A mikrokapszulázás az a folyamat, amikor egy anyag kis részecskéit filmképző anyag vékony héjába kapszulázzák. [1] [2]
A mikrokapszulázás eredményeként a terméket egyedi mikrokapszulák formájában kapják, amelyek mérete a mikron töredékétől a több száz mikronig terjed. A kapszulázandó anyag, az úgynevezett mikrokapszulák tartalma, hatóanyag vagy bázikus anyag alkotja a mikrokapszulák magját, a kapszulázó anyag pedig a héjak anyagát. A héjak egy vagy több anyag részecskéit egymástól és a külső környezettől a felhasználás pillanatáig elválasztják. [2]
A mikrokapszulák fő komponense - a kapszulázott anyag - bármilyen aggregált állapotban lehet - folyékony, szilárd vagy gáz halmazállapotú. A meglévő eljárások lehetővé teszik mind a liofil, mind a liofób anyagok mikrokapszulázását.
A mai napig fémek, különféle vegyszerek (hidridek, savas sók, bázisok, sokféle szerves vegyület - monomer és nagy molekulatömegű) mikrokapszulázását végezték, amelyek katalizátorok, stabilizátorok, lágyítók, olajok, folyékony és szilárd tüzelőanyagok, oldószerek, színezékek, rovarirtó szerek, növényvédő szerek, műtrágyák, gyógyszerek, illatanyagok, élelmiszer-adalékanyagok és rostok, valamint enzimek és mikroorganizmusok. [1] [3] <
A mikrokapszulák tartalma tartalmazhat inert töltőanyagot, amely az a közeg, amelyben az anyag a mikrokapszulázás során diszpergálódott, vagy a hatóanyag későbbi működéséhez szükséges. [2]
A meglévő mikrokapszulázási módszerek három fő csoportra oszthatók.
Az első csoport a fizikai- kémiai módszerek , amelyek magukban foglalják a koacervációt, a nem oldószeres kicsapást, a hőmérséklet változásával új fázis képződését, az illékony oldószer elpárologtatását, az olvadékok folyékony közegben történő megszilárdulását , az extrakciós helyettesítést, a porlasztva szárítást és a fizikai adszorpciót.
A második csoportba tartoznak a kémiai módszerek : új fázis kialakítása polimerek térhálósításával, polikondenzáció és polimerizáció.
Végül a harmadik csoport a fizikai módszerek : permetezés fluidágyban, extrudálás és gőzkondenzáció.
Az ilyen besorolás, amely a mikrokapszulázás során lezajló folyamatok természetén alapul, meglehetősen önkényes. A gyakorlatban gyakran alkalmazzák a különböző módszerek kombinációját.
A fenti módszerek mellett meg kell említeni az aeroszolos mikrokapszulázás módszerét is, amely mind a második, mind a harmadik csoporthoz köthető, hiszen mind a kémiai folyamatokon, mind a részecskék fizikai összeolvadásának jelenségén alapulhat. [2]
Az egyes esetekre legmegfelelőbb módszer meghatározásakor a végtermék adott tulajdonságaiból, az eljárás költségéből és sok egyéb tényezőből indulnak ki. A módszer megválasztását azonban elsősorban az eredeti kapszulázott anyag tulajdonságai határozzák meg.
A mikrokapszulázási eljárások egyik fontos jellemzője a kapott mikrokapszulák mérete. Ennek alapján a legvilágosabban megkülönböztethetők azok a módszerek, amelyekben a héjak filmképző anyaga a mikrokapszulák képződése során keletkező olvadék, illetve a folyékony (gáznemű) közegben végzett fázisszétválasztáson alapuló eljárások.
A módszerek első csoportja közepes és nagy (akár több mm-es) méretű kapszulák előállítását biztosítja, a második - több és több száz mikron közötti méretű mikrokapszulákat. A legkisebb mikrokapszulákat koacervációval (1 µm-től 1 mm-ig), elektrosztatikus koagulációval (µm-től 20 µm-ig), emulziókban és szuszpenziókban történő polimerizációval (1 µm-től több mm-ig) vagy diszperziópermetezéssel szárítjuk ( emulziós) rendszer (500 µm-ig). Nagy méretű (100 mikrontól több mm-ig terjedő) kapszulákat centrifugákkal, extruderekkel és fluidágyban állítanak elő.
Megjegyzendő, hogy ez utóbbi módszerek biztosítják a poros frakció legalacsonyabb tartalmát, de a mikrokapszulákban a fő anyag tartalma általában kisebb, mint a polimerizációval (polikondenzációval) vagy más folyadékfázisú eljárással nyert termékekben. [1] [2]
Jelenleg a mikrokapszulák előállításának egyik legnépszerűbb módszere a polielektrolitok rétegenkénti lerakódása (LbL, layer-by-layer technika).
A mikrokapszulázott termékek felhasználási területei rendkívül sokrétűek. Ma már nehéz megnevezni azt a gazdasági ágat, ahol a mikrokapszulák ne találnának alkalmazást, vagy alkalmazásuk hatékonysága nem lenne nyilvánvaló vagy alapvetően megmutatkozott. [2] [3] Az elmúlt éveket az ipar által gyártott mikrokapszulázott termékek körének bővülése jellemezte. Ez vonatkozik a cellulóz anyagokra, polimer formázómasszák töltőanyagaira (szálak és üreges mikrogömbök), ragasztóanyagokra, polimer kompozíciók összetevőire (katalizátorok, iniciátorok, monomerek, polimerek és oldószerek), színezékekre, mágneses anyagokra, takarmánytermékekre, rovarölő szerekre, műtrágyákra, kozmetikumokra termékek, háztartási vegyszerek, enzimek, fényképészeti anyagok stb. Jelenleg a mikrokapszulázott anyagok gyakorlati felhasználási területei igen szélesek – az egészségügytől az űrkutatásig. [1] [2]