahtlose gefüllte Mikrokapseln mit einem Gesamtgewicht je Kapsel von 10 mg und einer 7 mg schweren Kapselfüllung aus Gewürz- und Sesamöi herzustellen.
Mittels der Vorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, die Produktionsrate beim Herstellen von nahtlosen gefüllten Kapseln in hohem Maße zu erhöhen und bei der Massenfertigung von nahtlosen gefüllten Kapseln eine Produktionsleistung zu erzielen, die um eine Größenordnung größer ist als die maximale Anzahl von Kapseln je Sekunde, die bisher mit herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen erreicht worden ist.
Weiterhin ist es möglich, unabhängig von der Größe der Kapseln nahtlose gefüllte Kapseln mit stets einheitlichem Durcnmesser und einheitlicher Dicke des filmbildenden Kapselmaterials zu erhalten. Als Füllungen werden Speisenwürzen, Erfrischungsmittel, Arzneien, Lebensmittel, Genußmittel und Badezusätze verwendet.
Hierzu 3 BIaM; Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: 26 38
1. Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen gefüllten Kapseln mit einer gleichachsigen zylindrischen Doppeldüse zum Extrudieren eines Strahl- Stroms eines filmbildenden Kapselmaterials und eines Kapselfüllmaterials in eine Kühlflüssigkeit, wobei der äußere Abschnitt der Doppeldüse über eine Pumpe mit einem Behälter für das filmbildende Kapseimaterial und der innere Abschnitt der Doppeldüse über eine Pumpe mit einem Behälter für das Kapselfüllmaterial verbunden sind und das untere Ende der Doppeldüse in einen Kühlflüssigkeitsbehälter ragt, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar unter und im Abstand vom unteren Ende (Sander Doppeldüse (5) ein den aus der Doppeldüse (5) in die Kühlflüssigkeit extrudierten Strahlstrom (8) umgebender, in Längsrichtung des Strahlstroms (8) auf- und abschwingbarer Vibrationskörper (ti, Ua) angeordnet ist, daß im Kühlflüssigkeitsbehälter (6) unterhalb der Doppeldüse (5) und gleichachsig mit ihr ein Zylinder (7) angeordnet ist, daß ein dem Zylinder (7) nachgeschaltetes Kapsel-Auffangrohr (12) vorgesehen ist und daß zwischen dem Kapsel-Auffangrohr (12) und dem Kühlflüssigkeitsbehälter (6) ein KUhlflüssigkeitskreislauf vorgesehen ist, in dim ein Wärmeaustauscher (17) angeordnet ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrationskörper (11) die Gestalt eines Ringes hat.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibratk,nskörp.r (Ua)die Gestalt eines Zylinders hat.
DE2658587A 1975-12-26 1976-12-23 Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen gefüllten Kapseln Expired DE2658587C3 (de)

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