DE2909547A1 - Alkaloide enthaltende mikrokapseln und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Alkaloide enthaltende mikrokapseln und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2909547A1
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DE19792909547
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Robert Gordon Bayless
Jun Hubert Bradley
Danny Allen Davis
Ronald Lee Hart
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    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/06—Making microcapsules or microballoons by phase separation
    • B01J13/08—Simple coacervation, i.e. addition of highly hydrophilic material
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    • Y10T428/2989—Microcapsule with solid core [includes liposome]

Description

Alkaloide enthaltende Mikrokapseln und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die Erfindung betrifft alkaloidhaltige Mikrokapseln und ein Verfahren zur Herstellung dieser Mikrokapseln..
Die in letzter Zeit ausgedrückte Besorgnis über die Wirkungen der Verbrennungsnebenprodukte von Zigarettenrauch ^ auf Raucher hat einen Bedarf für Produkte geschaffen, die anstelle von Tabak verwendet werden können. Optimal sollte ein erfolgreiches Tabakaustauschprodukt einen Rauch bilden, der eine wesentlich geringere Menge unerwünschter Komponenten enthält als Tabakrauch und einen Geschmacks- ■*-0 eindruck vermitteln und eine Brenngeschwindigkeit haben, die den entsprechenden Eigenschaften des Tabaks annehmbar ähnlich sind.
Ein Beispiel eines Tabakaustauschprodukts wird in der US-PS 3 931 824 beschrieben. Dieses Tabakaustauschmate-
' rial besteht im Grunde aus brennbaren organischen Materialien, beispielsweise Cellulosederivaten, und einem unbrennbaren Füllstoff. Ein zusätzlicher Geschmackseindruck und Geruchseigenschaften werden beim Tabakaustauschmaterial der US-PS 3 931 824 durch Einbeziehen der ver-. schiedensten Zusatzstoffe, beispielsweise Tabakextrakte, Fruchtextrakte und verschiedene Aromastoffe, erzielt. Außerdem wird festgestellt, daß Nikotin und andere Alkaloidprodukte in geregelten Mengen zugesetzt v/erden können.
2^ Es ist erwünscht, den Tabakaustauschmaterialien, wie sie in der vorstehend genannten US-Patentschrift beschrieben werden, Nikotin zuzusetzen, um die Gleichartigkeit des Geschmackseindrucks des Ersatzprodukts
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mit dem von Tabak zu steigern. Da jedoch Tabakalkaloide, beispielsweise Nikotin, leicht flüchtig sind, wenn sie vom Tabak isoliert werden, ist es schwierig, wenn nicht technisch unmöglich, ein kommerziell befriedigendes Ta- ^ bakersatzprodukt, das Nikotin enthält, herzustellen.
Beispielsweise wären zur Handhabung der Tabakalkaloide beim Herstellungsverfahren Sicherheitsmaßnahmen, beispielsweise kostspielige Absauge- und Überwachungsapparaturen, erforderlich, um zu gewährleisten, daß die Konzentration der Tabakalkaloiddämpfe im Herstellungsbetrieb genügend niedrig bleibt. Zusätzlich zu den Problemen, die bei der Einarbeitung der Tabakalkaloide in Tabakaustauschprodukte auftreten, kann die Lagerbeständigkeit der Tabakalkaloide enthaltenden Austauschprodukte auf Grund der verhältnismäßig hohen Verflüchtigungsgeschwindigkeit der Tabakalkaloide zu kurz sein, um diese technisch und kommerziell brauchbar zu machen.
Es wurde nun gefunden, daß die Herstellungs- und Verpackungsschwierigkeiten, die bei der Einarbeitung von Tabakalkaloiden in Tabakaustauschprodukte auftreten, vermieden werden können, wenn die Tabakalkaloide von Mikrokapseln umhüllt und die hergestellten Mikrokapseln in das Austauschprodukt eingearbeitet werden. Zwar sind zahlreiche Verfahren der Bildung von Mikrokapseln be-
kannt, jedoch war es vor der Erfindung nicht möglich, Tabakalkaloide nach einem dieser bekannten Verfahren mit Mikrokapseln zu umhüllen.
Von den zahlreichen verschiedenen bekannten Verfahren der Einhüllung in Mikrokapseln erschienen Verfahren, bei denen die Flüssig-Flüssigphasentrennung zur Bildung eines Materials ausgenutzt wird, das flüssige Kerne zu umhüllen vermag, die aussichtsreichen Verfah-
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ren zur Bildung von Mikrokapseln zu sein, die ein Tabakalkaloid enthalten. Im allgemeinen werden diese Verfahren der Umhüllung mit Mikrokapseln unter Ausnutzung der Flüssig-Flüssigphasentrennung durchgeführt, indem zunächst ein gerührtes System gebildet wird, das
a) einen geschlossenen flüssigen Träger, z.B. Toluol,
b) eine Dispersion von Einzelmengen des zu umhüllenden Materials, d.h. das Kernmaterial der Kapsel, das entweder aus festen Teilchen oder Tröpfchen einer mit dem flüssigen Träger nicht mischbaren Lösung besteht, und
c) ein im geschlossenen flüssigen Träger gelöstes wandbildendes Material enthält. Anschließend wird die Phasentrennung des wandbildenden Materials vom flüssigen Träger ausgelöst, und das wandbildende Material umhüllt die einzelnen Kapselkerne unter Bildung von Mikrokapseln. Abschließend wird das Material der Kapselwand in irgendeiner Weise gehärtet. Typisch für diese Verfahren sind die in den US-PSen 3 155 590, 3 415 758, 3 748 277 und 3 674 704 beschriebenen Verfahren.
Tabakalkaloide sind jedoch in den verschiedensten organischen und anorganischen Flüssigkeiten löslich und können in der Praxis nicht nur in einer Flüssigphase für die Einhüllung durch Mikrokapseln gemäß den bekannten Verfahren gehalten werden.
Gegenstand der Erfindung sind Mikrokapseln, die ein Alkaloidmaterial enthalten und aus einem Kernmaterial, das ein Alkaloidmaterial enthält, bestehen. Das Kernmaterial ist von einer Wand aus verhältnismäßig wasserundurchlässigem, gewöhnlich vernetzten! polymerem Material eingekapselt, das das Kernmaterial umschließt.
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Die Mikrokapseln gemäß der Erfindung können wie folgt hergestellt werden: Man mischt u.a. a) ein polymeres Wandmaterial, b) einen mit Wasser nicht mischbaren flüssigen Träger, der das polymere Wandmaterial zu lösen vermag, und c) einen mit dem flüssigen Träger nicht mischbaren wässrigen Träger, der ein im flüssigen Träger im wesentlich unlösliches Alkaloidmaterial enthält und in dem flüssigen Träger in Form einer Vielzahl von winzigen Einzelmengen dispergierbar ist. Das hergestellte Gemisch wird gerührt, um den das Alkaloidmaterial enthaltenden wässrigen Träger in Form von einzelnen, winzigen Kernmaterialeinheiten innerhalb des gesamten flüssigen Trägers, in dem das polymere Wandmaterial gelöst ist, zu dispergieren und ein gerührtes oder bewegtes System auszubilden, in dem der flüssige Träger eine geschlossene erste Phase bildet. Das gelöste polymere Wandmaterial wird von der ersten geschlossenen Phase des gerührten Systems abgetrennt, indem Flüssig-Flüssigphasentrennung ausgelöst wird. Als Folge werden Hüllen aus dem Wandmäterial um die winzigen Einheiten aus Kernmaterial gebildet. Das polymere Wandmaterial in den Hüllen wird dann gewöhnlich durch Vernetzen gehärtet, wobei Schutzwände um die winzigen Einheiten des Kernmaterials gebildet werden.
Die gemäß der Erfindung hergestellten Mikrokapseln weisen ein Kernmaterial auf, das ein Alkaloidmaterial trägt. Vorzugsweise wird das Alkaloidmaterial in einem wässrigen Träger getragen. Das Kernmaterial ist von einer Wand eines verhältnismäßig wasserundurchlässigen polymeren Materials umhüllt. Diese Mikrokapseln eignen sich als Zusatzstoffe zu Rauchmaterialien und sind außerdem als solche wertvoll als Schädlingsbekämpfungsmittel mit
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verlängerter Wirkung, Futterergänzung u.dgl.
Zu den Alkaloidmaterialien, die in das Kernmaterial der Mikrokapseln gemäß der Erfindung einbezogen werden können, gehören Alkaloide, insbesondere die Tabakalkaloide, beispielsweise Nikotin, Nornikotin oder Anabasin, und ihre Derivate, die sämtlich bekannt sind, in einer Form, die in dem zur Mikrokapselbildung verwendeten flüssigen Träger im wesentlichen unlöslich ist. Das Kernmaterial kann aus einer Supension der alkaloiden Materialien bestehen, jedoch werden wässrige Lösungen dieser alkaloiden Materialien oder ihrer Derivate bevorzugt.
Die Tabakalkaloide sind stickstoffhaltige Basen und können in der nicht-protonierten Form oder in Form der freien Base oder in der protonierten Form oder in Form des Säureadditionssalzes vorliegen. Für die Zwecke der Erfindung werden die Tabakalkaloide vorzugsweise in Form von wasserlöslichen Derivaten, beispielsweise als Säureadditionssalze, verwendet, die im organischen flüssigen Träger im wesentlichen unlöslich, d.h. nur schwer löslich, und vorzugsweise in diesem Träger unlöslich sind. Als wasserlösliche Derivate von Tabakalkaloiden eignen sich beispielsweise die wasserlöslichen Säureadditionssalze, die sie mit einer physiologisch unbedenklichen organischen oder anorganischen Säure bilden.
Besonders bevorzugt als wässrige Kernmaterialien für die Verwendung in Mikrokapseln, die als Zusatzstoffe zu Tabakaustauschmaterialien vorgesehen sind, werden wässrige Lösungen eines Säureadditionssalzes eines Tabalalkaloids mit einer verhältnismäßig starken Säure, die ein verhältnismäßig niedriges Äguivalentgewicht aufweist. Bevorzugt für diesen Zweck werden organische oder anor-
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ganische Säuren mit wenigstens einem pK-Wert von etwa 5 oder weniger, vorzugsweise mit wenigstens einem pK-Wert im Bereich von etwa 2 bis 4. Als Beispiele solcher Säuren seien genannt: Citronensäure (pK.=3,O8, pK2=4,74, pK3=5,4O), Orthophosphorsäure (^^=2,12, pK2=7,21, pK3=12r67), phosphorige Säure (pK1=2,00, pK2=6,59), Pyrophosphorsäure (PK1=O,85, pK2=l,49, pK3=5,77, pK3=8,22), Apfelsäure ^^=3,40, pK2=5,ll) und d-Weinsäure CpK1=2,98, pK2=4,34).
Um die Zurückbehaltung des Nikotins in der Mikrokapsel zu verlängern, wird außer dem Nikotin-Säureadditionssalz vorzugsweise ein Überschuß der entsprechenden Säure in das Kernmaterial einbezogen. Inbesondere erwies sich die Anwesenheit der entsprechenden Säure in einer Menge von etwa 0,1 bis 100 Gewichts-% im Überschuß über die zur Bildung des Säureadditionssalzes stöchiometrisch erforderliche Menge als besonders vorteilhaft.
Die Wand der Mikrokapsel ist ein verhältnismäßig wasserundurchlässiges, polymeres Material, das das Kernmaterial vollständig umhüllt und damit einkapselt. Bei Mikrokapseln, die als Zusatzstoffe in Tabakaustauschmaterialien verwendet werden sollen, muß das Wandmaterial in der Lage sein, das Alkaloid (beispielsweise durch Diffusion, durch Zerbrechen oder Verbrennen der Mikrokapseiwand) bei den Temperaturen, die in diesen Tabakaustauschmaterialien erzeugt werden, wenn sie glühen,freizugeben. Ein geeignetes Wandmaterial für diesen Zweck ist ein vernetztes Polymerisat, vorzugsweise ein vorher teilhydrolj.siertes Ähtylen-Vinylacetat-Copolymerisat.
Für gewisse EndVerwendungen, beispielsweise als Schäd-
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lingsbekämpfungsmittel, ist es erwünscht, daß die Wand der Mikrokapseln für das eingekapselte Kernmaterial semipermiabel ist, damit das darin enthaltene Alkaloid langsam in geregelter Weise aus den Kapseln entweichen kann, nachdem die Mikrokapseln auf die zu behandelnden Flächen gestreut worden sind. Diese Semipermiabilität könnte erleichtert werden durch Mischen von relativ undurchlässigen Mikrokapseln mit einer Lösung, die die Wand der Mikrokapseln unmittelbar vor dem Gebrauch abzubauen pflegt. Als Alternative kann die Wand dieser Mikrokapseln relativ durchlässig gemacht werden, indem das polymere Wandmaterial nur teilweise vernetzt wird. Für gewisse Anwendungen kann die Vernetzung des Wandmaterials völlig überflüssig sein. In diesem Fall kann die Wand der Mikrokapseln durch Trocknen gehärtet werden.
Mikrokapseln, die ai.kaloides Material enthalten, können wie folgt hergestellt werden: Man mischt u.a. a) ein polymeres Wandmaterial, b) einen mit Wasser nicht mischbaren flüssigen Träger, der das polymere Wandmaterial zu lösen vermag und c) einen wässrigen Träger, der mit dem flüssigen Träger nicht mischbar ist und ein alkaloides Material trägt, das im flüssigen Träger im wesentlichen unlöslich und im flüssigen Träger als Vielzahl von einzelnen winzigen Kernmaterialmengen dispergierbar ist. Das hergestellte Gemisch wird bewegt oder gerührt, um den das alkaloide Material tragenden wässrigen Träger in Form von einzelnen winzigen Kernmaterialmengen innerhalb des gesamten flüssigen Trägers zu dispergieren, wobei ein gerührtes oder bewegtes System gebildet wird, in dem der flüssige Träger die größere Komponente des Systems darstellt. Das polymere Wandmaterial ist im flüssigen Träger gelöst. Anschließend
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wird Phasentrennung innerhalb des gerührten System ausgelöst/ um das Wandmaterial vom flüssigen Träger zu trennen und "embryonische" Hüllen aus dem Wandmaterial um die Einheiten des Kernmaterials zu bilden. Abschließend wird das Wandmaterial in den "embryonischen" Hüllen vernetzt, wobei Schutzwände um die Kernmaterialeinheiten der Kapsel gebildet werden.
Bei einem bevorzugten Verfahren zum Einkapseln von Tabakalkaloiden, beispielsweise Nikotin, Anabasin und Nornikotin, wird zunächst ein wässriger Träger gebildet, der ein Tabakalkaloid trägt. Vorzugsweise geschieht dies durch Bildung eines wasserlöslichen Derivats des Tabakalkaloids in einer wässrigen Lösung. Der das Tabakalkaloid enthaltende wässrige Träger wird dann einem Mikrokapselbildungsprozeß unterworfen, der zum Typ des Flüssig-Flüssigphasentrennprozesses gehört, wobei ein organischer flüssiger Träger, ein wässriges Kernmaterial, das ein Säureadditionssalz eines Alkaloids ist, und als wandbildendes Material ein teilhydrolysiertes Ä'htylen-Vinylacetat-Copolymerisat verwendet werden. Die bei diesem Prozeß gebildete Mikrokapselwand wird anschließend gehärtet.
Säureadditionssalze der Tabakalkaloide können durch Neutralisation des Alkaloids in Form seiner freien Base mit einer geeigneten Menge einer organischen oder anorganischen Säure hergestellt werden. Als Beispiele solcher Säuren seien genannt: Essigsäure, Milchsäure, Salicylsäure, Glykolsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, Maleinsäure, Apfelsäure, Palmitinsäure, Protocatechusäure, Citronensäure, Orthophosphorsäure, phosphorige Säure, Pyrophosphorsäure und Methansulfonsäure. Die Neutralisation kann nach verschiedenen bekannten Verfahren vor-
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genommen werden, die für die Herstellung von Säureadditionssalzen allgemein geeignet sind. Die Wahl des geeignetsten Verfahrens hängt von verschiedenen Faktoren einschließlich der Einfachheit der Operation, wirtschaftlichen Erwägungen und insbesondere von den Löslichkeitseigenschaften der jeweiligen freien Base, der Säure und des Säureadditionssalzes ab. Wenn die Säure in Wasser löslich ist, kann die freie Base in Wasser, das eine äquivalente Menge der Säure enthält, gelöst und gegebenenfalls nach der Reaktion das Wasser durch Abdampfen entfernt werden. In gewissen Fällen wird das Salz aus der wässrigen Lösung ausgefällt, insbesondere wenn die Lösung gekühlt wird. Wenn die Säure in einem relativ nichtpolaren Lösungsmittel, beispielsweise Diäthyläther oder Diisopropyläther, löslich ist, können getrennte Lösungen der Säure und der freien Base in einem solchen Lösungsmittel in äquivalenten Mengen gemischt werden, worauf das Säureadditionssalz gewöhnlich auf Grund seiner relativ geringen Löslichkeit im nicht-polaren Lösungsmittel ausgefällt wird. Es ist auch möglich, die freie Base mit einer äquivalenten Menge der Säure in Gegenwart eines Lösungsmittels von massiger Polarität, beispielsweise einem niederen Alkanol, einem niederen Alkanon oder einem niederen Alkylester einer niederen Alkansäure, zu misehen. Beispiele dieser Lösungsmittel sind Äthanol, Aceton und Ähtylacetat. Durch anschließendes Mischen der erhaltenen Lösung des Säureadditionssalzes mit einem Lösungsmittel von relativ geringer Polarität, beispielsweise Diäthyläther oder Hexan, wird gewöhnlich Ausfällung des Säureadditionssalzes verursacht. Die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Säureadditionssalze können dann in Wasser in einer Menge, die zur Einstellung des gewünschten Tabakalkaloidgehaltes in der Mikrokapsel notwendig ist, gelöst werden.
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Um sicherzustellen, . daß das Säureadditionssalz des Alkaloids vom organischen flüssigen Träger ausreichend getrennt gehalten und das Alkaloid nur minimal aus den hergestellten Mikrokapseln während der anschließenden Handhabung und Verarbeitung zu rauchbaren Artikeln freigegeben wird,wird vorzugsweise dafür Sorge getragen,daß das wässrige, das Alkaloid enthaltende Kernmaterial, das eingekpaselt werden soll, einen Überschuß der verwendeten Säure enthält, um das Alkaloid zu protonieren. Vorzugsweise sollte die Menge der Säure die zur Bildung des Säureadditionssalzes erforderliche stöchiometrische Menge um wenigstens etwa 0,1 %, insbesondere um wenigstens etwa 10 Gew.-% überschreiten.
Die Konzentration der gelösten Stoffe in der wässrigen Lösung während der Einkapselung ist ebenfalls wichtig. Vorzugsweise sollte die vorhandene Wassermenge die für eine vollständig gesättigte Lösung erforderliche Menge um wenigstens 20 Gew.-% überschreiten.
Als Kapselwandmaterial eignen sich beliebige filmbildende polymere Materialien, die das Kernmaterial benetzen. Das Kapselwandmaterial ist vorzugsweise ein teilhydrolysiertes Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat, in dem ein Teil der Vinylacetatgruppen unter Bildung von Vinylalkoholgruppen hydrolysiert ist, um Reaktionsstellen für die anschließende Vernetzung auszubilden. Der Hydrolysengrad für das als Wandbildungsmaterial verwendete Ähtylen-Vinylacetat-Copolymerisat kann in dem verhältnismäßig weiten Bereich von etwa 15 bis 70 % liegen. Beispielsweise enthalten die teilhydrolysierten Copolymerisate von Äthylen und Vinylacetat Äthylengruppen, Vinylacetatgruppen und Vinylalkoholgruppen und können durch die allgemeine Formel
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-CH2CH-
OH
-CH2CH2-
-CH2CH-
OCOCH 3_
in der χ, γ und ζ die Molenbrüche von Äthylen, Vinylalkohol bzw. Vinylacetat darstellen, dargestellt werden. Bezüglich des Hydrolysengrades beträgt das Molverhältnis der Vinylalkoholgruppen zur Summe der Vinylalkoholgruppen und der vorhandenen Vinylacetatgruppen etwa 0,15 bis 0,7. Die vorhandene Menge der Äthylengruppen ist ebenfalls wichtig und kann etwa 60 bis 88 Mol-% betragen. Mit anderen Worten, das Molverhältnis von Äthylengruppen zur Summe von Äthylengruppen, Vinylakoholgruppen und Vinylacetatgruppen kann etwa 0,6 bis 0,88 betragen. Das für die Zwecke der Erfindung geeignete teilhydrol.ysierte Ähtylen-Vinylacetat-Copolymerisat hat vorzugsweise ein Molekulargewicht in der Größenordnung von etwa 50.000 und einen Schmelzindex (unter Anwendung einer Belastung von 2.160 Gramm bei 1900C für 10 Minuten) von etwa 2 bis 100, vorzugsweise einen Schmelzindex von etwa 5 bis 50. Das Molekulargewicht des Copolymerisate ist nicht übermäßig wichtig, außer daß bei einem zu hohen Molekulargewicht das Copolymerisat im flüssigen Träger, der einen größeren Teil des Einkapselungssystems bildet, relativ unlöslich ist und es bei einem zu niedrigen Molekulargewicht schwierig sein kann, die Phasentrennung während der Einkapselung auszulösen. Als polymere Wandmaterialien eignen sich ferner die PoIyvinylformalpolymeren, die Polyvinylbutyralpolymeren, alkylierte cellulosen (beispielsweise Äthylcellulose) und acylierte Cellulosen (z.B. Celluloseacetatbutyrat).
Typische repräsentative Flüssigkeiten, die mit Wasser nicht mischbar sind und als flüssige Träger für das Verfahren gemäß der Erfindung dienen können, sind Lö-
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sungsmittel für das polymere Wandmaterial. Geeignet sind beispielsweise die flüssigen aromatischen Kohlenwasserstoffe, z.B. Xylol/ sowie die flüssigen halogenierten Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Methylchlorid. Geeignet sind ferner Lösungsmittel wie Cyclohexan, Cyclohexanol, Methylisobutylketon, Ähtylenglykolmonobutyl- ■ äther, l-Methyl-2-pyrrolidon, Pyridin und Bütanol.
Als Materialien, die die Phasentrennung beim Verfahren gemäß der Erfindung auslösen, eignen sich polymere Mate-
IQ rialien, die im flüssigen Träger löslich sind und im System eine geringere Affinität zu den Kapsel-Kern-Materialeinheiten als das polymere Wandmaterial aufweisen, wodurch das letztere veranlaßt wird, sich bevorzugt um die dispergierten' Kern-Materialeinheiten abzuscheiden.
Mit anderen Worten, das die Phasentrennung auslösende Material ist mit dem polymeren Wandmaterial unverträglich. Beispiele geeigneter Materialien dieses Typs, die die Phasentrennung auslösen,sind polymere Materialien, beispielsweise Siliconöle, wie PolydimethyIsiloxan, Polyolefine, wie Polybutadien mit einem Molekulargewicht von etwa 8.000 bis 10.000, Polybuten mit einem Molekulargewicht von etwa 330 bis 780, nicht-hydrolysierte Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisate und natürliche Wachse. Polymere Materialien dieses allgemeinen Typs werden: in der Technik zuweilen als "komplementäre polymere Materialien" gekennzeichnet.
Als weiterer Typ eines die Phasentrennung auslösenden Materials, das verwendet werden kann, um zunächst die noch nicht voll ausgebildete Mikrokapselwand zu bilden, eignet sich eine nicht-polymere Flüssigkeit, die ein Nichtlöser für das polymere Grundmaterial und das Kapselkernmaterial, aber mit dem flüssigen Träger mischbar ist. Beispiele von
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die Phasentrennung auslösenden Materialien des Nichtlösertyps sind die Pflanzenöle, beispielsweise die halbtrocknenden öle, wie Baumwollsaatöl oder Maisöl und die trocknenden Öle, beispielsweise Leinöl und Sojabohnenöl. Weitere repräsentative Materialien des Nichtlösertyps sind Mineralöle, halogenierte Mineralöle, flüssige gesättigte alicyclische Kohlenwasserstoffe, z.B. Cyclohexan und Cycloheptan und flüssige gesättigte geradkettige aliphatische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise n-Hexan und n-Heptan.
Um die Phasentrennung und die damit verbundene Bildung der Hülle oder noch nicht voll ausgebildeten (embryonic) Mikrokapselwand zustande zu bringen, können das Wandbildungsmaterial, das die Phasentrennung auslösende Material und das als flüssiger Träger des Systems dienende Lösungsmittel in beliebiger passender Reihenfolge zusammengegeben werden. Vorzugsweise wird zuerst eine verdünnte Lösung des wandbildenden Materials gebildet, und die Flüssig-Flüssigphasentrennung wird dann durch Zusatz des die Phasentrennung auslösenden Materials bei einer erhöhten Temperatur von etwa 30 C oder höher bewirkt. Die Reihenfolge der Zugabe kann jedoch umgekehrt werden,oder sowohl das wandbildende Material als auch das die Phasentrennung auslösende Material können gleichzeitig mit dem flüssigen Träger zusammengegeben werden.
Das Mengenverhältnis des wandbildenden Materials und das die Phasentrennung auslösenden· Materials hängt Von den jeweils verwendeten Materialien und auch von der für das Kernmaterial der Kapsel gewünschten Dicke der Schutzwand ab. Im allgemeinen machen das wandbildende Material etwa 0,5 bis 5 % (vorzugsweise etwa 1 bis 2 %) des gesamten Volumens des Systems, das die Phasentrennung auslösende Material etwa 0,5-bis 25 % (vorzugsweise etwa 8 bis 12 %) des Gesamtvolumens des Systems und die diskreten Einhei-
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ten des Kernmaterials der Kapsel etwa 2 bis 30 % (vorzugsweise etwa 15 bis 25 %) des Gesamtvolumens des Systems aus.
Es ist auch möglich, die Phasentrennung im System auszulösen, indem man zuerst eine Lösung des polymeren Wandmaterials (d.h. des die Mikrokapseiwand bildenden Materials) im flüssigen Träger bei einer vorbestimmten Auflösungstemperatur bildet und anschließend die Temperatur der erhaltenen Lösung durch Erhitzen oder Kühlen auf eine Unlöslxchkeitstemperatur für wenigstens einen Teil des gelösten polymeren Wandmaterials verändert. Die Lösungstemperatur wird gewöhnlich um wenigstens etwa 10 C gesenkt, um die Bildung der Mikrokapselwand um die in der Lösung dispergierten Einheiten des Kapselkernmaterials zu bewirken. In Fällen, in denen die Löslichkeit des polymeren Wandmaterials im flüssigen Träger mit steigender Temperatur geringer wird, wird die Phasentrennung durch Erhöhen der Temperatur der Lösung des polymeren Wandmaterials ausgelöst.
Eine Kombination der vorstehend beschriebenen Methoden zur Auslösung der Phasentrennung kann'ebenfalls angewendet werden.
Als Vernetzungsmittel für die Härtung der Mikrokapseln gemäß der Erfindung eignen sich beispielsweise die Diisocyanate oder Polyisocyanate, z.B. Toluoldiisocyanat, mit oder ohne einen vorhandenen Katalysator. Besonders bevorzugt wird ein Toluoldiisocyanat-Trimethylolpropan-Addukt, das gewöhnlich in einem aliquoten Teil des flüssigen Trägers gelöst ist. Als Vernetzungsmittel eignen sich ferner die Dicarbonsäurehalogenide, beispielsweise MaIonylchlorid, Oxalylchlorid, Sulfonylchlorid und Thionylclorid. Eine weitere Gruppe geeigneter Härtemittel bilden
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die Alkalialkoxide, z.B. Natrium-,Kalium-, Lithium- und C-äsiummethoxide, -äthoxide und -propoxide.
Um die gewünschte chemische Härtung der gebildeten Hülle zu bewirken und hierdurch die Schutzwand der Kapsel auszubilden, kann das Vernetzungs- oder Härtemittel in einem aliquoten Teil des flüssigen Trägers oder einem anderen verträglichen Lösungsmittel gelöst und dann der Suspension der Einheiten des umhüllten Kapselkernmaterials zugesetzt werden. Die Vernetzung kann bei einer Temperatur von etwa 0° bis 50°C während einer Zeit von etwa 5 Min. bis 20 Stunden in Abhängigkeit vom verwendeten Vernetzungsmittel durchgeführt werden. Bei Verwendung der Säurehalogenide kann die Vernetzungsdauer etwa 5 bis 15 Min. und bei Verwendung der Diisocyanate etwa 5 bis 15 Std. in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen betragen.
Die Hülle der Mikrokapsel kann auch gehärtet, d.h. vernetzt werden, indem die Hülle energiereicher, ionisierender Strahlung, beispielsweise beschleunigten Elektronen, Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Alpha-Partikeln, Neutronen u.dgl. ausgesetzt wird.
Die Durchlässigkeit der gebildeten Schutzwand der Mikrokapseln hängt in erheblichem Maße vo η bewirkten Vernetzungsgrad ab und kann in die Schutzwand nach Belieben für eine gegebene Endverwendung durch Einstellen des Grades der stattfindenden Vernetzung eingebaut werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die Herstellung von Mikrokapseln innerhalb eines erheblichen Größenbereichs. Die Größe der Mikrokapseln kann im Bereich von einem mittleren Durchmesser von etwa 1 /um und weniger bis zu mehreren tausend /um und mehr liegen. Die übliche Größe für die gebildeten Mikrokapseln beträgt etwa 1 bis
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1.500 /um, gerechnet als mittlerer Durchmesser und liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 5 bis 500 /um. Ebenso können Mikrokapseln hergestellt werden, die unterschiedliche Mengen Kernmaterial enthalten, das bis zu etwa 99 % oder mehr des Gesamtgewichts jeder Mikrokapsel ausmachen kann. Vorzugsweise macht das Kernmaterial etwa 50 bis 97 % des Gesamtgewichts jeder Mikrokapsel aus.
Zur Durchführung eines repräsentativen Verfahrens zur Herstellung von Mikrokapseln wird eine Lösung eines flüssigen Tragers, beispielsweise Toluol, und eines Wandmaterials, das aus teilhydrolysiertem Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat (HEVA) besteht, dessen Vinylacetatgruppen zu etwa 15 bis 70 %, vorzugsweise etwa 30 bis 60 %, zu Vinylalkoholgruppen hydrolysiert worden sind, bei einer erhöhten Auflösungstemperatur, die zweckmäßig über etwa 70°C, vorzugsweise bei etwa 75° bis l00°C liegt, hergestellt. Die hergestellte Lösung, ist dann bereit für die Aufnahme des darin zu dispergierenden Kernmaterials. Vorzugsweise wird die Lösung der Abkühlung auf eine Dispergierungstemperatür von etwa 30° bis 65°C überlassen. Eine vorher gebildete wässrige Lösung des Säureadditionssalzes des Tabakalkaloids, z.B. Nikotincitrat, die vorzugsweise Citronensäure im Überschuß enthält, wird dann der HEVA-Toluol-Lösung unter kräftigem Rühren zugesetzt, wodurch die wässrige Lösung in Form von winzigen Tröpfchen des Kernmaterials in der HEVA-Toluol-Lösung dispergiert wird. ι " --■■-" -
Anschließend wird die Flüssig-Flüssigphasentrennung des genanntenvHEVA-Conolymerisats, aus seiner Toluollösung durch Zusatz eines die Phasentrennung auslösenden Mittels, beispielsweise Baumwollsaatöl, ausgelöst, worauf das erhaltene Gemisch auf eine Phasentrennungstemperatur im Bereich von etwa 15° bis 500C, vorzugsweise etwa 20° bis 30 C, gekühlt wird, während weiter gerührt wird, um die dispergierten Tröpfchen des Kernmaterials in Suspen-
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sion zu halten. Das die Phasentrennung auslösende Mittel kann jedoch auch früher, d.h. vor dem Kernmaterial, zugesetzt werden. Wenn die Phasentrennung innerhalb des Systems ausgelöst wird, scheidet sich das die Wand bildende HEVA -Copolymerisat als weitere disperse Phase, d.h. als dritte Phase ab, die bevorzugt die Einheiten, des Kapselkernmaterials benetzt und eine Hülle oder eine vorläufige Kapselwand bildet. Diese dritte Phase ist eine relativ konzentrierte Lösung oder ein Gel des polymeren Grundmaterials, viskoser als die geschlossene Phase und außerdem genügend hochviskos, um eine im wesentlichen geschlossene Hülle um die diskreten Einheiten des Kapselkernmaterials im System trotz der Scherkräfte, die bei den Kräften erforderlich sind, um diese Einheiten in Dispersion zu halten, zu halten.
Anschließend wird eine Lösung eines Vernetzungsmittels, beispielsweise Toluoldiisocyanat (TDI) als Addukt mit Trimethylo!propan in Toluol dem gekühlten Gemisch zugesetzt, um die Hülle aus teilhydrolysiertem Äthylen-Vinyl- acetat-Copolymerisat, die um das Kernmaterial als Folge des vorstehend genannten Zusatzes das die Phasentrennung auslösenden Baumwollsaatöls abgeschieden worden ist, zu vernetzen und damit zu härten. Nach der Zugabe des TDI wird das gebildete Gemisch weiter auf eine Temperatur im Be-
25. reich von etwaO° bis 200C gekühlt und dann unter ständigem Rühren der Erwärmung auf Umgebungstemperatur überlassen. Das Rühren wird fortgesetzt, bis die Vernetzung beendet ist. Anschließend werden die gebildeten Mikrokapseln isoliert, gewaschen und an der Luft oder vorzugsweise unter Vakuum bis zu frei fließender oder rieselfähiger Konsistenz getrocknet. Trocknen im Vakuum wird bevorzugt, weil es in gewissen Fällen erwünscht ist, die Konzentration des gelösten Stoffs oder der gelösten Stoffe im wässrigen Kernmaterial zu erhöhen. Durch längeres Trocknen unter Vakuum
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kann ein Teil des Wassers durch die Mikrökapselwand nach außen diffundieren. Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Beispiel 1
25 Gramm Nikotin und 37,5 Gramm Citronensäure wurden zu 37,5 Gramm Wasser gegeben, wobei eine wässrige Lösung, die das Additionssalz von Citronensäure und Nikotin enthielt, gebildet wurde.
Eine Lösung von 2,5 Gew.-% eines hydrolysierten Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisats, das 40 Gew.-% Vinylacetat enthielt, wobei 48,3 % der Vinylacetatgruppen zu Vinylalkoholgruppen hydrolysiert waren, in Toluol wurde bei erhöhten Temperaturen zwischen 80° und 85° C hergestellt und dann auf etwa 60° C gekühlt. Zu diesem Zeitpunkt wurde die wässrige Lösung, die das Additionssalz von Citronensäure und Nikotin enthielt, der Lösung des hydrolysierten Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisais in Toluol unter kräftigem Rühren so zugesetzt, daß die wässrige Lösung, die das Additionssalz von Citronensäure und Nikotin enthielt,in Form von winzigen Tröpfchen in der Toluollösung dispergiert wurde. Ungefähr zur gleichen Zweit wurde Baumwollsaatöl der Toluollösung (in einer zur Bildung einer 11 Gev/.-S Baumwollsaatöl enthaltenden Lösung genügenden Menge) zugesetzt, um Flüssig-Flüssigphasentrennung auszulösen. Das gebildete Gemisch wurde dann auf etwa 2.2° C gekühlt, während genügend stark gerührt wurde, um die dispergierten Tröpfchen des Kernmaterials in Suspension zu halten.
Eine Lösung von Toluoldiisocyanat (TDI) als Addukt mit Trimethylolpropan in Toluol wurde dann der gekühlten Mischung zugesetzt, um die HEVA-Hülle, die sich um das Kernmaterial als Folge des vorstehend genannten Zusatzes von
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Baumwollsaatöl abgeschieden hatte, zu vernetzen und damit zu härten. Nach der Zugabe des TDI wurde das gebildete Gemisch weiter auf etwa 5° C gekühlt und dann unter ständigem Rühren der Erwärmung auf Umgebungstemperatur überlassen. Das Rühren wurde fortgesetzt, bis die Vernetzung beendet war. Anschließend wurden die gebildeten Mikrokapseln abfiltriert, mit Toluol gewaschen und an der Luft oder unter Vakuum bis zu frei-fließender Konsistenz getrocknet. Die gebildeten Mikrokapseln hatten eine durchschnittliche Größe von etwa 150 /um.
Beispiel 2
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde erfolgreich unter Verwendung eines hydrolysierten Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisats, dessen Acetatgruppen zu 44,7% zu Alkoholgruppen hydrolysiert waren, wiederholt.
Beispiel 3
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde unter Verwendung eines hydrolysierten Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisats, dessen Acetatgruppen zu 41,8 % zu Alkoholgruppen hydrolysiert waren, erfolgreich wiederholt.
Beispiel 4
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde unter Verwendung eines hydrolysierten Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisats, dessen Acetatgruppen zu 35,2 % zu Alkoholgruppen hydrolysiert waren, erfolgreich wiederholt.
■ Beispiel 5
38,6 Gramm Nikotin (Reinheit 95 %) und 17,5 Milliliter
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einer 85 %igen Orthophosphorsäurelösung wurden in 55 Milliliter Wasser zusammengegeben, wobei eine wässrige Lösung, die Nikotinorthophosphat zusammen mit freier Orthophosphorsäure enthielt, gebildet wurde.
-" Eine Lösung von etwa 10 Gramm eines hydrolysierten Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisats, das etwa 39 bis 42 Gew.-% Vinylacetat enthielt und zu 40 bis 42 % hydrolysiert war, in etwa 400 Milliliter Toluol wurde durch Auflösen des Copolymerisate in Toluol bei etwa 95° C unter Rühren für etwa 15 Minuten hergestellt. Nach Zugabe von etwa 50 Milliliter. Baumv/ollsaatöl wurde die Lösung auf etwa 58° C gekühlt.
Anschließend wurde die das Nikotin.-Säureadditionssalz enthaltende wässrige Lösung unter Rühren in der Toluollösung dispergiert, wobei Tröpfchen einer Größe von etwa 140 /um und weniger gebildet wurden. Die gebildete Dispersion wurde unter Rühren auf etwa 35° C gekühlt, worauf eine Lösung von TDI als Addukt mit Trimethylplpropan (etwa 5,5 Gramm) in Toluol (etwa 30 Milliliter) innerhalb einer Zeit von etwa 3 Minuten zugesetzt wurde, während das gebildete Gemisch ^ gerührt und weiter auf etwa 22° C und dann in einem Eis----Wisserbad auf etwa 5° G gekühlt wurde. Nach Erreichen dieser Temperatur wurde die gebildete Dispersion vom Eiswasserbad genommen und der Erwärmung auf Umgebungstemperatur überlassen.
Die gebildete Dispersion wurde ungefähr weitere 48 Stunden gerührt. Anschließend wurden Mikrokapseln, die die das Nikotin.-Säureadditionssalz enthaltende wässrige Lösung als Kernmaterial enthielten, von der gebildeten Dispersion abgetrennt, dreimal mit jeweils frischem Toluol gespült und filtriert. Der hierbei erhaltene Filterkuchen aus Mikrokapseln wurde mit etwa 3 bis 4 Gramm feinteiligem Kieselgel ("Syloid 74") geschüttelt, durch ein 250 yum-Sieb ge-
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siebt und getrocknet. Die trockenen Kapseln wurden durch. Sieben durch ein 177 /um-Sieb weiter klassiert.
Die in dieser Weise gebildeten trockenen Mikrokapseln, die eine Größe von weniger als 177 /um hatten, enthielten etwa 44 Gew.-% Nikotin. Die ündurchlässxgkeit der Wand der Mikrokapseln wurde geprüft, indem sie in Wasser suspendiert wurden und die Geschwindigkeit, mit der das Nikotin daraus extrahiert wurde, überwacht wurde. Nach etwa 33 Stunden war ungefähr die Hälfte des vorhandenen Nikotins aus den Mikrokapseln extrahiert, d.h. die Halbwertzeit der Mikrokapseln betrug etwa 33 Stunden.
Beispiel 6
Nikotin enthaltende Mikrokapseln wurden auf die in Beispiel 5 beschriebene Weise hergestellt, wobei jedoch eine wässrige Lösung von Nikotin-d-tartrat verwendet wurde. Die wässrige Lösung bestand aus etwa 26,1 Gramm Nikotin, etwa 26,2 Gramm d-Weinsäure und etwa 40 Milliliter Wasser.
Das hydrolysierte Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat wurde unter Verwendung einer Toluollösung des Addukts von TDI und Trimethylolpropan (etwa 11,9 Gramm) vernetzt. Die gesamte Herstellungsdauer betrug 24 Stunden.
Die in der beschriebenen Weise hergestellten trockenen Mikrokapseln hatten einen Nikotingehalt von etwa 32,4 Gew.-% und in Wasser eine Halbwertzeit von etwa 13,8 Stunden»
Beispiel 7
Mikrokapseln, die als Kernmaterial eine wässrige Lösung
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von Nikotinmalat enthielten, wurden auf die in Beispiel 6 beschriebene Weise hergestellt. Die wässrige Lösung wurde aus etwa 23,2 Gramm Nikotin, etwa 20,8 Gramm Apfelsäure und etwa 40 Milliliter Wasser gebildet.
Die hergestellten trockenen Mikrokapseln hatten einen Nikotingehalt von etwa 31,9 Gew.-% und eine Halbwertzeit in Wasser von etwa 14,8 Stunden.
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Claims (98)

VON KREISLER SCHÖNWMD clSHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler 11973 Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. AIeIc von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln Ke/Ax/in DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF D-5000 KÖLN 1 η .... , nnn 9. März 1979 CELANESE CORPORATION, Avenue of the Americas, New York, N.Y. 10036 (V.St.A.) Patentansprüche
1. Alkaloide enthaltende Mikrokapsel, bestehend aus einem Kernmaterial, das ein alkaloides Material enthält und einer das Kerrmaterial umgebenden Wand aus polymerem Material.
2. Mikrokapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das alkaloide Material ein Tabakalkaloid ist.
3. Mikrokapsel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tabakalkaloid Nikotin ist.
4. Mikrokapsel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tabakalkaloid Anabasin ist.
5. Mikrokapsel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tabakalkaloid Nornikotin ist.
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Telefon: (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopo d · Telegramm: Dompatent Köln
6. Mikrokapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial ein wasserlösliches Derivat eines Tabakalkaloids enthält.
7. Mikrokapsel nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Derivat des Tabakalkaloids ein Additionssalz des Tabakalkaloids mit einer Säure ist.
8. Mikrokapsel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure eine physiologisch unbedenkliche Säure ist.
9. Mikrokapsel nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure Citronensäure ist.
10. Mikrokapsel nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure Orthophosphorsäure ist.
11. Mikrokapsel nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure d-Weinsäure ist.
12. Mikrokapsel nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure Apfelsäure ist.
13. Mikrokapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial eine Säure enthält, die ein Säureadditionssalz des alkaloiden Materials zu bilden vermag, wobei die Säure im Überschuß über die zur Bildung des Säureadditionssalzes erforderlichen stöchiometrischen Menge vorhanden ist.
14. Mikrokapsel nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure im Überschuß von wenigstens etwa 0,1 % über die stöchiometrisch erforderliche Menge vorhanden ist.
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15. Mikrokapsel nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure im Überschuß von wenigstens etwa 10 % über die stöchiometrisch erforderliche Menge vorhanden ist.
16. Mikrokapsel nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand aus einem vernetzten, vorher teilhydrolysierten Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat besteht.
17. Alkaloide enthaltende Mikrokapsel, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Kernmaterial·, das eine wässrige Lösung eines wasserlöslichen Derivats eines Tabakalkaioids enthält^ und einer das Kernmaterial umgebenden Wand aus einem vernetzten, vorher teilhydrolysierten Äthylen-Vinyl·acetat-Copol·ymerisat besteht.
18. Mikrokapsel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Derivat des Tabakalkaloids ein Additionssalz des Tabakalkaloids mit einer physiologisch unbedenklichen Säure ist.
19. Mikrokapsel nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Additionssalz Nikotincitrat ist.
20. Mikrokapsel nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial eine wässrige Lösung von Nikotincitrat und Citronensäure enthält.
21. Mikrokapsel nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kermaterial eine wässrige Lösung von Nikotincitrat und Citronensäure enthält, wobei die Citronensäure im stochiometrischen Überschuß von etwa 0,1 bis 100 % vorhanden ist.
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22. Mikrokapsel nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Additionssalz Nikotinorthophosphat ist.
23. Mikrokapsel nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial eine wässrige Lösung von Nikotinorthophosphat und Orthophosphorsäure enthält.
24. Mikrokapsel nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial eine wässrige Lösung von Nikotinorthophosphat und Orthophosphorsäure enthält, wobei
die Orthophosphorsäure im stöchiometrischen Überschuß
von etwa 0,1 bis 100 % vorhanden ist.
25. Mikrokapsel nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Addtionssalz Nikotin-d-tartrat ist.
26. Mikrokapsel nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial eine wässrige Lösung von Nikotin-d-tartrat und d-Weinsäure enthält.
27. Mikrokapsel nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial eine wässrige Lösung von Nikotin-d-tartrat und d-Weinsäure enthält, wobei die Weinsäure im stöchiometrischen Überschuß von etwa 0,1 bis 100 % vorliegt.
28. Mikrokapsel nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Säureaddtionssalz Nikotinmalat ist.
29. Mikrokapsel nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial eine wässrige Lösung von Nikotinmalat und Apfelsäure enthält.
30. Mikrokapsel nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial eine wässrige Lösung von Niko-
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tinmalat und Apfelsäure enthält, wobei die Apfelsäure im stochiometrischen Überschuß von etwa 0,1 bis 100 % vorhanden ist.
31. Verfahren zur Herstellung von alkaloides Material enthaltenden Mikrokapseln, dadurch gekennzeichnet, daß man
A) u.a. a) ein polymeres Wandmaterial,
b) einen mit Wasser nicht mischbaren flüssigen Träger, der das polymere Wandmaterial zu lösen vermag und
c) einen wässrigen Träger, der ein im flüssigen Träger im wesentlichen unlösliches alkaloides Material enthält und im flüssigen Träger als Vielzahl von einzelnen, winzigen Kernmaterialeinheiten dispergierbar ist,miscnt,
B) das gebildete Gemisch bewegt oder rührt und hierdurch den das alkaloide Material enthaltenden wässrigen Träger in Form von einzelnen, winzigen Kernmaterialeinheiten innerhalb des gesamten flüssigen Trägers dispergiert, in dem das polymere Wandmaterial gelöst ist, und hierdurch ein gerührtes oder bewegtes System ausbildet, in dem der flüssige Träger eine geschlossene Phase bildet;
C) innerhalb des gerührten Systems Phasentrennung auslöst, um das polymere Wandmaterial von der geschlossenen Phase abzutrennen, und hierdurch Hüllen des polymeren Wandmaterials um die das alkaloide Material enthaltenden Kernmaterialeinheiten bildet und
D) das polymere Wandmaterial in den Hüllen härtet und hierdurch Schutzwände um die Einheiten des Kernmaterials bildet.
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32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das alkaloide Material ein Tabakalkaloid ist.
33. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das alkaloide Material ein wasserlösliches Derivat eines Tabakalkaloids ist.
34. Verfahren nach Anspruch 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß man die Phasentrennung durch Einstellen der Temperatur des flüssigen Trägers im, gerührten System auslöst.
35. Verfahren nach Anspruch 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur durch Kühlen des flüssigen Trägers einstellt.
36. Verfahren nach Anspruch 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß man die Phasentrennung durch Zusatz eines mit dem flüssigen Träger mischbaren Nichtlösers für das polymere Wandmaterial zum System auslöst.
37. Verfahren nach Anspruch 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß man die Phasentrennung durch Zusatz eines komplementären polymeren Materials zum System auslöst, das im flüssigen Träger löslich ist, aber zu den Kermaterialeinheiten der Kapsel eine geringere Affinität als zum polymeren Wandmaterial hat.
38. Verfahren nach Anspruch 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß man die Phasentrennung durch Senken der Temperatur des Systems auslöst.
39. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das alkaloide Material ein Säureadditionssalz eines Tabakalkaloids ist.
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40. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Tabakalkaloid Nikotin ist.
41. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Tabakalkaloid Anabasin ist.
42. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Tabakalkaloid Nornikotin ist.
43. Verfahren nach Anspruch 31 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die hergestellten Mikrokapseln nach dem Härten getrocknet werden.
44. Verfahren nach Anspruch 31 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die hergestellten Mikrokapseln nach dem Härten im Vakuum getrocknet werden.
45. Verfahren nach Anspruch 31 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des im wässrigen Träger des Kernmaterials vorhandenen Wassers durch die gebildete Schutzwand entfernt wird.
46. Verfahren nach Anspruch 31 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß man als polymeres Wändmaterial ein Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat verwendet, das etwa 60 bis 88 Mol.-% Äthylen enthält und dessen Vinylacetatgruppen zu etwa 15 bis 70 % zu Vinylalkoholgruppen hydrolysiert sind ^
47. Verfahren nach Anspruch 31 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß man als polymeres Wandmaterial ein Äthylen-Vi-v nylacetat-Copolymerisat verwendet, das etwa 60 bis 88 Mol.-% Äthylen enthält und dessen Vinylacetatgruppen zu etwa 30 bis 60 % zu Vinylalkoholgrupnen hydrolysiert sind.
48. Verfahren nach Anspruch 31 bis 47, dadurch gekennzeich-
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net, daß man als flüssigen Träger Toluol verwendet.
49. Verfahren nach Anspruch 31 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß man als Phasentrennung auslösendes Material Baumwollsaatöl verwendet.
50. Verfahren nach Anspruch 31 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß man die Vernetzung durch Behandeln der Hülle mit Toluoldiisocyanat-Trimethylolpropan-Addukt bewirkt.
51. Verfahren nach Anspruch 31 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß man die Vernetzung durch Behandeln der Hülle mit Toluoldiisocyanat bewirkt.
52. Verfahren nach Anspruch 31 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß man die Vernetzung durch Behandeln der Hülle mit Malonylchlorid bewirkt.
53. Verfahren nach Anspruch 31 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß man die Vernetzung durch Bestrahlung bewirkt.
54. Verfahren zur Herstellung von alkaloides Material enthaltenden Mikrokapseln, dadurch gekennzeichnet, daß man
A) u.a. a) ein polymeres Wandmaterial in Form eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisats, das etwa 60 bis 88 Mol-% Äthylen enthält und dessen Vinylacetatgruppen zu etwa 15 bis 70 % zu Vinylalkoholgruppen hydrolysiert sind,
b) einen flüssigen Träger, der das polymere Wandmaterial zu lösen vermag, und
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c) eine wässrige Lösung eines im flüssigen Träger im wesentlichen unlöslichen wasserlöslichen Derivats eines Tabakalkaloids mischt, wobei die wässrige Lösung im flüssigen Träger als Vielzahl einzelner winziger Kernmaterialeinheiten dispergierbar ist;
B) das gebildete Gemisch rührt und hierdurch die Kernmaterialeinheiten innerhalb des gesamten flüssigen Trägers in dem das polymere Wandmaterial gelöst ist, dispergiert und ein gerührtes System bildet, in dem der flüssige Träger eine geschlossene Phase darstellt;
C) Phasentrennung innerhalb des gerührten Systems auslöst und hierdurch das polymere Wandmaterial von der geschlossenen Phase trennt und hierdurch Hüllen des polymeren Wandmaterials um die Kernmaterialeinheiten bildet und
D) das polymere Wandmaterial in den Hüllen vernetzt und hierdurch Schutzwände um die Einheiten des Kernmaterials bildet.
55. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß man als wasserlösliches Derivat des Tabakalkaloids ein Additionssalz des Tabakalkaloids mit einer physiologisch unbedenklichen Säure verwendet.
56. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wässrige Lösung verwendet, die ein Säureadditionssalz eines Tabakalkaloids und die Säure in freier Form enthält.
57. Verfahren nach Anspruch 54 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß man als Tabakalkaloid Nikotin verwendet.
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58. Verfahren nach Anspruch 54 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß man als Tabakalkaloid Anabasin verwendet.
59. Verfahren nach Anspruch 54 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß man als Tabakalkaloid Nornikotin verwendet.
60. Verfahren nach Anspruch 54 bis 59, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des im wässrigen Träger des im
Kapselmaterials vorhandenen Wassers durch die gebildete Schutzwand nach der Vernetzung entfernt.
61. Verfahren nach Anspruch 54 bis 60, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 30 bis 60 % der Vxnylacetatgruppen des
Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisats zu Vinylalkohol hydrolysiert sind.
62. Verfahren nach Anspruch 54 bis 61, dadurch gekennzeichnet, daß man als flüssigen Träger Toluol verwendet.
63. Verfahren nach Anspruch 54 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß man die Phasentrennung durch Zusatz von Baumwollsaatöl auslöst.
64. Verfahren nach Anspruch 54 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß man die Vernetzung durch Behandlung der Hülle
mit einem Addukt von Toluoldiisocyanat und Trimethylolpropan bewirkt.
65. Verfahren nach Anspruch 54 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß man die Vernetzung durch Behandlung der Hülle
mit Toluoldiisocyanat bewirkt.
66. Verfahren zur Herstellung von Tabakalkaloiden enthaltenden Mikrokapseln, dadurch gekennzeichnet, daß man
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a) teilhydrolysiertes Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat in Toluol bei einer erhöhten Auflösungstemperatur löst,
b) die gebildete Copolymerlösung auf eine Dispersionstemperatur kühlt, die niedriger ist als die Auflösungstemperatur, .-■""·
c) eine wässrige Lösung eines Säureaddtionssalzes von Nikotin in der gebildeten Copolymerlösung unter Rühren dispergiert und hierdurch winzige Kernmaterialei.nheiten oder -tröpfchen der wässrigen Lösung bildet,
d) die gebildete Dispersion auf eine Phasentrennungstemperatur kühlt und ein die Phasentrennung auslösen- ■" des Material zumischt, während man die Dispersion so kräftig rührt, daß die gebildete Dispersion aufrechterhalten bleibt, wobei die zugemischte Menge des die Phasentrennung auslösenden Materials genügt, um die Bildung von Hüllen des Copolymerisate um die Kernmaterialeinheiten zu verursachen und
e) die gebildeten Hüllen vernetzt.
67. Verfahren nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet/ daß man eine Auflösungstemperatur im Bereich von etwa 70° bis 100° C anwendet.
68. Verfahren nach Anspruch 66 und 67, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Dispergierungstemperatur im Bereich von etwa 30° bis etwa 65° C anwendet.
69. Verfahren nach Anspruch 66 bis 68, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Phasentrennungstemperatur im Bereich von etwa 15° bis 50° C anwendet.
70. Verfahren nach Anspruch 66 bis 69, dadurch gekennzeichnet, daß man die Vernetzung durchführt, indem man der
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gerührten Dispersion der von der Hülle umschlossenen Kernmaterialeinheiten oder -tröpfchen Toluoldiisocyanat zusetzt, das erhaltene Gemisch auf eine Temperatur im Bereich von etwa 0° bis 20 C kühlt und das Gemisch anschließend auf Umgebungstemperatur erwärmt.
71. Verfahren nach Anspruch 66 bis 70, dadurch gekennzeichnet, daß das Säureaddtitionssalz Nikotincitrat ist.
72. Verfahren nach Anspruch 66 bis 71, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Lösung Nikotincitrat und freie Citronensäure enthält.
73. Verfahren nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandene Menge der freien Citronensäure die zur Bildung des Nikotincitrats stöchiometrisch erforderliche Menge der Citronensäure um etwa O1-I bis 100 Gew.-% überschreitet.
74. Verfahren nach Anspruch 66 bis 70, dadurch gekennzeichnet, daß man als Säureaddtionssalz Nikotinorthophosphat verwendet.
75. verfahren nach Anspruch 66 bis 70 und 74, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wässrige Lösung verwendet, die Nikotinorthophosphat und freie orthophosphorsäure enthält
76. Verfahren nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandene Menge der freien Orthophosphorsäure die zur Bildung des Nikotinorthophosphats erforderliche stöchiometrische Menge der Orthophosphorsäure um etwa 0,1 bis 100 Gew.-% übersteigt.
77. Verfahren nach Anspruch 66 bis 70, dadurch gekennzeich-
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net, daß man als Säureaddtionssalz Nikotin-d-Tartrat verwendet.
78. verfahren nach Anspruch 66 bis 70 und 77, dadurch gekennzeichnet, d-iß man eine wässrige Lösung verwendet, die Nikotin-d-Tartrat und freie d-Weinsäure enthält.
79. Verfahren nach Anspruch 78, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandene Menge der freien d-Weinsäure die zur Bildung von Nikotin-Tartrat erforderliche stöchiometrische Menge von d-Weinsäure um etwa 0,1 bis 100 Gew.-% übersteigt.
80. Verfahren nach Anspruch 66 bis 7 0, dadurch gekennzeichnet, daß man als Säureadditionssalz Nikotinmalat verwendet.
81. Verfahren nach Anspruch 66 bis 70 und 80, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wässrige Lösung verwendet, die Nikotinmalat und freie Apfelsäure enthält.
82. Verfahren nach Anspruch 81, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandene Menge der freien Apfelsäure die zur Bildung von Nikotinmalat erforderliche stöchiometrische Menge der Apfelsäure um etwa 0,1 bis 100 Gew.-% übersteigt.
83. Verfahren nach Anspruch 66 bis 82, dadurch gekennzeichnet, daß man die gebildeten Mikrokapseln nach der Vernetzung im Vakuum trocknet.
84. Verfahren nach Anspruch 66 bis 83, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des im wässrigen Träger des Kern-
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materials enthaltenen Wassers durch die gebildete Schutzwand nach der Vernetzung entfernt.
85. Verfahren nach Anspruch 66 bis 84, dadurch gekennzeichnet, daß man als Phasentrennung auslösendes Material Baumwollsaatöl verwendet.
86. Nikotin enthaltende Mikrokapsel, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Kapselkernmaterial, das eine wässrige Lösung eines Additionssalzes von Nikotin mit einer Säure enthält, und aus einer Schutzwand aus vernetztem, vorher teilhydrolysiertem Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat um das Kernmaterial besteht, wobei das Copolymerisat etwa 60 bis 88 Mol.-% Äthylen enthält und etwa 15 bis 70 % seiner Vinylacetatgruppen zu Vinylalkoholgruppen hydrolysiert sind.
87. Mikrokapsel nach Anspruch 86, dadurch gekennzeichnet, daß das Additionssalz Nikotincitrat ist.
88. Mikrokapsel nach Anspruch 86 und 87, dadurch gekennzeichnet, daß im Kernmaterial der Kapsel außerdem freie Citronensäure vorhanden ist.
89. Mikrokapsel nach Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Citronensäure im Kernmaterial der Kapsel in einer Menge von etwa 0,1 bis 100 Gew.-% der stöchiometrischen Menge der Citronensäure, die das im Kernmaterial der Kapsel vorhandene Nikotincitrat bildet, vorhanden ist.
90. Mikrokapsel nach Anspruch 86, dadurch gekennzeichnet, daß das Additionssalz Nikotinorthophosphat ist.
91. Mikrokapsel nach Anspruch 86 und 90, dadurch gekennzeich-
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net, daß außerdem freie Orthophosphorsäure im Kernmaterial der Kapsel vorhanden ist.
92. Mikrokapsel nach Anspruch 91, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Orthophosphorsäure im Kernmaterial der Kapsel in einer Menge von etwa 0,1 bis 100 Gew.-% der stöchiometrischen Menge der Orthophosphorsäure, die das im Kernmaterial der Kapsel vorhandene Nikotinorthophosphat bildet, vorhanden ist.
93. Mikrokapsel nach Anspruch 86, dadurch gekennzeichnet, daß das Additionssalz Nikotin-d-Tartrat ist.
94. Mikrokapsel nach Anspruch 86 und 93, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem freie d-Weinsäure im Kernmaterial der Kapsel vorhanden ist.
95. Mikrokapsel nach Anspruch 94, dadurch gekennzeichnet, daß die freie d-Weinsäure im Kernmaterial der Kapsel in einer Menge von etwa 0,1 bis 100 Gew.-% der stöchiometrischen Menge der d-Weinsäure, die das im Kernmaterial der Kapsel vorhandene Nikotin-d-Tartrat bildet, vorhanden ist.
96. Mikrokapsel nach Anspruch 86, dadurch gekennzeichnet, daß das Addtionssalz Nikotinmalat ist.
· Mikrokapsel nach Anspruch 86 und 96, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem freie Äpfelsäure im Kernmaterial der Kapsel vorhanden ist.
98. Mikrokapsel nach Anspruch 97, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Apfelsäure im Kernmaterial der Kapsel in einer Menge von etwa 0,1 bis 100 Gew.-% der stöchometrisehen Menge der Apfelsäure, die das im Kernmaterial der Kapsel vorhandene Nikotinmalat bildet, vorhanden ist.
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