超臨界撞擊流微粒包覆方法
2023-12-09 03:09:06 2
專利名稱：超臨界撞擊流微粒包覆方法
技術領域：
本發明屬於材料工程技術領域，涉及微膠囊材料的製備方法，特別涉及超臨界撞擊流微粒包覆方法。
背景技術：
將藥物作為芯材，用適當的壁材將其包覆就可製得藥物微膠囊材料。藥物微膠囊具有緩釋、控釋、靶向給藥、免疫隔離等功能，可實現定時、定量、定位釋放，從而達到延長給藥周期、減少給藥劑量、降低副作用、改變給藥方式、提高藥物療效的目的。
微膠囊除了在醫藥領域有很誘人的應用前景外，還在食品、保健品、農藥、飼料、塗料、紡織、印染、造紙及功能材料等領域的應用也十分廣闊。
製備微膠囊的方法有多種，大體上可分為物理、化學和物理化學等三類。其中流化床包覆方法是物理方法中應用最廣而比較成熟的方法，但其包覆效果要受到顆粒直徑的限制。當粒徑小於20μm時，由於顆粒間的作用力較大，使得團聚和操作不穩定(形成溝流或柱塞流)這兩個問題顯得尤為嚴重，致使包覆操作無法正常進行。事實上，對於藥物微膠囊來說，流化床包覆方法還有兩個突出問題，即較高的操作溫度及殘留的有機溶劑。流化床的操作溫度一般會使熱敏性或生物活性的藥物變性或失活；包覆材料(壁材)一般要溶解於有機溶劑中，包覆殘留在皮層中的有機溶劑，常常需要後處理(例如萃取等)，使其濃度降低到允許值並不是件容易的事。
近年來，超臨界流體技術得到了迅速發展。利用超臨界流體類似於液體的溶解能力、類似於氣體的傳遞性能以及這些性能的可調變性，開發了許多先進的化工過程。尤其是超臨界CO2，由於它無毒、不燃、價廉且臨界溫度只有31.1℃，可實現在接近常溫下操作的「綠色」工藝過程，因此在醫藥的分離和超細化物處理方面得到了廣泛應用。將超臨界流體與流化床包覆方法相結合，形成了一種超臨界流化床包覆方法。該方法用超臨界CO2代替了有機溶劑，經噴嘴膨脹減壓後，溶於CO2的包覆材料(壁材)，因高度過飽和而迅速地從CO2溶液中析出，沉積在被包覆微粒(芯材)上形成均勻皮層。該方法有如下特點①由於包覆材料迅速從超臨界CO2中析出，沉澱在被包覆材料的表面形成「幹」皮層，不像傳統流化床包覆方法那樣需要載氣加熱來使「溼」皮層中溶劑蒸發，因而可在常溫下操作；②由於超臨界CO2粘性很小，不會像傳統流化床包覆方法中的有機溶劑那樣在微粒之間形成一種粘接力，因而減小了團聚傾向；③由於CO2無毒無味，即使在製成的藥物微膠囊中有少量的殘留(事實上，許多化合物只溶於超臨界狀態下的CO2，而在常溫常壓下的氣體CO2中的溶解度很小甚至不溶)，也不會影響藥性，或對人體產生不良影響。與傳統流化床包覆方法相比，超臨界流化床包覆方法在降低操作溫度、消除溶劑汙染和減小團聚傾向等方面有了很大改進，但仍未解決流化床包覆中微粒很小時難於流態化的問題。因此，當微粒直徑小於20μm時，用超臨界流化床包覆方法進行包覆仍有困難。
撞擊流是使兩股氣-固兩相流相向高速流動撞擊，結果在兩個噴嘴之間造成一個高度湍動的撞擊區。氣流在撞擊面上軸向速度趨於零並轉為徑向流動；顆粒可籍慣性滲入反向流並在開始滲入的瞬間相間相對速度達到極大值，理想情況下可接近兩倍氣速。滲入反向氣流的顆粒在摩擦阻力作用下減速，直到軸向速度衰減為零時又被反向加速向撞擊面運動。在撞擊面上有的顆粒又籍慣性再次滲入原來氣流；有的則離開撞擊區。撞擊區高度湍動和很大的相間相對速度提供了極佳的傳遞條件；在兩股相向流體間往復滲透的振蕩運動則可一定程度地延長顆粒在撞擊區中的平均停留時間。已經證明，撞擊流是強化相間傳遞過程，尤其是外擴散控制的傳遞過程最有效的方法之一，傳遞係數可比一般方法提高數倍到十幾倍。因而在乾燥、吸收、氣體和固體的冷卻和快速加熱、混合、多相反應等多種加工過程中有廣闊的應用前景。
發明內容
本發明的目的是提供一種超臨界撞擊流微粒包覆方法，該方法能將現有的超臨界流化床包覆方法和撞擊流技術有效地結合起來，充分利用二者各自的優點，從而解決現有流化床包覆方法當微粒很小時難於流態化的問題。
本發明的技術方案如下本發明涉及的超臨界撞擊流微粒包覆方法，其特徵在於將包覆用的壁材和被包覆微粒加入溶解混合器中，CO2通過高壓隔膜泵升壓後加入溶解混合器中，通過恆溫浴給溶解混合器升溫度，使包覆壁材溶解於超臨界CO2中形成溶液，並通過攪拌使被包覆的微粒均勻分散在該溶液中形成懸浮液；該懸浮液通過一對同軸相向的噴嘴噴射至包覆器中形成撞擊流；溶解在超臨界CO2中的包覆壁材因該溶液通過噴嘴膨脹減壓所造成的很大的過飽和度迅速從該溶液中析出，並沉積在被包覆的微粒表面形成均勻皮層；在溶解混合器中經包覆後形成的微膠囊以及CO2氣體進入分離器進行分離，固相微膠囊作為產品收存，氣體CO2可回收再用。
本發明效果和益處由於膨脹減壓過程進行得非常快(一般可達10-5秒)，加之過飽和度很大，微粒表面對誘發微粒的生成提供有利條件，包覆壁材很容易形成均勻的微核附著在微粒表面上；由於被包覆的微粒在撞擊流中處於高度分散狀態，微粒表面形成壁材微核的機會幾乎相同，這些微核長大後所形成的包覆層(皮層)很均勻；由於膨脹減壓後CO2氣體對包覆壁材的溶解度已經降到非常小，達到幾乎完全的氣固分離狀態，各微粒的皮層間不會因溶劑的粘結作用通過液橋和固橋的粘結而造成微粒的團聚；由於皮層的形成只涉及降壓相變(即CO2從超臨界狀態邊為常規氣態)而不涉及現有的流化床包覆方法中的升溫蒸發，前者幾乎瞬間完成，撞擊流中微粒相對較短的停留時間和高度分散的狀態，為均勻皮層的形成創造了十分有利的條件。本發涉及的超臨界撞擊流微粒包覆方法集中了現有的超臨界流化床包覆方法的優點(如操作溫度接近常溫，團聚傾向小，無溶劑殘留等)和撞擊流技術的優點(如氣固系統阻力小，混合強烈，傳遞係數大等)，同時消除了他們的缺點(如現有的超臨界流化床包覆方法微粒不易流化，操作不穩定等)。本發明廣泛應用於醫藥、食品、保健品、農藥、飼料、塗料、印染、造紙及功能材料等領域，尤其在製藥行業，有特殊的應用價值。
附圖是本發明的一個實施例。圖中1貯罐，2高壓隔膜泵，3溶解混合器，4恆溫浴，5包覆器，6噴嘴，7分離器，8分離器氣相出口，9分離器固相出口，10投料口。
具體實施例方式
將包覆壁材和被包覆的微粒通過投料口10加入溶解混合器3中，貯罐1中的CO2通過高壓隔膜泵2升壓後加入溶解混合器3中，通過恆溫浴4給溶解混合器3升溫，使包覆壁材溶解於超臨界CO2中形成溶液，並通過攪拌使被包覆的微粒均勻分散在該溶液中形成懸浮液；該懸浮液通過一對同軸相向的噴嘴6噴射至包覆器5中形成撞擊流；溶解在超臨界CO2中的包覆壁材因該溶液通過噴嘴6膨脹減壓所造成的很大的過飽和度迅速從該溶液中析出，並沉積在被包覆的微粒表面形成均勻的皮層；在溶解混合器3中，經包覆後形成的微膠囊以及CO2氣體進入分離器7進行分離，固相微膠囊作為產品從分離器固相出口9取出後收存，氣體CO2從分離器氣相出口8引出後可回收再用。
權利要求
1.一種超臨界撞擊流微粒包覆方法，其特徵在於1)將包覆用的壁材和被包覆微粒加入溶解混合器中，CO2通過高壓隔膜泵升壓後加入溶解混合器中，通過恆溫浴給溶解混合器升溫，使包覆壁材溶解於超臨界CO2中形成溶液，並通過攪拌使被包覆的微粒均勻分散在該溶液中形成懸浮液；2)該懸浮液通過一對同軸相向的噴嘴噴射至包覆器中形成撞擊流；3)溶解在超臨界CO2中的包覆壁材通過噴嘴膨脹減壓後從該溶液中析出，並沉積在被包覆的微粒表面形成均勻皮層；4)在溶解混合器中經包覆後形成的微膠囊以及CO2氣體進入分離器進行分離，固相微膠囊作為產品收存，氣體CO2可回收再用。
全文摘要
一種超臨界撞擊流微粒包覆方法，屬於材料工程技術領域。其特徵在於將包覆用的壁材和加入溶解混合器中將包覆壁材溶解後形成溶液，並通過攪拌使被包覆的微粒均勻分散在該溶液中形成懸浮液，該懸浮液通過一對同軸相向的噴嘴中的包覆壁材迅速析出並沉積在被包覆臨界CO
文檔編號B01J13/04GK1879957SQ200610200198
公開日2006年12月20日 申請日期2006年3月6日 優先權日2006年3月6日
發明者李志義 申請人:大連理工大學