引起蜡变形的方法和设备的制作方法

文档序号:8010618阅读:500来源:国知局

专利名称::引起蜡变形的方法和设备的制作方法天然的和合成的蜡广泛用于各种典型工业中,包括食品制造、药品、化妆品和个人卫生品工业。蜡一词常指种类繁多的有机酯以及多种化学结构和宽广熔点范围的蜡状化合物。依照环境温度,同一化合物既可称为“蜡”,“脂”,又可称为“油”。不管用什么名称,具体应用中蜡的选择通常由制品在使用温度下是液体或是固体来确定。为了能用于一定目的,常须对蜡进行彻底精制和化学改进。尽管在改进上付出了努力,蜡本身结构固有的许多物理特性仍妨碍它们成功地使用,或者还需对其作进一步的辅助处理。例如,已广泛在工业上使用天然羧酸脂肪酸及其衍生物,而最普遍的是甘油基衍生物,其中甘油分子的三个羟基全部被羧酸酯化,羧酸可以是饱和的或不饱和的。三取代甘油(甘油三酯)是大多数动、植物脂肪/油/蜡的主要成分,当甘油基分子三个羟基团全部用脂肪酸酯化时称为单酸甘油三酯。把它叫做“蜡”,“脂肪”或者“油”取决于酯化酸的链长、饱和或不饱和度,以及环境温度下表现的特征。一般,饱和度越大,酯化酸链越长则甘油三酯的熔点越高。甘油三酯一个有趣的特征是同质内能同时固化成一种以上的晶形。这种存在一种以上结晶形态的性能叫做“多晶现象”,这在蜡类中可经常观察到。使用甘油三酯类复杂性在于甘油三酯呈现多晶现象的特殊形式,即单变多晶现象。此情况下,低熔点晶形不稳定,经过一段时间转化为更稳定形态,这取决于时间和原料的温度。单变多晶型总是向着更稳定晶形方向转变。多晶型之间的这种转变包括分子的结构重排。例如,当单酸甘油三酯(甘油三硬脂酸酯)熔化、冷却并快速凝固时,它首先硬化成玻璃状的无定形态,而后转变成具有六边形晶格结构的晶体形态(α型),熔点约54℃。多晶α型仅相对稳定,如果将其加热,甘油三硬脂酸酯在一段时间后,通过不稳定的中间形态(初始“β”型)变为具有三斜晶格结构的较高熔点形态(“β”型),熔点约72℃。一旦完成较高熔点β型之转化,β型就稳定了。多数甘油三脂如甘油三硬脂酸酯较纯的β型粉末可以买到,此种β型是将原料由溶剂结晶成粉末而获得的。这种粉末本身不能用于熔化和再凝固工序。一旦甘油三酯熔化并重结晶,其生成物中就会有低熔点α多晶型和高熔点β多晶型共有。在用甘油三酯蜡类形成制品以及该制品在一段时间内的稳定性方面,这种多晶型体还存在问题,工业使用的多晶型体常需要产品进一步处理将甘油三酯转变为β型。如果不加处理,共存的α和β型在产品中将缓慢地重排,将α型材料转变为β型材料,这种重排信赖于时间和温度,会在产品内产生许多不理想的特性。因此,在制备巧克力一类的普遍食品中(添加甘油三酯以影响味觉),加工时,通常必须重复循环巧克力的温度,经一段时间将剩余α型甘油三酯转变为β型。如果温度不循环,巧克力就会出现不理想的晶化特性。使用多晶型蜡类,特别是甘油三酸酯时,这种“调质”是普通的工艺特征,调质程序必须考虑混合蜡状化合物的特性,这就提出了怎样处理整个混合物的复杂问题。当蜡用作胶囊包覆工艺中的涂层材料时,会遇到类似的问题。蜡涂层通常不能保护希望包覆的材料。检查这种蜡涂层的物理结构发现该涂层发生裂缝和破裂。对于多晶型蜡类,多晶型(涉及分子结构重排成为不同的晶体结构)之间的变形肯定不符合涂层/胶囊化要求,即涂层材料在整个时间内具有稳定结构的要求。此外,含有两种多晶型的蜡涂层势必缺少物理强度,而且防湿性差。虽然多晶型蜡类可在温暖的环境中老化,最终基本上转变为稳定的高熔点型,但这种过程费时长,由这种蜡涂层或壳层保护是不适当的。这些蜡类制得的涂层几乎不能提供对敏感材料的直接保护。现有技术中尚不知道怎样处理蜡类使之固化为较稳定状态,就多晶型蜡而言,固化为稳定的β多晶型。本发明的方法和设备是在液相中将蜡变形为能固化为具有改进了物理特征的形态,对于非多晶型蜡类,变形得到具有改进了涂层特性的蜡,例如该性能可阻止水或其它外界条件触及涂层材料,而且我们发现,多晶型蜡作为变形结果,固化为稳定的较高温度多晶型体也具有类似的改进涂层特性。对于广泛应用的多晶型蜡,如甘油三硬脂酸酯,用本发明的方法和设备得到熔融形态,它可固化成稳定的β多晶型。本发明方法的原料可以是微晶形蜡,液态蜡或是先熔融再固化形态蜡。如果必须得到液相,蜡进行熔化并使之液相受力。例如,将液蜡放置在附有活塞的室中,使之受到活塞冲程循环力作用。另一种加力方法实例为将超声发射器浸入液蜡中,液蜡经受超声波,受力作用的蜡生成变形液蜡,其物理性能得已改善,该变形液蜡特别适用于不使用溶剂的胶囊包覆材料。本发明目的之一是提供一种天然和合成蜡的变形方法,以改变蜡的物理形态从而使其性能改善。本发明目的之二是提供一种在液相中对多晶型蜡变形的方法,所得液蜡在固化后是稳定的较高熔点的多晶型蜡。本发明目的之三是提供一种液蜡变形方法,使得这种蜡可在胶囊包覆工艺中作为优良的壳层材料。本发明目的之四是提供一种适于蜡变形为较稳定状态的活塞设备。本发明目的之五是提供一种适于蜡变形为较稳定状态的超声波设备。对于本领域的技术人员来说,通过了解下述的内容后,本发明其它有用的目的会更清楚。图1是由制造厂提供的差示扫描量热器(DSC)谱图,表示了结晶甘油三硬脂酸酯(Dynasan118)稳定的β多晶型体的吸热熔点峰。图2是已熔化并再固化的甘油三硬脂酸酯的DSC谱,表示对应于α型和β型以及结晶吸热的吸收峰。图3是甘油三硬脂酸酯熔化到90℃,受到一次活塞冲程循环力的作用并重新固化的DSC谱。图4是甘油三硬脂酸酯熔化到90℃,受到5次活塞冲程循环力的作用并重新固化的DSC谱。图5是甘油三硬脂酸酯熔化到90℃,受到20次活塞冲程循环力的作用并重新固化的DSC谱。图6是甘油三硬脂酸酯熔化到145℃,受到一次活塞冲程循环力的作用并重新固化的DSC谱。图7是甘油三硬脂酸酯熔化到145℃,受到5次活塞冲程循环力的作用并重新固化的DSC谱。图8是甘油三硬脂酸酯熔化到120℃,受到一次活塞冲程循环力的作用并重新固化的DSC谱。图9是甘油三硬脂酸酯熔化,受到超声波力作用并重新固化的DSC谱。图10表示产生蜡变形所须力的活塞设备图。图12表示用于变形蜡包覆核心材料的设备图。本说明书中“蜡”一词指的是尽可能广的含义,设想有从动物、植物和矿物得到的有机酯和蜡状化合物,包括这三种来源的全部改性化合物,以及那些具有类似性质的合成材料。一些可单独或联合使用本发明的方法和设备的天然和合成蜡实例见表1所示。表1甘油三硬脂酸酯甘油二硬脂酸酯DYNASANTMSTEROTEXTMHM,K110,114,116,118CANOLA蜡/油COTTONFLAKESSOYAFLAKES蓖麻蜡(CASTORWAX)油菜子蜡蜂蜡巴西扇棕蜡(CARNAUBAWAX)CANDELILLA蜡微粒蜡(MICROWAX)(石油基)BESQUARETM蜡#195A专用脂肪TM(SPECIALFATTM)BOLERTM蜡101442,44,168TBESQUARETMWAX#195WENERGYBOOSTERTMASTORTM蜡180ASTORTM蜡150对本申请的方法和设备中揭示的目的,通过将它们应用于普通类别的蜡,如甘油三酯便于考虑和说明本方法和设备。事实上,甘油三酯常为复杂混合物,根据甘油三酯的来源,无论是动物还是植物来源,甘油三酯可由饱和的或不饱和的较短的羧酸或较长的羧酸形成。按规律、由较短链、不饱和羧酸形成的甘油三酯比由长链,饱和酸形成的甘油三酯熔化温度低。在多数情况下,不只是一种类型羧酸形成甘油三酯,此外,甘油三酯(室温下无论它是液体还是固体)的物理特性不仅可由酯化结合的羧酸来决定,而且可由羧酸结合到甘油羟基的位置来决定。因此,动物甘油三酯与植物甘油三酯不同之处不在于饱和酸对不饱和酸或给定长度酸的总比例,而在于不饱和酸进入甘油基分子上三个羟基的位置。同样具代表性的是室温下为固体的天然甘油三酯,它没有单一精确熔点,因为大部分天然产品中存在各种甘油三酯。工业上可以选择纯级别能形成甘油三酯的长链羧酸得到甘油三酯。甘油三酯的工业制备最初采用互相连系的多种甘油三酯天然产品,加工不仅要使酸取代物饱和而且还要在成品材料中减少甘油三酯种类。本发明的方法和设备通过18一碳硬脂酸同整个甘油基分子的三个羟基团酯化形成的单酸甘油三酯,甘油三硬脂酸酯(三硬脂酸甘油酯)清楚地说明,硬脂酸是全饱和羧酸。申请人所知的最适合工业级的三硬脂酸甘油酯是由DynamitNobel,HulsAmerica子公司制造的产品,商标为“Dynasan118”。Dynasan118是由植物源得到的高纯度材料,它含有较少的不同长度酯化酸的甘油三酯分子。同样,市场上也可购到低纯度甘油三酯材料,商标为Sterotex。由制造厂供货,Dynasan118为结晶β型白色微晶粉末。由图1中表示的Dynasan118试样的差示扫描量热器(DSC)谱可见,仅有单一吸热峰中心位于72℃左右,这表明只存在单一多晶型,其熔点在β型熔点温度范围内。类似于其它的甘油三酯,当Dynasan118三硬脂酸甘油酯加热到熔融相,接着冷却时,结晶成α和β两种多晶型。参见图2,Dynasan118开始加热到125℃,再凝固,α多晶型体在较低温度熔化,由图2DSC谱可知,吸热峰中心位于约54℃,稳定的β多晶型体在较高温度熔化,由图2DSC谱可知,吸热峰中心位于约72℃。重新固化的三硬脂酸甘油酯,很明显其内部共有两种结晶结构。在图2的DSC谱中,α和β型吸热峰之间向上(放热的)峰值中心在约57.5℃,为结晶放热。该图表示了三硬脂酸甘油酯结晶热的典型DSC谱。根据图中DSC谱,有人评述第一,DSC谱中峰的绝对高度(或深度)只反映用来产生该谱的试样质量。因此,一种谱对另一种谱不同的峰高(或深度)对鉴别材料存在的多晶形式没有意义。不同的多晶型是通过其在不同温度熔化来区分的。熔化三硬脂酸甘油酯结晶为α和β多晶型的相对比例有所不同,这取决于作用于三硬脂酸甘油酯试样的加热和冷却方式。图2表示了熔化和再固化的三硬脂酸甘油酯。在图1和图2DSC谱中,由其峰宽度明显可见对α和β型都存在熔点区域,确切原因尚不清楚。申请人对峰宽度作了两种可能的解释,首先,即使在固态(结晶后)时,一些无序或随机分布的三硬脂酸甘油酯可能被封入结晶构成中,从而局部改变了结晶结构和熔点。其次,因为工业制备三硬脂酸甘油酯的性质,不能得到完全纯净而均质的材料,例如,并非所有的硬脂酸部分都完全饱和。无论它是饱和的或是不饱和的,一些短链或长链的羧酸均可同样参与酯化。因此,化合物范围了致了存在相应的熔点区域,这不仅反映在DSC峰宽度方面,而且同样反映在不同样品具有稍许不同或偏移的熔点。申请人认为第二种解释最可能。不同制造厂和/或由不同初始原料得到的三硬脂酸甘油酯由DSC测定时显示出多晶型所不同的峰宽度,以及稍偏移的熔点。然而,可能还有申请人尚不了解的其它因素在发生作用。本发明的目的是对液相蜡施力将蜡变形为不同液态,其特征在于,当其固化时,只有施加力才可由该形态固化而转变为不同形态,变形蜡表现的特征随之改变,使得它们更适用于制造加工,包括胶囊包覆加工。这个发现可由甘油三硬脂酸酯清楚地说明。图3是固化三硬脂酸酯DSC谱,它在90℃熔融相中,固化之前,受到活塞单次冲程压缩/膨胀循环力作用。对应于三硬脂酸甘油酯的α和β多晶型的峰值在图中很明显,用相应的说明鉴别。较低熔点α多晶型峰中心位于约60℃,高熔点β多晶型峰中心位于约78℃。在冲程循环中,活塞加到蜡上的最大压力约为4400磅/吋2。图4是固化三硬脂酸甘油酯的DSC谱,它在90℃熔融相中,固化之前,受到活塞冲程5次压缩/膨胀循环力作力。可以清楚地看到,当与图3中材料受到单个冲程循环力作用比较时,材料固化为α多晶型比β多晶型百分率要小得多。由活塞冲程循环加力到图4的材料上,将蜡熔融变性为能大比例固化为β多晶型的状态,图4中,较低熔点α多晶型的峰中心位于约61℃,高熔点β多晶型的峰中心位于约79℃。在冲程循环中,活塞加到蜡上的最大压力大约为4400磅/吋2。图5是固化三硬脂酸甘油酯DSC谱,它在90℃熔融相中,固化之前,受到活塞冲程20次压缩/膨胀循环力作用。对于这种试样,低熔点α多晶型体表现的峰值中心位于约59℃,高熔点β多晶型具有的峰值中心位于约79℃。对照图4和5的峰值高度比认为,活塞20次冲程循环与活塞5次冲程循环相比,前者完成的熔融蜡变形为β多晶型结晶并不比后者多许多。然而,用图3DSC谱、图4DSC谱或图5DSC谱比较,很明显由附加的活塞冲程循环施力将熔融蜡变形为能够固化为β多晶型状态比固化为α多晶型状态的比例大。图6是固化三硬脂酸甘油酯的DSC谱,它在145℃熔融相中,固化之前,受到活塞冲程一次压缩/膨胀循环力作用,很小的吸收峰中心位于约60℃,认为仍存在少量残余α多晶型。然而,很大部分β多晶型峰中心位于约76℃,说明已固化的变形三硬脂酸甘油酯主要是β多晶型。在冲程循环期间,活塞对蜡加的最大压力约为4400磅/吋2。很明显,加力可将三硬脂酸甘油酯蜡变形。图7是固化的三硬脂酸甘油酯DSC谱,它在145℃熔融相中,固化之前,受到活塞冲程5次压缩/膨胀循环力作用,单峰中心位于约77℃。这清楚表明,变形三硬脂酸甘油酯只固化为β多晶形物,没有任何残存的α多晶型。在每次冲程循环期间,活塞加到蜡上的压力约为5500磅/吋2。在此情况下,加力可将蜡材料,三硬脂酸甘油酯完全变形为在重新固化时仅具有高熔点β型的状态,而一般三硬脂酸甘油酯会结晶为α、β两种形态。该结果在现有技术中是完全意想和预计不到的。图8是固化三硬脂酸甘油酯DSC谱,它在120℃熔融相中,固化之前,受到活塞冲程一次压缩/膨胀循环力作用,在冲程循环期间,活塞加到蜡上的最大压力约为9360磅/吋2,在图8中,中心位于70℃左右的峰对应于β多晶型。图8清楚地说明用活塞单冲程循环力就可实现将熔融蜡变形为仅固化为高熔点β多晶型的状态。蜡变形似乎取决于两个因素1)加力时液蜡的温度。2)加到熔融蜡上的总力。图9是固化的超声波变形三硬脂酸甘油酯DSC谱,熔化三硬脂酸甘油酯,加热到90℃,搅拌同时使其受到强度为25瓦特/厘米2超声波作用十分钟。从图9可知,重新固化时,超声变形三硬脂酸甘油酯完全硬化为β多晶型,β多晶型峰中心位于约71℃,然而,应注意通过活塞冲程循环将三硬脂酸甘油酯变形为完全β多晶型仅需几秒钟时间,而超声变形需要10分钟。不过对申请人来说,目前可以得到一种设备,它既能用较大功率的超声波发射器,或能用发射器不同几何结构、空腔形状或是暴露区域(在流动室中)来施加更大的总力,而可能在较少时间内取得变形效果。上述实例中,施加于熔融蜡上的力将蜡变形为不同形态。产生变形力的设备实例参见图10。图10的设备由装配一搅拌器11的贮罐组成,以便搅拌贮罐1中的蜡3。如果需要,由加热线圈2对贮罐1加热,利用温度测量装置18测定贮罐1内的蜡材料3的温度。传送管14通向活塞系统13。活塞系统13由室15组成,两相对端有一进口阀6和出口阀7。室15与内有一可移动活塞5的活塞箱4相连接。可移动活塞在室4中由马达16驱动。马达16可以是水力、气动,电力。阀6和7可为电磁阀,手动阀或自动止回阀。出口传送管17在出口阀7处连结活塞系统13,并通向混合器或贮存器(没有表示)。如果需要,当蜡材料3从活塞系统通过时,为保持其温度,可用加热线圈12加热引至活塞系统13的传送管14,活塞室15和从活塞系统13引出的传送管17。如果需要,亦可加热混合器或贮存器(没有表示),以保持变形蜡材料的温度。为制备变形蜡,首先将天然蜡放置在贮罐1中,如果需要,将其熔化,并保持在熔点以上。或是预先熔化蜡或液蜡(环境温度下是液相)可放置在罐1中。用搅拌器11搅拌蜡直到温度测量设备18确定其温度均匀为止。在优选方案中,罐1位于活塞系统13之上以便液蜡3借重力输送到活塞系统13,液蜡3进入室15,在阀将室15密闭之后,箱4中的马达16驱动活塞5进行正和负位移循环,蜡受到力的作用,液蜡3在室15中受压下成为蜡8,液蜡3进入之后,阀6和阀7关闭,同时活塞循环,在封闭室15内,液蜡交替受到加压和释压作用,或是,可调节阀的动作使液蜡半连续流过室15。可采用两个止回阀作进口阀6和出口阀7来完成。当活塞升高时,室15内压力下降到外界压力以下,止回阀7防止已变形的材料返回室15,而止回阀6容许一定量液蜡3流入室15,当活塞5开始下行至它的冲程循环一半时,止回阀6和7关闭一段时间,使室15中压力升高,当液蜡3上压力超过止回阀7开启压力时,止回阀7打开,变形蜡流出室15进入转送管17。参考图7如前所示,在活塞5重复5次冲程循环之后,可实现在145℃熔化三硬脂酸甘油酯,完全变形成为液态,该液态基本上全部固化为β多晶型体。每次压缩产生大约5500磅/吋2室压。在该方法中变形蜡材料一般仅需要两秒钟。因此,变形蜡产量即便在很小室内也很高。在活塞设备优选实施例中,由气动水力泵组成活塞系统13,如由S.C.水力工程公司(S.C.HydraulicEngineeringCorporation)制造的型号为SC-10-600-8的泵。这种泵,在室内活塞加到液蜡材料上的力可通过选择供给马达上的气压来调节,对于ModelSC-10-600-8泵,启动泵的最小进口压力约为35磅/吋2。具代表性的泵进口压力范围从40-60磅/吋2便可产生足够力量。由于泵具有大约110倍的水力压力效应,上述进口压力能在室内产生4400-6600磅/吋2的压力,用其它泵还可使室内压力高达9360磅/吋2,由此可成功地变形蜡。如果需要,变形蜡材料19可以收集在贮罐内,加热保持液相以后使用,也可立即使用。图11所示是产生变形力的第二种设备实例,如果需要,由加热器/搅拌器21,它为联合加热元件和磁力搅拌器,加热处理容器20。待变形的天然蜡30,无论是液态或是固态,放置于容器20中,如果需要,蜡30可通过加热器/搅拌器21加热,同时,由加热器/搅拌器21带动的磁棒搅拌器22搅拌,直到温度测量仪器23测定其温度均匀为止。蜡30达到希望的均匀温度之后,将超声转化器25的操纵杆24放入液蜡30中,转化器25由电缆26连接到超声波发生器动力源27上。超声波28加到液蜡30上,再次将蜡30变形为可固化成物理形态有区别的液态蜡,对于三硬脂酸甘油酯,使用温度90°-145℃,一般熔融蜡受到超声力作用10分钟,其强度为25瓦特/厘米2。应用超声波期间连续搅拌,以保证全部熔融三硬脂酸甘油酯暴露于超声波中。一旦变形完全,变形的熔融三硬脂酸甘油酯可贮存在加热容器内或立即使用。通过加力使蜡变形可以考虑几种可能的物理机理。对这些多晶型蜡,如三硬脂酸甘油酯,将其转变为能硬化为稳定高熔点β多晶型的熔融蜡,可能有这样一种机理,即当活塞在高压下对室15内熔融蜡施力时,熔融蜡开始结晶成β型。这些最初的β型结晶9表示在图10的加压液蜡8中。离开室15的β型结晶10将作为进一步整理分子的成核中心,于是,当蜡固化时,它将主要的β多晶型结晶,由该机理,每当依次由活塞冲程循环加力时就产生更多的β型结晶,从而也产生大量的β型核心。在某处浓缩的β型核心10将能充分地引起液蜡完全以β多晶型固化。然而,申请人还不能排除这种可能的机理,即在活塞的负位移期间,压力释放或是通过止回阀时加压蜡释压引起了β型结晶形成。另一方面,力是通过设备而不是压力作用对蜡进行变形,其它机理作用是基于这样的事实,由超声波发出的力同样能将熔融蜡变形。通常认为超声波是通过在介质中产生的气泡取得效果,尽管会发生在前的介质空穴振荡。气泡崩溃伴随有局部冲击波、剪切力和不连续温度尖峰信号。或许正是剪切力、冲击波施加的力以及活塞循环或超声波产生的热使得蜡变形。申请人发现了这种结果,但不太清楚其机理。变形蜡一种重要的应用是作为胶囊包覆环境敏感材料的壳材,特别是对吸水和吸湿材料,它用来防止外界潮湿影响是很重要的。用变形蜡包覆芯材料在共同申请的美国专利,申请日相同,申请题目为“环境敏感材料的胶囊包覆”中有更详细论述。图12表示由本发明的方法和设备的变形蜡包覆芯材所用设备,受力作用变形的液蜡31与芯材32一起加入混合容器33中,如果需要保持蜡呈液相,通过加热外壳或夹套34对混合容器33加热,芯材32和变形蜡壳层材料31由混合器/搅拌器35混合。混合器/搅拌器35对芯材32和变形壳层材料31的混合物进行机械搅拌,以保证完全涂覆/包覆芯材32。混合器/搅拌器叶片36由马达37发动,在该优选方案中,可使搅拌叶片36作旋转和往复运动,在撤去容器33加热之后,变形蜡壳材31在芯材32周围凝固。另一方面,混合期间,由加热器34对容器33提供热量可能会逐步降低,一旦固化,变形蜡就在芯材颗粒周围产生永久涂层或壳层,形成胶囊。最初芯材32的颗粒大小根据生成胶囊的尺寸来确定,按照开始的芯材大小,生成的胶囊可分为微胶囊或宏观胶囊,这种名称区别不很确切。对于蜡类必须加热成为液相。在搅拌芯材和壳材混合物时,通过冷却容器33形成胶囊过程可在某种程度上得以加速。然而,缓慢地冷却芯材和壳材混合物并同时连续混合搅拌可以获得最佳效果。为了便于形成胶囊,与变形蜡壳材混合之前,芯材可以预热,其温度应低于液体变形蜡壳材。氯化胆碱是极易吸湿化合物的一个例子,它利用上述方法采用变形蜡成功地形成胶囊。用氯化胆碱作为芯材并用变形熔融三硬脂酸甘油酯作为壳材,得到的氯化胆碱胶囊有稳定的壳壁,在一段时间内不会降解。氯化胆碱胶囊可自由流动,不会发生胶囊的结块或粘结。它们保持相互之间自由滑动。这使得氯化胆碱胶囊有利于由已知的手段制成片剂,用变形三硬脂酸甘油酯壳形成的氯化胆碱胶囊显微照片显示,它具有完整、无裂缝的壳层。图2中重新凝固试样表示的天然三硬脂酸甘油酯多晶型体不能形成适宜的壳材来保护环境敏感性材料。当用于芯材涂层或形成胶囊时,多晶型体使外界条件如湿度、氧化物或还原物和其它化学试剂,更易接近芯材。甘油三硬脂酸酯通过本发明的方法和设备变形,以便完全转化为β多晶型,该甘油三硬脂酸酯提供了较完整的保护层以抵抗外部条件穿透至芯材。虽然芯材可用甘油三硬脂酸酯的多晶型或变形体形成胶囊,但正是变形产品可以作为优良壳材并提供对芯材的最佳保护。当用于胶囊化过程的壳材时,由本发明的方法和设备变形液蜡,由此得到的胶囊壳层对外部条件具更强的抵抗力。从而更充分地防止芯材受外界影响。用变形三硬脂酸甘油酯作为氯化胆碱芯材的壳壁材料就是很好的实例,这种胶囊连续暴露在潮湿大气条件下,经一段时间后重量会增加,这是因为水吸附到胶囊上或是由胶囊吸附水所致。为了测定在一段时间内重量的相对增加,与用二氧化硅微粒涂覆的胆碱酒石酸氢盐比较,因为胆碱酒石酸氢盐比氯化胆碱吸湿要小,它经常在必须有胆碱化合物的场合使用。然而,高分子量胆碱酒石酸氢盐使它在许多必须用胆碱场合并不适宜。表2说明四种试样增重百分比未处理氯化胆碱,胆碱酒石酸氢盐,没有变形的天然三硬脂酸甘油酯涂覆的氯化胆碱和变形的三硬脂酸甘油酯涂覆的氯化胆碱。表2形成胶囊的氯化胆碱水份吸附与未处理的吸附对照试样比较<tablesid="table1"num="001"><tablealign="center">试样材料在3小时内100%湿度下重量增加在6小时内100%湿度下重量增加试样中胆碱含量氯化胆碱(未经处理)21.7%36.2%85%胆碱酒石酸氢盐SiO28.0%13.2%47%在DYNASAN118中形成胶囊的氯化胆碱天然的7030芯/壳20.8%35.0%59.5%在DYNASAN118中形成胶囊的氯化胆碱变型7030芯/壳18.3%29.5%59.5</table></tables>(5个以上样品平均值一绝对重量升高%)从表2中可以看到,用天然的或变形三硬脂酸甘油酯壳制得的氯化胆碱胶囊比胆碱酒石酸氢盐的重量增加较多,而比未处理的氯化胆碱小,增加的重量与样品中含有的胆碱的实际数量相比较的结果表明变形蜡胶囊比天然蜡胶囊有明显改进,对于天然蜡胶囊的改进几乎等于未处理的氯化胆碱。在这些试验中,六小时之后,未处理的氯化胆碱大部分潮解了,留下一些剩余材料在少量液体中。同样,六小时后,天然蜡胶囊在表面上有液滴或水珠。然而,六小时后,变形蜡胶囊仍明显干燥、亦可自由流动,因而,变形蜡壳形成胶囊已克服了用胆碱氯化物操作的主要问题,即它的吸湿性。显然,天然三硬脂酸甘油酯所成壳不能象变形三硬脂甘油酯那样有效地防止重量增加。这是由于在天然材料中含有多种多晶形态从而降低了壳结构的完整性。由变形三硬脂酸甘油酯形成的氯化胆碱胶囊即使暴露在100%湿度环境中,伴随着它的重量增加,仍能自由流动,显微镜下检查其壳的结构也没有变化。进而,在继续暴露在潮湿的大气条件下,分析变形三硬脂酸甘油酯氯化胆碱胶囊中的胆碱含量表明原包覆的胆碱仍在胶囊内并保持活性。值得一提的是,重量增加原因尚不完全清楚,可能是一些水被吸入壳层蜡状三硬脂酸甘油酯分子间的空隙中。水同样可能进入胶囊的氯化胆碱芯部。另一可能的原因是水粘附在胶囊表面,最后,一些在混合中没有被包覆的剩余胆碱也可能粘附到胶囊的表面并吸收水。然而,用显微图表明在胶囊胶体的外表面没有残留的氯化胆碱结晶。无论是哪种原因使重量增加,在变形三硬脂酸甘油酯壳内的氯化胆碱芯胶囊均保持自由流动并保持在胶囊内而不泄漏。变形三硬脂酸酯无疑是优良的壳材。尽管采用甘油三硬脂酸酯作为实例讨论了本发明的方法和设备。显然,本发明不限于在室温下的普通固体蜡类以及用于形成胶囊的蜡。本发明的方法和设备也可用于在环境温度下为液体的蜡类,以及在变形状态除形成胶囊外的其它用途的蜡类。很明显,申请人已发现蜡类在受到力作用后,以变形液态存在,所具有的性质极不同于蜡在受到力之前所具有的性质,本发明的变形蜡可以有效地改变和应用,即蜡更广泛地用于各种工业过程中,变形蜡可以在变形后以凝固状态和液态使用。尽管申请人公开了两种可供选择的设备用来对蜡加力,但申请人的发现显然不限于那两种设备,申请人的发明范围将由以下的权利要求限定。权利要求1.一种将蜡变形的设备包括使蜡受到力作用的装置。2.如权利要求1的设备,其中使蜡受到力作用的装置包括a-使蜡通过的室;b-附属该室的进口阀;c-附属该室的出口阀;d-附属该室的活塞箱;e-在该箱内安置的可移动活塞,以便活塞对蜡作用;以及f-移动活塞的装置。其中蜡通过阀关闭在室内,当活塞位移时,受到活塞压缩/膨胀循环的作用。3.如权利要求1的设备,其中使蜡受到力作用的装置包括a-装蜡容器b-超声波发射器;和c-超声波发射器动力源其中该超声发射器放置在蜡中,当上述动力源操作时,蜡暴露在超声波中。4.将蜡变形的设备包括a-使蜡通过的室;b-附属该室的进口阀;c-附属该室的出口阀;d-附属该室的活塞箱;e-在上述箱内安置的可移动活塞,以便活塞可施加力到蜡上;和f-移动活塞的装置其中蜡通过阀关闭在室内,当活塞位移时,受到活塞压缩/膨胀循环的作用。5.如权利要求4的设备还包括用来加热设备的装置以使设备中的蜡呈液相。6.如权利要求4的设备其中上述进口阀和出口阀是止回阀。7.如权利要求4的设备还包括a一装蜡的贮罐;b一将贮罐连接到该室的传送管,蜡可通过它进入室内;c加热贮罐和上述传送管的装置,以便蜡呈液相。8.如权利要求7的设备还包括用来加热设备的装置,以使设备中的蜡呈液相。9.如权利要求7的设备其中该进口阀和出口阀是止回阀。10.一种将多晶型蜡变形为能够固化为稳定高熔点多晶型之状态的设备包括a-使蜡通过的室;b-附属该室的进口阀;c-附属该室的出口阀;d-附属该室的活塞箱;e-在该箱内安置的可移动活塞,以便活塞可施加力到蜡上;和f-移动活塞的装置其中蜡通过阀关闭在室内,当活塞位移时,受到活塞压缩/膨胀循环的作用。11.如权利要求10的设备还包括加热设备的装置以使设备中的蜡保持液相。12.如权利要求10的设备其中上述进口阀和出口阀是止回阀。13.如权利要求10的设备还包括a-装蜡的贮罐;b-将贮罐连接到该室的传送管,蜡可通过它进入室内;c加热贮罐和上述传送管的装置,以使蜡保持液相。14.如权利要求13的设备还包括加热设备的装置以使设备中的蜡保持液相。15.如权利要求13的设备其中上述进口阀和出口阀是止回阀。16.一种将蜡变形的设备包括a-装蜡的容器;b-超声波发射器;和c-超声波发射器动力源其中该超声波发射器放置在蜡中,当上述动力源操作时,蜡暴露在超声波中。17.如权利要求16的设备还包括加热上述容器的装置以使蜡呈液相。18.一种将多晶型蜡变形为能够固化为稳定高熔点多晶型之状态的设备包括a-装蜡的容器;b-超声波发射器;和c-超声波发射器动力源其中该超声波发射器放置在蜡中,当上述动力源操作时,蜡暴露在超声波中。19.如权利要求18的设备还包括加热上述容器的装置以使蜡呈液相。20.将蜡变形的方法包括下列步骤a.将蜡放入并封闭在室中,在此它受到活塞的作用;和b.上述蜡在室内受到至少一次活塞冲程循环的作用。21.如权利要求20的方法还包括在将蜡放入上述室之前熔化蜡的步骤。22.将蜡变形的方法包括下列步骤a.将蜡放在容器中;b.蜡中放入超声发射器;和c.使蜡受到超声作用23.如权利要求22的方法还包括在将蜡放入上述容器之前熔化蜡的步骤。24.将蜡变形的方法包括使蜡受力。25.如权利要求24的方法其中蜡通过下列步骤受力a.蜡放入并封闭在室中,在此它受到活塞的作用b.上述蜡在室内受到至少一次活塞冲程循环的作用26.如权利要求24的方法,其中蜡通过下列步骤受力a.将蜡放入容器中;b.在蜡中放入超声发射器;和c.使蜡受超声波作用27.如权利要求24的方法还包括在蜡受力以前熔化蜡的步骤。28.如权利要求27的方法其中蜡通过下列步骤受力a.蜡放入并封闭在室中,在此它受到活塞的作用;和b.上述蜡在室中受到至少一次活塞冲程循环的作用。29.如权利要求27的方法其中蜡通过下列步骤受力a.将蜡放入容器中;b.在蜡中放入超声发射器;和c.使蜡受超声波作用30.一种将多晶型蜡变形为能基本上固化为稳定高熔点多晶型之状态的方法包括下列步骤a.上述蜡放入并封闭在室中,在此它受到活塞的作用b.上述蜡在室内受到至少一次活塞冲程循环的作用31.如权利要求30的方法还包括在将该蜡放入室内之前熔化蜡的附加步骤。32.一种将多晶型蜡变形为能基本上固化为高熔点稳定形之状态的方法包括下列步骤a.将蜡放入容器中;b.在蜡中放入超声发射器;和c.使蜡受超声波作用33.如权利要求32的方法还包括在将该蜡放入容器之前熔化蜡的附加步骤。34.一种将蜡变形的方法包括使蜡受压力作用。35.如权利要求34的方法其中蜡通过下列步骤受压力作用a.将蜡放入并封闭在室中,在此它受到活塞的作用;和b.上述蜡在室中受到至少一次活塞冲程循环的作用36.如权利要求34的方法其中蜡通过下列步骤受压力作用a.将蜡放入容器中;b.在蜡中放入超声发射器;和c.使蜡受超声波作用37.如权利要求34的方法还包括在蜡受压力作用之前熔化蜡的步骤。38.如权利要求37的方法其中蜡通过下列步骤受压力作用a.将蜡放入并封闭在室中,在此它受到活塞的作用;和b.上述蜡在室中受到至少一次活塞冲程循环的作用39.如权利要求37的方法其中蜡通过下列步骤受压力作用a.将蜡放入容器中b.蜡中放入超声发射器;和c.使蜡受超声波作用40.将蜡变形的方法包括使蜡受到冲击波作用。41.如权利要求40的方法其中蜡通过下列步骤受到冲击波作用a.将蜡放入并封闭在室中,在此它受到活塞的作用;和b.上述蜡在室中受到至少一次活塞冲程循环的作用42.如权利要求40的方法其中蜡通过下列步骤受到冲击波作用a.将蜡放入容器中;b.蜡中放入超声发射器;和c.使蜡受超声波作用43.如权利要求40的方法还包括在蜡受到冲击波作用之前熔化蜡的步骤。44.如权利要求43的方法其中蜡通过下列步骤受到冲击波作用a.将蜡放入并封闭在室中,在此它受到活塞的作用;和b.上述蜡在室中受到至少一次活塞冲程循环的作用45.如权利要求43的方法其中蜡通过下列步骤受到冲击波作用a.将蜡放入容器中;b.在蜡中放入超声发射器;和c.使蜡受超声波作用46.将蜡变形的方法包括使蜡受到剪切力作用。47.如权利要求46的方法其中蜡通过下列步骤受到剪切力作用a.将蜡放入并封闭在室中,在此它受到活塞的作用;b.上述蜡在室中受到至少一次活塞冲程循环的作用。48.如权利要求46的方法其中蜡通过下列步骤受到剪切力作用a.将蜡放入容器中;b.在蜡中放入超声发射器;和c.使蜡受超声波作用49.如权利要求46的方法还包括在蜡受到剪切力作用之前熔化蜡的步骤。50.如权利要求49的方法其中蜡通过下列步骤受到剪切力作用a.将蜡放入并封闭在室中,在此它受到活塞的作用;和b.上述蜡在室中受到至少一次活塞冲程循环的作用51.如权利要求49的方法其中蜡通过下列步骤受到剪切力作用a.将蜡放入容器中;b.在蜡中放入超声发射器;和c.使蜡受超声波作用。全文摘要本发明的方法和设备可将天然的和合成的蜡变形为一种状态,其特征在于当该蜡固化时,它们以与未经变形蜡所固化形态不同的形态固化。变形是通过使蜡受到力的作用实现的。本发明公开了一种活塞设备和超声波设备,它们作为提供产生变形力设备的实例。甘油三酯是可通过本发明的方法和设备变性的蜡类之一。变形甘油三酯蜡用于胶囊包覆工艺时,能形成优良的壳层。文档编号B06B1/02GK1055950SQ91103068公开日1991年11月6日申请日期1991年4月6日优先权日1990年4月6日发明者小布鲁斯·K·雷丁申请人:小布鲁斯·K·雷丁
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