Oploskoffie en melkpoeder worden geproduceerd door sproeidrogen. Fraunhofer-onderzoekers hebben deze techniek aangepast aan de lastige kwestie van het opnemen van onoplosbare stoffen in kern-schildeeltjes. De nieuwe methode helpt de concentratie van actieve ingrediënten in therapeutische medicijnen te verminderen.

Inkapseling wordt gebruikt in cosmetica en farmaceutica om actieve ingrediënten te beschermen tegen invloeden van buitenaf zoals agressief maagzuur. Een ander gebruik van inkapseling is om de afgifte van actieve ingrediënten in het lichaam te regelen:afhankelijk van de permeabiliteit van het schaalmateriaal, de medicatie wordt geleidelijk toegediend in plaats van allemaal tegelijk. Omdat dergelijke systemen meerdere, kleinere doses over een langere periode, de medicamenteuze behandeling wordt beter verdragen en is gemakkelijker toe te dienen. In sommige gevallen, het betekent dat je slechts één pil per dag moet nemen in plaats van drie.

Onoplosbare stoffen zijn een probleem

De eerste stap van het inkapselingsproces omvat het oplossen van het actieve ingrediënt in een vloeibaar medium en het mengen met het schaalmateriaal. Vervolgens wordt de oplossing via een pijpleiding naar een opening in het midden van een mondstuk geleid, omgeven door een ringvormig kanaal waardoor perslucht met hoge snelheid wordt geïnjecteerd. De druk verspreidt de oplossing in een aerosol van fijne druppeltjes, die vervolgens in een droogcilinder wordt gespoten. Hier, de vloeistof verdampt, waardoor een fijn poeder van kern-schaaldeeltjes achterblijft. Het probleem is dat het moeilijk is om onoplosbare stoffen met andere materialen te mengen. Dit beperkt de keuze van schaalmaterialen die kunnen worden gebruikt om de deeltjes te produceren.

Drie-weg mondstuk maakt eindeloze combinaties van materialen mogelijk

"Om deze reden, we gebruiken een driewegsproeier om het spuiten uit te voeren. Het voordeel is dat hierdoor twee stoffen afzonderlijk naar de spuitmond kunnen worden gevoerd. De afschuifkrachten mengen de stoffen bij de opening van het mondstuk, het creëren van een aerosol die beide materialen bevat, " legt Michael Walz uit, die de nieuwe techniek ontwikkelde en optimaliseerde met zijn collega Dr. Achim Weber aan het Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB in Stuttgart.

Dit systeem maakt eindeloze combinaties van materialen mogelijk, waardoor de gecontroleerde afgifte van actieve ingrediënten kan worden aangepast aan verschillende toepassingen. "We kunnen de deeltjesgrootte en de inkapselingsefficiëntie wijzigen door de juiste stoffen te selecteren en door de concentratie van de oplossing te variëren, de vloeistofvolumestroom, de droogtemperatuur, en de druk die op het mondstuk wordt uitgeoefend. Dit geeft ons de mogelijkheid om op bijna elke klantbehoefte te reageren en oplossingen te ontwikkelen die zijn afgestemd op hun behoeften, ' zegt Weber.

Het nieuwe proces voor het inkapselen van actieve ingrediënten kan interessant zijn voor kunstmestfabrikanten en voedselverwerkende bedrijven, evenals voor de cosmetica- en farmaceutische industrie.