一种连续生产微胶囊的装置及其使用方法

1.本发明涉及微胶囊制作生产领域，尤其涉及一种连续生产微胶囊的装置。


背景技术：

2.微胶囊是指利用天然或合成的高分子材料，将分散的固体、液体、甚至气体物质包裹起来，形成的具有半透性或密闭囊膜的微小粒子。微胶囊内被包裹的物质称为芯材，包裹材料称为壁材。在食品领域，使用微胶囊技术对食品成分进行包封，可以改善食物口感，提高食品成分的稳定性，延长芯材的保质期，提高稳定性。
3.食品微胶囊化的方法有相分离法、喷雾干燥法、挤压法、超分子包合物形成法、絮凝法等多种方法。现最主要的用于食品工业微胶囊生产的方法是喷雾干燥法。喷雾干燥法是将微细化芯材分散于包囊材料溶液中形成乳化分散液，之后通过雾化装置将其在干燥热气流中雾化成细微液滴，使溶剂受热蒸发，从而使芯材周围的壁材形成网状膜结构，得到干燥粉粒状微胶囊的方法。喷雾干燥法生产能力高，生产成本低，但所生产的微胶囊颗粒小，包埋率低，在干燥过程中芯材容易受热氧化、损失，不适合于热敏性物资的包埋。同时，形成的微胶囊表面会有部分微孔和缝隙，隔氧性差，设备成本高、动力消耗大。
4.除了喷雾干燥法，挤压法、空气悬浮包衣法等也可用于微胶囊的工业生产。但总体而言，这些设备的成本都比较高，动力消耗大，不适用于小产量的微胶囊制作，限制了微胶囊工业化的发展。


技术实现要素：

5.本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种连续生产微胶囊的装置，该装置采用滴注法原理生产微胶囊，生产过程中无加热步骤，不影响芯材的稳定性，设备结构设计合理，成本较低，动力消耗大，能够批量进行连续化生产。
6.本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种连续生产微胶囊的装置，包括凝固浴容器、安装在凝固浴容器上端内侧并与加压设备连接的芯壁材容器和安装在芯壁材容器下端的滴注头，凝固浴容器中心位置转动连接有通过电机带动的搅拌轴，搅拌轴下端外侧固定连接有若干个搅拌桨，搅拌桨的外侧固定连接有与凝固浴容器内壁相接触设置的胶皮，凝固浴容器右端内侧设有收集槽，收集槽内侧安装有螺旋提升机，凝固浴容器上端安装有凝固液浓度监控装置，凝固液浓度监控装置包括安装在凝固浴容器上端的安装座，安装座下端安装有穿过凝固浴容器与凝固液接触的浓度探测器，安装座上端开有与凝固浴容器内部空腔连接的凝固液加料口，该装置通过加压设备往芯壁材容器内加压，使得芯壁材容器内的壁材溶液顺着滴注头向下滴注进入凝固浴容器的凝固液内，通过凝固浴中壁材溶液与凝固液的交联反应或相反电荷的聚合物絮凝反应等原理，使壁材絮凝成膜，形成微胶囊，且生产过程中无加热步骤，不影响芯材的稳定性，设备结构设计合理，成本较低，动力消耗大，能够批量进行连续化生产。
7.为了进一步完善，滴注头包括若干安装在芯壁材容器下端的滴注管，滴注管上端
设有滑动连接在芯壁材容器内的调节板，调节板下端安装有与滴注管对应的中心管，调节板内侧开有与中心管对应设置的通道孔，调节板上端安装有带动调节板上下移动的升降杆，滴注管下端内侧设有限位凸台，中心管中端外侧设有与限位凸台对应设置的密封凸台，限位凸台的内径大于中心管的外径，在滴注管上端设有可以随着升降杆上下调节移动的中心管，使得该装置在使用时不仅可以根据需求相对的调节微胶囊的颗粒大小，还能根据需求制作双层微胶囊，使得装置的实用性更强。
8.进一步完善，升降杆包括固定连接在调节板上端的螺纹套管，螺纹套管内侧螺纹连接有第一旋转座，第一旋转座内侧中心位置安装有旋转轴，旋转轴上端转动连接在芯壁材容器内侧并传动连接有旋转电机，调节板四周设有开在芯壁材容器内壁的滑动导向槽，滑动导向槽内侧设有与调节板连接的导向部，升降杆通过旋转轴、传动连接在旋转轴外侧的第一旋转座和螺纹连接在第一旋转座外侧的螺纹套管组成，通过旋转轴带动第一旋转座转动，从而带动螺纹套管和调节板进行相应的上下移动，使得调节板的上下调节更加的准确，保证从滴注头滴落的壁材溶液的尺寸准确。
9.进一步完善，加压设备包括位于第一旋转座上端且安装在旋转轴外侧的第二旋转座，第二旋转座位于螺纹套管上端，第二旋转座外侧螺纹连接有位于螺纹套管上端外侧的密封套管，密封套管外侧固定连接有加压板，加压板四周设有位于滑动导向槽内侧的密封限位部，旋转轴内侧开有与第一旋转座和第二旋转座对应的限位槽，第一旋转座和第二旋转座转动连接在限位槽内，第一旋转座和第二旋转座内侧开有若干个均匀设置的第一半孔，限位槽内侧开有与第一半孔对应的第二半孔，第一旋转座和第二旋转座之间设有开在旋转轴内侧并与第一半孔和第二半孔对应设置连接通道，连接通道内侧滑动连接有传动圆杆，旋转轴内侧中心位置开有滑动槽，滑动槽四周开有与连接通道连接的中间孔，滑动槽内侧滑动连接有活动杆，活动杆外侧安装有滑动连接在中间孔内侧并与传动圆杆固定连接的衔接部，活动杆上端设有安装在芯壁材容器上端的升降缸，活动杆上端开有旋转槽，旋转槽内侧转动连接有旋转卡头，旋转卡头上端与升降缸的活塞端固定连接，设有位于旋转轴外侧的第二旋转座，通过升降缸带动活动杆进行相应距离的移动，从而使得旋转轴转动时可以分别带动第一旋转座或第二旋转座转动，从而相应的对调节板的位置和加压滴注量进行控制，当传动圆杆处于连接通道中间位置时，旋转轴可以同时带动第一旋转座和第二旋转座。
10.进一步完善，旋转轴上端外侧设有传动齿轮，旋转轴后端设有与传动齿轮连接的驱动齿轮，旋转电机的输出轴安装在驱动齿轮内侧，旋转电机通过电机座安装在芯壁材容器上端，设有传动齿轮和驱动齿轮，保证旋转电机的传动效率。
11.进一步完善，调节板内侧开有位于升降杆四周的通道孔，通道孔内壁密封连接有分隔袋，设有分隔袋，可以使得调节板上下两端分别灌入不同种类的壁材溶液，使得在制作双层微胶囊时内外层壁材的材料不同。
12.进一步完善，螺旋提升机出料口右端设有安装在凝固浴容器右侧的收集斗，收集斗内侧上端设有导向漏网，导向漏网下端设有开在凝固浴容器内侧与收集斗下端连接的回水孔，设有收集斗和位于收集斗内的导向漏网，使得螺旋提升机从底部输送上来的微胶囊和凝固液可以通过导向漏网分离，凝固液则通过导向漏网和回水孔重新流入凝固浴容器内，而成型凝固的微胶囊则顺着导向漏网滚出至位于导向漏网右端下侧的传送带上端，进
而通过传送带输送至下一步工序。
13.进一步完善，凝固浴容器内侧开有用于储存介质的水浴腔，水浴腔内可以用于放置冰水、热水和油等多种介质，从而通过改变加工温度，适应各种微胶囊加工温度。
14.进一步完善，芯壁材容器上端左侧、加压板左侧和调节板左侧均开有对应设置的加料孔，加料孔内侧设有密封塞，芯壁材容器下端外侧螺纹连接有用于密封滴注管的密封盖。
15.一种连续生产微胶囊的装置的使用方法，包括以下步骤：1）确定微胶囊种类：根据所需制备的微胶囊大小和种类，控制升降缸下降至最低位插入第一旋转座和旋转轴之间，启动旋转电机，通过旋转电机带动旋转轴和第一旋转座转动，从而使得调节板根据需求向上或向下移动至相应的滴注位置；2）前期准备：准备包裹芯材和壁材混合液，置于芯壁材容器中；3）滴注操作：控制升降缸上升至最高位插入第二旋转座和旋转轴之间，启动旋转电机，旋转电机带动旋转轴和第二旋转座转动，从而使得密封套管在螺纹的作用下带动加压板向下移动，从而使得加压板下端的芯材和壁材混合液在压力的作用下通过滴注管或者中心管滴落至下方凝固浴容器的凝固浴中；4）微胶囊成型：搅拌轴在电机的作用下旋转搅拌，滴注头进入凝固浴中的液滴在搅拌桨的作用下轻柔转动，并在凝固液的作用下，液滴表层的壁材溶液形成微胶囊囊壳，从而包裹芯材；5）微胶囊收集：所得到的微胶囊沉底在凝固浴容器底部，并在搅拌桨的作用下进入收集槽内，在收集槽中螺旋提升机的作用下从下往上输送，直至输送至螺旋提升机上端的出口端滚出到收集斗内侧，并在导向漏网的作用下滚动至右侧的输送带上端，而凝固液在重力作用下通过导线漏网和回水孔重新进入凝固浴容器中。
16.本发明有益的效果是：本发明通过加压设备往芯壁材容器内加压，使得芯壁材容器内的壁材溶液顺着滴注头向下滴注进入凝固浴容器的凝固液内，通过凝固浴中壁材溶液与凝固液的交联反应或相反电荷的聚合物絮凝反应等原理，使壁材絮凝成膜，形成微胶囊，且生产过程中无加热步骤，不影响芯材的稳定性，设备结构设计合理，成本较低，动力消耗大，能够批量进行连续化生产，而且可以根据需求调节中心管的位置，进而调节所生产的微胶囊的大小和种类，实用性强。
附图说明
17.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的截面图；图3为芯壁材容器的结构示意图；图4为芯壁材容器的截面图；图5为图4中a部分的放大图；图6为图4中b部分的放大图；图7为旋转轴、第一旋转座和第二旋转座的结构示意图；图8为在生产相对大胶囊时中心管和滴注管的结构示意图；图9为在生产相对小胶囊时中心管和滴注管的结构示意图；
图10为在生产双层微胶囊时中心管和滴注管的结构示意图；图11为在生产双层微胶囊时分层管的安装示意图。
18.附图标记说明：1、凝固浴容器，2、芯壁材容器，3、滴注头，4、搅拌轴，5、搅拌桨，6、胶皮，7、收集槽，8、螺旋提升机，9、凝固液浓度监控装置，10、安装座，11、浓度探测器，12、凝固液加料口，3-1、滴注管，3-2、调节板，3-3、中心管，3-4、通道孔，3-5、限位凸台，3-6、密封凸台，13、螺纹套管，14、第一旋转座，15、旋转轴，16、旋转电机，17、滑动导向槽，18、导向部，19、第二旋转座，20、密封套管，21、加压板，22、密封限位部，23、第一半孔，24、第二半孔，25、连接通道，26、传动圆杆，27、滑动槽，28、中间孔，29、活动杆，30、衔接部，31、升降缸，32、旋转槽，33、旋转卡头，34、传动齿轮，35、驱动齿轮，36、电机座，37、通道孔，38、分隔袋，39、收集斗，40、导向漏网，41、回水孔，42、水浴腔，43、加料孔，44、密封塞，45、密封盖，46、分层管。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明作进一步说明：参照附图：本实施例中一种连续生产微胶囊的装置，包括凝固浴容器1、安装在凝固浴容器1上端内侧并与加压设备连接的芯壁材容器2和安装在芯壁材容器2下端的滴注头3，凝固浴容器1中心位置转动连接有通过电机带动的搅拌轴4，搅拌轴4下端外侧固定连接有若干个搅拌桨5，搅拌桨5的外侧固定连接有与凝固浴容器内壁相接触设置的胶皮6，凝固浴容器1右端内侧设有收集槽7，收集槽7内侧安装有螺旋提升机8，凝固浴容器1上端安装有凝固液浓度监控装置9，凝固液浓度监控装置9包括安装在凝固浴容器1上端的安装座10，安装座10下端安装有穿过凝固浴容器1与凝固液接触的浓度探测器11，安装座10上端开有与凝固浴容器1内部空腔连接的凝固液加料口12，该装置通过加压设备往芯壁材容器2内加压，使得芯壁材容器2内的壁材溶液顺着滴注头3向下滴注进入凝固浴容器1的凝固液内，通过凝固浴中壁材溶液与凝固液的交联反应或相反电荷的聚合物絮凝反应等原理，使壁材絮凝成膜，形成微胶囊，且生产过程中无加热步骤，不影响芯材的稳定性，设备结构设计合理，成本较低，动力消耗大，能够批量进行连续化生产。
20.如图3和4所示，滴注头3包括若干安装在芯壁材容器2下端的滴注管3-1，滴注管3-1上端设有滑动连接在芯壁材容器2内的调节板3-2，调节板3-2下端安装有与滴注管3-1对应的中心管3-3，调节板3-2内侧开有与中心管3-2对应设置的通道孔3-4，调节板3-2上端安装有带动调节板3-2上下移动的升降杆，滴注管3-1下端内侧设有限位凸台3-5，中心管3-2中端外侧设有与限位凸台3-5对应设置的密封凸台3-6，限位凸台3-5的内径大于中心管3-3的外径，在滴注管3-1上端设有可以随着升降杆上下调节移动的中心管3-3，使得该装置在使用时不仅可以根据需求相对的调节微胶囊的颗粒大小，还能根据需求制作双层微胶囊，使得装置的实用性更强。
21.如图3、4和5所示，升降杆包括固定连接在调节板3-2上端的螺纹套管13，螺纹套管13内侧螺纹连接有第一旋转座14，第一旋转座14内侧中心位置安装有旋转轴15，旋转轴15上端转动连接在芯壁材容器2内侧并传动连接有旋转电机16，调节板3-2四周设有开在芯壁材容器2内壁的滑动导向槽17，滑动导向槽17内侧设有与调节板3-2连接的导向部18，升降杆通过旋转轴15、传动连接在旋转轴15外侧的第一旋转座14和螺纹连接在第一旋转座14外侧的螺纹套管13组成，通过旋转轴15带动第一旋转座14转动，从而带动螺纹套管13和调节
板3-2进行相应的上下移动，使得调节板3-2的上下调节更加的准确，保证从滴注头3滴落的壁材溶液的尺寸准确。
22.如图4-7所示，加压设备包括位于第一旋转座14上端且安装在旋转轴15外侧的第二旋转座19，第二旋转座19位于螺纹套管13上端，第二旋转座19外侧螺纹连接有位于螺纹套管13上端外侧的密封套管20，密封套管20外侧固定连接有加压板21，加压板21四周设有位于滑动导向槽17内侧的密封限位部22，旋转轴15内侧开有与第一旋转座14和第二旋转座19对应的限位槽22，第一旋转座14和第二旋转座19转动连接在限位槽22内，第一旋转座14和第二旋转座19内侧开有若干个均匀设置的第一半孔23，限位槽22内侧开有与第一半孔23对应的第二半孔24，第一旋转座14和第二旋转座19之间设有开在旋转轴15内侧并与第一半孔23和第二半孔24对应设置连接通道25，连接通道25内侧滑动连接有传动圆杆26，旋转轴15内侧中心位置开有滑动槽27，滑动槽27四周开有与连接通道25连接的中间孔28，滑动槽27内侧滑动连接有活动杆29，活动杆29外侧安装有滑动连接在中间孔28内侧并与传动圆杆26固定连接的衔接部30，活动杆29上端设有安装在芯壁材容器2上端的升降缸31，活动杆29上端开有旋转槽32，旋转槽32内侧转动连接有旋转卡头33，旋转卡头33上端与升降缸31的活塞端固定连接，设有位于旋转轴15外侧的第二旋转座19，通过升降缸31带动活动杆29进行相应距离的移动，从而使得旋转轴15转动时可以分别带动第一旋转座14或第二旋转座19转动，从而相应的对调节板3-2的位置和加压滴注量进行控制，当传动圆杆26处于连接通道25中间位置时，旋转轴15可以同时带动第一旋转座14和第二旋转座19。
23.如图3所示，旋转轴15上端外侧设有传动齿轮34，旋转轴15后端设有与传动齿轮34连接的驱动齿轮35，旋转电机16的输出轴安装在驱动齿轮35内侧，旋转电机16通过电机座36安装在芯壁材容器2上端，设有传动齿轮34和驱动齿轮35，保证旋转电机16的传动效率。
24.如图4所示，调节板3-2内侧开有位于升降杆四周的通道孔37，通道孔37内壁密封连接有分隔袋38，设有分隔袋38，可以使得调节板3-2上下两端分别灌入不同种类的壁材溶液，使得在制作双层微胶囊时内外层壁材的材料不同。
25.如图2所示，螺旋提升机8出料口右端设有安装在凝固浴容器1右侧的收集斗39，收集斗39内侧上端设有导向漏网40，导向漏网40下端设有开在凝固浴容器1内侧与收集斗39下端连接的回水孔41，设有收集斗39和位于收集斗39内的导向漏网40，使得螺旋提升机8从底部输送上来的微胶囊和凝固液可以通过导向漏网分离，凝固液则通过导向漏网40和回水孔41重新流入凝固浴容器1内，而成型凝固的微胶囊则顺着导向漏网40滚出至位于导向漏网右端下侧的传送带上端，进而通过传送带输送至下一步工序。
26.如图2所示，凝固浴容器1内侧开有用于储存介质的水浴腔42，水浴腔42内可以用于放置冰水、热水和油等多种介质，从而通过改变加工温度，适应各种微胶囊加工温度。
27.芯壁材容器2上端左侧、加压板21左侧和调节板3-2左侧均开有对应设置的加料孔43，加料孔43内侧设有密封塞44，芯壁材容器2下端外侧螺纹连接有用于密封滴注管3-1的密封盖45。
28.一种连续生产微胶囊的装置的使用方法，包括以下步骤：1）确定微胶囊种类：根据所需制备的微胶囊大小和种类，控制升降缸31下降至最低位插入第一旋转座14和旋转轴15之间，启动旋转电机16，通过旋转电机16带动旋转轴15和第一旋转座14转动，从而使得调节板3-2根据需求向上或向下移动至相应的滴注位置；
2）前期准备：准备包裹芯材和壁材混合液，置于芯壁材容器2中；3）滴注操作：控制升降缸31上升至最高位插入第二旋转座19和旋转轴15之间，启动旋转电机16，旋转电机16带动旋转轴15和第二旋转座19转动，从而使得密封套管20在螺纹的作用下带动加压板21向下移动，从而使得加压板21下端的芯材和壁材混合液在压力的作用下通过滴注管3-1或者中心管3-3滴落至下方凝固浴容器1的凝固浴中；4）微胶囊成型：搅拌轴4在电机的作用下旋转搅拌，滴注头3进入凝固浴中的液滴在搅拌桨5的作用下轻柔转动，并在凝固液的作用下，液滴表层的壁材溶液形成微胶囊囊壳，从而包裹芯材；5）微胶囊收集：所得到的微胶囊沉底在凝固浴容器1底部，并在搅拌桨5的作用下进入收集槽7内，在收集槽7中螺旋提升机7的作用下从下往上输送，直至输送至螺旋提升机7上端的出口端滚出到收集斗39内侧，并在导向漏网40的作用下滚动至右侧的输送带上端，而凝固液在重力作用下通过导线漏网40和回水孔41重新进入凝固浴容器1中。
29.当需要生产双层不同材料包裹的微胶囊时，需要在调节板3-2上下两端添加不同的包裹材料，加料前需要先使得调节板3-2带动中心管3-3下移至与密封盖45接触密封的位置，再打开依次打开密封塞44，首先通过管路从上往下依次穿过加料孔43，往调节板3-2下端添加最外侧壁材溶液，滴加完成后将调节板3-2上的密封塞44封回，再通过管路对调节板3-2上端添加内侧的芯材与壁材混合液，最后打开密封盖45进行滴注操作，同理，控制升降缸31上升至最高位插入第二旋转座19和旋转轴15之间，启动旋转电机16，旋转电机16带动旋转轴15和第二旋转座19转动，从而使得密封套管20在螺纹的作用下带动加压板21向下移动，从而使得加压板21下端的空气受到压缩，从而使得调节板3-2上端的液体和空气向下端挤压，从而使得部分液体对分隔袋38向下挤压变形，从而间接的对调节板3-2下端的最外侧壁材溶液进行挤压从而使得调节板3-2下端的最外侧壁材溶液在压力的作用下向下通过滴注管3-1挤出，同时中心管3-3内的芯材与壁材混合液也受到压力的作用向外挤出，从而使得滴注管3-1挤出的最外侧壁材溶液包裹中心管3-3内的芯材与壁材混合液滴落在下方凝固浴容器1的凝固浴中凝固，从而制成双层不同壁材材质的微胶囊；如图11所示，使用过程中分隔袋38也可以通过固定在调节板3-2上端且位于通道孔37外侧的分层管46代替；使用时，调节板3-2上端的芯材与壁材混合液低于分层管46设置，当需要制作双层微胶囊时，控制升降缸31上升至最高位插入第二旋转座19和旋转轴15之间，启动旋转电机16，旋转电机16带动旋转轴15和第二旋转座19转动，从而使得密封套管20在螺纹的作用下带动加压板21向下移动，从而使得加压板21下端的空气受到压缩，空气通过分层管46进入调节板3-2下端，从而调节板3-2下端最外侧的壁材溶液受到压力作用通过滴注管3-1向下滴出，同时，中心管3-3内的芯材与壁材混合液也受到压力的作用向下滴出，从而使得滴注管3-1挤出的最外侧壁材溶液包裹中心管3-3内的芯材与壁材混合液滴落在下方凝固浴容器1的凝固浴中凝固，从而制成双层不同壁材材质的微胶囊。
30.虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。