填充床乳化制造技术

由预混合的油包水乳液生产多糖细液滴的系统和方法使用包含亲水性珠粒(7)的填充床(5)。

Packed Bed Emulsification

A system and method for producing polysaccharide droplets from a pre mixed oil in water emulsion using a packed bed (5) containing a hydrophilic beads (7).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】填充床乳化
本专利技术涉及由油包水乳液制备小液滴例如含水琼脂糖液滴的系统和方法。专利技术背景从WO2008/133571已知通过使用膜乳化由油包水(W/O)相生产小多糖珠粒，例如琼脂糖珠粒。该专利申请描述了使用具有均匀孔径的玻璃疏水膜制备琼脂糖珠粒的方法。迫使与热油相混合的琼脂糖水溶液连续相的粗乳液通过膜以得到具有均匀尺寸液滴的乳液。膜可能被乳液弄污，导致孔堵塞。E.A.vanderZwan等人在AmericanInstituteofChemicalEngineersJournal，2008年8月,第54卷，第8期，第2190至2197页上发表的文章“Pre-mixmembraneemulsificationbyusingapackedlayerofglassbeads(通过使用玻璃珠粒填充层的预混合膜乳化)”中描述了使用亲水玻璃珠粒的填充床来乳化由水包油(O/W)相组成的预混物。在膜上的填充床的优点在于填充床可以通过崩解床以释放污染物并随后重新填充床而容易地清洁和重复使用。U.Lambic和H.Schubert在JournalofMembraneScience257(2005)第76-84页中的文章“Emulsificationusingmicroporoussystems(使用微孔系统的乳化)”考察了使用膜乳化，在第2.1章节中教导了膜的润湿性能对于乳化过程的成功非常重要，并且膜必须能够被连续相润湿，并且在概述和前景中提到了正确的膜润湿性的重要性(第7章节)。这也在现有技术的上述实例中显示，其中选择膜或珠粒的表面性质，使得它们可以被通过其的预混合乳液的连续相润湿。因此，对于W/O乳液，膜或珠粒是疏水的，而对于水包油(O/W)乳液，膜或珠粒是亲水的。在本领域中应理解，在膜或珠粒不能被连续相润湿的情况下，则可能发生完全或部分相反转，在最坏情况下导致错误的乳液类型(例如，在琼脂糖的情况下，形成水包油乳液，其在凝胶化时形成琼脂糖“饼”而不是离散珠粒)或导致多分散性(即大液滴尺寸范围)和/或液滴聚集。专利技术简述本专利技术涉及使用填充床珠粒由油包水乳液生产均匀尺寸珠粒的方法和装置。与先前的教导相反，床颗粒的表面性质不是疏水的并因此有助于被油包水乳液的连续相润湿颗粒，而珠粒是亲水的。附图简要说明图1示意性地显示了根据本专利技术第一实施方案的用于由油包水预混合乳液生产液滴的系统。图2显示了本专利技术的变体系统。图3显示了本专利技术系统的另一种变体。图4显示了实施例1的实验结果，当使油包水预混合琼脂糖乳液通过由亲水性玻璃颗粒形成的填充床时获得。d(0,5)是体积加权中值直径(d50)。图5显示了实施例3的结果，其中在五次通过70mm填充床后的体积加权中值直径(d50)是床上压降的函数。图6显示了实施例3的结果，其中体积加权中值直径(d50)和跨度是通过填充床的次数的函数，床高为70和17.5mm，压降为0.40巴。a)d50和b)跨度。专利技术详述图1示意性地显示了根据本专利技术第一实施方案的用于由油包水预混合乳液生产水溶性物质的液滴的乳化系统1。水溶性物质优选为多糖，诸如琼脂糖、琼脂、琼脂糖衍生物例如烯丙基琼脂糖或羟乙基琼脂糖，其可用于制备高刚性交联琼脂糖珠粒，或角叉菜胶、结冷胶或淀粉等。特别地，多糖溶液可包含天然或衍生的琼脂或琼脂糖。在这些情况下，多糖溶液中的琼脂或琼脂糖浓度可合适地为2-15wt％，诸如2-10重量％。系统1包括细长腔室3(以横截面示出)，其具有沿腔室3的横截面延伸的床5，其中床由填充的基本均匀直径D的亲水性珠粒形成。床在腔室的横截面上延伸，使得任何材料从腔室的一端流到另一端必须穿过床。填充床的床高可合适地为10-150mm，诸如10-100mm。床形成在栅格或筛网或多孔板等形式的床支持物7上，其包括多个孔8(可以是板或膜中的穿孔或槽，或筛网的丝之间的空间等)，各自的至少一个尺寸W诸如宽度、直径或长度小于珠粒直径以免珠粒穿过孔。孔的尺寸不应太小，因为背压会太高并且支持物可能开始像膜一样起作用并减小液滴尺寸。优选地，尺寸W等于或大于0.3D且小于或等于0.9D。此外，孔的中心间距S不应对应于珠粒直径D，因为这可能导致珠粒沉入洞中并将其堵塞。优选地，床中使用的珠粒足够亲水，使得水仅在重力的影响下垂直流过床。优选的珠粒的实例是亲水性玻璃、陶瓷、二氧化硅、聚合物和金属珠粒，以及具有亲水性表面涂层(例如多糖或其他亲水性聚合物层)的珠粒。玻璃珠粒如硼硅酸盐或钠钙玻璃珠粒容易获得(例如来自PottersIndustriesLLC或CosphericLLC)，如果需要高度亲水性，它们可以有利地用例如Piranha溶液(由3-7份浓硫酸和1份30％过氧化氢制备的硫酸-过氧化氢混合物)清洁。优选地，至少80wt％、更优选至少90wt％且甚至更优选至少95wt％的珠粒的直径在重均平均直径±重均平均直径的10％的范围内。这可以使用常规筛选分析容易地确定。窄尺寸分布确保间隙通道具有均匀尺寸并且导致形成具有窄尺寸分布的液滴。重均平均直径可以合适地在50-2000μm的范围内，诸如100-2000、100-1000、100-500μm或150-400μm。腔室具有第一端壁，在该实例中为上端壁9，其包括入口端口11，来自预混合乳液14的来源的预混油包水乳液13可通过入口端口11引入在填充床之前的腔室中。箭头显示了通过系统的流动方向。在流动方向上在填充床之前的该腔室区域称为腔室的入口侧34。油包水预混合乳液包含在油(例如烃如甲苯、石蜡油等)连续相17中的可凝胶物质诸如多糖(例如热胶凝多糖如琼脂糖或琼脂、琼脂糖衍生物例如烯丙基琼脂糖或羟乙基琼脂糖，或角叉菜胶、结冷胶或淀粉等)的水溶液的粗液滴15。预混合的油包水乳液优选还包含油包水乳化剂，其可以例如包括油溶性表面活性剂如多元醇的部分脂肪酸酯(例如甘油二酯、脱水山梨糖醇酯或聚甘油脂肪酸酯诸如聚甘油-3二异硬脂酸酯)和/或油溶性聚合物，例如纤维素衍生物诸如乙基纤维素或乙酸丁酸纤维素。油包水乳化剂可以合适地具有2kDa或更低的分子量，诸如1kDa或更低。油溶性聚合物可以合适地具有高于5kDa的重均分子量，诸如高于10kDa或20-200kDa。如果在通过所述腔室之前将全部或部分油包水乳化剂添加到预混合乳液中可能是有利的，因为这可以允许生产具有较低份额的筛下液滴的预混合乳液，同时仍然提供填充床乳化工艺的充分稳定。预混合乳液可通过常规装置(例如在搅拌容器中或在转子-定子均化器中)制备。在使用中，预混合乳液通过填充床的珠粒之间的间隙通道，这使得水溶液的粗液滴破碎成更小的细液滴。在流动方向上在填充床之后腔室区域称为腔室的出口侧16。腔室在腔室的相对端具有第二端壁，在该实例中，为下端壁19，其包括出口端口21，腔室的内容物可通过出口端口21排出。出口端口21可以通向阀23，阀23包括至少两个出口25,27，其中一个是再循环出口25，另一个是排放出口27。再循环出口25经由再循环通道26流体连接到填充床的入口侧。这种布置允许离开腔室的出口侧的流体和细液滴再循环到腔室的入口侧。这种流动可以通过流动产生装置实现，所述流动产生装置诸如任何适当放置的常规泵28，例如隔膜泵，通过重力或通过用气压加压。该通道可用于将已经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于由油包水乳液生产多糖液滴的系统，所述系统包括至少一个腔室(3)，所述腔室(3)包括入口侧(34)、出口侧(16)、在入口侧和出口侧之间的珠粒(7)的填充床(5)和用于提供油包水乳液通过填充床向出口端口(21)流动的流动产生装置(28)，所述入口侧(34)可连接到在油基连续相中含有多糖水溶液的液滴的油包水乳液的来源，其中所述珠粒是亲水性珠粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.06 GB 1615066.61.一种用于由油包水乳液生产多糖液滴的系统，所述系统包括至少一个腔室(3)，所述腔室(3)包括入口侧(34)、出口侧(16)、在入口侧和出口侧之间的珠粒(7)的填充床(5)和用于提供油包水乳液通过填充床向出口端口(21)流动的流动产生装置(28)，所述入口侧(34)可连接到在油基连续相中含有多糖水溶液的液滴的油包水乳液的来源，其中所述珠粒是亲水性珠粒。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述亲水性珠粒由玻璃制成。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述亲水性珠粒由具有亲水表面涂层诸如亲水性硅烷涂层的玻璃制成。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述亲水性珠粒由不锈钢制成。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述亲水性珠粒具有0.1-2mm，诸如0.1-1mm的重均直径。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述填充床的床高为10-150mm，诸如10-100mm。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中每个珠粒的直径是D并且填充床支撑在床支持物(7)上，床支持物(7)包括多个通孔，所述通孔各自的至少一个尺寸W诸如宽度、直径或长度小于珠粒直径D以免珠粒穿过该孔。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中通孔的所述尺寸W等于或大于珠粒直径D的0.3倍且小于或等于珠粒直径D的0.9倍。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，所述系统提供有用于将来自所述出口端口(21)的液滴再循环到腔室入口的通道(26)。10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中至少所述腔室提供有加热装置(31)。11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，所述系统包括多个串联连接的具有填充床的腔室，任选地在腔室之间具有流动产生装置。12.一种用于由油包水预混合乳液生产多糖物质的细液滴的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：提供具有亲水性珠粒的填充床的腔室；使在油中包含多糖水溶液的粗液滴的油包水预混合乳液通...

【专利技术属性】
技术研发人员：J黑丁达尔斯特朗姆，J本特森，PE艾米尔森，M弗德汉姆，E霍姆格伦，R帕尔姆格伦，F波兰科，
申请(专利权)人：通用电气医疗集团生物工艺研发股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE