專利名稱:微粒和液滴的包衣方法及裝置的制作方法
本發明涉及一種用于固體微粒或粘稠液滴的包衣及微囊包制的方法和裝置。具體地說，本發明涉及的一些方法和裝置的改進在微囊包制工藝及其效果方面在現有技術中是沒有前例的。
固體微粒或液滴的包衣或微囊包被廣泛用于保護包衣的物質不受環境的影響，以及/或控制其釋放時間和/或使其加工特性得以改善。包衣或微囊包制的典型產品為藥品、農藥、染料等。
為數眾多的包衣或微囊包制技術在現有技術中已經應用，其中有許多在約翰·威利和桑恩斯所著的《化學技術百科全書》第三版第15卷第470～493頁(1981年)中已有敘述。一般說來，這些技術總有一個或更多的重大缺點，包括成本高;不適用于直徑小于200微米的微粒包衣;復雜性;在包衣材料凝固之前芯子與包衣材料之間的接觸時間長;不能用所需包衣材料濕潤和包蓋芯子微粒;不能有效地將已經包衣的微粒從末經使用過的包衣材料中分離出來，而且，不能有效地利用甚至浪費包衣材料。另外很重要的一點是有許多方法用過后都容易使已經包衣的微粒結塊，而且薄膜材料的選擇余地很有限。大多數方法從成本角度考慮都有缺點，因為，這些方法在大規模工業生產的成批(批量)生產工藝中難以控制，而且，這些方法均需使用一種包衣溶劑，不能使用熔化的包衣材料，而后者不需要去除溶劑，也不必配備有關的處理設備。
現有技術中包括了人們力圖提供沒有上述缺點的包衣技術的一些嘗試。例如，在美國專利第4，386，895號(索迪克森Sadickson)中揭示了一種旋轉裝置，該裝置有一些呈幅射狀伸出的導管，導管上的空心針狀物向外幅射地伸入膠體材料儲存器內。該裝置旋轉時，液體芯子材料受離心力的作用，通過導管和針狀物使該液體芯子材料在針狀物的末端形成小滴，這些小滴由于離心作用，被甩入一膠體材料層內，這一膠體層由于旋轉作用所產生的離心力而在儲料器外壁上形成的。液體芯子材料的小滴就是這樣被包上膠體材料的。該技術用于預期目的時效果良好。然而，它只限于在芯子材料為液體時使用(即不可用于固體微粒的微囊包膠)。而且包衣過的小滴的大小取決于針狀物的內徑。述及后一種限制時，實際上針狀物的最小尺寸是有限度的，尤其是必須讓粘稠芯子液體通過這些針狀物時更是如此。
在美國專利第2，955，956號(鮑等人)中，在用來輸送包衣材料的懸浮液混合劑的進料管的下面置放一個旋盤轉臺。該懸浮液被分布在旋轉盤的表面并形成一層包衣材料的薄膜。讓粒狀固體作環形流動，沖撞在旋轉盤表面的薄膜上，將粒狀固體包上包衣材料，然后，經過包衣的粒狀固體被甩到或以其他方式從旋轉盤上落下并用于熱空氣對準落下的粒狀固體吹干凝固。接著，向旋轉的簿膜上輸進第二次顆粒環形流，以清除未曾使用過的薄膜，保證充分利用所有的簿膜。同樣，這一技術在某些場合下，即諸如鹽類的微粒加上添加劑包衣時是令人滿意的，然而，不能很方便地將這種技術用于液滴包衣。而且，因為清除環形流最外面的粒子不可能和該環形流最里面的粒子包覆一樣數量的包衣材料，使用這種技術不可能使所有粒子的包衣層達到一致均勻。因此，鮑等人的技術更適用于在粒子表面廣泛分布添加劑，而不適用于粒子包衣。
授于威爾遜等人的英國專利第1，090，971號揭示了一種固體微粒的微囊包制方法，該方法把固體微粒置于揮發性液體的樹脂包衣材料的稀釋溶液中，形成稀釋懸膠液，然后在旋轉盤上甩開該懸膠液，使之成為含有霧化包衣溶液和已經包衣的粒狀小滴的霧散布開。然后，將這些由小滴組成的的霧露置于溫度高于包衣溶劑沸點的蒸汽下，這樣，多余的液體溶劑即可揮發掉，以留下那些經過包衣的粒子以及與大小相同的包衣材料中的粒子。然而，這種工藝需要使用一種含有極少量待包衣粒子的原料溶液，這就需用高溫經過揮發，除去大量未用完的原料液體，而且，也不能根據粒子的大小，將已經包衣的粒子與包衣材料中的粒子分開。
因此，本發明的目的是提供一種可用于固體微粒及粘稠液滴包衣或微囊包制的改進方法和裝置。
本發明的另一目的是提供一種粒子的微囊包膠方法及裝置，至少可以為大多數粒子單獨、分別地而不是成團結塊地包衣，同時，提供經過改進的裝置，將不需要及未用完的液體包衣材料和已經包衣的粒子分開。更具體地說本發明的一個目的是提供一種包衣工藝和裝置，包括可根據不同大小的已經包衣的粒子和未用完的液體包衣材料作有控制的機械或人工分離，該方法對固體或粘稠液體粒子不論是用含有液體溶劑的材料，還是采用熔化的包衣液體，也都同樣適用，而且，芯子微粒或小滴對包衣材料潤濕性比較起來并非重要，因此，這種方法即可廣泛地用于各種不同的芯子微粒及包衣材料。
本發明的另一目的是提供一種方法和裝置，用于大小范圍較廣的固體微粒和粘稠液滴，包括直徑為200微米以下的液滴和微粒包衣或微囊包膠。
本發明還有一個目的，即提供一種與現有技術相比，其復雜性大大降低、速度大大加快、成本較低的固體微粒或粘稠液滴連續包衣或微囊包膠的方法和裝置，這種方法和裝置還可避免包衣粒子附聚結塊的問題。
本發明的另一目的，即提供一種方法和裝置，可方便地將第一次加工過程中未曾用盡的包衣材料輸回加工系統繼續供固體微粒或粘稠液滴包衣或微囊包膠使用。
本發明的另一目的是提供一種通過調節任何一些工藝參數即可便利地調節包衣厚度的固體微粒或粘性液體小滴包衣或包膠的方法和裝置。
本發明的另一目的是提供一種固體微粒及粘稠液滴包衣和微囊包膠的方法和裝置，使芯子及包衣材料在包衣材料凝固之前的接觸時間足夠短，以防止一些不穩定材料降解，或者當這些材料部分或全部混合時，防止一種材料溶于另一種材料中。
本發明提供了一種用液體包衣材料在微粒包衣的工藝中使用的方法，采用此法可以獲得單個包衣的粒子，同時可以很方便地把包衣過的粒子從多余的包衣液體中取出，而這些粒子是混合在懸膠液中的。這個方法包括向一旋轉表面上供給懸膠液，從而使該膠液分離成已經包衣的粒子以及從該旋轉表面上向四周甩出的霧化液滴，以一定的速度旋轉該表面以產生大量預定大小的液滴，而這種液滴是小于已包衣過的粒子。
因此，根據本發明，將待包衣的芯子材料的固體微粒或液滴分布于熔化的或溶解的包衣材料中，配成懸膠液，然后把混有兩種材料的懸膠液送至一旋轉盤、旋轉臺或其他旋轉裝置的表面。對工藝參數，特別是旋轉盤或其他旋轉速度要有控制，從而使旋轉盤或其他類似裝置加于懸膠液的離心力能夠致使該懸膠液向旋轉盤的四周散開，液體逐步變薄，并將包衣過的粒子從多余包衣材料中分離，由于該懸膠液分散成了(1)大的已經包衣的粒子，(2)由旋轉盤及其類似裝置四周液體包衣材料的薄膜的霧化而形成的多余包衣材料的很小的霧化液滴，因此，根據本發明，使用旋轉盤及其類似裝置通過機械或人工的方法把多余的包衣液體從各個已經包衣的粒子之間分離出來，并將分離出來的液體以小于包衣過的粒子大小的霧化小滴的形式分散開來。最重要的一點是，為了達到所需的分離及分散目的，本發明把旋轉盤的旋轉速度和從旋轉盤上得到的多余液體包衣材料所需要的霧化液滴大小聯系起來，而不是將旋轉盤的轉速與所要求的已經包衣的粒子大小相聯系。這代表著本發明與那些使用回轉輪及其類似裝置來分散已包衣粒子的已知技術有很大區別。在上述已知技術中，輪速與已經包衣的粒子產品的所需的大小是有關的。就大小類同的包衣粒子而言，本發明所用的旋轉盤的速度比現有技術中使用的那些旋轉盤的速度要快得多。
在實際操作中，多余包衣液體的霧化小滴的所需一般平均大小可以根據雜質量來決定，即是以包衣的粒子的最終產品所允許的，未曾用完的包衣材料的多余數量來決定。具體做時，可采用一些已知技術，這些技術涉及到將已經包衣的顆粒的相對大小以及未曾用完的包衣液體的粒子大小分布特性與旋轉速度、液體進料速度、濕潤的表面的持續時間以及在旋轉霧化器類型的裝置中的粘度相聯系。在典型例子中，根據本發明，經過霧化小滴的平均大小為已經包衣的粒子大小的20%到75%之間。
鑒于待包衣的材料是固體(或粘稠液體)，因此不必經過霧化，只需簡單地保持一層液體外衣的大粒子自旋轉盤上甩下即可，這些材料原先是浸于這種包衣材料內的。在為了將旋轉盤上的懸膠液分離成個別的經過包衣的粒子以及比這些粒子小得多的多余包衣材料小滴而對工藝參數所做的控制方法方面，本發明的工藝與諸如噴霧凝固工藝的現有技術工藝完全不同。相據本發明，散布、著固體的漿料經過霧化成液體，并帶有產品的固體混于霧化小滴里面。在噴霧凝固工藝中，分散的固體被分隔得很細，這樣，在大部分經過霧化的漿料產品中含有許多固體粒子，全部產品的大小分布情況近似于根據霧化相關系數作出的預測情況。在噴霧凝固工藝中，懸膠液必須霧化成一種液體，而且以后不去除溶液劑，懸膠液中的固體容積系數(而且，在作為產品的凝固的小滴中也是)的上限接近30%，而在本發明中，產品中經過包衣的固體的容積系數可超過90%，這是因為在旋轉盤上將未曾用完的包衣液體分開，并且將這些液體霧化成為較小的，能很方便地去除的粒子。在本發明中，基本上進料漿中全部固體以及所有經過包衣的產品固體都大于根據加工條件定出的霧化相關系數所預測的粒子大小有關進料固體、產品固體以及獲得的經過霧化的包衣材料的大小分布的一個實例參見實例Ⅶ。
本發明與噴霧-冷凝的老工藝也有明顯區別。其區別在于懸膠液經過了霧化，然后這些小滴經過冷卻凝固。本發明與噴霧-干燥工藝相比，其區別在于原先懸膠液中含有溶劑，而后來要將該溶劑去除，在上述兩個已知的工藝中，作為進料的懸膠液或溶液是霧化成液體的，這些工藝的產品是凝固了的液滴，沒有將含有固體的粒子與那些不含固體的粒子分離開來。原則上講，使用任何一種霧化裝置均可得到所需的液滴。在本發明中，對工藝變數進行了調整以得到一種完全不同的結果，可以生產出在一般的噴霧-冷凝工藝和噴霧-干燥工藝中無法生產的產品。例如，采用本工藝發明。可以很方便地在直徑為2毫米的固體粒子的四周包上一層薄的蠟狀包衣(例如100微米)。在噴霧-冷凝工藝中，不可能將進料漿通過壓力噴嘴或兩個液體噴嘴，因為芯子粒子會阻塞或堵塞那些典型噴嘴口。如果使用一個很大的噴嘴讓這些粒子通過，那么，產生的粗噴霧中將會包括許多不含有芯子的產品粒子(只是包衣材料的大滴)，少數芯子粒子有薄的包衣，許多且有厚的包衣，有許多是成團成塊的而不是單一的經過包衣的粒子。這種情況之所以會發生是因為這些噴孔裝置中，粒子的成形是通過簡單地將含有固體粒子的全部料漿作為液體霧化而達到的。這種含有大粒子的料漿當然可以不阻塞或停止進料流動而通過旋轉盤霧化器，然而，如果這樣，旋轉盤就將把料漿單純地作為一種液體處理，使所有經過霧化的液滴都處于相同大小范圍內。同樣，這意味著許多包衣材料將以與已包衣粒子大小相同的粒子的形式出現，而且許多粒子將形成塊團。在上述情況下均不可能把大部分未曾用完的包衣材料與已經包衣的粒子用簡單方法分離開來(例如用篩過篩)。而且產品中將含有很多無效的包衣材料大顆粒。在大多數實際情況下，這是行不通的。
與此相反，在本發明中，使用含有例如500微米的芯子材料的進料漿，期望獲得平均直徑為600微米的包衣粒子產品，只需要對轉盤大小、旋轉速度、漿料的進給率以及包衣材料的粘度進行調節即可使所有未曾用完的包衣材料形成更小的小滴(例如，平均直徑為250微米左右)，這樣，大多數的成形包衣材料小滴可以很容易地從產品中分離出來，而產品粒子則將全部形成平均包衣厚度幾乎全為50微米、單一的經過包衣的芯子微粒。如有需要，在制造所需產品的同時，可以把未曾用完的包衣材料的粒子做得更小，或者更大。
本發明的關鍵的一點是其工藝與典型的噴霧-冷凝工藝不同。在后者工藝中，將全部進料漿作為液體霧化、制成所需大小范圍的小滴。在本工藝發明中，對所有的參數均進行了調整，通過使包衣材料膜霧化使所有未曾用完的包衣材料的粒子形成較小的粒子，與此同時，從旋轉盤上甩下那些較大的，由所需數量的液體包圍在四周的經過包衣的芯子微粒上，這層液體凝固后即成為包衣。
根據本發明操作旋轉盤生產的那些包衣材料小滴以及由包衣濕潤的粒子自旋轉表面甩出或落下，然后，由于周圍空氣的干燥或冷卻作用凝固。可以采用過篩或其他的大小區分技術把已經包衣的粒子從小得多的那些未用完的包衣材料的粒子中取出。與現有技術的各個工藝相比，這一取出步驟很方便，因為采用本工藝發明之后，已經包衣的粒子與多余的包衣材料的較小的顆粒子大小不同。用此法收集起來的包衣材料粒子還可以再次循環到工藝中使用。用本技術包衣的最小固體粒子及液滴的大小僅受這些粒子或小滴本身的大小的限制，以及受使用旋轉盤可得到的多余包衣液體小滴的大小的下限的限制。(如使用高速轉盤、以及含有溶劑的低粘度包衣材料，干粒為1～5微米)。在該材料與旋轉表面接觸之前先將粒子或小滴完全分散在熔化的包衣材料中，這樣即可以類似的方式進行全部顆粒的包衣。分散在包衣材料中的粒子的大小越是均勻，經過包衣的各個粒子大小也就越均勻，這一點對較小的，經過霧化的多余的包衣材料的大小分部影響很小。
對于本發明的上述及其他目的、特點，以及隨之而來的許多優點，在參照附圖及閱讀下列詳細說明之后，將會得到更好的理解。在附圖中，同樣的部件在各幅圖中均標有相同的參考號，其中
圖1是根據本發明的裝置示意圖，可用于實施本發明方法;
圖2是本發明另一可供選擇的實施例的示意圖;
圖3是本發明再一個實施例的示意圖;
圖4是本發明又一個實施例的示意圖;
圖5是本發明另一個實施的示意圖;
圖6為一旋轉分離組件的縱剖面示意圖，顯示了該組件在根據本發明時液體懸膠液的作用;
圖7為圖6中所示的組件平面示意圖;
圖8為類似圖7的示意圖，但顯示了另一種類型的旋轉分離組件;
圖9、圖10和圖11是現有技術產品的示意圖(噴霧干燥工藝)包括經過包衣的粒子，這些圖代表了包衣工藝中的各個連續階段;
圖12為類似圖9的示意圖，顯示了根據本發明已經包衣的粒子從多余的包衣液體的液滴中最后分離之前的中間產品;以及
圖13至圖15為在實行本發明時可用的其他旋轉分離裝置的示意圖。
參閥附圖的圖1，圖中有一個實施本發明方法的封閉式噴室10(圖1中只顯示出了其頂壁12)。在噴室10內放有一個其上表面13平方的旋轉盤或旋轉臺11。旋轉盤11由一作用于驅動軸柱15的變速驅動馬達17轉動，繞其中心豎軸旋轉。速度控制部件19可以調節旋轉盤11的旋轉速度。
速度控制部件19和馬達17可根據具體情況，置放在噴室10的里面或外面，通過適當調整進料線及支撐物等等，旋轉盤可以放在馬達的上面，也可以懸掛在馬達的下面。
儲料罐20可用來盛放熔化的或溶解的包衣材料21。儲料罐20可通過諸如置于罐的周圍的加熱線圈23加熱，以使包衣材料21保持熔化或溶解狀態。就此點而言，包衣材料21可以以熔化的狀態輸入儲料罐20并通過加熱線圈的作用保持那種狀態;包衣材料也可以固體狀態輸入儲料罐并通過加熱線圈23所產生的熱而使熔化。在任何情況下，儲料罐中的熔化的包衣材料21處于流動狀態。在噴室10的一個開口處設有一個進料漏斗25，這樣，可把需要包衣的核芯子材料的各個粒子27(例如芯子材料的固體小粒)輸入儲料罐20。當芯子材料呈粘稠液體的液滴時，可用一個用于輸入乳膠及其類似物的小滴成形管代替漏斗25。有一攪拌器裝置伸入室10及儲料罐20內，由一放置在室10外面的攪拌器變速馬達30啟動。當攪拌器22被馬達30啟動時即將芯子材料的固體小粒27(或液滴)分散在熔化的包衣材料21內，結果是攪拌成置于儲料罐20內的兩種材料的料漿或懸膠液料或懸膠液通過儲料罐20底部伸出的一重力送料通道輸至一球形裝置33。該球形閥33可通過啟動棒35從外室10可選擇性地啟動，以控制懸膠液材料通過球閥33的流速。應該注意，加熱線圈23的放置位置要能使懸膠液通過通道31和球形閥33時進行加熱，從而確保包衣材料位于這些部件內時仍然保持熔化狀態。球形閥33的出口通道37直接放置在表面13的軸中心上方，以便基本上沿著旋轉盤11的旋轉軸輸送懸膠液材料。
加熱表面13上方的空間，例如，用諸如工業級別的加熱槍39加熱，以保持表面13的溫度足以使懸膠液中的包衣材料保持熔化狀態。在旋轉盤11的下方可通過諸如紅外加熱燈40等裝置輔助加熱。加熱可用許多方法，例如使用預熱空氣。蒸氣、輻射能、感應加熱等。
旋轉盤11的上表面13可以是平整的，也可以帶有一些有棱角間隔的呈幅射狀向外伸展的槽24，或者帶有一些隆起的凸棱，從而可自球形閥33流到表面13上的材料設置流動通道。如果需要包衣的粒子很小，例如，直徑小于200微米，而包衣材料為粘稠材料，則帶槽或帶凸棱的表面比較有利，因為與轉速相同的帶有平整表面的旋轉盤相比，這些旋轉盤可以使未曾用完的液體包衣材料產生更小的粒子。
在操作中，呈液體或漿狀的包衣材料21被放置在儲料罐20內。如果包衣材料21是蠟，則通過加熱使蠟熔化。如果使用聚合物包衣材料，如有必要，可將其溶解于溶劑中。如果在芯子小粒上最后簿膜或包衣中需要時，包衣液體可含有乳化過的或懸浮的粒子。芯子材料必須是固體粒子、成粒聚集細小粒子或比液體包衣材料21更粘的液滴。這些粒子或液滴27的分布范圍最好但不一定須有相當狹小有限的。當大小液滴或粒子被輸入包衣材料料漿21時，可通過攪拌器馬達30啟動攪拌器29，以使粒子27在材料21中分散均勻。隨著這些粒子恰當地分散之后(這可以是一連續的工藝)，啟動轉盤啟動馬達17，并由速度控制裝置19定好所要的速度。所需的速度主要取決于產生的較小的多余包衣粒子的大小，按如下所述。然后，通過啟動棒35啟動球形閥33，讓懸膠液流到轉盤11的表面13上。慢慢地打開閥33直至達到所需的流速。當懸膠液材料觸及表面13時，作用于懸膠液材料的離心力使該材料在該表面或槽24上向外輻射狀地甩開，其效果是把懸膠液分成被包衣液體濕潤的粒子27和不包含芯子小粒27的較小的包衣液滴。對轉盤11周圍區域的加熱使表面13的包衣材料保持其液體狀態。然而，當該材料被甩出或自轉盤11落下時，該材料通過干燥冷卻器的空氣落下時，將使包衣材料因冷卻或干燥而凝固。在凝固過程中，凝固了的多余包衣材料小滴以及包有已經凝固的包衣材料的芯子材料均落入霧化室的底部。可采用篩分或其他分離技術把已經包衣的粒子與純系包衣材料的較小粒子區分開來。較小的包衣材料粒子可送回儲料罐20，在工藝加工中循環使用。原先懸浮的粒子大多數可分別包上厚度類似的包衣，具備這一特點的因素，是因為原來的芯子材料粒子27在懸膠液被輸往旋轉盤之前已細致地分散在包衣材料中。包衣厚度主要可通過改變包衣液體的粘度，此外，也可通過調節懸膠液輸往旋轉盤的進料速度、變更旋轉盤的旋轉速度、旋轉盤的直徑或槽或凸棱的數目。
實施本發明的方法時可以連續作業，連續不斷地把包衣液體21和粒子27送入儲料罐20中。
在室10的底面置一循環傳送帶，收集粒子并將其送入一排篩子，這些篩子可將已經包衣的粒子與單純是包衣材料的較小粒子區分開來。后者可直接送至儲料罐20，而已經包衣的粒子則可以任何所需方式處理。或者可用氣動輸送的方式把所有的粒子傳送至旋風器、篩子或袋式過濾器，以便將較小的多余包衣材料小滴分離出，重新循環使用。
如前所述，工藝參數用下述方法加以具體控制，以便通過旋轉盤把液體懸膠液分離而成為包衣過的粒子(一般是一些分成逐個的包衣過的粒子，除非操作時，速度慢得足以使部分粒子自然保持其兩個粒子成一團或三個粒子成一團的狀態，或當輸入的粒子的大小范圍很廣，較細的芯子微粒陷入較大的粒子內)和大小比已經包衣的粒子小得多的多余包衣液體小滴。旋轉盤對輸至其表面的懸膠液的作用在圖6至圖8中有清漸的說明。可以看到懸膠液體中的包衣液體21逐步被甩離芯子微粒27，當懸膠液從旋轉盤的中心移向其四周時，在旋轉盤上形成液膜，液膜的厚度自旋轉盤中心向四周逐漸變簿，最后把多余的液體自粒子27上分離出，在這些粒子上留下包衣層27a，并把多余的包衣材料分散成由包衣材料簿膜形成的霧狀小滴21a。圖6和圖7顯示了帶有平整上表面的旋轉盤的這一效果，圖8顯示了有槽的旋轉盤的這一效果。多余包衣材料的霧化小滴的大小與包衣過的固體粒子的大小很少有聯系，而是取決于液體包衣材料本身的簿膜鋪開及霧化特性。與此形成對比的是，芯微粒以完全不同的機械移動，不是鋪成簿膜，而是簡單地穿過或沿著包衣材料的膜，帶著少量有關的包衣材料自旋轉盤四周甩出或落下。
圖12顯示了根據本發明制出的從旋轉表面噴出或排出的一種典型產品。很明顯，該產品包含大小一般相同有液體包衣層27a的芯微粒27，以及大小比包衣過的粒子小得多、粒子大小分布狀態與單純是包衣液體的簡單霧化的典型結果相同的多余的未曾用完的包衣材料21的小滴21a相似。圖12所示的產品與現有技術的產品是鮮明的對照，該技術利用旋轉輪或類似裝置把懸浮的粒子分散開，圖9至圖11顯示的是用典型的現有技術工藝(噴霧干燥)生產出產品，其中，粒子是被包埋在含有溶劑的液滴內。該工藝將粒子浸入液體、形成料漿，然后把這種料漿輸入一旋轉輪或其類似裝置使形成料漿的小滴。如圖9所示，產品離開輪子時包含了帶有液體包衣127a的粒子127和分開的多余包衣材料的小滴121。然而，很明顯，本象本發明的產品中那樣，上述包衣的小粒(通常是成群地包衣的，也有一些可單獨包衣)與多余包衣材料小滴之間的大小相差不大。因此，產品中有很多粒子大小接近于包衣過的粒子大小的小滴121，而與之形成對比的是，在本發明的產品中，大多數小滴大小比包衣過的粒子大小要小得多，而多數大粒子則是分別包衣的。因此，之后用過篩，離心及類似方法去除多余包衣材料小滴時，根據本發明制成的產品比現有技術工藝所生產的產品要來得容易。圖10顯示了溶劑蒸發之后的圖9的現有技術產品。而圖11顯示了通過過篩去除較小的多余包衣小滴的產品，說明包衣過的產品中尚有相當高的比例的未曾用完的包衣材料(為較大的小滴)沒有去除。采用現有技術工藝，基本上不可能生產載有50%以上芯子的產品，而且不可能去除多余的包衣材料。并達到粒與粒之間的大小均勻性。從另一方面來看，本發明可提供了一種產品，包含著由相對大的。多數為單個的包衣過的粒子及大多數小于包衣過的粒子的未包衣小滴。而現有技術生產出的產品大多數是由一群包衣過的粒子和大小一般與前者類似的末經包衣的小滴所組成的混合物，其中芯子微粒本身與最終形成的粒子相比，粒子大小也較小。
為了獲得一種包衣過的粒子與多余包衣液滴之間有明顯大小差別的產品，根據本發明的工藝參數以特殊方法加以控制。更具體地講，根據本發明，轉盤或其類似裝置的轉速與小滴21a(以下將進一步詳述)所需的一般平均大小相聯系，而不是將轉盤或其類似裝置的轉速與包衣過的粒子所需的平均尺寸聯系起來，與之形成對比的是，在現有技術工藝中，旋轉輪或類似裝置的轉速與形成的小滴的所需大小有關，不管這些小滴是否包含著包埋的芯子粒子都是一樣。因此，在本發明中，轉盤及類似裝置在生產大小與現有技術生產出的粒子大小類似的包衣過的芯子微粒時，其速度比現有技術所采用的速度要高得多。
如上所述，在實現本發明時，轉盤的轉速與多余的包衣材料所需的小滴平均大小有關，而與包衣過的粒子所需的尺寸無關，因此，在本工藝中，盤速的改變對大芯子微粒上包衣的厚度的影響就小得多。眾所周知，在工業噴霧干燥及噴霧冷卻技術中，使用旋轉盤或霧化器的盤速與從轉盤排出的小滴平均大小間有數理上的相關性，請見由卡.馬斯特斯所著的“噴霧干燥手冊”(第三版)第179～184頁中的例子(由紐約約翰威利和薩恩斯公司1979年出版)，為了參考，此地特地附入了這一實例。一旦確定了多余包衣液滴所需平均大小，即可以用這些相關系數為本發明提供所需的盤速估計數，(可能要在系數中加上粘度修正因素，所以補償如圖3及圖4所示的空氣流量的作用)。可以通過已知的小滴大小分布估計情況，例如，使用對數概率圖(這一點在上述參考文件中也討論過)。并將所估計的小滴大小分布值與最終產品可允許的雜質百分率，即不能從包衣過的微粒中分離的一定大小的多余包衣小滴的可允許的百分率聯系起來的方法以預測所需的小滴平均大小。同樣，必須強調的是盡管根據所需小滴大小預計盤速的技術以及預測小滴大小分布情況的技術是已知的，過去沒有用現在的方法加以利用，現在的方法是在一粒子包衣工藝中，將盤速與多余包衣液滴所需的預定大小，而不是與包衣過的產品粒子本身所需的大小聯系起來。此外，上述用來確定所需盤速的相關系數也可用于預計工作。在實際工作中，有時需根據經驗調節盤速。
為了說明根據本發明的工藝使用的轉速與現有技術工藝中的轉速有很大區別，可以將一典型的現有技術噴霧冷卻的粒子包埋工藝中使用的各個參數與根據本發明的工藝中為類似粒子包上類似液體包衣時使用的各個參數加以比較。例如，如果需根據一典型的現有技術工藝，在噴霧冷凝過程中，在篩子級分為53～106微米的離子交換樹脂珠上包一層9/1石蠟/Elva×420(“杜幫”乙烯-乙烯基醋酸酯共聚物、熔融指數為150)，直徑為8英寸(0.2米)的盤式霧化器的典型轉速定為約3，000轉/分，以處理包衣材料與芯微粒重量比為2/1包衣材料粘度為50厘泊，進料速度為4.5公斤/小時的漿，使經過霧化的料漿液滴的平均大小剛夠容納最大的芯子微粒。就在最后微囊中占70%裝料的最大的單個核芯子微粒而言，小滴大小需為120微米，根據上述相關系數，大小轉速定為3，000轉/分時可使小滴平均大小為118微米。然而，同時也是霧化過的漿中含有芯子材料的微粒和多余的純包衣材料小滴的微粒平均大小，根據這些條件，采用現有技術工藝所得的產品中，包衣過的粒子未曾用完的包衣材料的小滴在粒度大小分布上有很多重疊，這樣，實際上不可能根據它們的大小將其分開。
與此相反，根據本發明的工藝，如果估計最小微囊包膠產品包括上述小珠的直徑為67微米，其芯子微粒為53微米，裝料約為50%，則可以把盤的轉速定為8，000轉/分，以使未曾用完的包衣材料小滴粒子的平均直徑約為40微米。為了估計在微囊包膠的產品中存在的未曾用完的包衣小滴的數量，可以使用上述的對數概率圖，結果是通過67微米過篩的產品中，其雜質率為10%左右。根據這些條件但使用8英寸帶有凸棱的轉盤再操作一次，得到的多余包衣材料小滴較小。通過53微米的篩子后，計算包衣的粒子及剩下的單純包衣材料粒子，其雜質率約為7%。
涉及上述帶有粘度變更相關性用以反映在表面上流動的熱空氣的效應是
X＝ ((1.4×10)(ML)0.24)/(0.83 0.12) ( (V0.1)/15 )
(Nd)(d)
此式中 X＝平均液滴直徑(微米)
ML＝液體供給速率(公斤/小時)
N＝轉速(轉數/分鐘)
d＝圓盤直徑(米)
v＝粘度(厘泊)
πd＝浸濕的邊緣(米)。用于圓盤(帶有幾個棱或高度為米的槽)。
如上所述，其中的一個參數是包衣液的濃度，用以調節改變最后包衣過的粒子上的包衣材料的厚度。關于這一點，當采用蠟作為包衣材料時，只要將溶劑加入溶化的包衣材料21中，粘度即能容易地減小，所以，最后包衣過的粒子上的包衣層變得更薄。包衣中希望有聚合材料(例如聚乙烯)，這樣，通過加入粘度較低的合適材料，例如蠟，就能使粘度得到顯著減小。總的來說，芯子材料-固體粒子27應不溶于液體包衣材料21中;但是，如果在包衣材料凝固之前，芯子材料27和包衣材料21之間的接觸時間很短時，則可將固體在這些材料溶解之前進行包衣。這樣，可溶于水的固體粒子或對水敏感的固體粒子均能用含水溶液來進行包衣。同樣，粘稠液體的液滴(即粘度比包衣材料21更大的液滴)也可用此法進行包衣。
在某些應用上，材料的選擇應符合如下要求固體芯子材料27應與包衣材料21起反應，以便能使包衣材料在包衣過程中凝固之前在其接合處形成最初的固體層。這樣，芯子材料27可能含有多功能酰基氯或異氰酸鹽，液體21可能含有多胺類或多元醇。這種工藝方法對包制液體也很有用，這是因為，通過兩種物料之間的化學反應而形成的最初層或外層可以在包衣材料凝固之前防止芯子材料被吸進或擴散在包衣材料內，或防止芯子粒子發生凝聚作用。
配制包衣漿，要在芯子微粒懸浮之前或在芯子微粒懸浮的同時，將所需的固體粒子在包衣液中懸浮。懸浮的固體粒子與包衣層的接觸時間如不足以溶解時，包衣層中的固體粒子應能溶于包衣層中。
也可將液體進行包衣，其方法如下將這些液體分散，以便在包衣液中形成懸浮液或乳膠體。芯子液體的濃度應大于包衣液體的濃度，這樣，就能在包衣液中使液體分散，從而使液體分散并繼接著在包衣液中霧化成小滴。液體芯子材料在被吸收到固體粒子上或被吸進固體粒子內部以后也可進行包衣。
還可以在粉末層上，或在凝固槽或提取槽中(在這兩只槽中分別有兩種不同的作用，即加入的溶劑可通過提取法分離，或者發生化學凝固反應)匯集包過衣的粒子。后者的例子是在槽中形成明膠包衣的粒子并匯集這些粒子，槽中盛放戌二醛，而戌二醛能使包衣層或包衣材料凝固，
采用本發明可制成聚合物薄膜，當聚合物呈含水乳膠懸浮液狀時，便不溶于所有的，或幾乎所有的溶劑中。實例有丙烯酸類、橡膠、合成橡膠、聚偏二氯乙烯等。根據本發明，可使固體粒子或液滴芯子粒子懸浮在膠乳中，并將懸浮液供給到旋轉裝置中。潮濕空氣必須在圓盤表面上吹過，或用其他方法來防止膠乳在圓盤上干燥和凝固。待包過衣的粒子或較小的過多膠乳粒子脫離圓盤后，這些粒子便會干燥，即通過一小室流入不飽和的熱空氣或氣體而將這些粒子落下進行干燥。當水從膠乳中去除時，聚合物粒子便凝固成不溶性的薄膜，干燥時，薄膜衣變成緊密的阻擋層，只有聚合物用的溶劑才能對其起作用。
本發明的另一具體裝置可參見圖2.旋轉圓盤(其頂部表面13有槽的)，其傳動馬達17與圖1中顯示的裝置相同。紅外加熱燈40用來對圓盤11上方的空間進行加熱，另有攪拌器馬達30(其速度由VARLAC41來控制)，用于攪拌包衣和芯子材料，以提供必要的懸浮液。有一個加熱漏斗45有選擇地沿著3根據螺紋型豎式支承桿49上升或下降，而圖2中只顯示了2根支承桿。攪拌器50裝置在漏斗45內，并通過傳動軸47(連接到攪拌器馬達30)來旋轉，傳動軸47的未端為襯套51，取決于支承桿49上的漏斗45的高度，能夠通過底部漏斗的開口來進行噴射，從而關掉自漏斗到圓盤11的流出口。采用此裝置可省去球形閥，并可通過升高或降低軸49的漏斗或通過升高或降低馬達的辦法來控制流量。在這些技術中可見到更多的進料方案。
本發明的另一個具體裝置可詳見圖3.旋轉圓盤55安置在2塊橫向的壁59和60之間，旋轉圓盤55有一個平穩光滑的上部表面57。漏斗61中置有一個攪拌器63，以使同時加進攪拌漏斗的液體包衣材料中的固體粒子懸浮。漏斗61的底端通過配置合適的開口65(在上墻59中)伸展，這樣，漏斗61的底部開口就須配置適當，能使漏斗中的物料倒在與圓盤旋轉軸線成一直線的圓盤表面57上。錐形分布器67向下進行分布，它大體集中配置在漏斗桿附近，這樣便可以使從漏斗輸送到圓盤表面的漿料防止發生飛濺。熱空氣通過熱空氣管道69(與板59和60中有關的開口相通)通到板59和60之間的部位(板59和60均位于圓盤55的上、下部)。空氣的溫度通過管道69傳送，當其位于板59和60之間的部位時，足以使包衣材料保持溶化狀態。很明顯，用于控制空氣流量的板不需要平行。比如說，由于板和旋轉圓盤之間的間隙隨著半徑的增加而減小，因此，旋轉圓盤的邊緣處可達到更高的熱空氣速率。顯而易見，板可以和圓盤一樣地進行旋轉。
圖3所示的具體裝置中，漏斗起到容器的作用。此漏斗中，芯子材料的固體粒子或液體液滴在包衣液中擴散。此外，最后得到的懸浮液從漏斗供給到圓盤表面57的速率，用漏斗內的懸浮液表來控制比漏斗出口的閥門機械裝置來控制更好。
圖4的具體裝置在許多方面和圖3相同。所不同的是懸浮液供給機械裝置，另外的不同之處是，圓盤與水平面成45°的傾斜角度。包衣和芯子材料的懸浮液置于容器70內(容器70內裝有1有攪拌器71)。容器70的下部底角部分可有選擇性地打開，可使受控制的懸浮液材料供給到圓盤55的頂部表面57。圖4的示意是為了表明圓盤大體上能夠根據所需的角度進行定位，而并不是象圖1～3那樣需處于水平位置。
圖5的具體裝置用圖解法表明需采用基本上為錐體的網篩77，此網篩77置于圓盤75的頂部表面，這樣就能集中于圓盤和漏斗73的下端之間的位置。漏斗將懸浮液物料朝圓盤75輸送，其輸送方法如上所述，與圖1～3的具體裝置有關。然而，篩網77與圓盤75一起旋轉，其目是為了協助控制平均包衣厚度，具體方法是將部分包衣材料通過篩網排出。可用于本發明的、形式更進一步的旋轉式圓盤90，92和94，參見圖13至15。另外，可采用多層旋轉圓盤，有棱的輪子，有槽的圓盤和幅射狀的管子。
以上提到的本發明幾乎適用于包制任何形狀的粒子;不過，包得最均勻的還是球形粒子。粒子大小基本上可以在10微米至10毫米的范圍內，盡管特殊的設計和特殊的條件允許所采用的粒子超出這標準范圍。可以通過現有技術工藝將有關物料形成幾乎呈球形的產品，例如噴霧干燥或使固體變成顆粒狀的工藝，具體方法是在模子中進行擠壓或壓縮，或者采用讓細粉在旋轉的鍋里團聚的方法(采用液相粘合劑和/或熱)。另一個熟知的方法是在結晶過程中，采用摩擦方法來得到壓實的，接近球形的結晶。
包衣材料中，成本最低的是液體，當其冷卻時則凝固，既不需要蒸發溶劑，也不需要化學反應。包衣材料的粘度標準是0.5至1000，000厘泊，如在1-5，000厘泊的范圍則更佳。較理想的包衣液體是聚烯烴、乙烯乙酸乙烯酯共聚物和蠟的各種混合物。典型的包衣液體成份按重量計算如下比重為0.92的90%(按重量計)聚乙烯，熔化指數250，溶點為60℃的50%石蠟。雖然噴霧和凝固之前包衣接觸時間相當短可防止溶解，不過，如果在包衣溫度條件下芯子材料不溶于包衣液體，則更為理想。
如上所說，在典型的操作過馥中，準備包衣的粒子按容量計算，至少可含有總懸浮漿的45%，盡管一般保持在20-35%的范圍內。圓盤的頂部表面周圍的溫度必須超過包衣材料的熔點。較為典型的標準，純蠟為60～90℃，聚合物/蠟混合物為120℃～160℃。
圓盤的轉速經過選擇，因此，過量包衣材料所形成的球體比經過包衣的粒子所形成的球體更小。如果圓盤只是簡單地作為液體包衣的噴霧器，那就會形成這些小的球體。由于過量液體層材料會形成小的液滴，因此每個單位物質的空氣動力的阻力要比經過包衣的粒子更大。所以，當這些較小的液滴凝固時，它們會被阻力更快地減慢，這是它們從旋轉圓盤移動的緣故。可在圓盤附近處放置一個儲存器，以便匯集這些小的，未使用過的包衣粒子，然后將其再循環回送包衣儲存器內。用另一種方法，將未用過的包衣匯集在底錐體內側部分進行過篩和重新循環。
當未使用過的包衣粒子的環形儲存器部分地重疊包衣過的粒子的環形儲存器時，則粒子不能完全通過過篩來進行分離。出現這種情況時，可提高圓盤的轉速，這樣可使環形儲存器分離。具體方法是將包衣過的粒子拋得更遠，并且減小未使用過的包衣粒子的大小，這樣它們就能更近地落向圓盤。當產品的粒子直徑小于100微米時，產品和較小的過量包衣粒子在圓盤內落下的范圍均在數尺之內，并且強烈地受到沿著圓盤的半徑距離向外吹的空氣的影響。因此，它們并不能完整地分離而進入不同的環形儲存器內。然而，可以很容易通過過篩或離心力方法對其進行分離。
對于直徑范圍為0.5毫米、比重為1.2的粒子來說，如直徑為8英寸的圓盤轉速為1000-1500轉/分，則能將細小過量蠟粒子從更大的包衣過的粒子中用有效的空間分離方法分離出來，從而能使蠟粒子分別地收集起來，并且不需單獨進行過篩操作。
準備包衣的粒子應在最后得到的混懸液供給到圓盤之前立即與溶化過的包衣材料進行混合。對于直徑為8英寸的圓盤來說，供給速率最好選擇為100毫升-5升/分，但是，要能包括10毫升/分至100毫升/分這一范圍。大體上在高于室溫的熔點條件下(即＞50℃)包制材料時，包衣過的粒子在開圓盤表面后就迅速凝固，并且能立即收集起來。如溶液用于包衣時，則在基本上將干燥的粒子收集之前須把溶劑蒸發掉。
上述的具體裝置包括表面有槽的圓盤，表面平滑、杯形或錐形表面的圓盤，有角度的篩子或安置在儲存器上面的多孔板(旋轉型的或非旋轉型的)。也可以提供一個棱式圓盤，在此圓盤旁，備有彼此隔開一定角度的許多葉片(彼此之間有一定間隙)。實際上，只要做到堵塞情況出現時，漿液并不是非要經過小孔這個條件，任何可用于噴霧的旋轉裝置也可用作此用途。
其他的選擇有由不銹鋼篩制成的倒錐體，以及有棱的圓盤(此圓盤內，棱置于與圓盤直徑成一定角度的位置)。
采用本發明，我們已成功地包制了下列物質磷光體(12-60微米)，氯化鉀角狀粒子(25-300微米)，氯化鉀(大致為球形粒子500-860，250-500，120-250微米)，用羧甲基纖維素增稠的水，蔗糖晶粒(1-1.5毫米)，蔗粒球體(1.4-2毫米)，阿司匹林粉末(與羧甲基纖維素溶液結合)，撲熱息痛(180-320微米球體)等等。我們采用的包衣液體包括純蠟，含有溶劑的蠟(即石蠟20%，Polywax30%，1，1，2，三氯乙烯50%)，蠟混合物(Polywax500，16%，乙烯乙酸乙烯酯共聚物(艾爾蠟牌蠟(Elvax)420，18%乙烯基醋酸酯，杜幫公司納默爾分公司(Du Pont de Nemours)公司產品)24%，石蠟60%，或者石蠟17%，聚合蠟牌蠟(Polywax)500，33%，艾爾蠟牌蠟(Elvax)420，50%，聚乙烯蠟，蠟和低密度聚乙烯(石蠟50%，聚乙烯50%)，伍茲牌蠟(Woods)金屬(鉍50%，鉛25%，鎘12.5%，錫12.5%)，溶解于溶劑中的纖維素聚合物，芳烴和脂族烴中的蠟、聚乙烯和乙烯乙酸乙烯酯共聚物的混合物溶液。也采用了漿液作為包衣材料，其中至少含有37%物質的不溶性懸浮固體粒子。
本發明更進一步的說明參見下列實例
實例Ⅰ
實例中，采用了幾乎呈球形的氯化鉀粒子，這些粒子經過過篩，共粒度20-32目(500-863)。這些裝置大體上如圖1所示，在圖1中，還顯示了圓盤11的頂部表面(平的比有槽的更好)。球形閥的出口孔37安置在圓表面13上面約1/8英寸處。整個儲存器用電子絕緣帶加熱，并裝有熱電偶。圓盤傾斜度為45°(詳見圖4)，取這樣的傾斜度是為了使空氣中向上方向的粒子增加流動軌跡，以便在碰撞固體粒子表面以前能使其凝固。(不收集向下方向的粒子)。圓盤系統裝有了3支加熱槍(位于圓盤上部)，圓盤下面除裝有2根加熱槍外，另外還有2只加熱燈
稱取38克石蠟(Fisher P-22)，38克聚合蠟牌蠟(Polywax)-500(皮特拉艾特(Petrolite)公司所屬的巴羅科(Bareco)部生產)和24克艾爾蠟牌蠟(Elvax)420，在燒杯中熔化、混合。熔化的蠟和38克氯化鉀粒子在加熱的混合儲存器中進行混合。裝有加熱槍的圓盤以700轉/分的速度旋轉。打開閥門，使懸浮液流入圓盤的中心，然后從中心向周圍擴散。經過包衣的氯化鉀在一個向上軌跡范圍內轉動(這是因為圓盤和水平線成一定的角度所致)，這個向上軌跡著陸的地面高度離圓盤約有6英寸，較小的純蠟粒子跟隨著離圓盤更近的軌道，并與氯化鉀粒子隔開1或2英尺的距離。
大的粒子通過過篩，可分為3個粒度級，其中，28%的粒子直徑大于860微米;68%的粒子直徑在590至860微米的范圍內;4%的粒子直徑小于590微米。緊接圓盤周圍小的蠟粒子不再回收。
小數量的未包過衣的粒子(n＝15)所測得的平均直徑為521±44微米。經過包衣的粒子(N＝15)的平均直徑為759±74微米。因此，以這些測量數據為基礎的平均薄膜厚度為119微米。
直徑大于860微米的那部分粒子全部沉于密度比蠟高10%左右的液體中(即丁二酸二乙酯，其密度為1.047克/厘米)。這就表明，所有的粒子含有氯化鉀，直徑在590-860微米范圍內，任意選出的粒子在20粒中有三個粒子浮起，表明它們是純蠟(圓盤的速度提得更高一些或包衣粘度降低一些，這兩個因素能使這一大小范圍內的這部分純蠟粒子得到減少)。水提取法表明，直徑大于860微米的那部分粒子含氯化鉀54.7%，含蠟45.3%;直徑為590-860米的那部分粒子含氯化鉀65%，含蠟35%。
然而，游離子氯化鉀如置于水中時2秒鐘內即可溶解，3%以下的經過包衣的氯化鉀(即兩種粒度級中的任何一種)在10分鐘內溶解。590-860微米者在70分鐘內只溶解16.2%，直徑大于860微米的在70分鐘內溶解30.9%。直徑介于590-860微米者在266分鐘內溶解39%。直徑大于860微米者在266分鐘內溶解62%。這表明，可溶性的氯化鉀粒子包衣良好。
實例(Ⅰ)中，氯化鉀用蠟質聚合物進行包衣，其效果良好。如用其他方法，如流態化床等，就顯得困難些，這是因為蠟質液滴并不能很好地使氯化鉀表面潤濕，而只能將包衣材料散布在它的表面。而采用本發明，粒子從一開始就完全地浸于包衣材粒中，工藝過程非常快，以至于包衣材料在凝固之前沒有足夠時間使表面剝離。
實例Ⅱ
包蠟的Non-Pareil糖球體(直徑為1.2-2毫米)成份如下港灣蠟牌蠟(Gulfwax)(家用石蠟公司制造)38克;聚合蠟牌蠟(Polywax)500(巴羅科Bareco公司制造)38克;艾爾蠟牌蠟(Elvax)420(杜幫公司制造)24克。蠟在104℃的溫度條件下于混合器中攪拌時，加入40克Non-Pareil糖球體，充分混合，然后把懸浮液倒入圓盤(以1140轉/分的速度旋轉)。經過包衣的Non-Pareil上的最后所得到的蠟層如用抽取法測定，按重量計算，在17%-25%的范圍內。未經包衣的Non-Pareil，球體含量在10分鐘和30分鐘內分別釋放73.6%和91%。經過包衣的球體在10分鐘內所釋放的量極微(不到1%)。30分鐘以后，釋放1.1%，1小時后釋放2.6%。由此可見，糖的包衣效果良好。
實例Ⅲ
將20克乙酸丁酸纖維(伊斯梅 CAB381-2)溶于100毫升，二氯甲烷和10毫升丙酮的混合物中，置于儲存器20中。總重28克的紅色糖結晶通過500微米的篩子，然后把留在250微米的篩內的糖結晶，與CAB溶液一起混合，并將懸浮液在不加熱的情況下加進轉速為1170轉/分的圓盤內。包衣操作過程中，紅色粒子很妥善地從較小的、無色的聚合物滴液中分離出來。經過包衣的那部分物料通過1毫米篩子，然后留在860微米的孔口(由于不能在實驗室空氣條件下蒸發所有的溶劑，因此，經過包衣的粒子聚集在承受表面上)，留在這個孔口中的68%是糖，32%是乙酸丁酸纖維包衣。將其置于水中時，33%的糖在10分鐘內溶解，用90分鐘就能使65%的糖溶解。
實例Ⅳ
為了用具有溶化粘度較高的聚合物(例如聚乙烯)進行包衣，有必要控制接近于旋轉圓盤處的空氣溫度，為了達到更大范圍的控制，采用圖3和圖4上所述的裝置，在這些裝置上，使用蓋板59和60。熱空氣(例如，來自加熱槍的熱空氣)直接通過導管向圓盤傳去。
在燒杯中將100克聚乙烯(溶化指數＝250)進行溶化。將34克略溶于水的有機酸的球形顆粒(平均直徑為0.740毫米)和熔化的聚乙烯進行混合。混合物的溫度為154℃。然后將其送至圓盤(轉速為1140轉/分)。面對圓盤的，位于各個點上的金屬板的溫度介于130℃至170℃的范圍內。將粘稠的懸浮液供給到金屬板的時間為5分鐘。不接觸壁的46克材料需回收并分布如下
直徑(微米) 總數% 內含物
500 7.8 僅有聚乙烯
500-590 0.9 僅有聚乙烯
590-860 7.3 經過包衣的有機酸
860-1000 14.5 經過包衣的有機酸
1000-1180 9.1 經過包衣的有機酸
1180 粒子 3.7 數個球體
非粒子 56.7 “太妃(taffy)”和
“蜘網(Spider Webs)”
不含有機酸的聚乙烯
(包衣粘度較低的情況下看不到非粒子物料，但是，在這個實例中不能采用更高的溫度以減低粘度，這是因為，芯子小粒耐熱性不穩定)。
不包衣的有機酸球體的粒子大小分布比較如下
直徑(微米) 重量%
500 0.4
500-590 1.2
500-860 79.2
860-1000 19.0
1000 0.3
590-1000微米的粒子含49%有機酸，如將其置于去離子的吸水內時，16小時內釋放的有機酸為2.4%，72小時內釋放有機酸達7.1%。在未經包衣的控制操作中，有機酸在30分鐘內全部溶解。
實例Ⅴ
稱取400克伍茲牌(Woods)金屬(取自美國紐州約瓦克的聯邦金屬公司)在燒杯中熔化。50克幾乎呈球體的氯化鉀用860微米的孔徑過篩，然后留于500微米孔徑的篩子內，在烘箱內加熱至85℃。用8英寸的圓盤(與地面成28°的傾斜度以6300轉/分的轉速在60℃的條件下進行旋轉，此圓盤有24個槽(寬1/8，深1/16英寸)。Woods將金屬液中的氯鉀化粒子的懸浮液形成后倒在圓盤上。
粒子大小的分布如下
直徑(微米) 重量(克) 內含物
500以下 26.3 金屬屑
500-590 21.8 球體
500-860 10.0 球體和平片
860以上 37.1 附聚物
通過目測可以確定，球體用金屬復蓋著，但是氯化鉀很快地溶解，它表明包衣是多孔的。在顯微鏡下還可以看到包衣中有許多小的金屬晶粒、晶粒的邊緣具有相似的裂縫。
實例Ⅵ
稱取50克聚乙烯Usl(密度＝0.927，溶化指數＝250)，在150℃的溫度條件下溶于50克港灣蠟牌(Gulfwax)石蠟中。保持平滑的8英寸圓盤的溫度為130℃，并以1800轉/分的速度旋轉。取50克幾乎呈球形的撲熱息痛粒子(117-250微米)與聚合物/蠟溶液進行混合。177-300微米的那部分產品所包含的大部分是經過包衣的單個粒子。
實例Ⅶ
幾乎呈球形的氯化鉀在包衣時，采用圖5所示的錐體篩子裝置。采用平面圓盤在相同條件下進行運轉時，芯子材料與總的粒子(即有效負載)之比有所增加。它表明有孔的錐體代表用另一種方法，通過增加從芯子粒子中排出的包衣液的量來控制薄膜厚度，并且還減少從旋轉裝置的邊緣噴出的過量包衣液的數量。然而，不連續地包衣的粒子數量會有所減少。
包衣成按重量計算如下石蠟(港灣(ulf)公司產品)38%，聚合蠟牌蠟(Polywax)500(巴羅科(Bareco))38%，艾爾蠟牌蠟Elvax420(杜邦Dupont)24%。最初的粒子大小是介于0.50至86毫米的范圍內。把漿液供給到圓盤或轉器內，并使兩板之間保持在129-133℃的范圍內。
有效負載%
500-590微米 590-850微米
平面圓盤 75.8 57.3
錐體篩 88 82.2
就平面圓盤而言，在相同的條件下進行操作，不包衣的芯子粒子、包衣粒子和霧化過量包衣的大小分布如下
不包衣的氯化鉀
直徑(微米) 重量(克) %
〈420 0.418 2.5
420-500 2.354 14.0
500-590 13.187 78.6
590-860 0.654 3.9
〉860 0.172 1.0
總計16.785 100.0
產品(在2個繞著旋轉裝置的環形儲存器內)
經過包衣的氯化鉀粒子(外環形儲存器)
直徑(微米) 重量(克) %
〈500 0.3 1.8
500-590 0.6 3.6
590-860 12.1 73.4
860-1.000 2.6 15.8
1000-1180 0.5 3.0
〉1180 0.4 2.4
總計16.5 100.0
霧化過量包衣(內環形儲存器)
直徑(微米) 重量(克) %
〈149 1.0 5.5
149-177 0.9 5.0
177-250 1.5 8.3
250-297 3.3 18.3
297-420 7.3 40.6
420-500 1.3 7.2
〉500 2.7 15.1
18.0 100.0
經過包衣的氯化鉀大粒子(大多數為單個的包過衣的粒子)和小的液滴基本上由霧化的包衣材料組成，其大小分布僅略有相同之處。由于固體氯化鉀更為稠密，因此幾乎所有包過衣的氯化鉀粒子是在外環處。如果圓盤以較高的轉速進行操作，或包衣粘度減小，內環中的霧化液滴的直徑就會減小。含有大的包衣粒子的環的直徑隨轉速的增加而增加，如果轉速不變而粘度減低，則此環的直徑也會稍有減小，因為粒子的包衣層較薄。
我們已闡述了經過改進的方法和裝置，它們可適用于各種大小的固體粒子，或粘稠的液體液滴進行包衣或加工成微囊。本包衣工藝適合于包制20-300微米的固體粒子，而早先的工藝方法則是將包衣溶液噴在流態化粒子上，操作情況不甚理想。總的來說，本方法比早先工藝費用省，因為采用本法的操作過程快，所需能源及工藝控制程序少。包衣材料和芯子材料之間的接觸能保持在短的時間內。另外，與噴霧包衣方法(需通過許多出入口)相反粒子只需在有關裝置中處理一次即行。
本發明對于制造微囊的工藝也很適用，并可代替其他各種工藝。例如，本發明的方法在微囊工藝中可免除許多凝聚和溶劑蒸發的步驟，無需謹慎的控制和同步更換。本方法可避免微囊團聚，而微囊團正是這些工藝中經常出現的難題。
本發明的方法對于分散的液體芯子液滴也很有用，能使其比包衣液更具有粘性，這樣就可限制分散或噴霧到粘性不高的包衣材料上。本發明的工藝可用于生產微囊和用環狀噴霧法制成的微囊是相同的。
以上闡述了本發明的幾種新的、改進行的方法和裝置，可用于包衣、固體粒子或粘稠液體液滴的包制，根據上述說明的觀點來看，相信還會有人對這一發明提出其他改進，變異和更換。因此，應該懂得，如所附專利要求中所詳細說明的那樣，所有上述改進、變異和更換都屬于本發明的權利要求
范圍內。
權利要求
本發明的權利要求
是
1、一種用一包衣材料對芯子材料的單個的物質組份的包衣或微囊包制方法，芯子材料的單個的物質組份為用制粒法形成團粒的固體粒子或液滴，而包衣材料在正常室溫下比芯子材料和固體的粘性較低，呈固態，但是在升溫的包衣條件下呈液態，或者在包衣工藝過程中呈溶液態，所述方法包括下列步驟
將所述芯子材料的單個的物質組份分布在液體包衣材料內形成懸浮液；
把懸浮液供給到旋轉表面，而將懸浮液用離心力分開并分散在此旋轉表面，用離心方法將懸浮液分離并且分布成(1)單純的包衣材料的液滴，以及(2)所述包衣過的芯子材料的單個的物質組份。
冷卻包衣過的單個物質組份，或從中除去溶劑以凝固包衣材料；
控制好工藝過程，從而形成許多多余液體包衣材料的液滴，該液滴的大小為預先確定的，比包過衣的單個的物質組份的大小小。
2、一種根據權利要求
1的方法，其中控制工藝過程的步驟，包括將表面的旋轉速度與所述液滴的預定大小聯系起來。
3、一種根據權利要求
1的方法，還包括從包衣材料的液滴中分離所述的經過包衣的單個物質組份的步驟。
4、一種根據權利要求
3的方法，其中分離步驟包括過篩，或利用離心力從相對較小的包衣材料液滴中分離出相對大的包過衣的單個物質組份。
5、一種根據權利要求
3的方法，其中分離步驟包括在相當高速條件下使上述的旋轉表面進行旋轉，這樣，單純包衣材料的液滴就能明顯地比包過衣的單個物質組份小一些，并且能在與分離出的包過衣的單個物質組份幅射地向內的位置上從上述的旋轉表面上落下。
6、一種根據權利要求
1的方法，其中冷卻或除去溶劑的步驟包括使包過衣的物質組份通過周圍空氣和氣體(加熱過的或未加熱過的)，其方法是從上述的旋轉表面離心力猛力釋出物質組份的粒子。
7、一種根據權利要求
1的方法，進一步包括在上述的旋轉表面處加熱的步驟，使包衣材料在所述旋轉表面上保持液態。
8、一種根據權利要求
7的方法，其中加熱步驟包括使熱空氣在位于所述旋轉表面的上方或下部的相隔距離較短的一塊或數塊金屬板之間通過，或者通過感應的方法使所述的一塊或數塊板加熱。
9、一種根據權利要求
1的方法，其分布步驟包括如下幾步
在容器內把所述包過衣的材料加熱到相當高的溫度，以使包衣材料保持液態;
在所述容器內把上述的單個物質組份分布在所述包衣材料內;以及攪拌所述容器內的物料，以形成在所述包衣材料中分布所述單個物質組份的懸浮液。
10、一種根據權利要求
1的方法，其中，旋轉表面與水平面成銳角。
11、一種根據權利要求
1的方法，進一步包括調節所述芯子材料上包衣材料厚度的步驟，具體通過調整所述表面的轉速加以調節。
12、一種根據權利要求
1的方法，進一步包括調節所述芯子材料上的包衣材料厚度的步驟，具體通過調節液體包衣的粘度加以調節。
13、一種根據權利要求
1的方法，進一步包括調節所述芯子材料上的包衣材料厚度的步驟，具體通過調節上述進料過程中懸浮液供給到旋轉表面上的速率加以調節。
14、一種根據權利要求
1的方法，進一步包括調節所述芯子材料上的包衣材料的厚度，具體通過調整旋轉裝置的潤濕的表面加以調節。
15、一種根據權利要求
1的方法，進一步包括下列步驟
排出上述包衣材料的一部分，該部分的包衣材料是作為所述懸浮液的一部分供給到所述旋轉表面。具體方法是在所述旋轉表面上裝設多孔結構，正如網眼罩或有氣孔材料或多孔材料以錐體或碗的形狀安置在所述有間隔的接收表面上;
用離心力分散包衣過的物質組份，這些物質組份比間隙或網眼罩的孔眼較大。而當物質組分沿著網眼罩移動時，將液體包衣材料部分地通過離心力從包過衣的物質組份中排出;
使所述液體包衣通過網眼罩，并且使通過的液體包衣材料進行再循環。
16、一種根據權利要求
1的方法，進一步包括下列步驟
使所述包衣液的液滴凝固，具體采用離心方法將其從所述旋轉表面通過周圍空氣和氣體(是否加熱，須視包衣是熔料還是用熔液而定)進行噴射;
收集已凝固的包衣材料的液滴;以及將收集到的包衣材料的液滴進行再循環。
17、一種根據權利要求
1的方法，進一步包括下列步驟
使上述包衣材料的液滴凝固;
并且通過將其送回上述懸浮液的方法使凝固的包衣材料的液滴再循環。
18、一種根據權利要求
1的方法，進一步包括如下步驟
將溶劑加入所述包衣材料中，以便在懸浮液形成前或形成過程中使包衣材料溶解，以方便包衣，或減小所述包過衣的物質組份的包衣材料的厚度。
19、一種根據權利要求
1的方法，其中所述芯子材料不能溶于上述包衣材料中。
20、一種根據權利要求
1的方法，所述芯子材料至少可部分地溶于所述包衣材料中，另外，為了凝固所述包衣材料而在芯子和包衣材料之間的最初接觸的時間相當短，以防止所述芯子材料大量地溶于上述包衣材料中。
21、一種根據權利要求
1的方法，其中芯子材料或所含的成份與包衣材料成份起反應，或所含成份在上述包衣材料凝固之前，在每個單個物質組份的邊緣處形成最初的固體薄膜。
22、一種根據權利要求
1的方法，其中所述的芯子材料呈液滴狀態，其粘度大于包衣材料。
23、一種根據權利要求
1的方法，進一步包括凝固包過衣的物質組份的步驟，具體方法是將其輸送到化學凝固槽中。
24、一種根據權利要求
2，3的方法，其中所述包衣材料為明膠，所述凝固槽中包括戍二醛。
25、一種根據權利要求
23的方法，其中包衣為明膠，熱氣體、空氣或非溶劑性的液體與明膠接觸，以形成交聯并使其降低可溶性。
26、一種根據權利要求
22的方法，其中，所述單個的物質組份一般為球形粒子，其直徑在10微米至10毫米的范圍內。
27、一種根據權利要求
1的方法，其中，包衣液體是一種含有細、小的不溶性粒子的懸浮液，它能成為芯子粒子上的包衣的一部分，并且在過量包衣液體中也均勻分布。
28、一種根據權利要求
1的方法，本方法按照權利要求
1，其中，所述懸浮液沿著所述圓盤表面幅射地向外拋出，此圓盤表面上是幅射狀伸展的，有多角間隔槽。
29、在以液體包衣粒子的工藝中，采用一種方法，可得到經過包衣的單個粒子，同時能方便地從過量包衣液中分離包過衣的粒子。這些粒子在懸浮液中是與這種過量包衣液混合的，該方法包括把懸浮液供給到旋轉表面，將懸浮液分離成從表面上環形地噴出的包衣過的粒子和霧化過的液滴，并使表面旋轉，其轉速應能產生過量單純包衣液滴大多達到預定大小，該預定的大小要比經過包衣的粒子更小。
30、權利要求
29中發明，其中，懸浮液中準備包衣的粒子體積百分比的范圍為10～35%，最好是20～35%。
31、權利要求
29中的發明，其中溫度不穩定的材料(化學品、酶、生物細胞)的包衣過的粒子與過量包衣材料的較小的液滴同時迅速形成，因而很少發生或不發生降解或變性作用。
32、權利要求
29中的發明，其中，準備包衣的芯子物質組份不易被包衣濕潤(濕潤角小于90°)，但是，可用于浸入法完全包好。而在懸浮液中，采用液體散布的工藝，因此，不會出現芯子暴露的現象，粒子幅射狀通過，凝固得很迅速。
33、一種產品，包括(a)芯子材料的單個的物質組份，這些組份為通過制粒形成團粒固體粒子形狀，或者為在液體芯子材料中進行包衣或微囊包制的液滴的形狀。(b)單純液體包衣材料的液滴，其液滴大小比包衣過的物質組份較小，這是根據利要求1中要求保護的工藝生產的產品。
34、芯子材料的單個的物質組份的包衣或微囊包制設備，該芯子材料的單個的物質組份的形狀為通過制粒形成粒子的固體粒子;或液滴，其包衣材料的粘性比芯子材料差，在正常室溫下為固態，但在升高的包衣溫度條件下呈液態，或在包衣工藝過程中呈溶液狀態。所述設備包括用于盛放芯子材料的單個物質組分或液體包衣材料的懸浮液的容器裝置，把懸浮液從容器裝置送至旋轉表面以通過離心方法把懸浮液分離和分散在(1)單純包衣材料的液滴上，(2)用所述包衣材料包衣的所述芯子材料的單個的物質上的供給裝置;用于冷卻包衣過的單個的物質組份，或用于分離溶劑，以使包衣材料凝固的冷卻裝置;用于產生大量的其預定大小比包衣過的單個的物質組份的大小要小一些的過量液體包衣液滴的控制包衣和微囊設備的裝置。
35、權利要求
34中的發明，其中，控制方法包括使表面轉速與預定的液滴大小相聯系的方法。
36、權利要求
34中的發明，包括把包衣過的單個的物質組份從單純包衣材料中分離的方法。
37、權利要求
34中的發明，包括在所述旋轉表面的部位上加熱以使包衣材料保持液體狀態而加熱方法。
專利摘要
在固體粒子狀或粘稠液滴狀的芯子材料上[27]、用包衣材料[21]制作膠囊，使單個粒子和單個粘結性包衣通過這個主要是將這兩種原料的懸浮液供給到旋轉表面[13]，懸浮液由于離心作用，借助旋轉表面而分散到相對大的包衣過的粒子上[27、27a]和包衣材料的相對小的液滴[21a]上。單純包衣材料的凝固液滴可再循環成為混懸液。在懸浮液到達旋轉表面之前，讓芯子材料的單個的組分在包衣材料中分布，從而使全部粒子得到包衣。
文檔編號B01J13/02GK85104032SQ85104032
公開日1986年11月19日 申請日期1985年5月22日
發明者羅伯特·愛德華·斯帕克斯, 諾伯特·西蒙·梅森 申請人:華盛頓大學技術協會公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan