一种包裹型生物酶粒子及其制备方法
技术领域
本发明涉及日化洗涤产品技术领域，尤其涉及一种包裹型生物酶粒子及其制备方法。
背景技术
生物酶是一种高活性生物催化剂，它催化效率高，具有很强的专一性。如蛋白酶，能够迅速分解蛋白类污垢，脂肪酶，可以快速去除油脂性污垢。由于其高效去污作用，许多酶制剂在洗衣粉、洗衣液和洗衣皂等洗涤产品中广泛应用。
目前，市面上加酶皂一般采用添加液体酶和酶稳定剂的方式进行生产，加酶皂中酶活性的稳定问题一直是工程师们研究改进的难题。如中国专利CN102321506A公开了使用硼砂和甘油作为酶制剂的稳定体系，以单一的硼砂作为稳定剂，然而，实验证明此方法对酶制剂的稳定性能提升不明显；中国专利CN103242989A公开了使用复合硼基配合溶剂作为酶制剂的稳定体系，以及中国专利CN101319173B公开了用硼砂、柠檬酸和溶剂甘油或丙二醇作为酶制剂的稳定体系，这两种方法虽能提升酶制剂在皂中的稳定性，但由于加入了溶剂甘油或丙二醇，使得皂生产过程中皂料粘度高，粘黏，皂料在生产设备中容易打滑，生产速度低，制得的皂品质较软，需要增加晾皂的工序，生产效率低。
发明内容
本发明针对现有加酶皂中酶活性不稳定、添加酶稳定剂后降低生产效率的问题，提供一种酶活性稳定、简单易添加使用、不影响生产效率的包裹型生物酶粒子以及该生物酶粒子的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提出以下技术方案：
一种包裹型生物酶粒子，所述包裹型生物酶粒子的结构由内到外依次为，生物酶颗粒、内层包裹以及外层包裹；
所述内层包裹占包裹型生物酶粒子总重量的1.0～4.0％，所述外层包裹占包裹型生物酶粒子总重量的7.0～15.0％；
所述内层包裹包括石蜡和失水山梨糖醇脂肪酸酯，其中，所述失水山梨糖醇脂肪酸酯占包裹内层总重量的5.0％～8.0％。适当厚度的包裹内层和包裹外层，有利于防止皂体水分对酶活性影响，但包裹内层和包裹外层也不能太厚，以免使单位质量粒子中生物酶有效物含量过低，同时也保证包裹型生物酶粒子在洗衣皂使用过程中可以通过摩擦破碎的方式释放出生物酶粒子，发挥酶活性和功效。
优选地，所述外层包裹包括下述重量份组分：
成膜剂45.0-65.0份；抗粘剂7.0-12.0份；粘合剂4.0-7.0份；增塑剂20.0-30.0份；着色剂1.0-5.0份。
优选地，所述生物酶颗粒为蛋白酶粒子、脂肪酶粒子、纤维素酶粒子、淀粉酶粒子、甘露聚糖酶粒子、氧化酶粒子、过氧化物酶粒子、漆酶粒子、果胶酸裂合酶粒子中的至少一种。
优选地，所述石蜡选自液体石蜡或熔点低于60℃的固体石蜡；所述失水山梨糖醇脂肪酸酯的羟值为193～210mgKOH/g。优选地，本发明实施例的失水山梨糖醇脂肪酸酯为Span%2080。失水山梨糖醇脂肪酸酯可溶于液体石蜡，分子中所含极性基团醚链、羟基和酯基可改善液体石蜡对生物酶颗粒的润湿与附着，同时也有利于外层包裹层对石蜡包裹层的润湿与附着；由于外层水溶性复合包膜剂包覆之前，生物酶颗粒表面已经被石蜡疏水层所覆盖，因此有效地阻止了水溶性复合包膜剂包膜过程中水分对生物酶颗粒酶活性影响，可有效保证包裹生物酶颗粒的酶活稳定性。
优选地，所述成膜剂为羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素、羧丙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或两种以上的混合物。
优选地，所述抗粘剂为滑石粉、硬脂酸镁、二氧化硅中的任意一种或两种以上的混合物。
优选地，所述粘合剂为聚维酮。
优选地，所述增塑剂为甘油、丙二醇、二乙酰单油脂、蓖麻油、聚乙二醇、柠檬酸三乙酯，甘油三乙酯，乙酰化甘油酯中的任意一种或两种以上的混合物。
优选地，所述着色剂为酸性大红G、碱性品红、酸性金黄G、碱性淡黄、柠檬黄色淀、胭脂红色淀、氧化铁红、颜料蓝27、颜料绿7、颜料紫、二氧化钛中的任意一种或两种以上的混合物。
本发明实施例还提供上述的包裹型生物酶粒子的制备方法，包括以下步骤：
(1)内层包裹溶液制备：按比例，取所述石蜡和失水山梨糖醇脂肪酸酯，升温至60～65℃将两物料混合均匀，降温至50-60℃备用；
(2)外层包裹溶液制备：将工艺水加热至50-60℃，按比例，依次加入成膜剂、抗粘剂以及着色剂，混合均匀；将上述混合物升温至80-85℃并保温30min，随后将温度进一步升高至90-95℃，此时在搅拌状态下加入所述粘合剂、增塑剂，溶液固含量保持在20-25％，搅拌至均匀后降温至40-45℃，保温备用；
(3)喷雾包裹：生物酶颗粒进行内层喷雾包裹，进风温度为50～55℃，先喷内层包裹溶液，待包裹层固化15～20min；然后喷外层包裹溶液，进风温度为45～50℃，喷完后干燥30～40min，即得所述包裹型生物酶粒子成品。
与现有技术相比，本发明所能达到的技术效果包括：
本发明提供的包裹型生物酶粒子含有双层包裹的设计，有效防止生物酶粒子过早地接触水份失活，保证生物酶在皂体中长时间的酶活稳定性，延长生物酶粒子发生作用的时间，同时也保证包裹型生物酶粒子在用于洗衣皂时，使用过程中可以通过摩擦破碎的方式释放出生物酶粒子，发挥酶活性和功效。
此外，该包裹型生物酶粒子可在加酶皂生产过程中直接添加，不需要额外加入酶活稳定剂及溶剂，应用简单，不会降低加酶皂的生产效率，节约生产成本。
具体实施方式
下面将结合对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
本发明实施例提供的包裹型生物酶粒子实施例1-8，其中，生物酶颗粒为蛋白酶粒子，内层包裹以及外层包裹的组成见表1，所述内层包裹占包裹型生物酶粒子总重量的1.0～4.0％，所述外层包裹占包裹型生物酶粒子总重量的7.0～15.0％。
表1实施例1-8包裹型生物酶粒子的包裹材料组成
实施例1-8的包裹型生物酶粒子的制备方法如下：
(1)内层包裹溶液制备：按照选定的比例取石蜡和Span 80，升温至60～65℃将两种物料混合均匀，然后降温至50-60℃备用；
(2)外层包裹溶液制备：按照选定的比例取所述成膜剂、抗粘剂以及着色剂，混合均匀；将上述混合物升温至80-85℃并保温30min，随后将温度进一步升高至90-95℃，此时在搅拌状态下加入所述粘合剂、增塑剂，溶液固含量保持在20-25％，搅拌至均匀后降温至40-45℃，保温备用；
(3)喷雾包裹：首先将蛋白酶粒子加入沸腾式流化床进行内层喷雾包裹，进风温度为50～55℃，喷完石蜡和Span 80混合液后使内包裹层固化15～20min；然后进行外层喷雾包裹，进风温度为45～50℃，喷完外层包裹溶液后干燥30～40min即得到包裹型生物酶粒子成品，蛋白酶颗粒。
用该方法生产得到的包裹型蛋白酶粒子进行加酶皂生产，由于该蛋白酶粒子含有双层包裹设计，可有效减少蛋白酶与皂体水分接触，保证蛋白酶在皂体中长时间的酶活稳定性；该包裹型蛋白酶颗粒在加酶皂生产过程中直接添加，不需要额外加入酶活稳定剂及溶剂，应用简单，不会降低加酶皂的生产效率，同时节约生产成本。
对比例1
对比例1选择未被包裹的蛋白酶粒子。
对比例2
对比例2的蛋白酶粒子采用实施例1的内层包裹材料组分进行单层包裹，不含外层包裹，制备方法同实施例1-8的步骤(1)、(3)得到蛋白酶颗粒。
对比例3
对比例3的蛋白酶粒子采用实施例4的外层包裹材料组分进行单层包裹，不含内层包裹，制备方法同实施例1-8的步骤(2)、(3)得到蛋白酶颗粒。
对比例4
对比例4采用目前市面上加酶洗衣皂采用的液体蛋白酶，酶活稳定剂为复合硼基稳定剂，溶剂为甘油。
实施例9-16、对比例5-8
将实施例1-8、对比例1-3对应得到的蛋白酶颗粒及对比例4的液体蛋白酶组合物分别添加到洗衣皂中，得到实施例9-16，对比例5-8(实施例9-16加酶皂使用的蛋白酶颗粒分别对应实施例1-8，对比例5-7加酶皂使用的蛋白酶颗粒分别对应对比例1-3，对比例8加酶皂使用的液体蛋白酶对应对比例4)，对制得的加酶洗衣皂进行性能考察测试。加酶洗衣皂组成如表2所示。
表2各加酶洗衣皂组成
性能测试实验
试验例1酶活稳定性
测试方法：将实施例9-16，对比例5-8制成同一批包装完好的成品加酶洗衣皂，室温通风存放3个月、6个月、1年、2年、3年，按《洗涤剂中蛋白酶活力仪器测定方法》(立白集团检测标准)分别测试皂体中的酶活保持率，测试中取样量按包装时净含量进行折算，结果见表3所示。
表3实施例9-16和对比例5-8的加酶皂的酶活保持率
由表3可以看出，本发明实施例9-16中的加酶洗衣皂酶活保持率很好，3年保质期内酶活还能保持50％以上；而对比例5由于添加的酶颗粒没有包裹，在皂体中失活很快，1年时间已完全失活；对比例6、对比例7由于单层包裹材料硬度不够或防水性能不佳，储存过程加酶洗衣皂酶活降低很快；对比例8采用的液体酶加酶活稳定体系，其加酶洗衣皂酶活保持效果也不理想，到保质期3年时酶活保持率仅为15％。因此，可以看出，蛋白酶粒子经过实施例1-8的包裹材料及方法进行包裹后，能有效保证其在洗衣皂中的酶活稳定性。
试验例2生产效率
生产过程中，对实施例9-16以及对比例8的不同加酶皂的生产过程进行统计，结果如表4所示。
表4实施例9-16和对比例8的加酶皂生产效率情况
由表4可以看出，对比例8由于使用液体蛋白酶和复合硼基稳定剂的甘油溶液，使得皂生产过程皂料较粘，皂料在生产设备中容易打滑，降低了皂的出条速度，同时出条的皂块较软，需要增加晾皂时间，工序多，整体上降低了加酶洗衣皂生产效率；而实施例9-16加酶洗衣皂生产中直接添加制备好的蛋白酶粒子，不需要额外添加酶活稳定剂及相关溶剂，皂料在螺旋出条过程不打滑，出条速度快，出条后的皂体硬度达到产品要求，不需要进行晾皂，总体生产效率高，进而降低生产成本。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
