Способ получения защитного покрытия - RU2052262C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу нанесения защитного покрытия из рН-чувствительного полимера на активные компоненты. Оно относится, в частности, к способу получения рН-чувствительного полимера в эмульсии и к его применению для нанесения защитного покрытия на лекарственные и/или пищевые активные компоненты.

Известно нанесение защитных покрытий на активные компоненты при помощи рН-чувствительных полимеров, в случае необходимости смешанных с гидрофобным веществом, таким как стеариновая кислота, и/или с нерастворимым в воде полимером, таким как этилцеллюлоза. Наносят защитные покрытия на сферические частицы из метионина и/или лизина, используя метод кипящего слоя, при помощи раствора рН-чувствительного полимера, предварительно синтезированного и выделенного, который затем растворяется для нанесения защитного покрытия в одном или нескольких органических растворителях, таких как галогенсодержащие растворители, спирты или простые эфиры. Этот метод дает легкое и гомогенное диспергирование одного или нескольких рН-чувствительных полимеров и добавок. Недостатки способа: необходимость выделять полимер; необходимость вводить значительное количество растворителей примерно 20-100 г растворителей для растворения 1 г рН-чувствительного полимера. В продукты, предназначенные для питания животных, необходимо вводить растворители, безвредность которых известна.

Изобретение позволило непосредственно провести синтез полимера и применить его для нанесения защитного покрытия без промежуточной стадии выделения. Этот способ позволяет наносить защитные покрытия на активные компоненты, такие как аминокислоты или витамины, избегая выделения полимера и использования на стадии нанесения защитного покрытия органических растворителей, не совместимых с биологическими средствами.

Способ нанесения защитного покрытия при помощи состава на основе рН-чувствительного полимера на лекарственные или пищевые активные компоненты заключается в том, что на первой стадии проводят водоэмульсионную сополимеризацию 1 моль винилпиридина и 2 моль стирола в присутствии 3 мас. олеата натрия, затем добавляют на 10-70 мас.ч. полученной водной эмульсии сополимера 30-90 мас.ч. стеариновой кислоты и 0,4-1,5 об. 10%-ного водного раствора гидроксида натрия на 150-1000 мл воды и полученный состав распыляют на гранулы из метионина и/или лизина. Лекарственные и/или пищевые активные компоненты, на которые наносят защитные покрытия, используются предпочтительно в виде гранул, особенно сферических или яйцевидных, имеющих диаметр 0,3-3 мм. Защитные покрытия на основе полимеризационной водной эмульсии дают значительную экономию, так как это позволяет избежать операции выделения полимера, применения растворителя для повторного растворения полимера и соответственно использования установок для рекуперации дорогостоящих растворителей.

Получение эмульсии сополимера осуществляют в присутствии ПАВ и инициатора полимеризации. В качестве поверхностно-активного вещества используют натриевую соль олеиновой кислоты. Инициатор полимеризации выбирается среди растворимых инициаторов, обычно используемых в эмульсионных способах, в частности, предпочитают применять персульфат натрия. В ходе полимеризации рН фиксируется предпочтительно между 10 и 14, в частности между 11 и 13. Эти лекарственные или пищевые активные компоненты с возможными добавками и защитными покрытиями из рН-чувствительного полимера являются чрезвычайно интересными для питания жвачных животных, так как они мало разлагаются или не разлагаются при перемещении через первую камеру желудка жвачных животных и высвобождаются в сычуге (четвертом отделе желудка) и/или в кишечнике жвачных животных. Гранулы, полученные после нанесения защитного покрытия толщиной 5-100 мкм, применяются в качестве дополнительного питания или для лекарственного лечения жвачных животных.

П р и м е р 1. Для приготовления эмульсии сополимера 2-винилпиридина и стирола смешивают 150 г стирола и 350 г свежеперегнанного 2-винилпиридина. Эту смесь промывают два раза посредством 160 мл 5%-ного водного раствора гидроксида натрия, затем два раза посредством 320 мл деминерализованной воды. Обработанные таким способом мономеры загружают в реактор для полимеризации, продуваемый азотом. В другом сосуде приготавливают основной раствор олеата натрия, приливая 15,25 г олеиновой кислоты в 736 г деминерализованной воды, в которой предварительно растворяют 7,7 г гидроксида натрия в виде таблеток. Приливание олеиновой кислоты проводят за 10 мин при комнатной температуре и умеренном перемешивании.

Полученный таким образом раствор олеата вводят в реактор для полимеризации и смешивают с мономерами. Разбавляют смесь, добавляя 641 г деминерализованной воды, затем начинают перемешивать со скоростью 200 оборотов в минуту для образования эмульсии. Продувают тщательно систему, барботируя в нее азот, и начинают нагревать. Когда температура эмульсии стабилизируется при 50^оС, приливают за 2 мин 100 г 5%-ного водного раствора персульфата натрия. Нагревание при температуре 50^оС и перемешивание поддерживают в течение 5 мин. После полимеризации эмульсию очищают от легких фракций водяным паром для удаления следов остаточных мономеров. Получают таким образом водную эмульсию сополимера, ее концентрация по сухому остатку составляет 20,75 мас. а ее рН равен 13.

Чтобы охарактеризовать образованный полимер, отбирают образец эмульсии. В результате коагуляции при подкислении этого образца полученный полимер отделяют путем фильтрования через фриттированное стекло и сушат в сушильном шкафу после нескольких промываний деминерализованной водой.

Высушенный полимер в виде порошка имеет следующие характеристики:
характеристическая вязкость, измеренная при температуре 25^оС, для раствора, содержащего 0,5 г сополимера в 100 мл диметилформамида, равна 1, 33 декал/г;
молекулярная масса, определенная методом ГПХ (гельпроникающая хроматография) в N-метилпирролидоне, относительно стандартов из полистирола: M_n =109000 г/моль, M_w=610000 г/моль.

Для приготовления эмульсии для нанесения защитного покрытия в стеклянный сосуд объемом 2 л загружают 420 г деминерализованной воды и 1,8 мл 10%-ного водного раствора гидроксида натрия (p/v). К этой смеси, нагретой до температуры 84^оС, при умеренном перемешивании приливают за 1 мин 106 г эмульсии сополимера, приготовленного перед этим. К этой смеси, выдерживаемой при температуре 80^оС, прибавляют 88 г стеариновой кислоты, продаваемой фирмой "UNICHEMA" под названием PRIFAC 2981, предварительно помещенной в капельную воронку, нагреваемую до температуры 90^оС при помощи нагревающей электрической обмотки. Приливание осуществляют примерно за 2 мин, в то время как смесь энергично перемешивается прибором POLYTRON, вращающимся со скоростью 11 тыч. об./мин. После окончания приливания поддерживают перемешивание еще в течение 2 мин. Получают таким образом эмульсию, которую выдерживают при температуре, превышающей 70^оС, при умеренном перемешивании (магнитная мешалка). Содержание экстракта в этой эмульсии составляет 20,4%
В этом примере эмульсия для нанесения защитного покрытия на гранулы из аминокислот была использована через полчаса после окончания ее приготовления. В прибор для нанесения покрытия путем пульверизации UNIGLATT, оборудованный системой WURSTER, загружают 500 г сферических гранул со средним диаметром 2 мм, содержащих 57% хлоргидрата лизина и 16% метионина. Эмульсия, выдерживаемая при температуре 90^оС и слабо перемешиваемая, распыляется в кипящем слое, образованном гранулами. Условия распыления следующие: количество распыляемой эмульсии примерно 320 г; расход воздуха для создания кипящего слоя 130 м³/ч; температура воздуха для создания кипящего слоя (на выходе) 37^оС; давление воздуха для распыления 1,5 бар; температура воздуха для распыления 85^оС; расход эмульсии 9 мл/мин; продолжительность распыления 41 мин.

Степень защиты, создаваемой пленкой защитного покрытия, нанесенной указанным образом, оценивается в соответствии с тестом in vitro, заключающимся в перемешивании определенного количества гранул с защитным покрытием в водном буферном растворе с рН=6, выдерживаемым при температуре 40^оС. Проводят измерение количества хлоргидрата лизина, выделяемого в раствор после 6 ч и после 24 ч. Оценивают также рН-чувствительность защитного покрытия при помощи теста in vitro, заключающегося в перемешивании определенного количества гранул с защитным покрытием в водном буферном растворе с рН=2, выдерживаемом при температуре 40^оС. Определяют количество хлоргидрата лизина, выделяемого в воду спустя 15 мин и 30 мин соответственно. Результаты приводятся в таблице. Эти результаты выявляют повышенный уровень защиты при рН=6 и быструю скорость высвобождения аминокислот при рН=2.

П р и м е р 2. На основе эмульсии сополимера с основной средой, приготовленной перед этим, воспроизводят пример 1, изменяя только продолжительность хранения эмульсии для нанесения защитного покрытия. Последнюю, вместо того чтобы применять почти немедленно, сначала хранят в течение 48 ч при температуре 72^оС перед тем, как подвергнуть распылению в кипящем слое гранул. Аминокислоты с нанесенным защитным покрытием оценивают в соответствии с тестами, описанными в примере 1. Результаты, приведенные в таблице, показывают характеристики защиты при рН= 6 и высвобождения при рН=2, полностью удовлетворительные для применения.

П р и м е р 3. Исходят из эмульсии сополимера с основной средой, приготовленной в примере 1. Воспроизводят пример 1, изменяя только содержание сухого остатка эмульсии для нанесения защитного покрытия. Переходят от 20,4 к 30,2% используя 236 г деминерализованной воды вместо 420 г для разбавления сополимера с основной средой.

П р и м е р 4. Поступают, как в примерах 1 и 3. Изменяют просто количество деминерализованной воды, используемой для разбавления эмульсии сополимера с основной средой на первой стадии приготовления эмульсии для нанесения защитного покрытия. В этом примере использовали 130 г воды, что привело к конечной эмульсии с содержанием 38,3% сухого экстракта.

Реферат

Использование: для нанесения защитного покрытия из pH-чувствительных полимеров на лекарственные и/или пищевые активные компоненты. Сущность изобретения: предварительно осуществляют эмульсионную сополимеризацию 1 моль винилпиридина и 2 моль стирола в присутствии 3 мас.% олеата натрия. Затем добавляют на 10 - 70 мас. ч. полученной водной эмульсии сополимера 30 - 90 мас. ч. стеариновой кислоты и 0,4 - 1,5 об.% 10%-ного водного раствора гидроксида натрия на 150 - 1000 мл воды. Полученный состав распыляют на гранулы из метионина и/или лизина. 1 табл.

Формула