Способ получения желатиновых микрокапсул Советский патент 1974 года по МПК B01J13/02 

1

Изобретение относится к технике микрокапсулирования жидкостей - превращения их в массу капель, каждая из которых заключена в сферическую твердую оболочку. Такие микрокапсулы широко используются в различных областях народного хозяйства для хранения летучих, горючих, реакционноспособных веществ, которые в нужный момент могут быть извлечены из капсул путем механического или химического разрушения оболочек.

Известен способ получения желатиновых микрокапсул, заключающийся в эмульгировании не смешивающихся с водой жидкостей в водном растворе желатина с последующим добавлением к непрерывно перемешиваемой эмульсии веществ, снижающих растворимость желатина. Выделяющиеся при этом капли конпентрированного раствора желатина, сталкиваясь с каплями капсулируемой жидкости, растекаются по их поверхности и образуют непрерывные жидкие оболочки, отверждаемые охлаждением и фиксируемые затем обработкой водным раствором формальдегида.

Реализация этого способа требует тщательного соблюдения оптимальных условий проведения процесса (температуры, концентрации растворов желатина, рН среды и, в особенности, количества добавляемых веществ.

снижающих растворимость желатина). Необходимо использовать особые, высококачественные сорта желатина и эмпирически подбирать условия успешного осуществления микрокапсулирования для каждой партии. Особенно трудно каждый раз устанавливать оптимальное количество добавок, снижающих растворимость желатина, так как в мутной эмульсии, уже содержащей не смешивающуюся с водой капсулируемую жидкость, трудно обнаружить возникновение капель концентрированного раствора желатина. Недостаток добавки, как и избыток ее делает капсулировапие невозможным или снижает качество микрокапсул.

Недостатком этого способа является также невысокая стабильность микрокапсул, обработанных лишь одним формальдегидом. Чтобы капсулы не склеивались друг с другом или с соприкасающимися с ними поверхностями, используют особые приемы их высушивания - распылительную, сублимационную сушку. Однако и они не могут предотвратить агрегации готовых микрокапсул при их слу5 чайном увлажнении.

С целью упрощения процесса по предлагаемому способу в раствор желатина в воде сначала вводят добавки, снижающие его растворимость, а затем вливают капсулируемую

0 жидкость. с целью повышения стабильности капсул последние целесообразно дополнительно обрабатывать водпым раствором таннидов. Предлагаемый способ осуществляется в семь стадий. На первой стадии получают эмульсию, состоящую из капель копцептрированного водного раствора желатина, диспергированных в разбавленном водном растворе, постепенным введением в стабильный водный раствор л елатина добавок, снижающих его растворимость. Для того чтобы выделяющиеся капли концентрированного раствора обладали достаточной текучестью, добавки вводят при повышенной температуре (40-50°С) и перемешивании. В качестве добавок можно использовать концентрированные растворы солей, например водные растворы сульфатов натрия, аммония, магния. Контролировать выделение капель концентрированного раствора желатина можно по нарастанию мутности. Превращение исходной прозрачной жидкости в мутную эмульсию удается зафиксировать очепь четко с помощью известных приборов для измерения мутности или визуально. Обпаружить (и испарить) недостаток или избыток добавки, снижающей растворимость белка, при этом нетрудно. На второй стадии процесса капсулируемую (не смешивающуюся в водой) жидкость вводят (лучше вливают тонкой струей) в непрерывно перемешиваемую эмульсию концентрированного раствора желатина, полученную на первой стадии. Не смешивающаяся с водой жидкость вначале диспергируется, дробится на капли. Образуется трехфазная дисперсная система, состоящая из капель капсулируемой жидкости, капель концентрированного раствора желатина и дисперсионной среды - разбавленного водного раствора белка, содержащего также добавки, снижающие его растворимость. При перемешивании капли капсулируемой жидкости сталкиваются с каплями концентрированного раствора желатина, смачиваются этим раствором (при определенном соотношении между поверхностными натяжениями на границе раздела фаз) и, наконец, окружаются непрерывным слоем концентрированного раствора желатина. Третья стадия - отверждение жидких оболочек - осуществляется путем быстрого охлаждения дисперсии от 40-50 до 5-10°С. Четвертая стадия - стабилизация микрокапсул - сводится к обработке полученных микрокапсул водным раствором формальдегида. После этого микрокапсулы становятся достаточно устойчивыми в водной среде (при комнатной температуре), но все еще склонны к образованию агрегатов после промывки и высушивания. На пятой стадии предлагаемого способа осуществляют дополнительную поверхностную стабилизацию капсул путем обработки их водным раствором таннидов, например таннина. После дополнительной стабилизации раствором таннидов капсулы приобретают устойчивость к высушиванию. Обработка танпидом, кроме того, облегчает отделение капсул от частиц желатина, не использованных для создания оболочки. Шестая стадия - промывка - осуществляется обычными приемами (декантацией, разбавлением водой, фильтрацией). Седьмая стадия - сушка - не вызывает особых затруднений и может осуществляться любым известным способом; небольшие партии микрокапсул можно сушить, например, расстилая их тонким слоем на .аистах фильтровальной бумаги. Полученные капсулы образуют легко пересыпающийся порошок, содержащий 85-95 вес. % закапсулированной жидкости. Пример 1. К раствору 3,75 г желатина в 75 смз воды при 50°С, при постоянном перемешивании механической мешалкой прикапывают 90-95 CMS 20%-ного водного раствора сульфата натрия до появления интенсивной неисчезающей мутности. К полученной эмульсии концентрированного раствора желатииа при продолжающемся перемешивании приливают 50 смз толуола. После перемешивания в течение 30-60 мин при 45°С вокруг капель толуола формируются непрерывные жидкие оболочки из концентрированного раствора желатина. Полученная суспензия микрокапсул быстро охлаждается до 5-10°С. Затем перемешивание при этой температуре продолжают еще 1 час, после чего к суспензии добавляют 50 смз 37%-ного водного раствора формальдегида (формалина). Через 30 мин перемешивание прекращают, капсулы оставляют в формалине на 10-15 час при комнатной температуре. Отстоявшийся слой микрокапсул отделяют от жидкости и добавляют к нему при перемешивании 50 смз насыщенного водного раствора таннина. При стоянии в покое в течение 1 час стабилизация капсул заканчивается. Таннин взаимодействует также с желатином, не принявшим участие в формировании капсул. Образовавшийся осадок легко отделяется от суспензии капсул декантацией (слой капсул всплывает, осадок желатина оказывается на дне). Капсулы многократно промывают водой на фильтре, а затем высушивают на листе фильтровальной бумаги. Пример 2. К раствору 1,88 г желатина в 38 смз воды при 50°С, при постоянном перемешивании механической мешалкой добавляют по каплям 45-48 смз насыщенного йодного раствора сульфата магния (до интенсивного помутнения раствора и образования эмульсии концентрированного раствора желатина). Затем, продолжая перемешивание, приливают 5 смз бензина. Примерно через 1 час при 45°С вокруг капель бензина формируются жидкие оболочки, отверждающиеся при охлаждении до 5-10°С. Еще через 1 час добавляют 25 см-з 37%-ного водного раствора формальдегида и через 30 мин перемешивание прекращают. По истечении 3 час к отстоявшемуся слою микрокапсул (отделенному от жидкости) добавляют при перемешивании 25 смз насыщенного водного раствора таннина и через 30 мин осадок желатина отделяют декантацией, микрокапсулы промывают водой и высушивают на листе фильтровальной бумаги. Из полученного порошка сухого бензина горючее можно легко отпрессовать. Предмет изобретения 1.Способ получения желатиновых инкрокапсул путем перемешивания капсулируемой жидкости, водного раствора желатина и добавок, снижающих растворимость желатина, с последующим охлаждением и стабилизацией формальдегидом, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, в раствор желатина в воде сначала вводят добавки, снижающие его растворимость, а затем вливают капсулируемую жидкость. 2.Способ по н. I, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности капсул, последние дополнительно обрабатывают водным раствором таннпдов.