WO2011086331A2 - Procédé de fabrication de capsules avec une hauteur de chute contrôlée. - Google Patents

Procédé de fabrication de capsules avec une hauteur de chute contrôlée. Download PDF

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WO2011086331A2
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Nicolas Bremond
Enric Santanach Carreras
Jérôme Bibette
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Capsum
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a series of capsules, each capsule comprising a liquid core containing at least a first product and a gelled envelope completely encapsulating the core, the method comprising the following steps:
  • each drop comprising a central core formed of first solution and a peripheral film formed of second solution and completely covering the central core;
  • Such capsules which comprise a liquid core encapsulated by a substantially solid gelled envelope, have applications in many technical fields.
  • these capsules are used to contain various additives that improve the properties of a food product, such as its taste, or its shelf life.
  • the aforementioned capsules are in particular filled with biologically or cosmetically active products.
  • Such capsules are also used in biochemical applications to immobilize cells in bioreactors or as artificial cells in implants.
  • the capsule casings are generally formed of a biocompatible material with the human body.
  • the shell with polymers such as polysaccharides, which are biocompatible, biodegradable and in most cases non-toxic. These polymers can advantageously pass from a liquid state in solution to a substantially more viscous to form a gel ensuring mechanical retention of the liquid contained in the capsule.
  • alginates are used in particular to create heart-envelope structures in which the heart is liquid.
  • the solid precursor nucleus is dissolved and the liquid product to be encapsulated is impregnated inside the bark.
  • the second solution contains a clean thermally gelable polymer which is contacted with a high temperature bath to form a gel on the surface of the capsule.
  • An object of the invention is therefore to obtain a method of manufacturing a series of capsules having thin envelopes and very controlled structure encapsulating a liquid core, this method being simple and effective to implement.
  • the subject of the invention is a process of the aforementioned type, characterized in that the ratio of the kinetic energy of the drop, to the square of its radius, when it comes into contact with the gelling solution is greater than 1 J / m 2 .
  • the method according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken alone or in any combination (s) technically possible (s):
  • the ratio of the kinetic energy of the drop, to the square of its radius, when it comes into contact with the gelling solution is greater than 1.5 J / m 2 , advantageously greater than 2 J / m 2 , still advantageously greater than 3 J / m 2 ;
  • the ratio of the kinetic energy of the drop (78) to the square of its radius when it comes into contact with the gelling solution is less than 15 J / m 2 , advantageously less than 6 J / m 2 ;
  • the second solution contains at least one surfactant before it comes into contact with the first solution
  • the total weight percentage of surfactant in the second solution is greater than 0.01% by weight and is advantageously between 0.03% and 0.5% by weight;
  • the ratio of the drop height separating the outlet of the jacket and the upper surface of the gelling solution to the thickness of the film is less than 10 000, and is advantageously less than 7000 and is in particular between 500 and 1500; ;
  • the concentration of surfactant in the second solution is greater than the critical micellar concentration, the ratio of the drop height to the thickness of the film being greater than 3000;
  • the concentration of surfactant in the second solution is less than the critical micelle concentration, the ratio of the drop height to the thickness of the film being less than 3000, advantageously less than 1500;
  • the film has a thickness less than 100 microns, advantageously less than 60 microns, still advantageously between 15 microns and 75 microns, in particular between 20 microns and 60 microns;
  • the first liquid solution contains an oil
  • the second solution being an at least partially aqueous solution, the film having a thickness of less than 50 microns, advantageously less than 10 microns;
  • the viscosity of the first solution 36 is less than 100 mPa.s, advantageously less than 50 mPa.s, in particular between 0.5 mPa.s and 100 mPa.s, in particular between 0.6 mPa.s and 50 mPa.s;
  • the or each surfactant is chosen from an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant or mixtures thereof;
  • the surfactant is chosen from an alkyl sulphate, an alkyl sulphonate, an alkylarylsulphonate, an alkaline alkylphosphate, a dialkylsulphosuccinate, an alkaline earth salt of saturated or unsaturated fatty acids, an alkylpyridium halide salt or alkylammonium such as n-ethyldodecylammonium chloride or bromide, cetylammonium chloride or bromide, polyoxyethylenated and / or polyoxypropylenated derivatives of fatty alcohols, fatty acids or alkylphenols, or of arylphenols, alkyls glucosides, polysorbates cocamides or mixtures thereof;
  • the or each polyelectrolyte is a polyelectrolyte reactive with multivalent ions, in particular a polysaccharide reactive with multivalent ions such as an alkaline alginate, a gelane or a pectin;
  • the ion-reactive polyelectrolyte is an alkaline alginate advantageously having an ⁇ -L-guluronate block content of greater than 50%, especially greater than 55%;
  • the mass content of polyelectrolyte in the second solution is less than 5% by weight and is advantageously between 0.5 and 3% by weight;
  • the ratio of the flow rate of the first solution to the flow rate of the second solution at the outlet of the jacket is between 1 and 200, advantageously between 10 and 200, the gelled envelope having a thickness of between 0.1% and 10%; %, advantageously between 0, 1% and 2% of the diameter of the capsule, after recovery of the capsules formed; and
  • the first solution comprises at least one biologically active product, a cosmetic product or an edible product suitable for consumption.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view along a median vertical plane of a first capsule manufacturing device according to the invention, during the manufacture of a series of capsules according to the invention;
  • FIG. 2 is an enlarged view, in section along a median vertical plane of a capsule according to the invention manufactured by the method shown in Figure 1;
  • FIG. 3 is a view similar to Figure 1 of a detail of a second capsule manufacturing device according to the invention.
  • each capsule 10 comprises a liquid core 12 and a gelled outer shell 14 surrounding the entire outer surface of the core 12 to retain the liquid core 12.
  • each capsule 10 is spherical in shape and advantageously has an outside diameter of less than 5 mm and in particular between 1 mm and 3 mm.
  • the liquid heart 12 contains at least a first product advantageously chosen from a biologically active product, a cosmetic product, or an edible product suitable for consumption.
  • the first product is a biologically active product
  • it is advantageously chosen from anticoagulants, anti-thrombogenic agents, antimitotic agents, anti-proliferation agents, anti-adhesion agents, anti-migration agents, cell adhesion promoters and growth factors.
  • the liquid core 12 contains reagents such as proteins or reagents to form a bioreactor, or to form artificial cells for implants.
  • a cosmetic product that may be contained in the heart is for example cited in Council Directive 93/35 / EEC dated June 14, 1993.
  • This product is for example a cream, an emulsion, a lotion, a gel and an oil for skin (hands, face, feet, etc.), a foundation (liquid, paste) a preparation for baths and showers (salts, mousses, oils, gels, etc.), a hair care product (hair dyes and bleaches ), a cleaning product (lotions, powders, shampoos), a hair care product (lotions, creams, oils), a styling product (lotions, lacquers, glossines), a product for shaving (soaps, mousses, lotions, etc.), a product intended to be applied to the lips, a sun product, a sunless tanning product, a product for whitening the skin, an anti-wrinkle product.
  • the edible products that are suitable for consumption by a human being or an animal are advantageously purees of vegetables or fruits such as mashed mango, pear puree, coconut puree, onion cream, leeks, carrots, or other preparations that can mix several fruits or vegetables.
  • these are oils such as a food oil, such as olive oil, soy, grape seed oil, sunflower oil, or any other oil extracted from plants.
  • the core 12 is advantageously in the form of a first pure liquid product, a solution of the or each first product in a liquid solvent, a dispersion such as an emulsion or a suspension of the or each first product. in a liquid.
  • the viscosity of the liquid core 12 is less than 2000 mPa.s.
  • the liquid core 12 is based on a predominantly aqueous phase or on the contrary a predominantly oily phase.
  • the gelled envelope 14 of the capsules 10 comprises a gel containing water and at least one polyelectrolyte reactive with multivalent ions.
  • the envelope 14 further contains a surfactant resulting from its manufacturing process, as will be described in detail below.
  • a surfactant resulting from its manufacturing process as will be described in detail below.
  • polyelectrolyte reactive with polyvalent ions means a polyelectrolyte capable of passing from a liquid state in an aqueous solution to a gelled state under the effect of contact with a gelling solution containing multivalent ions such as alkaline earth metal ions selected for example from calcium ions, barium ions, magnesium ions.
  • the individual polyelectrolyte chains are substantially free to flow relative to one another.
  • An aqueous solution of 2% by weight of polyelectrolyte then exhibits a purely viscous behavior at the shear gradients characteristic of the forming process.
  • the viscosity of this zero shear solution is between 50 mPa.s and 10,000 mPa.s, advantageously between 3000 mPa.s and 7000 mPa.s.
  • the individual polyelectrolyte chains in the liquid state advantageously have a molar mass greater than 65000 g / mol.
  • the individual polyelectrolyte chains together with the multivalent ions form a coherent three-dimensional network which holds the liquid core and prevents its flow.
  • the individual chains are held together and can not flow freely relative to each other.
  • the viscosity of the formed gel is infinite.
  • the gel has a threshold of stress to the flow. This stress threshold is greater than 0.05 Pa.
  • the gel also has a modulus of elasticity that is non-zero and greater than 35 kPa.
  • the three-dimensional gel of polyelectrolyte contained in the envelope 14 traps water and the surfactant.
  • the mass content of the polyelectrolyte in the envelope 12 is for example between 0.5% and 5%.
  • the polyelectrolyte is preferably a biocompatible polymer that is harmless to the human body. It is for example produced biologically.
  • polysaccharides synthetic polyelectrolytes based on acrylates (sodium, lithium, potassium or ammonium polyacrylate, or polyacrylamide), synthetic polyelectrolytes based on sulfonates (poly (styrene sulfonate)). sodium, for example). More particularly, the polyelectrolyte is selected from an alkaline earth alginate, such as sodium alginate or potassium alginate, gellan or pectin.
  • Alginates are produced from brown algae called “laminar”, referred to as “sea weed”.
  • Such alginates advantageously have a content of ⁇ -L-guluronate greater than about 50%, preferably greater than 55%, or even greater than 60%.
  • the surfactant is preferably an anionic surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant or a mixture thereof.
  • the molecular weight of the surfactant is between 150 g / mol and 10,000 g / mol, advantageously between 250 g / mol and 1500 g / mol.
  • the surfactant is an anionic surfactant
  • it is for example chosen from an alkyl sulphate, an alkyl sulphonate, an alkyl aryl sulphonate, an alkaline alkyl phosphate, a dialkyl sulphosuccinate, an alkaline earth salt of saturated or unsaturated fatty acids.
  • These surfactants advantageously have at least one hydrophobic hydrocarbon chain having a number of carbons greater than 5 or even 10 and at least one hydrophilic anionic group, such as a sulphate, a sulphonate or a carboxylate linked to one end of the hydrophobic chain.
  • the surfactant is a cationic surfactant
  • it is for example chosen from a salt of alkyipyridium or alkylammonium halide such as n-ethyldodecylammonium chloride or bromide, cetylammonium chloride or bromide (CTAB) .
  • CTLAB cetylammonium chloride or bromide
  • These surfactants advantageously have at least one hydrophobic hydrocarbon chain having a number of carbons greater than 5 or even 10 and at least one hydrophilic cationic group, such as a quaternary ammonium cation.
  • the surfactant is a nonionic surfactant
  • it is for example chosen from polyoxyethylenated and / or polyoxypropylenated derivatives of fatty alcohols, fatty acids, or alkylphenols, arylphenols, or from alkyls glucosides, polysorbates, cocamides .
  • the mass content of surfactant in the shell is greater than 0.001% and is advantageously greater than 0.1%.
  • the envelope 14 consists exclusively of polyelectrolyte, surfactant, and water. The sum of the mass contents of polyelectrolyte, surfactant, and water is then equal to 100%.
  • the method of manufacturing the capsules 10 according to the invention is implemented in a manufacturing device 30 according to the invention, shown in FIG.
  • the manufacturing device 30 comprises a double envelope 32 for coextruding a series of drops intended to form capsules 10, means 34 for feeding into the double envelope 32 of a first solution 36 intended to form the liquid core 12, and means 38 for feeding into the double envelope 32 a second solution 40 intended to form the gelled envelope 14.
  • the device 30 further comprises a gel bath 41 A disposed under the double jacket 32 and a bath 41 B for rinsing and storage.
  • the double jacket 32 comprises an inner tube 42 defining a central chamber 44 for circulating the first solution 36, and an outer tube 46 defining, with the inner tube 42, an annular chamber 48 for circulating the second solution 40 .
  • the inner tube 42 and the outer tube 46 extend coaxially along a vertical axis A-A '. They open downwards through a formation opening 50 of each drop.
  • the inner tube 42 advantageously has a diameter greater than 0.5 mm and substantially between 0.6 mm and 2 mm.
  • the outer tube 46 has a diameter greater than the inner tube 42 of at least 0.2 mm, preferably at least 0.4 mm.
  • the maximum diameter of the outer tube 46 is less than 5 mm.
  • Each tube 42, 46 has a convergent cross-section downwardly in the vicinity of the opening 50.
  • the means 34 for supplying the first solution 36 comprise a first pump 52 for dispensing the first solution 36, hydraulically connected downstream to the central chamber 44 via a first conveyance line 54.
  • the first pump 52 is advantageously a clean syringe pump to control a given injection rate Q1 of the first solution 36 in the central chamber between 1 ml / h and 120 ml / h, preferably in the range between
  • the supply means 38 of the second solution 40 comprise a second pump 56 for dispensing the second solution 40, connected downstream to the annular chamber 48 via a second conveyance pipe 58.
  • the second pump 56 is advantageously a syringe pump capable of controlling the injection flow rate Q2 of the second solution 40 in the annular chamber 48 that this flow rate Q2 is between 0.005 times and 0.2 times the flow rate Q1 controlled by the first pump 52 .
  • the first solution 36 is formed by the or each first pure liquid product, a solution of the or each first product in a liquid solvent, a dispersion such as an emulsion or a suspension of the or each first product in a liquid as described. upper.
  • the second solution contains the liquid polyelectrolyte suitable for gelling intended to form the liquid envelope 12, water and, in addition, according to the invention, at least one surfactant for producing the capsules 10.
  • the polyelectrolyte has been described in detail above and will not be redescribed. It is totally dissolved in the water forming the second solution.
  • the mass content of the polyelectrolyte in the second solution is greater than the mass content of the polyelectrolyte in the envelope 14. In the second solution, this mass content is greater than 0.1% and is for example between 0.1% and 5%. % by weight of the second solution.
  • the or each surfactant has been described above.
  • the mass content of surfactant is between 0.01% and 1% by weight of the total mass of the second solution.
  • the concentration of surfactant in the second solution is advantageously between 0.01% and 0.5% by weight. If the composition of the liquid core 12 is predominantly oily, the concentration of surfactant is between 0.1% and 0.5% by weight.
  • the surfactant mass concentration is about 0.03% for an aqueous liquid heart and is about 0.15% for an oily liquid body.
  • the second solution is prepared by dissolving the surfactant in the amount of water needed to form the second solution. Then, the polyelectrolyte is added to the surfactant solution in water and is mixed with a magnetic bar for a given time, for example at least 24 hours, at room temperature.
  • a bath 41 contains a gelling solution 70.
  • the solution 70 is for example an aqueous solution of a reactant X l m n where X is preferably a halide ion such as chloride ion, bromide ion, iodide ion or a fluoride ion, and I is preferably a multivalent cation of an alkaline earth such as calcium, magnesium, or barium, and n and m are greater than or equal to 1.
  • the multivalent ions present in the gelling solution 70 thus formed are able to react with the polyelectrolyte to form bonds between the different polyelectrolyte chains present in the second solution, when the second solution comes into contact with the gelling solution 70.
  • the concentration of reagent in the gelling solution is advantageously between 5% and 20% by weight.
  • the bath 41 A is disposed below and away from the opening 50, so that the drops formed by coextrusion in the jacket 32 fall spontaneously by gravity through a volume of air in the gelling solution 70 where they are immersed.
  • the rinsing bath 41 B comprises a rinsing and storage solution consisting essentially of water.
  • the height H c which vertically separates the lowest point of the opening 50 and the surface of the gelling solution 70 located opposite is chosen so that the ratio of the The kinetic energy of the drop coextruded through the device 32 as it falls from the opening 50 in the gelling bath 70 to the square of the mean radius of the drop is greater than 1 J / m 2 .
  • This method comprises a step of forming a drop 78 comprising a core 80 of the first solution and an external film 82 of the second solution by coextrusion in the device 32.
  • the method then comprises a step of soaking the drop 78 in the 41 A gelation bath, followed by a rinsing / storage step in the rinse bath 41B.
  • first solution 36 and the second solution 40 are prepared as described above with the weight loads of polyelectrolyte and surfactant described above.
  • the first pump 52 is activated to convey a continuous stream of first solution 36 through the central chamber 44 with a calibrated flow rate Q1 advantageously between 10 ml per hour and 80 ml per hour, as seen above.
  • the second pump 56 is activated to simultaneously convey a continuous stream of second solution 40 through the annular space 48 at a flow rate Q2 controlled for example between 0.005 times and 0.2 times the flow rate Q1 of the first solution 36.
  • a substantially spherical drop 78 is progressively formed with a core 80 consisting exclusively of first solution and a thin film 82 of second solution completely surrounding the outer surface of the core 80.
  • Core 80 consists exclusively of first solution 36.
  • the polyelectrolyte is maintained in its liquid state as in the second solution.
  • the drop 78 When the weight of the drop 78 is greater than its capillary retention force on the tubes of the jacket 32, the drop 78 is detached from the jacket 32 by gravity and falls into the gelling bath 41 A.
  • the film 82 is then in contact with the gelling solution.
  • the individual polyelectrolyte chains present in the film 82 are connected to each other to form a crosslinked network which traps water and at least partially of the surfactant contained in the second solution.
  • a gelled envelope 14 adapted to retain the liquid core 12 of the first liquid solution is thus formed.
  • This envelope 14 has a proper mechanical strength, that is to say, it is able to completely surround the liquid heart 12 and retain the liquid in the heart 12 to prevent it from diffusing through the envelope 14, especially when the capsule 10 is disposed in a gas such as ambient air.
  • the capsules Once the capsules have been formed, they are transferred to the rinse solution 72 for storage.
  • the capsules thus formed thus store various compounds such as biologically active products, proteins, cosmetics, or edible products intended to be consumed by a human being or an animal.
  • the presence of surfactant in the second solution 40 significantly promotes the formation of the capsules 10, in particular by preventing the film 82 from undergoing a detrimental phase separation during its soaking in the gelling solution 70.
  • the ratio of the kinetic energy E c of the drop 78 when it enters the gelling solution 70 to the square of the radius of the drop 78 is greater than 1 J / m 2 .
  • This ratio is advantageously greater than 1.5 J / m 2 , still advantageously greater than 2.0 J / m 2 , especially greater than 3 J / m 2 .
  • This kinetic energy is necessary to break the air film separating the drop 78 from the bath during the impact of the drop 78 on the surface of the bath 70.
  • This ratio is also advantageously less than 15J / m 2 , advantageously less than 10 J / m 2 , especially less than 6 J / m 2 .
  • This ratio is, for example, between 1 J / m 2 and 15 J / m 2 , advantageously between 2 J / m 2 and 10 J / m 2 , advantageously still between 2 J / m 2 and 6 J / m 2 .
  • the authors have found that, surprisingly, the gelation of the film 82 occurs homogeneously over the entire outer surface of the drop 78 in the thickness of the film 78, sufficiently fast for the calcium ions to diffuse isotropically into the film.
  • the thickness of the film 82 is for example between 15 microns and 75 microns, advantageously between 20 microns and 60 microns. This therefore produces capsules having a uniform, thin and resistant gelled envelope 14 with a very high success rate.
  • the kinetic energy E c is calculated by the following formula:
  • E c Mg c ⁇ H (1)
  • M is the total mass of the droplet 78, in kilograms
  • g is the acceleration due to gravity in m
  • Hc is the drop height, taken between the lowest point of the opening 50 and the surface of the gelling solution 70, expressed in m
  • R is calculated as the mean radius of the drop 78, taken from the center, expressed in m.
  • the H c / h ratio of the drop height H c to the thickness h of the film 82 is less than 10,000, and is in particular less than 7,000.
  • this ratio is less than 5000, advantageously less than
  • This ratio is advantageously greater than 500 and is in particular between 500 and 1500.
  • the drop height can thus be between 20 mm and 100 mm, advantageously between 30 mm and 70 mm.
  • this ratio may be greater than 3000. In the case where this concentration is below the critical micelle concentration, this ratio is generally less than 3000, advantageously less than 1000.
  • the presence of at least one surfactant, especially beyond the critical micelle concentration in the second solution 40, makes it possible to significantly reduce the thickness of the gelled envelope 14 for a given drop height or to increase the drop height, for a given gelled casing thickness 14.
  • the thickness of the gelled envelope may be less than 50 microns, or even less than 30 microns for a fall height of less than 200. mm.
  • the surfactant is Sodium Dodecyl Sulfate
  • its concentration in the second solution 40 is advantageously between 1 mM and 15 mM, with a critical micelle concentration substantially equal to 8 mM.
  • the thickness of the envelope 14 can be reduced to a value of less than 50 microns, even 10 microns, or even 5 microns, especially for a viscosity of the first solution 36 less than 100. mPa.s, advantageously less than 50 mPa.s.
  • This viscosity is for example between 0.5 mPa.s and 100 mPa.s, especially between 0.6 mPa.s and 50 mPa.s.
  • the envelope 12 is broken by shearing, or by mechanical crushing, or by chelation of the multivalent ions, using a suitable salt such as EDTA, in the case where uses calcium ions to form the gel of the envelope. This rupture makes it possible to recover the first product present in the heart 12.
  • the recovered capsules are immersed in a liquid to swell, and then burst by controlling the osmotic pressure through the gelled envelope.
  • the opening of the casing 14 then releases the liquid heart 12. This applies in particular to capsules containing a syrup.
  • a polymer such as polyethylene glycol with a molecular weight greater than 5,000 g / mol is added to the core.
  • the osmotic pressure is controlled to retract the capsules 10 and decrease their diameter. It is then possible to dry or lyophilize the capsules 10.
  • magnetic particles may be added in the first solution 36 and / or in the second solution 40, to modify the handling of the eggs.
  • flakes are added in the first solution 36 and / or in the second solution 40 to generate an optical effect on the capsules 10.
  • FIG. 3 An alternative embodiment of the capsule manufacturing device 10 is illustrated in FIG. 3.
  • this device comprises, around the double jacket 32, an external gas injection envelope 90. extending annularly around and away from the outer tube 46.
  • the outer casing 90 opens axially around the opening 50. It is connected to a pressurized gas source to create, around the drop 78 in formation, a gas flow directed downwards.
  • the flow rate of this gas flow can be adjusted to control the size of the drops 78 formed at the outlet of the jacket 32.
  • the capsule manufacturing method 10 using the device 30 according to FIG. 3 differs just from the method implemented with the device 30 of FIG. 1 in that the size of the drops 78 can be adjusted by regulating the flow of gas.
  • Figure 4 illustrates a third capsule forming device 30 which comprises a plurality of double envelopes 32 arranged in parallel next to one another.
  • the supply means 34 of the first solution 36 comprise, at the end of the first conduit 54, a common first solution distributor 96, in which each central chamber 44 opens double envelopes 32 connected in parallel.
  • the supply means 38 of the second solution 40 comprise a common distributor 98 of second solution 40 opening in each annular chamber 48 double envelopes 32 connected in parallel.
  • this device 30 allows to form in parallel a number of drops equal to the number of double envelopes 32 mounted in parallel which increases the overall productivity of the device.
  • this emulsion in the case where the core 12 is an emulsion, this emulsion can be manufactured by coextrusion within an additional tube placed in the inner tube 42 during the manufacture of the capsule 10.
  • cores 12 containing, for example, vinaigrette.
  • first solution and second solution compositions having been used to successfully form capsules according to the invention are described in Table 1 below, in which all percentages are percentages by weight.
  • the solvent of the second solution is water.
  • PEG is a polyethylene glycol whose molecular weight is also given in the table.
  • SDS sodium dodecyl sulfate (anionic surfactant)
  • CTAB Cetyl Trimethylammonium Bromide (cationic surfactant)
  • Tween 20 is polyoxyethylene sorbitan monolaurate (nonionic surfactant)
  • Tween 80 is polyoxyethylenated mono-oleate sorbitan (nonionic surfactant).
  • Cocoa powder solution 2% sodium alginate, 0.03% SDS
  • Grape seed oil 2% sodium alginate, 0.15% SDS
  • Grape seed oil 0.5% sodium alginate, 0.15% SDS
  • composition for capsules prior to an aqueous core using anionic surfactant Composition for capsules prior to an aqueous core using anionic surfactant:
  • composition for capsules with an oily heart using anionic surfactant is provided.
  • composition for capsules with an aqueous core using a cationic surfactant is provided:
  • composition for capsules having an oily heart using a cationic surfactant is provided:
  • the heart solution can be either aqueous or oily. It can contain one or more phases.
  • This bath can be prepared based on 200 g of calcium chloride dissolved in 1000 g of water. Alternatively, it can be prepared based on 50 g of calcium lactate pentahydrate dissolved in 1000 g of water.
  • the capsules 10 prepared by the process according to the invention do not have a detectable amount of surfactant of the second solution. Examples of implementation of the method according to the invention will now be described.
  • Examples include forming a first solution 36 having to form an aqueous or oily core 12 as described above and a second solution 40 comprising an alginate in aqueous solution at 2% by weight, and comprising an anionic surfactant formed by sodium dodecyl sulphate.
  • the sodium dodecyl sulfate concentration in the second solution is variable.
  • the critical micellar concentration of sodium dodecyl sulfate is 8 mM.
  • the relative flow rates of the first solution and the second solution are adjusted to form drops 78 of mass M greater than 20 mg.
  • the size of the dependent drops formed depends on the external size of the injector as well as the surface tension and therefore the surfactant concentration if it is below the critical micelle concentration.
  • the capsule forming method as described above provides uniformly sized capsules. This makes it possible to use them as a dosage unit in the cosmetic, dermatological or pharmacy field.
  • the number of capsules to use, the frequency of application of these capsules or ingestion of these capsules and the duration of treatment may vary depending on the characteristics of the person undergoing treatment.
  • the capsules 10 can be used with a heart 12 which comprises a moisturizing cream for the skin, various hair treatments, gloss for the lips.
  • flakes can be added in the core 12 or in the envelope 14 of the capsule to obtain optical effects such as gloss, reflections, irradiance.
  • the capsules 10 according to the invention can also be used in the food industry to obtain flavor beads.
  • formed capsules containing a food product can be used, for example, to form synthetic caviar.
  • the capsules can also be used as bombs of sweetness being added to beverages.
  • Capsules which contain for example a polymer or other product for inflating or deflating by osmotic pressure allows to drop a product contained in the heart 12 in the drink or in a liquid dish. Thus, by swelling or deflation of the capsule, it is possible to detonate it to release the product contained in the heart 12.
  • the capsules 10 according to the invention can also be used in the biotechnological field as a reservoir for the growth of cells, to carry out biological tests for detecting disease.
  • capsules 10 according to the invention it is thus possible to use capsules 10 according to the invention to facilitate screening under different environmental conditions.
  • the addition of magnetic particles in the envelope 14 immobilizes cells in the heart 12 of the capsule 12 to form a bioreactor.
  • the kinetic energy E c of the drop is experimentally determinable using equation (1) above.
  • the mass M of each drop can be measured by any technique known to those skilled in the art.
  • the acceleration of gravity g is also known in a given place.
  • the drop height H c is a parameter that can easily be determined as the distance separating the lowest point of the opening 50 from the surface of the gelling solution 70.
  • the following experimental protocol can be used. Between 10 and 100 drops formed by the method according to the invention are collected at the outlet of the opening 50 and are brought to a precision balance at least accurate microgram. The average mass of the drops is obtained on an average of between 10 and 100 drops per weighing.
  • the kinetic energy can be determined experimentally by methods known to those skilled in the art. Examples of methods are for example the acquisition of images using a digital camera, followed by image processing by means of computer software.
  • two pairs of laser-photodiode can be used.
  • the two pairs of laser-photodiode are spaced vertically in the path of the drop between the opening 50 and the surface of the gelling solution 70.
  • the detection of the drop is made during the passage thereof on the laser beam pointing on the photodiode.
  • the beam of the laser being deflected during the passage of the drop, the light intensity received by the photodiode is changed. Knowing the distance d between two laser beams, the speed of the drop is deduced from the following equation:
  • V d / (t 2 - ti), where ti is the arrival time of the drop at the first beam, and t 2 is the arrival time of the drop at the second beam.
  • E c 0.5 x MV 2 , where M is the mass of the drop.
  • the viscosity measurement does not intervene in the determination of the kinetic energy of the drop.
  • This viscosity measurement is made by any conventional method known to those skilled in the art.
  • the measurement can be performed using a viscometer using a "Brookfield" type cylindrical geometry.
  • An example of an apparatus for carrying out this measurement is of the LVDV type.

Abstract

Ce procédé comprend le convoyage séparé dans une double enveloppe (32) d'une première solution liquide (36) et d'une deuxième solution liquide (40). Il comprend la formation à la sortie de la double enveloppe (32) d'une série de gouttes (78), chaque goutte (78) comprenant un noyau central (80) formé de première solution (36) et une pellicule périphérique (82) formée de deuxième solution (40). Le procédé comporte la chute de chaque goutte (78) dans un volume gazeux à la sortie de la double enveloppe (32) et l'immersion de chaque goutte (78) dans une solution gélifiante (70) pour former une enveloppe gélifiée. Le rapport de l'énergie cinétique de la goutte (78), au carré de son rayon, lorsqu'elle entre en contact avec la solution gélifiante (70) est supérieur à 1 J/m2.

Description

Procédé de fabrication de capsules avec une hauteur de chute contrôlée
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une série de capsules, chaque capsule comprenant un cœur liquide contenant au moins un premier produit et une enveloppe gélifiée encapsulant totalement le cœur, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- convoyage séparé dans une double enveloppe d'une première solution liquide contenant le premier produit et d'une deuxième solution liquide contenant un polyélectrolyte liquide propre à gélifier ;
- formation à la sortie de la double enveloppe d'une série de gouttes, chaque goutte comprenant un noyau central formé de première solution et une pellicule périphérique formée de deuxième solution et recouvrant totalement le noyau central ;
- chute de chaque goutte dans un volume gazeux à la sortie de la double enveloppe ;
- immersion de chaque goutte dans une solution gélifiante contenant un réactif propre à réagir avec le produit électrolyte de la pellicule pour le faire passer d'un état liquide à un état gélifié et former l'enveloppe gélifiée, le noyau central formant le cœur liquide ;
- récupération des capsules formées.
De telles capsules, qui comportent un cœur liquide encapsulé par une enveloppe gélifiée sensiblement solide, présentent des applications dans de nombreux domaines techniques.
Ainsi, dans l'industrie alimentaire, ces capsules sont utilisées pour contenir des additifs variés qui permettent d'améliorer les propriétés d'un produit alimentaire, tels que son goût, ou sa durée de conservation.
Dans l'industrie pharmaceutique ou dans l'industrie cosmétique, les capsules précitées sont notamment remplies de produits biologiquement ou cosmétiquement actifs.
Elles sont utilisées notamment pour protéger leur contenu et contrôler le relargage du produit qu'elles contiennent.
De telles capsules sont aussi utilisées dans des applications en biochimie pour immobiliser des cellules dans des bioréacteurs ou comme cellules artificielles dans des implants.
Dans toutes ces applications, les enveloppes des capsules sont généralement formées d'un matériau biocompatible avec le corps humain. A cet effet, il est connu de former l'enveloppe avec des polymères tels que des polysaccharides, qui sont biocompatibles, biodégradables et dans la plupart des cas non toxiques. Ces polymères peuvent avantageusement passer d'un état liquide en solution à un état notablement plus visqueux pour former un gel assurant une rétention mécanique du liquide contenu dans la capsule.
Parmi ces polysaccharides, les alginates sont utilisés en particulier pour créer des structures cœur-enveloppe dans lesquelles le cœur est liquide.
Toutefois, les procédés de fabrication de capsules avec une morphologie contrôlée (diamètre, taille de l'enveloppe) sont fastidieux à mettre en œuvre. Ainsi, les techniques actuelles impliquent par exemple de former un noyau précurseur solide et de faire croître couche par couche une écorce de polyélectrolyte autour du noyau.
Une fois l'épaisseur d'écorce souhaitée obtenue, le noyau précurseur solide est dissous et le produit liquide à encapsuler est imprégné à l'intérieur de l'écorce.
Une telle technique est fastidieuse et difficile à mettre en œuvre pour une production en grande série. Par ailleurs, il est nécessaire de disposer d'une grande quantité de produit à encapsuler pour imprégner le cœur, ce qui n'est pas très économique lorsque ces produits sont onéreux.
On connaît en outre de US 6 056 992 un procédé de fabrication de capsules du type précité, dans lequel une première solution destinée à former le cœur et une deuxième solution qui se dépose autour du cœur sont coextrudées pour former une goutte.
La deuxième solution contient un polymère propre à gélifier thermiquement, qui est mis en contact avec un bain à haute température pour former un gel à la surface de la capsule.
Une telle approche ne donne pas entière satisfaction. En effet, dans le cas où la gélation est induite thermiquement, celle-ci est très lente, ce qui conduit à des épaisseurs d'enveloppes non homogènes et difficiles à contrôler. De plus, une gélification thermique peut ne pas être totalement réversible.
Pour pallier ce problème, il est connu d'utiliser des polyélectrolytes sensibles par exemple à une solution contenant des ions polyvalents. Dans ce cas, la réaction est rapide, mais il est difficile voire impossible de former des gouttes comprenant un noyau liquide de premier produit et une enveloppe liquide contenant le polyélectrolyte destiné à gélifier sans observer une séparation de phases.
La mise en œuvre du procédé par coextrusion est dans ce cas très difficile, notamment pour les alginates.
Un but de l'invention est donc d'obtenir un procédé de fabrication d'une série de capsules présentant des enveloppes fines et de structure très contrôlée encapsulant un cœur liquide, ce procédé étant simple et efficace à mettre en oeuvre. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce que le rapport de l'énergie cinétique de la goutte, au carré de son rayon, lorsqu'elle entre en contact avec la solution gélifiante est supérieur à 1 J/m2.
Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
- le rapport de l'énergie cinétique de la goutte, au carré de son rayon, lorsqu'elle entre en contact avec la solution gélifiante est supérieur à 1 ,5 J/m2, avantageusement supérieur à 2 J/m2, encore avantageusement supérieur à 3 J/m2 ;
- le rapport de l'énergie cinétique de la goutte (78), au carré de son rayon, lorsqu'elle entre en contact avec la solution gélifiante est inférieur à 15 J/m2, avantageusement est inférieur à 6 J/m2 ;
- la deuxième solution contient au moins un tensioactif avant son contact avec la première solution ;
- le pourcentage massique total en tensioactif dans la deuxième solution est supérieur à 0,01 % en masse et est avantageusement compris entre 0,03% et 0,5% en masse ;
- le rapport de la hauteur de chute séparant la sortie de la double enveloppe et la surface supérieure de la solution gélifiante à l'épaisseur de la pellicule est inférieur à 10 000, et est avantageusement inférieur à 7000 et est notamment compris entre 500 et 1500 ;
- la concentration en tensioactif dans la deuxième solution est supérieure à la concentration micellaire critique, le rapport de la hauteur de chute à l'épaisseur de la pellicule étant supérieur à 3000 ;
- la concentration en tensioactif dans la deuxième solution est inférieure à la concentration micellaire critique, le rapport de la hauteur de chute à l'épaisseur de la pellicule étant inférieur à 3000, avantageusement inférieur à 1500 ;
- la pellicule présente une épaisseur inférieure à 100 microns, avantageusement inférieure à 60 microns, encore avantageusement comprise entre 15 microns et 75 microns, notamment entre 20 microns et 60 microns ;
- la première solution liquide contient une huile, la deuxième solution étant une solution au moins partiellement aqueuse, la pellicule présentant une épaisseur inférieure à 50 microns, avantageusement inférieure à 10 microns ;
- la viscosité de la première solution 36 est inférieure à 100 mPa.s, avantageusement inférieure à 50 mPa.s, notamment comprise entre 0.5 mPa.s et 100 mPa.s, notamment entre 0.6 mPa.s et 50 mPa.s ; - le ou chaque agent tensioactif est choisi parmi un agent tensioactif anionique, un agent tensioactif cationique, un agent tensioactif non ionique ou leurs mélanges ;
- l'agent tensioactif est choisi parmi un alkylsulfate, un alkyle sulfonate, un alkylarylsulfonate, un alkylphosphate alcalin, un dialkylsulfosuccinate, un sel d'alcalino- terreux d'acides gras saturés ou non, un sel d'halogénure d'alkylpyridium ou d'alkylammonium comme le chlorure ou le bromure de n-éthyldodecylammonium, le chlorure ou le bromure de cétylamonium, des dérivés polyoxyéthylénés et/ou polyoxypropylénés des alcools gras, des acides gras ou des alkylphénols, ou parmi des arylphénols, des alkyls glucosides, des polysorbates, des cocamides ou leurs mélanges ;
- le ou chaque poyélectrolyte est un polyélectrolyte réactif aux ions multivalents, notamment un polysaccharide réactif aux ions multivalents tel qu'un alginate d'alcalin, une géllane ou une pectine ;
- le polyélectrolyte réactif aux ions est un alginate d'alcalin ayant avantageusement une teneur en bloc oc-L-guluronate supérieure à 50%, notamment supérieure à 55% ;
- la teneur massique en polyélectrolyte dans la deuxième solution est inférieure à 5% en masse et est avantageusement comprise entre 0,5 et 3% en masse ;
- le rapport du débit de la première solution au débit de la deuxième solution à la sortie de la double enveloppe est compris entre 1 et 200, avantageusement entre 10 et 200, l'enveloppe gélifiée présentant une épaisseur comprise entre 0,1 % et 10%, avantageusement entre 0, 1 % et 2% du diamètre de la capsule, après récupération des capsules formées ; et
- la première solution comprend l'un au moins d'un produit biologiquement actif, d'un produit cosmétique ou d'un produit comestible propre à être consommé.
L'invention sera mieux comprise à la lecture qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 est une vue schématique en coupe suivant un plan vertical médian d'un premier dispositif de fabrication de capsules selon l'invention, lors de la fabrication d'une série de capsules selon l'invention ;
- la Figure 2 est une vue à plus grande échelle, en coupe suivant un plan vertical médian d'une capsule selon l'invention fabriquée par le procédé représenté sur la Figure 1 ;
- la Figure 3 est une vue analogue à la Figure 1 d'un détail d'un deuxième dispositif de fabrication de capsules selon l'invention;
- la Figure 4 est une vue, prise en coupe suivant un plan vertical médian, d'un troisième dispositif de fabrication de capsules selon l'invention. Une première série de capsules 10 fabriquées par un procédé selon l'invention est représentée sur la Figure 1 . En référence à la Figure 2, chaque capsule 10 comprend un cœur liquide 12 et une enveloppe extérieure gélifiée 14 entourant la totalité de la surface extérieure du cœur 12 pour retenir le cœur liquide 12.
Dans cet exemple, chaque capsule 10 est de forme sphérique et présente avantageusement un diamètre extérieur inférieur à 5 mm et compris notamment entre 1 mm et 3 mm.
Le cœur liquide 12 contient au moins un premier produit choisi avantageusement parmi un produit biologiquement actif, un produit cosmétique, ou un produit comestible propre à être consommé.
Lorsque le premier produit est un produit biologiquement actif, il est choisi avantageusement parmi les anticoagulants, les anti-thrombogéniques, les agents antimitotiques, les agents anti-prolifération, antiadhésion, anti-migration, les promoteurs d'adhésion cellulaire, les facteurs de croissance, les molécules antiparasitaires, les anti- inflammatoires, les angiogéniques, les inhibiteurs de l'angiogenèse, les vitamines, les hormones, les protéines, les antifongiques, les molécules antimicrobiennes, les antiseptiques ou les antibiotiques.
En variante, le cœur liquide 12 contient des agents réactifs tels que des protéines ou des réactifs destinés à former un bioréacteur, ou à former des cellules artificielles pour des implants.
Un produit cosmétique pouvant être contenu dans le cœur est par exemple cité dans la Directive 93/35/CEE du Conseil datée du 14 juin 1993. Ce produit est par exemple une crème, une émulsion, une lotion, un gel et une huile pour la peau (mains, visage, pieds, etc.), un fond de teint (liquide, pâte) une préparation pour bains et douches (sels, mousses, huiles, gels, etc.), un produit de soins capillaires (teintures capillaires et décolorants), un produit de nettoyage (lotions, poudres, shampoings), un produit d'entretien pour la chevelure (lotions, crèmes, huiles), un produit de coiffage (lotions, laques, brillantines), un produit pour le rasage (savons, mousses, lotions, etc.), un produit destiné à être appliqué sur les lèvres , un produit solaire, un produit de bronzage sans soleil, un produit permettant de blanchir la peau, un produit antirides.
Les produits comestibles propres à être consommés par un être humain ou par un animal sont avantageusement des purées de légumes ou de fruits telles que la purée de mangue, de la purée de poire, de la purée de coco, de la crème d'oignons, de poireaux, de carottes, ou d'autres préparations pouvant mélanger plusieurs fruits ou légumes. En variante, il s'agit d'huiles telles qu'une huile alimentaire, du type huile d'olive, huile de soja, huile de grains de raisin, huile de tournesol, ou toute autre huile extraite des végétaux.
Le cœur 12 se présente avantageusement sous la forme d'un premier produit liquide pur, d'une solution du ou de chaque premier produit dans un solvant liquide, d'une dispersion telle qu'une émulsion ou une suspension du ou de chaque premier produit dans un liquide.
La viscosité du cœur liquide 12 est inférieure à 2000 mPa.s.
Le cœur liquide 12 est à base d'une phase majoritairement aqueuse ou au contraire d'une phase majoritairement huileuse.
L'enveloppe gélifiée 14 des capsules 10 selon l'invention comprend un gel contenant de l'eau et au moins un polyélectrolyte réactif aux ions multivalents.
Selon un mode avantageux de mise en œuvre de l'invention, l'enveloppe 14 contient en outre un agent tensioactif résultant de son procédé de fabrication, comme on va le décrire en détail plus bas. Par « polyélectrolyte réactif aux ions polyvalents », on entend, au sens de la présente invention un polyélectrolyte susceptible de passer d'un état liquide dans une solution aqueuse à un état gélifié sous l'effet d'un contact avec une solution gélifiante contenant des ions multivalents tels que des ions d'un métal alcalino- terreux choisis par exemple parmi les ions calcium, les ions baryum, les ions magnésium.
Dans l'état liquide, les chaînes individuelles de polyélectrolyte sont sensiblement libres de s'écouler les unes par rapport aux autres. Une solution aqueuse de 2% en masse de polyélectrolyte présente alors un comportement purement visqueux aux gradients de cisaillement caractéristiques du procédé de mise en forme. La viscosité de cette solution à cisaillement nul est entre 50 mPa.s et 10000 mPa.s avantageusement entre 3000 mPa.s et 7000 mPa.s.
Les chaînes individuelles de polyélectrolyte dans l'état liquide présentent avantageusement une masse molaire supérieure à 65000 g/moles.
Dans l'état gélifié, les chaînes individuelles de polyélectrolyte forment, avec les ions multivalents, un réseau tridimensionnel cohérent qui retient le cœur liquide et empêche son écoulement. Les chaînes individuelles sont retenues les unes par rapport aux autres et ne peuvent pas s'écouler librement les unes par rapport aux autres. Dans cet état, la viscosité du gel formé est infinie. De plus le gel a un seuil de contrainte à l'écoulement. Ce seuil de contrainte est supérieur à 0,05 Pa. Le gel possède également un module d'élasticité non-nul et supérieur à 35 kPa.
Le gel tridimensionnel de polyélectrolyte contenu dans l'enveloppe 14 emprisonne de l'eau et l'agent tensioactif. La teneur massique du polyélectrolyte dans l'enveloppe 12 est par exemple comprise entre 0,5 % et 5 %. Le polyélectrolyte est de préférence un polymère biocompatible inoffensif pour le corps humain. Il est par exemple produit biologiquement.
Avantageusement, il est choisi parmi les polysaccharides, polyélectrolytes de synthèse à base d'acrylates (polyacrylate de sodium, de lithium, de potassium ou d'ammonium, ou polyacrylamide), de polyélectrolytes de synthèse à base de sulfonates (poly(styrène sulfonate) de sodium, par exemple). Plus particulièrement, le polyélectrolyte est choisi parmi un alginate d'alcalino-terreux, tel qu'un alginate de sodium ou un alginate de potassium, une gellane ou une pectine.
Les alginates sont produits à partir d'algues brunes appelées « laminaires », désignées par le terme anglais « sea weed ».
De tels alginates présentent avantageusement une teneur en oc-L-guluronate supérieure à environ 50%, de préférence supérieure à 55%, voire supérieure à 60%.
L'agent tensioactif est avantageusement un tensioactif anionique, un tensioactif nonionique, un tensioactif cationique ou un mélange de ceux-ci. La masse moléculaire de l'agent tensioactif est comprise entre 150 g/mol et 10000 g/mol, avantageusement entre 250 g/mol et 1500 g/mol.
Dans le cas où le tensioactif est un tensioactif anionique, il est par exemple choisi parmi un alkylsulfate, un alkyle sulfonate, un alkylarylsulfonate, un alkylphosphate alcalin, un dialkylsulfosuccinate, un sel d'alcalino-terreux d'acides gras saturés ou non. Ces tensioactifs présentent avantageusement au moins une chaîne hydrocarbonée hydrophobe présentant un nombre de carbones supérieur à 5, voire 10 et au moins un groupement anionique hydrophile, tel qu'un sulfate, un sulfonate ou un carboxylate lié à une extrémité de la chaîne hydrophobe.
Dans le cas où le tensioactif est un tensioactif cationique, il est par exemple choisi parmi un sel d'halogénure d'alkyipyridium ou d'alkylammonium comme le chlorure ou le bromure de n-éthyldodecylammonium, le chlorure ou le bromure de cétylammonium (CTAB). Ces tensioactifs présentent avantageusement au moins une chaîne hydrocarbonée hydrophobe présentant un nombre de carbones supérieur à 5, voire 10 et au moins un groupement cationique hydrophile, tel qu'un cation d'ammonium quaternaire.
Dans le cas où le tensioactif est un tensioactif nonionique, il est par exemple choisi parmi des dérivés polyoxyéthylénés et/ou polyoxypropylénés des alcools gras, des acides gras, ou des alkylphénols, des arylphénols, ou parmi des alkyls glucosides, des polysorbates, des cocamides.
La teneur massique en agent tensioactif dans l'enveloppe est supérieure à 0,001 % et est avantageusement supérieure à 0,1 %. Dans cet exemple, l'enveloppe 14 est constituée exclusivement de polyélectrolyte, d'agent tensioactif, et d'eau. La somme des teneurs massiques en polyélectrolyte, en agent tensioactif, et en eau est alors égale à 100%.
Le procédé de fabrication des capsules 10 selon l'invention est mis en œuvre dans un dispositif de fabrication 30 selon l'invention, représenté sur la figure 1 .
Le dispositif de fabrication 30 comprend une double enveloppe 32 pour coextruder une série de gouttes destinées à former des capsules 10, des moyens 34 d'amenée dans la double enveloppe 32 d'une première solution 36 destinée à former le cœur liquide 12, et des moyens 38 d'amenée dans la double enveloppe 32 d'une deuxième solution 40 destinée à former l'enveloppe gélifiée 14.
Le dispositif 30 comprend en outre un bain 41 A de gélification disposé sous la double enveloppe 32 et un bain 41 B de rinçage et de stockage.
De manière connue, la double enveloppe 32 comprend un tube intérieur 42 délimitant une chambre centrale 44 de circulation de la première solution 36, et un tube extérieur 46 délimitant, avec le tube intérieur 42, une chambre annulaire 48 de circulation de la deuxième solution 40.
Le tube intérieur 42 et le tube extérieur 46 s'étendent coaxialement le long d'un axe vertical A-A'. Ils débouchent vers le bas par une ouverture 50 de formation de chaque goutte.
Le tube intérieur 42 présente avantageusement un diamètre supérieur à 0,5 mm et sensiblement compris entre 0,6 mm et 2 mm.
Le tube extérieur 46 présente un diamètre supérieur au tube intérieur 42 d'au moins 0,2 mm, avantageusement d'au moins 0,4 mm. Le diamètre maximal du tube extérieur 46 est inférieur à 5 mm.
Chaque tube 42, 46 présente une section transversale convergente vers le bas au voisinage de l'ouverture 50.
Les moyens 34 d'amenée de la première solution 36 comprennent une première pompe 52 de distribution de la première solution 36, raccordée hydrauliquement en aval à la chambre centrale 44 par une première conduite 54 de convoyage.
La première pompe 52 est avantageusement une pompe seringue propre à commander un débit d'injection Q1 donné de la première solution 36 dans la chambre centrale compris entre 1 ml/h et 120 ml/h, de préférence dans la gamme comprise entre
50 ml/h et 80 ml/h.
Les moyens d'amenée 38 de la deuxième solution 40 comprennent une deuxième pompe 56 de distribution de la deuxième solution 40, raccordée en aval à la chambre annulaire 48 par l'intermédiaire d'une deuxième conduite 58 de convoyage. La deuxième pompe 56 est avantageusement une pompe seringue propre à commander le débit d'injection Q2 de deuxième solution 40 dans la chambre annulaire 48 que ce débit Q2 soit compris entre 0,005 fois et 0,2 fois le débit Q1 commandé par la première pompe 52.
La première solution 36 est formée par le ou chaque premier produit liquide pur, une solution du ou de chaque premier produit dans un solvant liquide, une dispersion telle qu'une émulsion ou une suspension du ou de chaque premier produit dans un liquide telle que décrite plus haut.
La deuxième solution contient le polyélectrolyte liquide propre à gélifier destiné à former l'enveloppe liquide 12, de l'eau et en outre, selon l'invention, au moins un agent tensioactif permettant la réalisation des capsules 10.
Le polyélectrolyte a été décrit en détail plus haut et ne sera pas redécrit. Il est totalement dissous dans l'eau formant la deuxième solution.
La teneur massique du polyélectrolyte dans la deuxième solution est supérieure à la teneur massique du polyélectrolyte dans l'enveloppe 14. Dans la deuxième solution, cette teneur massique est supérieure à 0,1 % et est par exemple comprise entre 0,1 % et 5% en poids de la deuxième solution.
Le ou chaque agent tensioactif a été décrit plus haut. La teneur massique en tensioactif est comprise entre 0,01 % et 1 % en masse de la masse totale de la deuxième solution.
Si la composition du cœur liquide 12 est majoritairement aqueuse, la concentration en agent tensioactif dans la deuxième solution est avantageusement comprise entre 0,01 % et 0,5% en masse. Si la composition du cœur liquide 12 est majoritairement huileuse, la concentration en agent tensioactif est comprise entre 0,1 % et 0,5% en masse.
Avantageusement, la concentration en masse de tensioactif est d'environ 0,03% pour un cœur liquide 12 aqueux et est d'environ 0,15% pour un corps liquide 12 huileux.
La deuxième solution est préparée par dissolution de l'agent tensioactif dans la quantité d'eau nécessaire pour former la deuxième solution. Puis, le polyélectrolyte est ajouté à la solution de tensioactif dans l'eau et est mélangé à l'aide d'un barreau magnétique pendant un temps donné, par exemple au moins 24 heures, à température ambiante.
Le bain 41 A contient une solution gélifiante 70. Cette solution 70 est par exemple une solution aqueuse d'un réactif de type Xnlm où X est avantageusement un ion halogénure tel qu'un ion chlorure, un ion bromure, un ion iodure ou un ion fluorure, et I est avantageusement un cation multivalent d'un alcalino-terreux tel que le calcium, le magnésium, ou le baryum, et n et m sont supérieurs ou égaux à 1 . Les ions multivalents présents dans la solution gélifiante 70 ainsi formée sont propres à réagir avec le polyélectrolyte pour former des liaisons entre les différentes chaînes de polyélectrolyte présentes dans la deuxième solution, lorsque la deuxième solution entre en contact avec la solution gélifiante 70.
Dans le cas où le polyélectrolyte est un alginate de sodium (NaAIg), et où le réactif et le chlorure de calcium, la réaction qui se produit est la suivante :
2NaAlg + Ca Cl2 -» Ca(Alg)2 il + 2NaCI
La concentration en réactif dans la solution de gélification est avantageusement comprise entre 5 % et 20 % en masse.
Le bain 41 A est disposé en dessous et à l'écart de l'ouverture 50, de sorte que les gouttes formées par co-extrusion dans la double enveloppe 32 tombent spontanément par gravité à travers un volume d'air dans la solution gélifiante 70 où elles sont immergées.
Le bain de rinçage 41 B comprend une solution de rinçage et de stockage constituée essentiellement d'eau.
Selon l'invention et comme on va le décrire plus bas, la hauteur Hc qui sépare verticalement le point le plus bas de l'ouverture 50 et la surface de la solution gélifiante 70 située en regard est choisie pour que le rapport de l'énergie cinétique de la goutte co- extrudée à travers le dispositif 32 lorsqu'elle tombe à partir de l'ouverture 50 dans le bain de gélification 70 au carré du rayon moyen de la goutte soit supérieur à 1 J/m2.
Un premier procédé de formation de capsules 10 selon l'invention va maintenant être décrit.
Ce procédé comprend une étape de formation d'une goutte 78 comprenant un noyau 80 de première solution et une pellicule externe 82 de deuxième solution par co- extrusion dans le dispositif 32. Le procédé comprend ensuite une étape de trempage de la goutte 78 dans le bain de gélification 41 A, suivie d'une étape de rinçage/stockage dans le bain de rinçage 41 B.
Initialement, la première solution 36 et la deuxième solution 40 sont préparées comme décrit plus haut avec les charges pondérales en polyélectrolyte et en tensioactif décrites plus haut.
Elles sont ensuite introduites respectivement dans les pompes, 52, 56 qui sont raccordées à la double enveloppe 32 respectivement par la première conduite 54 et par la deuxième conduite 58.
Puis, la première pompe 52 est activée pour convoyer un flux continu de première solution 36 à travers la chambre centrale 44 avec un débit calibré Q1 compris avantageusement entre 10 ml par heure et 80 ml par heure, comme on l'a vu plus haut. La deuxième pompe 56 est activée pour convoyer simultanément un flux continu de deuxième solution 40 à travers l'espace annulaire 48 à un débit Q2 commandé par exemple entre 0,005 fois et 0,2 fois le débit Q1 de première solution 36.
Le réglage relatif et indépendant des débits Q1 et Q2 permet de commander l'épaisseur de l'enveloppe 14 indépendamment du diamètre extérieur de la capsule 10.
En réduisant significativement le débit Q2, il est par ailleurs possible d'obtenir des capsules 10 avec une enveloppe gélifiée 14 de très faible épaisseur, notamment inférieure à 0.5% du diamètre de la capsule 10, grâce à la présence de l'agent tensioactif dans la deuxième solution 40.
Au niveau de l'ouverture 50, une goutte 78 sensiblement sphérique se forme progressivement avec un noyau 80 constitué exclusivement de première solution et une pellicule fine 82 de deuxième solution entourant totalement la surface extérieure du noyau 80.
Le noyau 80 est constitué exclusivement de première solution 36. Dans la pellicule 82, le polyélectrolyte est maintenu dans son état liquide comme dans la deuxième solution.
Lorsque le poids de la goutte 78 est supérieur à sa force de retenue par capillarité sur les tubes de la double enveloppe 32, la goutte 78 se détache de la double enveloppe 32 par gravité et tombe dans le bain de gélification 41 A.
La pellicule 82 est alors au contact de la solution gélifiante. Au contact des ions multivalents provenant du réactif gélifiant, les chaînes individuelles de polyélectrolyte présentes dans la pellicule 82 se raccordent les unes aux autres pour former un réseau réticulé qui emprisonne de l'eau et au moins partiellement de l'agent tensioactif contenu dans la deuxième solution.
Une enveloppe gélifiée 14, propre à retenir le cœur liquide 12 de première solution liquide est ainsi formée. Cette enveloppe 14 présente une tenue mécanique propre, c'est- à-dire qu'elle est capable d'entourer totalement le cœur liquide 12 et de retenir le liquide présent dans ce cœur 12 pour l'empêcher de diffuser à travers l'enveloppe 14, notamment lorsque la capsule 10 est disposée dans un gaz tel que l'air ambiant.
Puis, une autre goutte 78 se forme alors à l'extrémité inférieure 50 de la double enveloppe 32 et les étapes du procédé sont alors identiques à celles décrites précédemment.
Une fois les capsules 10 formées, elles sont transférées dans la solution de rinçage 72 en vue de leur stockage. Les capsules 10 ainsi formées stockent donc de manière étanche des composés divers comme des produits biologiquement actifs, des protéines, des produits cosmétiques, ou des produits comestibles destinés à être consommés par un être humain ou un animal.
De manière surprenante, la présence de tensioactif dans la deuxième solution 40 favorise significativement la formation des capsules 10 en empêchant notamment la pellicule 82 de subir une séparation de phase préjudiciable lors de son trempage dans la solution de gélification 70.
Comme indiqué plus haut, le rapport de l'énergie cinétique Ec de la goutte 78, lorsqu'elle pénètre dans la solution de gélification 70 au carré du rayon de la goutte 78 est supérieur à 1 J/m2. Ce rapport est avantageusement supérieur à 1 ,5 J/m2, encore avantageusement supérieur à 2,0 J/m2, notamment supérieur à 3 J/m2.
Cette énergie cinétique est nécessaire pour rompre le film d'air séparant la goutte 78 du bain lors de l'impact de la goutte 78 à la surface du bain 70.
Ce rapport est en outre avantageusement inférieur à 15J/m2 , avantageusement inférieur à 10 J/m2, notamment inférieur à 6 J/m2.
Ce rapport est par exemple compris entre 1 J/m2 et 15 J/m2, avantageusement entre 2 J/m2 et 10 J/m2 , avantageusement encore entre 2 J/m2 et 6 J/m2.
Lorsque de tels rapports sont choisis, les auteurs ont constaté que de manière surprenante, la gélification de la pellicule 82 se produit de façon homogène sur la globalité de la surface extérieure de la goutte 78 dans l'épaisseur de la pellicule 78, de manière suffisamment rapide pour que les ions calcium diffusent de façon isotrope dans la pellicule.
Ceci est observé, notamment pour des épaisseurs de pellicules 82 faibles, par exemple dans les gammes d'épaisseur d'enveloppes 14 précisées plus haut, et notamment pour des épaisseurs de pellicules 82 inférieures à 100 microns, voire inférieure à 70 microns, voire inférieure à 50 microns. L'épaisseur de la pellicule 82 est par exemple comprise entre 15 microns et 75 microns, avantageusement entre 20 microns et 60 microns. Ceci produit donc des capsules 10 présentant une enveloppe gélifiée 14 homogène, de faible épaisseur et résistante avec un taux de succès très élevé.
L'énergie cinétique Ec est calculée par la formule suivante :
Ec = Mg .Hc (1 ) où M est la masse totale de la goutte 78, exprimée en kg, g est l'accélération de la pesanteur, exprimée en m. s"2, Hc est la hauteur de chute, prise entre le point le plus bas de l'ouverture 50 et la surface de la solution de gélification 70, exprimée en m, R est calculé comme le rayon moyen de la goutte 78, pris à partir du centre, exprimé en m.
II est ainsi possible de travailler avec des rapports de débit Q1/Q2, où Q1 est le débit de la première solution et Q2 est le débit de la deuxième solution, compris entre 5 et 200, avantageusement entre 5 et 20, avantageusement encore entre 6 et 20 ou entre 10 et 20.
Selon une variante avantageuse, le rapport Hc/h de la hauteur de chute Hc à l'épaisseur h de la pellicule 82 est inférieur à 10 000, et est notamment inférieur à 7000.
Avantageusement, ce rapport est inférieur à 5000, avantageusement inférieur à
1500. Ce rapport est avantageusement supérieur à 500 et est notamment compris entre 500 et 1500.
La hauteur de chute peut ainsi être entre 20 mm et 100 mm, avantageusement entre 30 mm et 70 mm.
Lorsque la concentration en tensio-actif dans la deuxième solution 40 est supérieure à la concentration micellaire critique, ce rapport peut être supérieur à 3000. Dans le cas où cette concentration est inférieure à la concentration micellaire critique, ce rapport est généralement inférieur à 3000, avantageusement inférieur à 1000.
Ces résultats sont observés avantageusement lorsque le noyau liquide 80 est formé à partir d'une solution aqueuse.
On notera que la présence d'au moins un tensioactif, notamment au-delà de la concentration micellaire critique dans la deuxième solution 40, permet de réduire significativement l'épaisseur de l'enveloppe gélifiée 14 pour une hauteur de chute donnée ou d'augmenter la hauteur de chute, pour une épaisseur d'enveloppe gélifiée 14 donnée.
Par exemple, pour une concentration en tensioactif dans la deuxième solution 40 égale ou supérieure à la concentration micellaire critique, l'épaisseur de l'enveloppe gélifiée peut être inférieure à 50 microns, voire inférieure à 30 microns pour une hauteur de chute inférieure à 200 mm.
Si le tensioactif est du Sodium Dodecyl Sulfate, sa concentration dans la deuxième solution 40 est avantageusement comprise entre 1 mM et 15mM, avec une concentration micellaire critique sensiblement égale à 8mM.
Il est en outre avantageux d'ajouter une quantité faible d'un des tensioactifs cités plus haut, par exemple du CTAB, dans le bain 70, par exemple à une concentration inférieure à 10~3 mol/l, avantageusement inférieure à 10~4 mol/l, avantageusement inférieure à 2 x 10"5 mol/l
Par ailleurs, lorsque le cœur 12 est huileux, l'épaisseur de l'enveloppe 14 peut être réduite à une valeur inférieure à 50 microns, voire 10 microns, voire encore 5 microns, notamment pour une viscosité de la première solution 36 inférieure à 100 mPa.s, avantageusement inférieure à 50 mPa.s. Cette viscosité est par exemple comprise entre 0,5 mPa.s et 100 mPa.s, notamment entre 0,6 mPa.s et 50 mPa.s. Lors de l'utilisation des capsules 10, l'enveloppe 12 est rompue par cisaillement, ou par écrasement mécanique, ou par chélation des ions multivalents, à l'aide d'un sel adapté tel que l'EDTA, dans le cas où on utilise des ions calcium pour former le gel de l'enveloppe. Cette rupture permet de récupérer le premier produit présent dans le cœur 12.
Dans une variante d'utilisation, les capsules récupérées sont plongées dans un liquide pour gonfler, puis éclater par contrôle de la pression osmotique à travers l'enveloppe gélifiée.
L'ouverture de l'enveloppe 14 libère alors le cœur liquide 12. Ceci s'applique notamment à des capsules 10 contenant un sirop.
Pour faire gonfler la capsule 10, un polymère tel qu'un polyéthylène glycol de masse moléculaire supérieure à 5 000 g/mol est ajouté au cœur.
En variante, la pression osmotique est contrôlée pour rétracter les capsules 10 et faire diminuer leur diamètre. Il est alors possible de sécher ou de lyophiliser les capsules 10.
Dans une variante, des particules magnétiques peuvent être ajoutées dans la première solution 36 ou/et dans la deuxième solution 40, pour modifier la manipulation des œufs.
En variante encore, des paillettes sont ajoutées dans la première solution 36 et/ou dans la deuxième solution 40 pour engendrer un effet optique sur les capsules 10.
Une variante de dispositif de fabrication 30 de capsules 10 est illustrée par la Figure 3. A la différence du dispositif représenté sur la Figure 1 , ce dispositif comprend, autour de la double enveloppe 32, une enveloppe externe 90 d'injection de gaz s'étendant annulairement autour et à l'écart du tube extérieur 46.
L'enveloppe externe 90 débouche axialement autour de l'ouverture 50. Elle est raccordée à une source de gaz sous pression pour créer, autour de la goutte 78 en formation, un flux de gaz dirigé vers le bas.
Le débit de ce flux de gaz peut être réglé pour commander la taille des gouttes 78 formées à la sortie de la double enveloppe 32.
Le procédé de fabrication de capsule 10 utilisant le dispositif 30 selon la Figure 3 diffère juste du procédé mis en œuvre avec le dispositif 30 de la Figure 1 en ce que la taille des gouttes 78 peut être réglée en réglant le flux de gaz.
La Figure 4 illustre un troisième dispositif 30 de formation de capsules qui comprend une pluralité de double enveloppes 32 disposées en parallèle les unes à côté des autres. Les moyens d'amenée 34 de la première solution 36 comprennent, à l'extrémité de la première conduite 54 un distributeur commun 96 de première solution, dans lequel débouche chaque chambre centrale 44 des double enveloppes 32 montées en parallèle.
Les moyens d'amenée 38 de la deuxième solution 40 comprennent un distributeur commun 98 de deuxième solution 40 débouchant dans chaque chambre annulaire 48 des doubles enveloppes 32 montées en parallèle. Ainsi, ce dispositif 30 permet de former en parallèle un nombre de gouttes égal au nombre de double enveloppes 32 montées en parallèle ce qui augmente la productivité globale du dispositif.
Dans une variante, dans le cas où le cœur 12 se présente comme une émulsion, cette émulsion peut être fabriquée par co-extrusion au sein d'un tube additionnel placé dans le tube intérieur 42 lors de la fabrication de la capsule 10.
Il est ainsi possible de former des cœurs 12 contenant par exemple de la vinaigrette.
Des exemples de compositions de première solution et de deuxième solution ayant été utilisées pour former avec succès des capsules 10 selon l'invention sont décrites dans le tableau 1 ci-dessous, dans lequel tous les pourcentages sont des pourcentages massiques. Le solvant de la deuxième solution est de l'eau. Le PEG est un polyéthylène glycol dont la masse molaire est donne aussi dans le tableau.
Le SDS est du sodium dodécyl sulfate (tensioactif anionique), le CTAB est du Bromure de Cetyl Trimethylammonium (tensioactif cationique), le Tween 20 est du monolaurate de sorbitane polyoxyéthyléné (tensioactif non ionique) et le Tween 80 est du sorbitane mono-oléate polyoxyéthyléné (tensioactif non ionique).
Composition première solution pour le Composition deuxième solution pour cœur l'enveloppe
AVEC SDS
Eau milliQ 2% alginate de sodium, 0.03% SDS
Eau + 0.5% PEG20000 g/mol 1 .5% alginate de sodium , 0.03% SDS
Eau + 0.5% PEG20000 g/mol 2% alginate de sodium, 0.03% SDS
Eau + 0.5% PEG20000 g/mol 3% alginate de sodium, 0.03% SDS
Eau + 1 % PEG 20000 g/mol 2% alginate de sodium, 0.03% SDS
Eau + 2% PEG 20000 g/mol 2% alginate de sodium, 0.03% SDS
Eau + 4% PEG 20000 g/mol 2% alginate de sodium, 0.03% SDS
Eau + 0.5% PEG 35000 g/mol 2% alginate de sodium, 0.03% SDS
Eau + 15% PEG 35000 g/mol 2% alginate de sodium, 0.03% SDS
Eau + 20% PEG 35000 g/mol 2% alginate de sodium, 0.03% SDS
Purée de mangue 2% alginate de sodium, 0.03% SDS
80% purée de mangue+20% sirop à 1 5%
sucre
Purée de poire 2% alginate de sodium, 0.03% SDS
80% purée de poire + 20% sirop à 1 5%
sucre
Solution de poudre de cacao 2% alginate de sodium, 0.03% SDS
10% de poudre de cacao+90% sirop à 30%
sucre
Huile d'olive 2% alginate de sodium, 0.15% SDS
Huile d'olive + 2% basilic mixé 2% alginate de sodium, 0.15% SDS
Huile de soja 2% alginate de sodium, 0.15% SDS
Huile de pépin de raisin 2% alginate de sodium, 0.15% SDS
Huile de pépin de raisin 0.5% alginate de sodium , 0.15% SDS
Hexadecane 2% alginate de sodium, 0.15% SDS
AVEC CTAB
Eau milliQ 2% alginate de sodium, 0.02% CTAB
Eau milliQ 2% alginate de sodium, 0.03% CTAB
AVEC TWEEN
Eau MilliQ 2% alginate de sodium, 50mM Tween 20
Eau MilliQ 2% alginate de sodium, 53mM Tween 80 Un exemple de mode opératoire pour la préparation des capsules est le suivant : Formation de la deuxième solution :
Composition pour des capsules avant un cœur aqueux en utilisant un tensioactif anionique :
On prépare 20 g d'alginate de sodium, 1 000 g d'eau et 0,3 g de SDS. Le SDS et l'alginate de sodium sont ensuite ajoutés dans la solution. La solution est mélangée pendant au moins 24 heures pour s'assurer que l'alginate est complètement dissous et que la solution est homogène.
Composition pour des capsules avec un cœur huileux en utilisant un tensioactif anionique :
On prépare 20 g d'alginate de sodium, 1 000 g d'eau, et 1 ,5 g de SDS. Le SDS est dissous dans l'eau et l'alginate de sodium est ensuite ajouté. La solution est mélangée pendant au moins 24 heures pour s'assurer que l'alginate est complètement dissous et que la solution est homogène.
Composition pour des capsules avec un cœur aqueux en utilisant un tensioactif cationique :
On prépare 20 g d'alginate de sodium, 1 000 g d'eau et 0,36 g de CTAB. Le CTAB est dissous dans l'eau et l'alginate de sodium est ensuite ajouté. La solution est mélangée pendant au moins 24 heures pour s'assurer que l'alginate est totalement dissous et que la solution est homogène.
Composition pour des capsules présentant un cœur huileux en utilisant un tensioactif cationique :
On prépare 20 g d'alginate de sodium, 1 000 g d'eau et 1 ,8 g de CTAB. Le CTAB est dissous dans l'eau et l'alginate de sodium est ensuite ajouté. La solution est mélangée pendant au moins 24 heures pour s'assurer que l'alginate est totalement dissous et que la solution est homogène.
Préparation de la première solution
La solution du cœur peut être soit aqueuse, soit huileuse. Elle peut contenir une ou plusieurs phases.
Bain de solution gélifiante saline
Ce bain peut être préparé à base de 200 g de chlorure de calcium dissous dans 1 000 g d'eau. En variante, il peut être préparé à base de 50 g de pentahydrate de lactate de calcium dissous dans 1 000 g d'eau.
Dans une variante, les capsules 10 préparées par le procédé selon l'invention ne présentent pas de quantité détectable d'agent tensioactif de la deuxième solution. Des exemples de mise en œuvre du procédé selon l'invention vont maintenant être décrits.
Les exemples comprennent la formation d'une première solution 36 présentant pour former un cœur 12 aqueux ou huileux tel que décrit plus haut et d'une deuxième solution 40 comprenant un alginate en solution aqueuse à 2% en masse, et comprenant un tensioactif anionique formé par du sodium dodécylsulfate.
La concentration en sodium dodécylsulfate dans la deuxième solution est variable. La concentration micellaire critique du sodium dodécylsulfate est égale à 8mM. Les débits relatifs de la première solution et de la deuxième solution sont réglés pour former des gouttes 78 de masse M supérieure à 20 mg.
La taille des gouttes dépend formées dépend de la taille externe de l'injecteur ainsi que de la tension de surface et donc de la concentration en tensio-actif si elle est inférieure à la concentration micellaire critique.
Les paramètres expérimentaux sont résumés dans le tableau suivant :
TABLEAU 2
Contre Contre
Exemple 1 2 3 4
exemple 1 exemple 2
Nature du
aqueux aqueux aqueux aqueux aqueux aqueux coeur
[SDS] dans
1 mM 4 mM 8 mM 8 mM 0 mM 8 mM solution 40
Masse
moyenne 43 34 25 25 47 25 goutte (mg)
Hauteur de
45 45 45 70 10 10 chute Hc (mm)
Rayon goutte
2,2 2,0 1 ,8 1 ,8 2,2 1 ,8 R (mm)
Epaisseur h
70 70 70 17 70 15 (micron)
Rapport
3,9 3,7 3,4 5,3 0,9 0,7
Ec / R2
Rapport
642 642 642 41 17 642 667
Hc/h
Etat des Satisfaisa Pas de Peu
Satisfaisant Satisfaisant Satisfaisant
capsules nt capsule satisfaisant Comme on le peut voir, la présence d'un rapport d'énergie cinétique Ec au carré du rayon supérieur à 1 J/m2 permet d'obtenir des capsules de propriétés très satisfaisantes, avec des épaisseurs faibles.
Le procédé de formation des capsules 10 tel qu'il est décrit plus haut permet d'obtenir des capsules de taille uniforme. Ceci permet de les utiliser comme unité de dosage dans le domaine cosmétique, dermatologique ou dans la parapharmacie.
Ainsi, il est possible de prévoir un traitement cosmétique dans lequel on dose un nombre de capsules à appliquer sur la peau ou à ingérer.
Le nombre de capsules à utiliser, la fréquence d'application de ces capsules ou d'ingestion de ces capsules et la durée du traitement peuvent varier en fonction des caractéristiques de la personne qui subit le traitement.
Dans ce même domaine technique, les capsules 10 peuvent être utilisées avec un cœur 12 qui comprend une crème hydratante pour la peau, des traitements capillaires divers, du gloss pour les lèvres.
Ainsi, il est possible d'éclater une capsule 10 contenant du gloss entre les lèvres d'un utilisateur, le gloss se répartissant en frottant les lèvres l'une contre l'autre.
Dans ce type d'application, des paillettes peuvent être ajoutées dans le cœur 12 ou dans l'enveloppe 14 de la capsule pour obtenir des effets optiques comme une brillance, des reflets, une irradiance.
Les capsules 10 selon l'invention peuvent également être utilisées dans le domaine agroalimentaire pour obtenir des perles de saveur.
Ainsi, les capsules formées contenant un produit alimentaire peuvent être utilisées par exemple pour former un caviar synthétique.
Dans l'agroalimentaire, les capsules 10 peuvent être utilisées aussi comme des bombes de douceur en étant ajoutées à des boissons. Les capsules qui contiennent par exemple un polymère ou un autre produit permettant de les faire gonfler ou dégonfler par pression osmotique permet de larguer un produit contenu dans le cœur 12 dans la boisson ou dans un plat liquide. Ainsi, par gonflement ou dégonflement de la capsule, il est possible de la faire exploser pour libérer le produit contenu dans le cœur 12.
Les capsules 10 selon l'invention peuvent également être utilisées dans le domaine biotechnologique en tant que réservoir pour la croissance de cellules, pour réaliser des tests biologiques de détection de maladie.
Il est ainsi possible d'utiliser des capsules 10 selon l'invention pour faciliter le criblage dans différentes conditions d'environnement.
En outre, l'ajout de particules magnétiques dans l'enveloppe 14 permet d'immobiliser des cellules dans le cœur 12 de la capsule 12 pour former un bioréacteur. Comme on l'a vu plus haut, l'énergie cinétique Ec de la goutte est déterminable expérimentalement en utilisant l'équation (1 ) ci-dessus. La masse M de chaque goutte peut être mesurée par toute technique connue de l'homme du métier. L'accélération de la pesanteur g est connue par ailleurs en un lieu donné. De même, la hauteur de chute Hc est un paramètre qui peut être facilement déterminé comme étant la distance séparant le point le plus bas de l'ouverture 50 de la surface de la solution de gélification 70.
Pour déterminer la masse des gouttes, le protocole expérimental suivant peut être utilisé. Entre 10 et 100 gouttes formées par la méthode selon l'invention sont recueillies à la sortie de l'ouverture 50 et sont amenées sur une balance de précision au moins précise au microgramme près. La masse moyenne des gouttes est obtenue sur une moyenne comprise entre 10 et 100 gouttes par pesée.
Alternativement, l'énergie cinétique peut être déterminée expérimentalement par des méthodes connues de l'homme du métier. Des exemples de méthode sont par exemple l'acquisition d'images à l'aide d'une caméra numérique, suivie par un traitement d'images grâce à un logiciel informatique.
Alternativement, deux couples de laser-photodiode peuvent être utilisés. Les deux couples de laser-photodiode sont espacés verticalement sur le trajet de la goutte entre l'ouverture 50 et la surface de la solution de gélification 70. La détection de la goutte se fait lors du passage de celle-ci sur le faisceau laser pointant sur la photodiode. Le faisceau du laser étant dévié lors du passage de la goutte, l'intensité lumineuse reçue par la photodiode est modifiée. Connaissant la distance d entre deux faisceaux laser, la vitesse de la goutte est déduite de l'équation suivante :
V = d/(t2 - ti), où ti est le temps d'arrivée de la goutte au niveau du premier faisceau, et t2 est le temps d'arrivée de la goutte au niveau du deuxième faisceau.
L'énergie cinétique est alors calculée par l'équation :
Ec = 0,5 x MV2, où M est la masse de la goutte.
La mesure de viscosité n'intervient pas dans la détermination de l'énergie cinétique de la goutte. Cette mesure de viscosité est faite par toute méthode classique connue de l'homme du métier. En particulier, la mesure peut être effectuée à l'aide d'un viscosimètre utilisant une géométrie cylindrique de type « Brookfield ». Un exemple d'appareil permettant d'effectuer cette mesure est de type LVDV.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Procédé de fabrication d'une série de capsules (10), chaque capsule (10) comprenant un cœur liquide (12) contenant au moins un premier produit et une enveloppe gélifiée (14) encapsulant totalement le cœur (12), le procédé comprenant les étapes suivantes :
- convoyage séparé dans une double enveloppe (32) d'une première solution liquide (36) contenant le premier produit et d'une deuxième solution liquide (40) contenant un polyélectrolyte liquide propre à gélifier ;
- formation à la sortie de la double enveloppe (32) d'une série de gouttes (78), chaque goutte (78) comprenant un noyau central (80) formé de première solution (36) et une pellicule périphérique (82) formée de deuxième solution (40) et recouvrant totalement le noyau central (80);
- chute de chaque goutte (78) dans un volume gazeux à la sortie de la double enveloppe (32);
- immersion de chaque goutte (78) dans une solution gélifiante (70) contenant un réactif propre à réagir avec le produit électrolyte de la pellicule (82) pour le faire passer d'un état liquide à un état gélifié et former l'enveloppe gélifiée (14), le noyau central (80) formant le cœur liquide (12);
- récupération des capsules (10) formées ;
caractérisé en ce que le rapport de l'énergie cinétique de la goutte (78), au carré de son rayon, lorsqu'elle entre en contact avec la solution gélifiante (70) est supérieur à 1 J/m2.
2. - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le rapport de l'énergie cinétique de la goutte (78), au carré de son rayon, lorsqu'elle entre en contact avec la solution gélifiante est supérieur à 1 ,5 J/m2, avantageusement supérieur à 2 J/m2, encore avantageusement supérieur à 3 J/m2.
3. - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport de l'énergie cinétique de la goutte (78), au carré de son rayon, lorsqu'elle entre en contact avec la solution gélifiante est inférieur à 15 J/m2, avantageusement est inférieur à 6 J/m2
4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième solution (40) contient au moins un tensioactif avant son contact avec la première solution (36).
5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pourcentage massique total en tensioactif dans la deuxième solution (40) est supérieur à 0,01 % en masse et est avantageusement compris entre 0,03% et 0,5% en masse.
6. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport de la hauteur de chute séparant la sortie de la double enveloppe (32) et la surface supérieure de la solution gélifiante (70) à l'épaisseur de la pellicule (82) est inférieur à 10 000, et est avantageusement inférieur à 7000 et est notamment compris entre 500 et 1500.
7. - Procédé selon la revendication 6, prise en combinaison avec l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que en ce que la concentration en tensioactif dans la deuxième solution (40) est supérieure à la concentration micellaire critique, le rapport de la hauteur de chute à l'épaisseur de la pellicule (82) étant supérieur à 3000.
8.- Procédé selon la revendication 6, prise en combinaison avec l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la concentration en tensioactif dans la deuxième solution est inférieure à la concentration micellaire critique, le rapport de la hauteur de chute à l'épaisseur de la pellicule (82) étant inférieur à 3000, avantageusement inférieur à 1500.
9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pellicule (82) présente une épaisseur inférieure à 100 microns, avantageusement inférieure à 60 microns, encore avantageusement comprise entre 15 microns et 75 microns, notamment entre 20 microns et 60 microns.
10. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première solution liquide (36) contient une huile, la deuxième solution (40) étant une solution au moins partiellement aqueuse, la pellicule (78) présentant une épaisseur inférieure à 50 microns, avantageusement inférieure à 10 microns.
1 1 . - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la viscosité de la première solution 36 est inférieure à 100 mPa.s, avantageusement inférieure à 50 mPa.s, notamment comprise entre 0.5 mPa.s et 100 mPa.s, notamment entre 0.6 mPa.s et 50 mPa.s.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la solution gélifiante (70) contient au moins un tensioactif.
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