Die Kugelgrösse wird durch folgende Parameter beeinflusst:

• Düsengrösse – grosser Einfluss
• Fliessrate der Flüssigkeit – mässiger Einfluss
• Vibrationsfrequenz – mässiger Einfluss
• Physiko-chemische Eigenschaften der Einkapselungsmischung – geringer Einfluss.

  Der wichtigste Parameter für die Kugelerzeugung ist die Düsengrösse. Im Allgemeinen beträgt der endgültige Kugeldurchmesser etwa das Doppelte der Düsenöffnung.

Die Kapselgrösse wird durch folgende Parameter beeinflusst:

• Düsengrösse Shell (Mantel aussen) – grosser Einfluss
• Düsengrösse Core (Kern innen) – mässiger Einfluss
• Fliessrate der Flüssigkeit für Shell – mässiger Einfluss
• Fliessrate der Flüssigkeit für Core-Material – geringer Einfluss
• Vibrationsfrequenz – mässiger Einfluss
• Physiko-chemische Eigenschaften der Einkapselungsmischung – geringer Einfluss.

  Der wichtigste Parameter für die Kapselerzeugung ist die Grösse der Shell-Düse. Im Allgemeinen beträgt der endgültige Kapseldurchmesser etwa das Doppelte der Shell-Düsenöffnung.

  Was beeinflusst die Kerngrösse (Core) in Core-Shell-Kapseln.

• Düsengrösse Shell (Mantel aussen) – geringer Einfluss
• Düsengrösse Core (Kern innen) – grosser Einfluss
• Fliessrate der Flüssigkeit für Shell – geringer Einfluss
• Fliessrate der Flüssigkeit für Core-Material – grosser Einfluss
• Vibrationsfrequenz – mässiger Einfluss
• Physiko-chemische Eigenschaften der Einkapselungsmischung – geringer Einfluss.

  Der wichtigste Parameter für die Grösse des Kerns in Kapseln ist die Grösse der Core-Düse und die Fliessrate des Core-Materials. Im Allgemeinen beträgt der endgültige Core Durchmesser in Kapseln etwa das 1 – 2,5-fache der Grösse der Core-Düsenöffnung, wobei steigende Fliessraten grössere Durchmesser ergeben.

Upscaling erfolgt einfach durch Vergrössern der Anzahl der Düsen des Geräts. Dies wird als Multi-Düsensystem bezeichnet. Die für das Ein-Düsensystem verwendeten Parameter gelten auch für das Multi-Düsensystem. Eine spezielle Upscaling-Entwicklung ist daher nicht erforderlich. Allerdings muss der Prozess zuerst bei dem Ein-Düsensystem funktionieren und stabil sein, bevor man zu einem Multi-Düsensystem wechselt: Büchi bietet ein solches Multi-Düsensystem an, mit dem der Bediener zwischen 1 und 6 Düsen gleichzeitig betreiben kann.

Die optimalen Frequenz- und Amplitudenbereiche für verschiedene Düsengrössen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

• Düsendurchmesser: 1,0 mm Frequenzbereich: 40 bis 200 Hz Amplitudenbereich: 6 bis 9
• Düsendurchmesser: 750 Mikrometer Frequenzbereich: 40 bis 300 Hz Amplitudenbereich: 5 bis 9
• Düsendurchmesser: 500 Mikrometer Frequenzbereich: 100 bis 400 Hz Amplitudenbereich: 2 bis 5
• Düsendurchmesser: 400 Mikrometer Frequenzbereich: 200 bis 500 Hz Amplitudenbereich: 1 bis 4
• Düsendurchmesser: 300 Mikrometer Frequenzbereich: 400 bis 800 Hz Amplitudenbereich: 1 bis 3
• Düsendurchmesser: 200 Mikrometer Frequenzbereich: 600 bis 1200 Hz Amplitudenbereich: 1 bis 3
• Düsendurchmesser: 150 Mikrometer Frequenzbereich: 800 bis 1800 Hz Amplitudenbereich: 1 bis 4
• Düsendurchmesser: 80 Mikrometer Frequenzbereich: 1300 bis 3000 Hz Amplitudenbereich: 4 bis 4

   

Die Viskosität der Einkapselungsmischung wirkt sich wie folgt aus:

• Je höher die Viskosität, umso höher die Mindestgeschwindigkeit des Strahls
• Je höher die Viskosität, umso höher die Arbeitsfliessrate
• Je höher die Viskosität, umso niedriger die optimale Frequenz
• Je höher die Viskosität, umso grösser die Kugeln/Kapseln

   

Natürliche Polymere: Na-Alginat, Gelatine, Lambda-Carrageen, Agar, Agarose, Chitosan, Zellulose, Molkeprotein, Kollagen, Pektin Synthetische Polymere: Polyakrylamid, Polyvinylalkohol (PVA), Poly(milch-co-Glykolsäure) (PLGA), Zellulosesulfat, Poly-DADMAC, Poly-L-Lysin, Polyethylenglykol (PEG). Ausserdem können auch verschiedene Wachse für die Herstellung der Kapseln verwendet werden.

Alginat ist ein natürliches Polymer, das aus der Zellwand verschiedener Meeresalgen gewonnen wird. Aufgrund seiner Herkunft aus der Natur kann die Art des von verschiedenen Lieferanten gelieferten Alginats sehr unterschiedlich sein und diese variable Zusammensetzung kann sich negativ auf die Qualität des Alginats auswirken. Dies kann zu einer qualitativ geringwertigen Produktion führen, in einigen Fällen können keine Kugeln/Kapseln erzeugt werden. Ausserdem wird die Reproduzierbarkeit der Experimente beeinflusst.

BÜCHI bietet nun ein hochwertiges Alginat mit einheitlicher Zusammensetzung an. Jede Alginat-Charge wird bei BÜCHI von Wissenschaftlern vorgetestet, um zu gewährleisten, dass die Kunden durchgehend und reproduzierbar hochwertige Kugeln/Kapseln erzeugen können.

In diesem Fall ist entweder die Düse oder die Kugelerzeugungseinheit durch getrocknetes Polymer verstopft.

Reinigung der Düse: Siehe Kapitel über das Reinigen der Düse

• Reinigung der Kugelerzeugungseinheit: Wenn Alginat verwendet wird, die Einheit 1 Stunde lang in 0,1 M NaOH einweichen und dann die NaOH mithilfe einer Spritzenpumpe durch die Einheit pumpen oder die Einheit 1 – 5 Minuten in ein Ultraschallbad geben, um das Alginat abzulösen. Bei Verwendung von Gelatine entweder in heissem Wasser (> 60 °C) einweichen und abspülen oder Ultraschallbadbehandlung wie oben.
• Bei den meisten Materialien hilft die Ultraschallbehandlung, die Verstopfung zu beseitigen, und die Einheit sollte mit einer Flüssigkeit durchgespült werden, die das eingeschlossene Material lösen kann, d. h., im Falle von PGLA kann dies Dichlormethan sein.
• Eine Verstopfung des Vorfilters in der Erzeugungseinheit kann ebenfalls das Pumpen des Polymermaterials durch die Kugelerzeugungseinheit verhindern und dieser sollte gewechselt werden. In den YouTube-Videos finden Sie weitere Informationen.