[发明专利]喷雾干燥染料合成物、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及喷雾干燥、耐洗染料合成物(最好是以颜料粉末的形式)，其具有小于0.5％的印流率且由水溶性的功能性染料组成，最好是食物染料，其稳固地溶入到有机硅烷为基的硅胶基体中。除了染料的低印流，这些合成物具有对pH值的变化和/或抗坏血酸有着显著的高稳定性。本发明还涉及染料合成物的生产和使用。较佳地，该染料合成物应用在着色食品，化妆品，医药产品，而且还有其他用途。

美国专利第6074629号欧洲专利第0581651号描述染料在二氧化硅基体封装的工艺。然而，这些工艺基本上都是基于染料吸附在基体表面上。因此，基体内的染料浓度是非常有限的，其印流是比较高的。

其中一种减少印流的可行方法是将染料基体颗粒涂覆到一第二无染料的基体上，该第二无染料的基体可由作为核心基体的相同或不同的材料制成。

例如，专利文件WO 2004/081222描述了颜料颗粒的生产，其中四乙氧基硅烷的水溶性水解产物被印染和在不溶于水的液体里乳化。乳液通过凝胶形成工艺转换成固体悬浮物，并且获得的颜料是隔离的。在随后的工艺中一层无染料二氧化硅包络层涂覆在颜料颗粒上。在此方式中，印流显著减少了。然而，通过其表面上的额外的光反射和散射，这种已被涂覆的颜料的着色效果受到不利地影响。

这种染料合成物的另一个重要的性能是它们对将被染色基板的着色效果。染料和颜料的染色效果使用色度方测试，例如颜料颗粒的大小和形状对其色度参数发挥重要作用，这是众所周知的。颜料颗粒的大小应在0.05至50微米之间的范围内。颗粒越小，其着色效果越好。

为了将清晰和颜色深的色彩传给已经染色的基体，颜料颗粒的光散射尽可能低，这是最重要的。这就需要颗粒的形状尽可能是球形的。此外，颗粒应该是透明的以确保光线能到达其内部以致于所有染料分子被光照射并能有助于着色。

在颜料的溶入期间或之后，将要被染色的在基板内的本身上是水溶性的染料的析出(印流)尽可能低，这是至关重要。鉴于着色使用不同的pH值，在实践中上述析出阻力必须在所有pH值下发生。另一个基本要求是对于抗坏血酸(维生素C)的高稳定性。这种物质是包括在一个大量的食品中，且可能会通过一个复杂的化学方法引起染料的变色和分解。通过保护载体基体内的染料免受抗坏血酸的影响，这必须尽最大可能避免。

因此，本发明的目的在于提供一种水溶性染料，这些水溶性染料是不溶于且封装在二氧化硅基体内，从而保护了染料免受印流和基体成分的影响。在二氧化硅基体内的染料合成物应为细颗粒颜料粉末。来自颜料的自由染料的析出(印流)应尽可能低和对于pH值和抗坏血酸具有稳定性。

根据本发明，所述的目的是通过以下方式实现的：将要封装的一种水溶性染料溶解在SiO_x溶胶里而无需使用任何另外的添加剂例如固定剂或络合剂。染色溶胶使用喷雾干燥工艺凝胶。任何可能存在的残留溶剂通过二次干燥除去。令人惊讶的是，随后的选择性的温度处理可以明显减少染料从合成物上释放(印流)，其中温度处理过程在温度高于50℃的条件下至少进行2个小时。为了产生颜料粉末，随后可以以熟练的方式压碎该凝胶。

根据本发明的工艺，此工艺实现了纯机械法溶入到基体内，以致于较大的染料分子被溶入到基体内和防止较大的染料分子离开该基体和/或阻止其他的有机分子进入。这样，通过抗坏血酸或由于pH值的变化导致的溶入染料的吸收，印流和化学侵蚀(化学影响)可以在很大程度上被排除在外。

由此产生的染料合成物的印流发生率小于0.5％。此外，它们对于pH值和/或抗坏血酸是稳定的。

令人惊讶的是，根据本发明，适用于生产的喷雾干燥、耐洗染料合成物的唯一初始原料是烷基硅烷溶胶，这种烷基硅烷溶胶是经水解、最好是多相催化未取代的有机硅化合物制备出来。水溶性有机碱硅酸盐溶液的水解是在弱酸性的pH值下实现的，最好在pH值为5.0至6.5的条件下，特别是在pH值为5.5至6.0的条件下。在一个特别的首选方式中，通过小心添加酸实现酸化。特别在本发明的一个较佳实施例中，水解是以多相催化的形式实现的，最好用酸性离子交换树脂。

四乙烷基硅烷被证明是一个特别优选的生产烷基硅烷溶胶的初始材料。