本發(fā)明涉及一種改善機(jī)械強(qiáng)度的淀粉膠囊，屬于醫(yī)藥制造或食品加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

膠囊作為一種保護(hù)性包裹材料，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和食品加工行業(yè)。根據(jù)膠囊的應(yīng)用需求，使得膠囊材料需要擁有一定的水溶性，以及合適的機(jī)械強(qiáng)度，使其能在水中溶解釋放內(nèi)容物，同時(shí)在受到外力時(shí)能保持原有形態(tài)不致破損。

明膠是膠囊的傳統(tǒng)制作材料，機(jī)械強(qiáng)度高、韌性好，同時(shí)能溶解于30+℃的水中，至今仍是應(yīng)用最廣泛的膠囊材料。然而，由于明膠的原材料為動(dòng)物性膠原，提煉來(lái)自于豬、牛等動(dòng)物的皮骨毛發(fā)，從而很容易含有大量?jī)?nèi)源性的病原體或重金屬等有毒有害物質(zhì)，而對(duì)其進(jìn)行純化則需要耗費(fèi)大量的人工和經(jīng)濟(jì)成本。而各類(lèi)宗教人士由于信仰原因，導(dǎo)致其對(duì)提取自動(dòng)物的明膠膠囊抱有天然的抗拒心理。此外，不良商家使用病死牲畜皮毛甚至廢舊皮革制品作為原料熬制明膠，制作出大量毒膠囊，對(duì)廣大病患及消費(fèi)者造成了巨大的安全隱患，這使得明膠膠囊在近些年來(lái)飽受詬病。

淀粉膠囊作為一種植物源性制品，原料來(lái)源廣泛、成本低廉且安全可靠，加工處理流程簡(jiǎn)便快捷，無(wú)動(dòng)物內(nèi)源性病原體和其他致敏物質(zhì)，能完美解決明膠膠囊的多種先天缺陷和風(fēng)險(xiǎn)弊端，是一種明膠膠囊的完美替代品。然而，由于淀粉分子結(jié)構(gòu)規(guī)整，冷卻失水后極易結(jié)晶，膠囊中的淀粉晶體微粒導(dǎo)致其變硬變脆，在保存、運(yùn)輸和填料時(shí)容易破損，限制了其應(yīng)用推廣。

因此，改善淀粉膠囊的機(jī)械強(qiáng)度有著很大的現(xiàn)實(shí)意義。CN201410077779中提出了添加羥丙基纖維素、檸檬酸鈉、納米二氧化硅等增強(qiáng)劑提高淀粉膠囊的拉伸強(qiáng)度，提升了淀粉膠囊在制作和套合過(guò)程中抗拉伸的能力。然而，在失水干燥后，面對(duì)反復(fù)擠壓變形仍然容易產(chǎn)生囊體的破碎，填裝機(jī)上機(jī)合格率不達(dá)標(biāo)，影響了其在工業(yè)自動(dòng)化大生產(chǎn)中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種改善機(jī)械強(qiáng)度的內(nèi)骨架淀粉膠囊的制作工藝，通過(guò)在淀粉原漿中添加適量骨架結(jié)構(gòu)增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度，以滿足淀粉膠囊在運(yùn)輸、裝填時(shí)的強(qiáng)度要求。

本發(fā)明提供一種改善機(jī)械性能的淀粉膠囊，包括淀粉或改性淀粉，增強(qiáng)劑和內(nèi)骨架材料，所述內(nèi)骨架材料由支架材料和交聯(lián)材料交聯(lián)制得。

所述淀粉膠囊包括以下重量份配比的成份：50-150重量份的淀粉或改性淀粉，1-5重量份的增強(qiáng)劑和10-20重量份的內(nèi)骨架材料；

所述內(nèi)骨架材料結(jié)構(gòu)包括三臂、四臂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明進(jìn)一步提供一種改善機(jī)械性能的淀粉膠囊的制備方法，包括如下步驟制備而成：

1） 將支架材料和交聯(lián)材料溶于良溶劑中，再投入脫水劑和催化劑，于室溫下反應(yīng)后將反應(yīng)溶液傾入不良溶劑中沉淀，過(guò)濾后固體用少量良溶劑溶解并過(guò)濾，于不良溶劑中再次沉降，再過(guò)濾后干燥得內(nèi)骨架材料；

2） 將淀粉原料、增強(qiáng)劑、內(nèi)骨架材料投入到去離子水中，在真空下保持?jǐn)嚢?，升溫并使其完全糊化，然后冷卻；

3） 然后將上述膠液制成膠囊坯體。

進(jìn)一步優(yōu)選以下制備方法：

(一)骨架材料的合成

將支架材料和交聯(lián)材料按摩爾比1.5~2：1的比例溶于良溶劑中，再投入等摩爾量的脫水劑和催化量的催化劑，于室溫下反應(yīng)3~8h后將反應(yīng)溶液傾入2~5倍不良溶劑中沉淀，過(guò)濾后固體用少量良溶劑溶解并過(guò)濾，于不良溶劑中再次沉降，再過(guò)濾后于40~50℃下真空干燥3~8h得內(nèi)骨架材料；

(二)淀粉膠囊膠液的制備

將50-150重量份淀粉原料、1~5重量份增強(qiáng)劑、10~20重量份內(nèi)骨架材料投入到3~10倍的去離子水中，在-0.09Mpa~-0.07Mpa真空度下保持?jǐn)嚢?，升溫?0~90℃并保持1~5h使其完全糊化，冷卻至50~60℃?zhèn)溆茫?/p>

(三)淀粉膠囊的制胚

使用自動(dòng)制胚機(jī)，通過(guò)裹蘸、冷卻、拔囊等工藝步驟將上述膠液制成膠囊坯體；

步驟1中，選用的支架材料包括但不限于端羧基聚乙二醇、端羥基聚乙二醇中的一種或多種；選用的交聯(lián)材料包括但不限于季戊四醇、甘油、檸檬酸中的一種或多種；

步驟1中，選用的良溶劑包括但不限于四氫呋喃、二氧六環(huán)、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、二氯甲烷、三氯甲烷中的一種或多種；選用的不良溶劑包括但不限于乙醚、石油醚、正己烷中的一種或多種；

步驟1中，選用的脫水劑包括但不限于對(duì)1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽、N,N-二異丙基碳二亞胺、二環(huán)己基碳二亞胺中的一種或多種；催化劑包括但不限于4-二甲氨基吡啶、N-羥基苯并三氮唑、N-羥基琥珀酰亞胺、對(duì)甲苯磺酸、氨基磺酸中的一種或多種；

步驟2中，選用的淀粉原料為淀粉或者改性淀粉，改性淀粉優(yōu)選預(yù)膠化淀粉、羥丙基淀粉、預(yù)膠化羥丙基淀粉中的一種或多種；

步驟2中，選用的增強(qiáng)劑包括但不限于甘油、山梨糖醇、甘露醇、卡拉膠、普魯蘭多糖、結(jié)冷膠中的一種或多種。

附圖

圖1 內(nèi)骨架淀粉膠囊示意圖；

圖2 在25℃下測(cè)試內(nèi)骨架淀粉膠囊1~3以及無(wú)骨架淀粉膠囊的楊氏模量，記錄各自的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

圖3 在45℃下測(cè)試內(nèi)骨架淀粉膠囊1~3以及無(wú)骨架淀粉膠囊的楊氏模量，記錄各自的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

具體實(shí)施方式

以下具體實(shí)施例是用以進(jìn)一步清楚的闡述發(fā)明內(nèi)容，而非對(duì)該專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制。

其中實(shí)施例1~3分別為骨架材料1、骨架材料2、骨架材料3的合成過(guò)程，實(shí)施例4~6分別為內(nèi)骨架淀粉膠囊1、內(nèi)骨架淀粉膠囊2、內(nèi)骨架淀粉膠囊3，對(duì)比例為無(wú)骨架淀粉膠囊，試驗(yàn)例1~2分別為25℃和45℃下各淀粉膠囊的拉伸強(qiáng)度測(cè)試，試驗(yàn)例3為各淀粉膠囊的彎曲疲勞測(cè)試，試驗(yàn)例4為各淀粉膠囊的崩解時(shí)限測(cè)試。

實(shí)施例1

將10kg端羧基聚乙二醇5000和0.15kg季戊四醇溶于四氫呋喃中，并加入0.22kg的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和0.012kg的4-二甲氨基吡啶，于室溫?cái)嚢璺磻?yīng)8h后將反應(yīng)溶液傾入2倍的乙醚中沉淀，過(guò)濾并離心，然后固體用少量三氯甲烷溶解并過(guò)濾，于2倍乙醚中再次沉降，過(guò)濾后于40℃下真空干燥8h得四臂骨架材料1。

實(shí)施例2

將10kg端羥基聚乙二醇5000和0.19kg檸檬酸溶于二氧六環(huán)中，并加入0.16kg的N,N-二異丙基碳二亞胺和0.012kg的N-羥基琥珀酰亞胺，于室溫?cái)嚢璺磻?yīng)6h后將反應(yīng)溶液傾入3倍的正己烷中沉淀，過(guò)濾并離心，然后固體用少量二氯甲烷溶解并過(guò)濾，于3倍正己烷中再次沉降，過(guò)濾后于45℃下真空干燥5h得三臂骨架材料2。

實(shí)施例3

將10kg端羧基聚乙二醇5000和0.1kg甘油溶于二甲基亞砜中，并加入0.23kg的二環(huán)己基碳二亞胺和0.014kg的N-羥基苯并三氮唑，于室溫?cái)嚢璺磻?yīng)3h后將反應(yīng)溶液傾入5倍的石油醚中沉淀，過(guò)濾并離心，然后固體用少量二氯甲烷溶解并過(guò)濾，于5倍石油醚中再次沉降，過(guò)濾后于50℃下真空干燥3h得三臂骨架材料3。

實(shí)施例4

將100kg預(yù)膠化羥丙基淀粉、3kg結(jié)冷膠、15kg骨架材料1投入到500kg的去離子水中，在-0.09Mpa真空度下保持?jǐn)嚢?，升溫?0℃并保持3h使其完全糊化，冷卻至60℃?zhèn)溆谩?/p>

使用自動(dòng)制胚機(jī)，通過(guò)裹蘸、冷卻、拔囊等工藝步驟將上述膠液制成內(nèi)骨架淀粉膠囊1。

實(shí)施例5

將100kg預(yù)膠化羥丙基淀粉、3kg結(jié)冷膠、10kg骨架材料2投入到500kg的去離子水中，在-0.09Mpa真空度下保持?jǐn)嚢?，升溫?0℃并保持3h使其完全糊化，冷卻至60℃?zhèn)溆谩?/p>

使用自動(dòng)制胚機(jī)，通過(guò)裹蘸、冷卻、拔囊等工藝步驟將上述膠液制成內(nèi)骨架淀粉膠囊2。

實(shí)施例6

將100kg預(yù)膠化羥丙基淀粉、2kg結(jié)冷膠、12kg骨架材料3投入到500kg的去離子水中，在-0.09Mpa真空度下保持?jǐn)嚢?，升溫?5℃并保持3h使其完全糊化，冷卻至60℃?zhèn)溆谩?/p>

使用自動(dòng)制胚機(jī)，通過(guò)裹蘸、冷卻、拔囊等工藝步驟將上述膠液制成內(nèi)骨架淀粉膠囊3。

對(duì)比例

將100kg預(yù)膠化羥丙基淀粉、3kg結(jié)冷膠投入到500kg的去離子水中，在-0.09Mpa真空度下保持?jǐn)嚢?，升溫?0℃并保持3h使其完全糊化，冷卻至60℃?zhèn)溆谩?/p>

使用自動(dòng)制胚機(jī)，通過(guò)裹蘸、冷卻、拔囊等工藝步驟將上述膠液制成無(wú)骨架淀粉膠囊。

試驗(yàn)例1

取實(shí)施例4~6和對(duì)比例中的淀粉膠囊切成15mm長(zhǎng)、5mm寬片狀，平均厚度為0.1mm，在25℃下分別進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)試其在不同應(yīng)力下的應(yīng)變，以及斷裂拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，一式三份取平均值，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、圖2。

表1

試驗(yàn)例2

取實(shí)施例4~6和對(duì)比例中的淀粉膠囊切成15mm長(zhǎng)、5mm寬片狀，平均厚度為0.1mm，在45℃下分別進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)試其在不同應(yīng)力下的應(yīng)變，以及斷裂拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，一式三份，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2、圖3。

表2

試驗(yàn)例3

取實(shí)施例4~6和對(duì)比例中的淀粉膠囊切成15mm長(zhǎng)、5mm寬片狀，平均厚度為0.1mm，在25℃下分別進(jìn)行彎曲疲勞試驗(yàn)，載荷為0.1N，記錄其碎裂時(shí)的彎曲次數(shù)，一式三份，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3

試驗(yàn)例4

取實(shí)施例4~6和對(duì)比例中的淀粉膠囊各6粒，使用崩解儀在37±1℃的水中，測(cè)定各淀粉膠囊的崩解時(shí)限，以6粒全部崩解為準(zhǔn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4