Ресурсосберегающая и экологически безопасная технология процесса капсулирования твердофазных и жидкофазных продуктов (1091175), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Например, при сложнойкоацервациижелатинаигуммиарабикаприготавливаютрастворгуммиарабика в воде, эмульгируют в нем хлорированный дифенил срастворенным капсулируемым веществом, приготавливают раствор второгополиэлектролита – раствор желатина в воде, вводят его в полученнуюэмульсию и изменяют рН системы введением раствора NaOH таким образом,чтобы полиэлектролиты образовывали разноименные макроионы.

Дляуплотнения микрооболочки систему охлаждают, добиваясь гелеобразования,повышают рН до уровня, необходимого для отверждения оболочки,дополнительно добавляют сшивающий агент (формальдегид). Полученныемикрокапсулы отделяют и высушивают.Химическиеосуществлениеметодыхимическоймикрокапсулированияреакции,приводящейподразумеваюткполучениюпленкообразующего материала. Если в качестве такого материала изначальноиспользуются полимеры (для систем типа м/в пригодны гидрофильныеполимеры), они подвергаются сшиванию c помощью сшивающих агентов, вкачестве которых могут применяться низшие альдегиды.

В таком случае,сшивание происходит в водной фазе с отложением оболочки на частицахмасла. Если в качестве сшивающего агента применяются высшие альдегиды,распределяющиеся в большей степени в масляной фазе, реакция сшиванияпротекает на границе раздела фаз, и капсулированию может подвергаться какмасляная, так и водная фаза. Отверждение оболочек в таком случаеосуществляется с помощью тех же альдегидов при рН, отличающихся от 7,предпочтительно при рН<7 [11].Вкачествеисходногопленкообразующегоматериаламогутприменяться также олигомеры и мономеры. Образование оболочки в этом27случае происходит за счет реакций полимеризации или поликонденсации.Основнымнедостаткомметодаполимеризациипосравнениюсполиконденсацией является зависимость области протекания первогопроцесса от локализации инициатора, что, в некоторых случаях, требуетобеспечения дополнительных условий реакции, а также зависимостьтемпературы реакции от температуры распада инициатора.Получениекапсулированныхполимеромжидкихкристаллов,описанное в работе [46], основано на методе поликонденсации на границераздела фаз в системе «масло в воде», когда один из компонентов будущейоболочки находится в будущем ядре, а другой в дисперсионной среде.

Вкачествебазовойиспользовалиметодикусинтезамикрокапсулсполимочевинной оболочкой, для которой используется полиэтиленполиамин(ПЭПА) в водной фазе и полиизоцианат (ПИЦ) в органической фазе. Реакцияполиконденсации на границе раздела фаз протекает быстро при комнатнойтемпературе (20-25о С). При достижении рН водной фазы > 7, первичноеобразование оболочки заканчивалось, и процесс ее формирования переходилнадиффузионныйрежим.Далееводнуюсуспензиюмикрокапсулвыдерживали ~ 1 неделю, периодически перемешивая до тех пор, пока рНсреды не станет 7-8. К этому моменту процесс образования оболочки намикрокапсуле заканчивался. После отмывания от реакционной массыдистиллированной водой и сушки получали микрокапсулы, содержащиежидкие кристаллы, размером от 1 до 100 мкм и толщиной оболочки от 0.1 до10 мкм.Перспективным направлением использования микрокапсулированияявляетсяполучениеиммунодиагностике.полимерныхМикрочастицы,микросфер,используемые,применяемыхвчастности,вкакносители биолигандов при проведении реакции латексной агглютинации [5053],должныобладатьрядомсвойств:биосовместимостью,узкимраспределением по размеру (РЧР), стабильностью в растворах электролитови однородной поверхностью.

Подобные частицы получают различными28способами: гетерофазной полимеризацией и сополимеризацией гидрофобныхи гидрофильных мономеров в присутствии поверхностно-активных веществи гидрофобных мономеров в отсутствие эмульгатора [50], суспензионнойполимеризацией,дисперсионнойизатравочнойиосадительнойполимеризацией [50, 52].В работе [53] предложен метод получения магнитонаполненныхполимерных микросфер, применимых в иммунодиагностике, с помощьюминиэмульсионной полимеризации. Данный процесс включает следующиестадии: получение множественной дисперсной системы (микрокаплистирола, содержащих золь оксида железа, стабилизированные олеиновойкислотой, Span 80 и цетиловым спиртом); дегазация системы аргоном идальнейшеедиспергированиеэмульсииультразвуковойобработкой;инициирование полимеризации персульфатом калия, формирование ПМЧ ипротеканиепроцессадо80%-нойконверсиипринепрерывномультразвуковом воздействии; дополимеризация стирола до полной конверсиипри механическом перемешивании со скоростью 300 об/мин в течение 5часов.

В результате получены магнитсодержащие полимерные микросферы сразмером 100 нм.Новым способом получения микрокапсул, в частности, полимерныхмикросфердляполучениялекарственныхформ,являетсяметод«экстракции/испарения растворителя» [50], при использовании проточныхмикрореакторов – миниатюрных Т или Y-образных узлов, а также узловпересечения, в которых диспергирование раствора полимера происходит засчет потока другой фазы (водного раствора ПАВ) [51].Среди физических методов микрокапсулирования можно выделитьследующие группы: микрокапсулирование в псевдоожиженном слое,микрокапсулированиеэкструзиейимикрокапсулированиевакуумнымнапылением.Технологиимикрокапсулированияпозволяютзаключитьмикрообъекты в тонкую однородную функциональную оболочку, благодаря29чему капсулированные продукты, полученные данным методом, нашлиширокое применение в таких областях, как сельское хозяйство (удобрения,пестициды,гербициды),общая химия(газы,пигменты,красители),фармацевтика (активные фармацевтические вещества, препараты) и т.д.Авторы [2] представляют ряд экспериментальных работ по нанесениюпокрытия на частицы-плацебо из микрокристаллической целлюлозы.

Вкачестве покрытий использовались готовые водорастворимые полимерныесмеси – Kollicoat MAE 100P (BASF) и Acryl-EZE (Colorcon). Процессинкапсуляции в псевдоожиженном слое заключается в диспергированииполимерного раствора на частицы в режиме псевдоожиженного слоя. Ваппарат подаются воздух и полимерный раствор, который диспергируетсяпри помощи пневматической форсунки. Образующиеся капли растворасталкиваются с частицами, находящимися в слое. При условии успешногостолкновения и адгезии происходит растекание капли по поверхностичастицы, что обеспечивает формирование однородной оболочки вокругчастицы.

Циркуляция частиц в слое и столкновение с все новыми каплямиприводят к утолщению покрытия до заданного значения.При микрокапсулировании экструзией [11] используют аппараты иустройства с противотоком охлаждающей среды или центрифужныеаппараты. При этом предварительно формируют тонкую вязкую пленкуматериала на поверхности с отверстиями малого диаметра, сквозь которыепродавливается обволакиваемое пленкой капсулируемое вещество. Послепрохождения сопла капля формируется в оболочке, отверждаемой вдальнейшем охлаждением или обработкой химическими сшивающимиагентами.Метод вакуумного напыления основан на принципе физическойконденсации паров [11].

Материал оболочки испаряют в вакууме иконденсируют на холодной поверхности порошка (капель жидкости)капсулируемоговещества.Вкачествекапсулируюещеговеществаиспользуются чаще всего металлы: алюминий, цинк, хром, медь, свинец и их30оксиды.1.2.7. Методы контроля качества микрокапсулированияЗачастую принципиально важным показателем качества микрокапсулявляется их монодисперсность, обуславливающая однородность растворенияивысвобождениядействующегокомпонентавовремени,атакжепозволяющая более точно рассчитать количество включенного вещества.Коэффициент полидисперсности численно определяется как отношениесреднечисленного и среднемассового радиуса частиц:Пrnrw ,rn  i(1.1)niri ,n i(1.2)iгде ni– число частиц в i-й фракции (радиусом ri);среднемассовый радиус:3nrr w   i i 3 ri ;i  ni ri(1.3)iКлючевое значение при получении микрокапсулированного продуктаимеет эффективность микрокапсулирования, т.е.

доля капсулируемоговещества, включенного внутрь капсул, от его исходного количества.Определять эффективность микрокапсулирования можно «прямым» и«косвенным» способами [48]. «Прямой» метод предполагает измерениеколичества включенного в капсулы вещества mкапс и сравнение его сисходным количеством вещества, которое подвергалось растворению mисх:Эmкапс100%mисх.(1.4)Массу вещества mкапс определяют при растворении готовых капсулпригоднымспособом:рефрактометрически,газожидкостной хроматографией и т.д.спектрофотометрически,31«Косвенный» способ [48] предполагает определение концентрациикапсулируемого вещества в маточном растворе mмат непосредственно послепроведения процесса капсулирования:Э(mисх  m мат )100%mисх.(1.5)1.2.8.

Технологии и аппаратурное оформление сопряженных процессовкапсулированияПовысить качество получаемых покрытий позволяют комбинированныетехнологии,представляющиесобойосуществлениекапсулированияразличными способами последовательно. Известны способы организациипроцесса [3], когда частично капсулированные гранулы после первого этапа– распыления раствора капсулянта в башне – поступают в барабанныйаппарат или тарельчатый аппарат, где завершается процесс нанесенияоболочки – «докапсулирование». Другой способ проведения сопряженногопроцесса описан в [8].

После первичного капсулирования гранулы с«островковым»покрытиемподвергаютсярадиационной(илидругойинициированной) полимеризации из паров мономера. Этим способом можнопокрыть не более 5% поверхности гранулы, но этого значения вполнедостаточно для «заделывания» дефектов в покрытии после первого этапа.1.2.9. Технологии и аппаратурное оформление совмещенных процессовгранулирования и капсулированияЗачастую ни одним из известных методов гранулирования нельзядобиться получения гранул, по всем показателям подходящих дляпоследующего их капсулирования – прочных, без пылевидных частиц,крупного размера, с гладкой, без дефектов и трещин, поверхностью. Даннаяпроизводственная задача способствовала созданию совмещенных технологийкапсулирования и гранулирования, обеспечивающих как повышенноекачество продукта, так и сокращение номенклатуры технологическогооборудования и времени, необходимого для получения готовых гранул.32В работах [54, 55] авторами предложено совмещенное проведениепроцесса гранулирования и капсулирования аммиачной селитры в колонне сиспользованием в качестве хладоагента раствора капсулянта, которыйдиспергируется в аппарате в количестве, необходимом для охлаждениягранул и их последующей кристаллизации.Гранулы, полученные по описанной выше технологии, на последующихэтапах могут подвергаться «докапсулированию» в барабанном аппарате илипри окатывании на тарелке [3, 5].

Характеристики

Список файлов диссертации