Mikroverkapselung – Inducap®-MATRIX

Mikroverkapselung – Flüssigkeiten oder Pulver homogen verteilt in der Mikrokapsel (Kapselmatrix)

Mikroverkapselung: Die Mikroverkapselung Inducap®-MATRIX wird zur Herstellung von festen, runden Mikrokapseln mit gleichmäßig eingebetteten Wirk- und Zusatzstoffen eingesetzt. Der Ausgangsflüssigkeit (Trägermatrix) können vor der Verarbeitung flüssige Zusatzstoffe sowie Pulver oder bioaktive Substanzen (Zellen, Enzyme, Bakterien) hinzugegeben werden, d.h. die Verarbeitung von Dispersionen oder Emulsionen ist ebenfalls möglich. Die Flüssigkeiten und Wirkstoffe besitzen nach der Matrixverkapselung zu festen, sphärischen Mikrokapseln hervorragende Eigenschaften für weiterverarbeitende Prozesse oder als veredeltes Endprodukt.

Beschreibung

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Beschreibung

Mit der Inducap®-MATRIX Technologie wird die Kraftwirkung in Form von Druckwellen effektiv genutzt, um vorzugsweise kugelförmige Partikel bzw. Mikropartikel (Mikropellets, Mikrokugeln) in monodisperser Größenverteilung mit großen Durchsatzmengen zu produzieren. Hierbei wird die Ausgangsflüssigkeit (3) unter Zugabe von geeigneten Wirkstoffen und Bindemitteln durch die Düsenöffnungen (4) gedrückt und mittels wechselnder Impulse mit hoher Frequenz in einzelne Flüssigkeitsvolumina (Precursorteilchen) portioniert. Anschließend gelangen die Precursorteilchen in eine Umgebung, die die Verfestigung zu einzelnen Mikropartikeln bewirkt. Die in Form der ausgehärteten Mikropartikel vorliegenden Ausgangsstoffe weisen je nach chemischer Zusammensetzung sowie Form, Größe und Verteilung vorteilhafte chemische, biologische oder physikalische Eigenschaften auf.

Kennzeichnend für diese neue Technologie ist unter anderem die konstruktive Sonderausführung der in der Ausgangsflüssigkeit (3) beweglich eingesetzten Aktoren (1, 2). Durch konstruktive Maßnahmen erzeugen die Aktoren lediglich die hydraulischen Impulse (Druckwellen) unter Ausstoß kleinster Precursorteilchen und wirken nicht wie die Verdrängerelemente volumetrischer Pumpen. Im Umkehrschluss hat eine Druckbeaufschlagung auch keinen Einfluss auf die Beweglichkeit der Aktoren, so dass neben der Verarbeitung niedrigviskoser Flüssigkeiten auch hochviskose Fluide bzw. Pasten unter sehr großem Überdruck verarbeitet werden können.

• Matrixerkapselung von Flüssigkeiten, Cremes, Pasten, Pulver
• Verkapselung hochviskoser Cremes und Pasten
• Verarbeitung thixotroper Dispersionen (Slurry)
• Verkapselung niedrigviskoser Fluide und Schmelzen
• Einstellbare Teilchenformen: Kugeln, Linsen, Zylinderform
• Erreichbarer Durchmesser (sphärische Form): 0,1 mm - 10 mm
• Hohe Durchsatzmengen nahezu verlustfrei verarbeitbar
• Matrixverkapselung unter sterilem Betrieb möglich

Abb.: Animation (slow motion) zum Prinzip der Inducap®-MATRIX Technologie
© 2007 - Inducap GmbH

		1,2 Aktoren 3 Ausgangsflüssigkeit (z.B. Polymerlösung) 4 Düsenöffnung

Abb.: Mikroverkapselung von Algenzellen für den Bereich Bioverfahrenstechnik © Inducap GmbH

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Verfahrenstechnik

Prinzip der Inducap®-MATRIX Verfahrenstechnik

Feste Wirkstoffe (Pigmente, Pulver, ...) werden in hohen Konzentrationen in ein als Verkapselungsmatrix vorgelegtes Fluid suspendiert (Slurry) oder als flüssige Wirkstoffe in eine Verkapselungsmatrix (Fluid) emulgiert. Die Emulsionen oder Suspensionen werden in einem beheizbaren Rührbehälter vorgelegt und über beheizbare Pumpen zum Einstoffimpulskopf gefördert und in schneller Folge in den Reaktionsbehälter eingetropft. Der Reaktionsbehälter wird mit Reaktionsflüssigkeit oder Kühlmedium durchströmt und bedingt die Ausbildung und Verfestigung zu festen Mikrokapseln. Die Wirkstoffe werden im Vergleich zu der Kernverkapselung Inducap®-MATRIX Technologie noch vor der eigentlichen Verfestigung gleichmäßig in die Verkapselungsmatrix als Emulsion oder Suspension eingebettet und behalten diesen Zustand auch als Mikrokapseln bei. Die Mikrokapseln werden im unteren Teil des Reaktionsbehälters gesammelt, von der Reaktionsflüssigkeit getrennt und gelangen in die unterhalb des Reaktionsbehälters angedockten Auffangbehälter. Die Mikrokapseln können weiteren, nachfolgenden Verarbeitungs- oder Abfüllprozessen zugeführt werden.



Abb.: Herstellung von Cremeperlen für den Bereich Naturkosmetik © Inducap GmbH

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Merkmale

Verarbeitung hochviskoser Fluide und Pasten unter hoher Druckbeaufschlagung
Verarbeitung niedrigviskoser Flüssigkeiten bei geringem Überdruck
Verarbeitung Emulsionen und dispergierten Pulvern
Erreichbarer Durchmesser: 0,1 mm - 10 mm
Einstellbare Teilchenformen (Mikrokugeln, Zylinder, Linsen)
Hohe Durchsatzmengen nahezu verlustfrei verarbeitbar
Sterile Betriebsweise möglich

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Anwendungen für Matrixkapseln

Umformung von Flüssigkeiten in Feststoffe
Fixierung von Wirkstoffen
Fixierung von flüchtigen Stoffen
Schutz vor chemischen Reaktionen (Feuchtigkeit, Sauerstoff, Licht)
Verbesserung der Rieselfähigkeit von Pulvern
Verbesserung der Dosierbarkeit von Stoffen
Reduzierung der Staubbildung
Reduzierung der elektrostatischen Aufladung
Reduzierung von allergischen Reaktionen
Erzielung optischer Farbeffekte und Glanzeffekte
Depotwirkung mit kontrollierter Freisetzung von Wirkstoffen
Geruchsmaskierung und Geschmacksmaskierung
Trennung unterschiedlicher Substanzen
Immobilisierung von Bakterien, Enzymen und Zellen
Funktionale Partikel (z.B. ferromagnetische Stoffe)

Einsatzbereiche für Matrixkapseln

Medizin und Pharmaindustrie: Schmerzmittel, Vitamine, ätherische Öle, Omega-3 Fettsäuren.
Biotechnologie und Bioverfahrenstechnik: Immobilisierung von Mikroorganismen, Enzymen, Hefen, Pilze.
Lebensmitteltechnologie: Aromen, Farbstoffe, Pflanzenöle, Fischöle, Mineralstoffe, Nahrungsergänzungsmittel, Antioxydantien, tierische Fette, Aminosäuren, Ballaststoffe, Milchsäurebakterien.
Kosmetikindustrie: Pflegezusätze in Form von mikroverkapselten Ölen, Duftstoffe und pigmentierte Fabeffekte für Shampoos, Duschgels, Schaumbäder, Haargele, Zahncreme, Cremekapseln mit Pflegestoffen z.B. Q10 oder UV-Schutzmitteln.
Agrochemie und Futtermittelindustrie: Düngemittel, Pestizide, Fungizide, Herbizide, Hormone, Vitamine, Spurenelemente, Medikamente.
Industrie und Technik allgemein: Schmierstoffe und Öle, Paraffine (zur Wärmeregulierung), Mahl- und Schleifkörper, Ionenaustauscherharze, Adsorbentien (Aktivkohle, Zeolithe, Kieselgele etc.), Waschmittelzusätze, Flammschutzmittel, Wärmeträgeröle, Reinigungsmittel, Lösungsmittel, Textilhilfsmittel, Bleichmittel, Fettlöser.

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