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在天然运输系统中包封物质制作方法

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    在天然运输系统中包封物质制作方法
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    本发明涉及用于运输物质的器皿(vessel),更具体地,涉及用于运输液体的器皿
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专利名称:在天然运输系统中包封物质的制作方法从史前时期,人类就已经在由陶器、玻璃、塑料和其他材料制成的器皿中装填、携带和运输水和其他液体(以及固体、乳液、浆液、泡沫等)。尽管这些器皿的性质随着材料制造和设计的进步而不断演变,但是器皿的基本原理基本没有变化,所述器皿的基本原理包括包含表面的容器,该容器部分或完全地包封液体,从该容器可以除去液体以排空器皿,而器皿还可以再被填充。出于各种实际目的,使用者用水和其他液体连续填充和排空容器。
我们从自然中汲取灵感开发了新的运输水和其他物质的途径。本发明用于运输液体的器皿可以具有器皿的外部表面,其直接地和独特地与该器皿中的液体相关联,以葡 萄皮不会排空葡萄内含物并可再次回填的方式,或者以从橙子剥离橙子皮并再次填充的方式。橙子和葡萄是两种运输天然物质的自然方式。本发明人展示了,我们可以通过人体工程学制造出携带水和其他物质的器皿,并实现优于目前的和史上的人运输液体的途径的优势。本公开所述的“天然运输系统”具有以下优势,当所述系统排空其中含有的液体(或其他物质)时,系统本身不会作为空瓶、桶或罐而面临弃置的难题。我们的天然运输系统的外部表面可以被食用和消化,或者在性质上可以降解为生物相容性成分,正如葡萄皮和橙子皮那样。我们的天然液体运输系统可以用作水瓶或其他可饮用液体的瓶子,如化妆品、农产品、药品、婴儿用品的容器;如厨房应用的一般途径。它们可以含有液体、凝胶、乳液、泡沫、浆料,甚至含有固体物质。本公开的一个实施方案涉及在藻酸钠凝胶膜中包封液体(如水),如可以在不要求通用液体运输系统所需的不可渗透性和稳定性性质的厨房应用中使用。但是,根据本公开,藻酸钠凝胶包封的液体(例如,使用钙或镁或任何多价阳离子硬化/固化)然后可以包封在其他生物可降解的膜中,这种膜具有针对特殊应用所必需的不可渗透性和稳定性性质,如在饼干壳(cookie shell)(对于短期和中期稳定性而言)或聚乳酸壳、共价交联的甲基丙烯酸酯化藻酸盐膜或其他类似的方法或物质(对于长期稳定性而言)中。使用或不适用内部藻酸钠凝胶膜制备的天然运输系统可以通过(依据所使用的特定系统/方法)选择膜和/或壳的厚度、交联密度、形状、尺寸和其他物理化学性质设计为具有针对中长期储存和运输所需的强度和不可渗透性,如可以应用的。在使用时,外部膜可以被除去,如同除去橙子壳或蛋壳那样,能够包含在软凝胶膜(或固化/硬化的凝胶膜)中内部液体可以被使用或消耗。如本文所使用的,不渗透性可以用来,例如,表示对物质运输的总体抵抗力使得在标准贮藏条件(例如, 25°C和无直射阳光)下经最多达1、2或4个月的期间液体透过膜的扩散不会实现可测量的溶剂体积减少(例如,大于5%)。本公开的另一实施方案涉及在藻酸钠凝胶或结冷胶(gellan gum)膜中包封液体,如水,接着通过使所述膜与碳酸钙、氯化钙、乳酸钙等接触在该外部膜上沉积钙。在膜上沉积的钙以蛋壳的方式生成了固化/硬化的膜和/或硬壳。备选地,所述膜可以由天然食物颗粒制成,其电荷性质使得颗粒、藻酸盐(或其他天然带电材料)和多价阳离子(如钙或镁)的一定混合物生成了稳定的膜。本公开的天然运输系统可以由许多不同的材料,以及以不同的形状和尺寸制成。它们可以制成为含有液体、乳液、泡沫、浆料或固体的粗糙吗壳(rugge d shell),以及在内部含有一种或多种软膜或硬膜的粗糙壳,其中在内部膜的内部具有液体、乳液、泡沫、浆料或固体。外部和内部的膜或壳可以被注入特殊的味道或药物或其他所需的性质,例如,为了改进材料内部的功能性,和/或可以具有抵抗外部应力的特定性质,所述应力为例如由温度、湿度、物理冲击、辐照等所传递的应力。其他研究者已经建议生物可相容的和/或生物可降解的包封器皿用于基本研究和农业、食品工业、化妆品工业和医药工业。微颗粒一般为尺寸小于毫米的膜(常常为聚合物)包封的颗粒。宏观颗粒一般为尺寸最高达20毫米的膜(常常为聚合物)包封的颗粒。烹饪用包封物体在尺寸上常常大于20毫米,但是不具有长期稳定性和强度性质。先前的系统不是设计用来运输较大量的水或其他物质。我们的方法设计使用现有材料和新材料的新型包封器皿,向用于材料运输的宏观器皿提供运输水和其他物质所必需的强度、稳定性和生物可降解性等性质,如我们目前和历史在瓶、桶、玻璃和其他类型器皿中运输水和其他物质那样。一些用于生成包覆有膜的液体的方法一般适合于足够小的液体,该液滴足够小以至于可以通过表面张力基本上控制液滴的形成。例如,在管的末端形成的液滴悬浮于空气中,其中通过膜材料(例如,藻酸盐水溶液)在包围圆柱形水/空气管和开口的环形物中生成。藻酸盐溶液可以散布于管开孔O处形成的液滴球形帽的表面上,相对重力向下指。随着液滴从包覆有藻酸盐的管中出现,藻酸盐包覆的液滴受重力作用下降进入氯化钙浴,在这里游离钙与藻酸盐反应,并围绕水滴形成固体膜。但是该方法对于包覆更大的液滴是低效的(例如,尺寸如直径大于约Icm的液滴)。例如,大液滴在从管中出现后,其表面会在生成的时候就破坏,这是因为大液滴的表面张力的影响比重力小,阻止了在管的开孔形成正常的球形帽。处于至少该原因,表面张力方法可以用于包覆小于一定尺寸的液滴,但是在可能有用的制造较大的包覆液体中的应用性有限,例如,在改进液体的分布和可携带型中和/或在改进容器的生物可降解性和/或在改进容器的可消耗性中的应用性有限。描述了制备较大的膜包封的液滴或物体(例如,可食用瓶)的方法。还描述了实施这些方法的装置和系统。在一些实施方案中,与通过表面张力方法形成的膜包封的液滴相比,本文所公开的方法增加了膜包封的液滴的尺寸。例如,本文所公开的一些方法可以用来制备具有如下体积的膜包封的液滴该体积大于能够通过基本上与重力相反的整体作用的表面张力支持横跨开孔的液滴尺寸。在一些实施方案中,制备较大的膜包封的液滴或物体(例如,可食用瓶)的方法包括a)通过化学成分的两个水相(例如,钙或镁的水溶液以及天然食物颗粒的含藻酸盐水溶液)之间的反应生成膜,然后形成液滴或同时形成液滴;b)将液体注入膜中;和c)将混合的液体和膜材料弓I入(例如,挤出)进入反应物介质中。在某些实施方案中,挤出的液滴从挤出材料(混合的液体和膜材料)分离从而变成分离的、膜包封的物体,例如可食用容器。在一些实施方案中,液滴在反应介质中的停留时间足够使得膜硬化。此 外或者备选地,可食用容器经漂洗/洗涤(例如,在纯水中)以除去反应材料。干燥过程用来从从膜上干燥水。在某些实施方案中,额外的过程可以允许进一步调节/添加至膜/容器。例如,膜/容器可以包覆在脂质(例如,蜂蜡)中以提高膜/容器的物理性质、保护性质和/或美学性质。该可食用的容器可以直接被消耗掉。额外或备选地,该可食用的容器可以置于生物可降解的材料(例如,聚乳酸)中,从而方便该可食用容器的运输。在一些实施方案中,通过,例如连续制备该可食用的容器,包封液体的系统可以方便大量可食用的容器的制备(例如,每分钟制备一个容器)。在一个方面,液体递送装置包括第一罩(housing)、第二罩和流量控制器。所述第一罩至少部分地限定从第一入口部分向第一出口部分延伸的第一液体通道。所述第二罩至少部分地限定从第二入口部分向第二出口部分延伸的第二液体通道,所述第二出口部分与所述第一液体通道液体连通。所述流量控制器沿所述第一出口部分设置,并配置为通过所述第一出口部分引导液体的流动从而产生分离的容器。在另一方面,反应器模块包括储存段(reservoir section)、转移段和除去段。该储存段至少部分地限定用于容纳液体的容积。该转移段邻接所述储存段,并且所述转移段包括储存段与转移段之间的第一锁(lock)。该除去段邻接所述转移段,并且该除去段包括转移段和除去段之间的第二锁。第一锁在第一位置与第二位置之间可以移动,从而控制液体从储存段向转移段的流动。第二锁在第一位置与第二位置之间可以移动,从而控制液体从转移段向除去段的流动。在再一个方面中,包封液体的系统包括第一反应器、液体递送装置和出口导管。第一反应器模块包括储存段,其至少部分地限定用于容纳液体的容积。液体递送装置连接至第一反应器模块,从而允许在它们之间传递液体。出口导管具有第一端部和第二端部,第一端部连接至第一反应器模块,从而允许在它们之间传递液体。各实施方案可以包括下列特征中的一个或多个。在一些实施方案中,第二出口部分沿第一液体通道设置,并在第一入口和第一出口之间。在某些实施方案中,至少部分的第二罩基本设置于第一罩内。第一液体通道可以包括限定于第一罩和第二罩之间的环形物(annulus)。在某些实施方案中,流量控制器包括可移动元件(例如,可旋转元件),其可移动地引导(例如,至少部分地中断)液体流动通过第一出口部分。在一些实施方案中,可移动元件包括平面表面,该可移动元件可移动地将该平面表面移动进入以下位置,该位置基本垂直于液体通过第一出口部分的流动方向。流量控制器可以包括固定元件(stationaryelement),且可移动元件相对固定元件以可滑动方式连接(engagement),从而剪切流动通过第一出口部分的液体。该可移动元件和固定元件可以各自为盘(disk)。可移动元件的中心可以基本上与固定元件的中心对齐。可移动元件可以围绕延伸经过该盘中心且基本垂直于该盘平面表面的轴移动。固定元件和可移动元件的直径可以分别为约Icm至约50cm。固定元件的平面表面可以限定延伸通过该固定元件的基本上呈圆形的开孔。该第一出口部分可以限定与固定元件的基本呈圆形的开孔基本上成共轴排列的出口开孔。可移动元件的平面表面可以限定延伸经过可移动元件的基本呈肾形的开孔。可移动元件的肾形开孔可以相对于固定元件的基本呈圆形的开孔设置,使得肾形开孔和圆形开孔可以对齐从而允许在所述可移动元件的至少部分的移动期间基本无障碍的流动。在一些实施方案中,电动机偶联至可旋转元件,电动机可操作用来以基本恒定的速度驱动可旋转元件。在某些实施方案中,第一出口部分限定延伸穿过第一罩的第一出口开口,和第二出口部分限定延伸穿过第二罩的第二出口开口。第一出口开口的面积可以大于第二出口开口的面积。第一出口开口和第二出口开口中的至少一个的面积是可调节的。第一出口开口的面积可以为约O. 5cm2至约10cm2。例如,第一出口开口的面积可以大于约1cm2。第二出口开口的面积可以为约O. 25cm2至约8cm2。第二液体在第二出口开口上的表面张力可以小 于第二出口开口指向底面的重力。在一些实施方案中,第一出口部分和第二出口部分的至少一个基本为截头圆锥体形的(frustoconical)。在某些实施方案中,第一罩和第二罩的至少一个包括可电极化材料。在一些实施方案中,电源与可电极化材料电连通。在一些实施方案中,第一入口部分构造为从第一液体源接收液体,第二入口部分构造为从与第一液体源分开的第二液体源接收液体。在某些实施方案中,第一锁和第二锁各自相对彼此可移动。在一些实施方案中,第一锁的第一位置和第二位置之间的差大于第二锁的第一位置和第二位置之间的差。在某些实施方案中,储存段配置为支持液体递送装置邻接用于包含液体的容积。储存段可以配置为在容积含有液体时支持液体递送装置沿着含有液体的容积的底部。额外地或备选地,储存段可以限定第一接收开孔,其中储存段配置为在与重力相反的方向上通过第一接收开孔接收液体。在一些实施方案中,储存段限定基本与第一接收开孔相对的第二接收开孔。第二接收开孔可以配置为可调节地(releasably)关联导管(conduit)。额外地或备选地,储存段可以限定基本上垂直于第一接收开孔和第二接收开孔的第三接收开孔。在某些实施方案中,除去段限定出口开孔从而使得液体在使用期间受重力作用而从除去段排出。在一些实施方案中,出口导管具有第一端部和第二端部,第一端部连接至出口开孔处的除去段。出口导管可以包括至少一个基本上为圆柱体的部分。额外地或备选地,至少部分的连接至除去段出口导管沿着基本垂直的轴布置。在某些实施方案中,出口导管限定返回开孔,该返回开孔邻接沿基本垂直的轴布置的出口导管的部分。至少部分的连接至除去段的出口导管段可以相对水平约20度和约60度的角设置。出口导管的第二端部可以配置为关联第二反应器模块。在某些实施方案中,至少部分的储存段可以具有基本上呈矩形的横截面。至少部分的转移段可以具有基本上呈矩形的横截面。至少部分的除去段可以具有基本上呈矩形的横截面。在一些实施方案中,反应器模块具有从储存段延伸至除去段基本上均匀的截面。在某些实施方案中,第一反应器模块进一步包括转移段和除去段。该转移段邻接储存段,该转移段包括在储存段和转移段之间的第一锁。除去段邻接转移段,除去段包括在转移段和除去段之间的第二锁。液体递送装置和除去段之间的距离可以为约25cm至约150cmo在一些实施方案中,第一锁在第一位置和第二位置之间是可移动的从而控制液体从储存段至转移段的流动,并且第二锁在第一位置和第二位置之间是可移动的, 从而控制液体从转移段至除去段的流动。在某些实施方案中,出口导管的第一端部连接至除去段。在一些实施方案中,液体递送装置包括第一罩和第二罩。第一罩至少部分地限定从第一入口部分延伸至第一出口部分的第一液体通道。第二罩至少部分地限定从第二入口部分延伸至第二出口部分的第二液体通道,第二出口部分与第一液体通道液体连通(influid communication with)。第一出口部分可以限定出口开孔(exit orifice)。反应器模块的除去段可以限定除去开孔。除去段的除去开孔的面积可以大于液体递送装置第一出口部分的出口开孔的面积。在某些实施方案中,液体递送装置包括沿第一出口部分设置且配置为将来自第一出口段的液体流动引向(至少部分地中断)第一反应器模块的流量控制器。流量控制器可以包括相对于第一液体通道的第一出口部分可旋转的可旋转盘(disk)。在一些实施方案中,第一液体通道和第二液体通道分别基本上平行于垂直轴延伸,其中第一出口部分在第一入口部分上方的和第二出口部分在第二入口部分上方。在某些实施方案中,出口导管的第二端部连接至第二反应器模块,且出口导管与第二反应器模块液体连通。第二反应器模块可以置于第一反应器模块下方,出口导管的第二端部可以连接至第二反应器模块的顶部。在一些实施方案中,第二反应器模块包括至少部分限定用于包含液体的容积的储存段,出口导管的第二端部连接至第二反应器模块的储存段。在一些实施方案中,泵配置为将液体从液体源移动至第一反应器模块的储存段。来自液体源的液体可以在液体递送装置上方的点引入储存段。在某些实施方案中,出口导管与返回管线液体联通,该返回管线配置为将液体从除去段返回至液体源。在一些实施方案中,至少部分的储存段具有基本为矩形的横截面。在某些实施方案中,第一反应器模块沿至少一个轴具有基本均匀的横截面。在另一方面,方法包括将使第一液体流向至少部分地由第一罩限定的第一通道的第一出口部分,接收第二液体进入第一通道中的第一液体,从至少部分地由第二罩限定的第二通道接收的第二液体,使第一液体和第二液体的合并流移出第一出口部分,并将第一液体和第二液体的合并流引导(例如,至少部分地中断)通过第一出口部分。在再一方面,方法包括将第一液体和第二液体的合并流移动进入第一反应器模块的储存段,将第一液体和第二液体的合并流暴露至储存段中的第一反应液体以形成包括基本上包围液体的膜的液体容器,将液体容器从储存段移动至反应器模块的转移段,将液体容器从转移段移动至反应器模块的除去段,和接收液体容器和第一反应液体进入出口导管。各实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。在某些实施方案中,第一出口部分基本上与第二通道共轴。在一些实施方案中,使第一液体流向第一出口部分包括在基 本与重力方向相反的方向上移动第一液体。在某些实施方案中,从第二通道将第二液体接收进入第一液体包括在基本与重力方向相反的方向上移动第二液体。在一些实施方案中,第一液体和第二液体的合并流在基本与重力方向相反的方向上从第一出口部分移动出来。在某些实施方案中,引导合并的第一液体和第二液体的流动包括将至少部分的第一液体和第二液体的合并流从第一液体和第二液体的合并流分离出来。在一些实施方案中,引导第一液体和第二液体的合并流包括周期性干扰流动。在某些实施方案中,引导第一液体和第二液体的合并流包括相对于第一出口部分旋转可旋转元件。相对于第一出口部分旋转可旋转部分可以包括剪切第一液体和第二液体的合并流。额外地或备选地,相对于第一出口部分旋转可旋转部分包括相对于固定盘的平面表面旋转第一盘的平面表面。第一盘限定第一开孔,第二盘可以限定第二开孔,第一开孔与第二开孔对齐从而允许在旋转第一开孔期间的至少部分过程中液体由此流过。在一些实施方案中,第一液体流对第二液体流的比率增加(例如,至少部分是基于第一液体和第二液体的合并流的部分中断(interruption))。额外地或备选地,增加第一液体流对第二液体流的比率可以包括增加第一液体流速。在一些实施方案中,在第一液体和第二液体的合并流的中断(例如,部分中断或完全中断)期间,第一液体流对第二液体流的比率增加。在某些实施方案中,电极化表面与第一通道和/或第二通道液体连通。在一些实施方案中,第一液体和第二液体中的至少一个为液体。例如,第一液体可以包括藻酸盐(例如,藻酸钠)。额外地或备选地,第二液体为水。在某些实施方案中,将第一液体从第一储存器泵入第一通道,将第二液体从不同于第一储存器的第二储存器泵入第二通道。在一些实施方案中,基本围绕液体的膜包括藻酸盐。在某些实施方案中,将第一液体和第二液体的合并流移动进入第一反应器模块的储存段包括引导第一液体和第二液体的合并流。在一些实施方案中,第一反应液体包括氯化钙溶液。在某些实施方案中,将液体容器暴露于第二反应器模块中的第二反应液体。该第二反应液体可以为水和/或蜂腊。在一些实施方案中,将液体容器移动至反应模块的转移段包括在转移段方向上泵送第一反应液体。在某些实施方案中,将液体容器移动至反应模块的转移段包括将空气泡引入第一反应液体中。在一些实施方案中,将液体容器移动至反应模块的转移段包括将第一锁置于储存段和转移段之间使得转移段含有液体容器和第一反应液体,并且移去转移段和除去段之间的第二锁使得液体容器和转移段中的第一反应液体移动进入除去段中。在某些实施方案中,接收液体容器和第一反应液体进入出口导管包括将液体容器从第一反应液体分开,将第一反应液体移动至与第一反应器模块的储存段流体连接的返回管线,并且在重力下将液体容器引向第二反应器模块。在一些实施方案中,将液体容器从第一反应液体分开包括将至少部分的分开的第一反应液体返回至第一反应模块的储存段。在某些实施方案中,液体容器至少部分地包覆有聚乳酸。部分包覆的容器可以包括允许液体容器移动(例如,在重力作用下)进入包括聚乳酸的壳。在一些实施方案中,液体容器基本呈球形,直径为约O. 25cm至约10cm。 本公开的一个或多个实施方案的细节将在下文的附图和说明中给出。从说明和附图以及从权利要求书中,本公开的其他特征、目的和优势是显然的。图I显示了藻酸盐聚合物-(M)m-(G) η-(M :甘露糖醒酸(mannuronate) ;G :古罗糖醒酸(guluronate))的化学结构。图2图示了藻酸钠经由二价阳离子(例如,Ca2+)的聚合。图3图示了一种器皿,其中液体水包埋在藻酸盐的细胶状(fine jelly)膜中。图4图示了生成如图3所示的器皿的过程。图5在左侧为具有PLA壳但是没有内部藻酸钙膜的照片,在右侧为PLA壳通过藻酸钙膜与水分开。图6和7分别显示了两种PLA壳表面在水的存在下暴露至45 °C 30天后的SEM图片,两种PLA壳为在内部具有藻酸钙膜与PLA接触或不具有藻酸钙膜与PLA接触。图8A-8D分别显示了在生成两个球形汁液容器时、在生成球形汁液容器后20小时、在生成球形汁液容器后72小时以及在生成球形汁液容器后184小时在球形聚合物壳内部的球形橙汁容器的图片(出于可视性目的未显示整个壳)。图9A-9D显示了分别显示了在生成两个球形汁液容器时、在生成球形汁液容器后20小时、在生成球形汁液容器后72小时以及在生成球形汁液容器后184小时不具有球形聚合物壳的球形橙汁容器的图片。图10图示了使用化学改性的藻酸盐生成坚固壳的方法。图11图示了使用图10的方法生成的器皿。图12图示了包埋在结冷胶膜中的液体。图13A-13C为包含在藻酸钙膜中的橙汁的照片,该藻酸钙膜含巧克力。图14为填充有多种含液体膜的PLA壳的照片。图15为液体包封系统的实施方案的示意图。图16为图15的液体包封系统液体递送装置的截面图。图17为图16的液体递送装置的实施方案的部分截面图。图18为图16的液体递送装置的流量控制器的透视图。
图19A和19B为图18的流量控制器的盘的俯视图。图20为图15的液体包封系统的透视图。图21为图15的液体包封系统的反应器模块的截面图。图22A、22B和22C为图15的反应器模块的代表性操作方法的示意图。图23为液体递送装置的实施方案的部分截面图。图24为液体递送装置的实施方案的部分截面图。
图25为液体递送装置的实施方案的部分截面图。图26为显示正粒子(例如,Ca2+或Mg2+)和负粒子(例如,藻酸盐或食物粒子)之间的结合的示意图。图27为用于包覆物体形成天然运输系统的系统的侧视图。图28为用于图27中的系统的可移动车的透视图。图29A和29B分别为用于包覆物体形成天然运输系统的系统的示意图、显示图29A中的系统在操作时的装载模块的系列示意图。在各个附图中的类似附图标记表示类似的要素。发明详述本公开的液体运输系统的实施方案可以具有,例如,不同的壳厚或膜厚、化学性质、不同数量的壳或膜、多种内含物材料、不同的形状、不同的壳/膜性质(包括口味和抗性)。这些器皿的这些以及其它实施方案可以大规模制造,包括利用注入、喷雾干燥、流化床和其它技术。参考图1,藻酸盐(藻酸)为阴离子型多糖,广泛存在于褐藻类(brown algae)的细胞壁中。其为共聚物-(M)m-(G)n-,分别由甘露糖醒酸M(manurronic acid)和古罗糖醒酸G(guluronic acid)单体构成(参见图I)。m和η的值、m/n比以及M和G之间的空间分布(即,连续的G-嵌段和M-嵌段或无规组织的嵌段的存在)在最终共聚物的化学和物理性质中均有重要作用。藻酸盐使用于多种应用中,如药物制剂、造成印模的材料(impression-makingmaterial)(例如,在口腔医学中以及在假体制造中)以及在食品工业中。除了其易于形成凝胶的能力及其生物相容性之外,藻酸盐还用于细胞固定和封装。实际上,Na+可以通过二价离子(例如,Ca2+或另一多价阳离子如Mg2+)除去并置换,通过静电交联诱导更快速的凝胶化(参见图2)。因此,近年来,藻酸钠已经应用于餐馆中,例如,用于利用薄胶状物膜生成围绕液体的球。今天,大厨们如Ferran Adria使用该技术以生成“甜瓜鱼子酱(melon caviar)”、“伪鱼卵(false fish eggs) ”等,通过将藻酸钠加入液体(例如,甜瓜汁(melon juice)中,然后将该制剂滴加至钙浴(乳酸钙或氯化钙)中。仍存有两个参数导致难以实现优化或控制(i)球的尺寸;和(ii)包埋在膜中的液体的质地(texture)。球的尺寸之所以称为问题是因为在已知的方法中液体从注射器或吸管(straw)落入钙浴中,限制了球的尺寸。到目前为止,使用当前的技术制造“巨型”球仍旧是非常艰巨的挑战,因为重力最终远大于表面张力。就质地而言,藻酸盐可以大大地增加液体的粘度。增加的粘度可以要求以稳定并更容易地形成胶状物膜。然而,在品尝和/或消耗液体时增加的粘度不总是令人愉快的,增加的粘度会掩盖液体的芳香。
我们的方法涉及使用现有材料或者新材料的新型包封器皿,从而提供材料运输用的宏观器皿,该器皿具有运输水和其它材料所必需的强度、稳定性和生物可降解性性质,正如我们目前和历史上在瓶、篮、玻璃和其它传统器皿中运输水和其它材料中所需的性质。我们已经进行了初步的实验将我们的想法变成现实。实施例I-用于液体包封的稳定的且机械上坚固的藻酸盐壳的制备如图3所示,我们通过下文所述的且总结在图4中的方法获得了“水的蛋(egg ofwater) ” (水用作参考液体,但是也可以使用其它液体)。示例性方法包括以下步骤(a)液体以所需形式冷冻。(b)然后进一步在液氮中冷却该固体形式。 (C)将来自步骤(b)的固体置于藻酸钠溶液中。由于该固体非常冷,藻酸盐在表面上冷冻。因此,最终胶状物膜的厚度很容易调节。此外,在步骤(b)后液氮导致形成“干冷”的表面,这是藻酸盐易于粘附在其表面上的原因。通过我们的实验,我们已经发现步骤(b)提供了特别经改进的结果在步骤(a)直接到步骤(C)(略过步骤(b))的情况中,在室温(约20摄氏度)与藻酸盐溶液接触的固体快速融化在固体表面上,由此在固体与藻酸盐溶液之间生成了液体膜。因此,非常难以使均匀的膜稳定化。(d)在获得期望的膜厚所需的时间之后,将被膜覆盖的固体置于钙溶液(例如,氯化钙溶液)中,其中发生凝胶化。在该步骤之后,或者可以将钙包覆的固体至于藻酸盐中,然后再一次将膜覆盖的固体置于钙中,从步骤(C)到步骤(d),等。重复该过程制备了更厚、更硬且更牢固的壳。(e)在水中漂洗该膜覆盖的冷冻固体。钙包覆的膜内的液体逐渐熔融。实施例2-内膜的保护作用为了证实该硬的外部的生物可降解的膜可以通过软的内膜(例如由藻酸钙制备)受到保护而不受其所含有的水的影响,我们制备了聚乳酸(PLA)的外壳,并将其暴露于水或暴露于水与PLA之间的具有藻酸钙膜的水中。我们将该具有或不具有藻酸钙膜的PLA壳暴露在45摄氏度的温度下30分钟,然后稍后观察PLA壳。图5显示了在水的存在下且没有藻酸钙膜时,PLA壳(左侧物体)变得模糊,反映了 PLA壳通过与水的接触而降解。相反,PLA壳通过利用藻酸钙膜与水分开(右侧物体),它们保持透明,表明很少或没有降解。图6和7显示了 PLA表面在水的存在下暴露于45摄氏度30天后的SEM图片,其中藻酸I丐膜与PLA接触。在藻酸盐膜存在下的PLA表面(图6)相对光滑。相反,暴露于水而无藻酸钙膜介入的PLA壳的表面比较粗糙(参见图7)。这理解为表明藻酸钙膜保护不会因为内部液体的存在而导致PLA壳的降解。实施例3-外壳的保护作用为了显示外部坚固的膜进一步保护内部(如藻酸钙)膜不发生渗漏以及不稳定性,我们制备了装有橙汁的藻酸盐瓶,并将这些液体的球形容器置于-4°C的板和餐巾上,或者置于PLA形成的硬的聚合物壳的内部。在一些情况中,其它材料可以用来形成这类壳。图8A-8D分别显示了在生成两个球形汁液容器时、在生成球形汁液容器后20小时、在生成球形汁液容器后72小时、在生成球形汁液容器后184小时的球形聚合物壳内部的球形橙汁容器的图片(出于可视性目的部分除去壳)。图9A-9D分别显示了在生成两个球形汁液容器时、在生成球形汁液容器后20小时、在生成球形汁液容器后72小时、在生成球形汁液容器后184小时的没有球形聚合物壳的球形橙汁容器的图片(出于可视性目的部分除去壳)。这一系列的图片显示球形藻酸盐瓶子随时间发生变形,并且由于通过膜的扩散以及蒸发而损失体积,而在聚合物壳中的球形藻酸盐瓶没有损失形状和体积。这除了表明通过聚合物壳提供物理保护之外,还表明不仅藻酸盐膜保护PLA生物可降解的壳不被水破坏(图1、2和3),而且聚合物壳保护藻酸盐膜(图4、5和6),因此,理想的可食用的和/或生物可降解的瓶由内部软膜(在我们的实例中为藻酸盐)和外部的强生物可降解壳(在我们的实例中为PLA)这两者形成。单独的内部结构或单独的外部结构均不足以形成生态上安全的瓶。实施例4-坚固外部藻酸盐壳的形成 在备选的方法中,化学改性的藻酸盐用来制备有皱纹的外膜以代替PLA外壳。该方法通过使用分子间共价键化学交联宏观壳提供了长期强度和稳定性的关键优势,从而改进了机械性能。藻酸盐的甲基丙烯酸酯化(methacrylation)可光交联的藻酸盐大分子单体(maciOmer)通过使藻酸钠和甲基丙烯酸2_氨基乙酯在I-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的存在下发生反应而制备。实验方案甲基丙烯酸酯化的藻酸盐(methacrylated alginate)通过使高分子量的藻酸盐( 300,000g/mol)与甲基丙烯酸2-氨基乙酯(AEMA, Sigma)反应而制备。具有糖醒酸羧酸酯(uronic acid carboxylate)基团50%理论甲基丙烯酸酯化的甲基丙烯酸酯化藻酸盐通过将高分子量的藻酸钠(Ig)溶解在缓冲溶液(l%W/v,pH 6.5)中而制备,该缓冲溶液为50mM的含0. 5M NaCl的2-吗啉乙磺酸(MES,Sigma)。将N-羟基琥珀酰亚胺(NHS, I. 3g ;Sigma)和I-乙基_3_ (3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺盐酸盐(EDC, 2. 8g ;Sigma)(摩尔比NHS:EDC=I :1. 3)加入该混合物中以活化藻酸盐的羧酸基团。5分钟后,将AEMA(2. 24g)(摩尔比NHS:EDC:AEMA=I: I. 3:1. 2)加入产物中,并使反应保持在室温4天。混合物通过添加过量丙酮而沉淀,减压干燥,并且在超纯去离子水(diH20)中再水合成l%w/v溶液用于进一步纯化。甲基丙烯酸酯化的藻酸盐通过相对diH20(MWC0 3500)透析3天进行提纯,过滤(0. 22_滤器)并冻干。藻酸钙水凝胶壳的制备使用藻酸钙水凝胶壳对成形为球形的冷冻液体进行包覆。冷冻的液体首先用CaClpK溶液进行包覆,然后暴露于含0. 1%光引发剂的1%MA_藻酸盐溶液中。在此同样地,该过程可以重复多次直到实现所需的壳厚。一旦与CaCl2接触,MA-藻酸盐溶液立即就开始吸收钙离子,这导致整个壳悬浮液的固化,产生保持形状的球形液体容器。球形容器然后可以在水中漂洗多次以除去过量的MA-藻酸盐和CaCl2。最后过程光交联且生物可降解的藻酸盐设计为进一步稳定由藻酸钙水凝胶形成的壳。甲基丙烯酸酯化的藻酸盐,为壳的主要成份,通过暴露于紫外光20分钟而光交联。所产生的改性用来稳定壳的形貌,由此降低或消除成形为球形的大胶囊(macrocapsule)的变形或破坏。图10示意性显示了该过程。基于图5中总结的使用MA-藻酸盐的方法的初步检测如图11中所述,其中图11 (a)显示了 MA-藻酸盐+光引发剂;使用紫外光进行光处理20分钟;图11 (b)显示了 MA-藻酸盐+光引发剂;用CaCl2水溶液包覆;图11(c)显示了 MA-藻酸盐+光引发剂;用CaCl2水溶液包覆;在水中漂洗两次以除去过量的CaCl2 ;使用紫外光进行光处理20分钟;和
图11(d) :MA-藻酸盐+光引发剂;在液氮中冻成圆柱体形状;用CaCl2A溶液包覆;在水中漂洗两次以除去过量的CaCl2 ;使用紫外光进行光处理20分钟。在UV处理后,我们在情况(a)、(C)和⑷中获得了固体膜。这些结果表明光交联的藻酸盐膜可以通过上述过程成功地得到。与样品(b)相比,可以观察到样品(a)、(c)和(d)在颜色上的轻微变化。这可能表明发生了化学反应。CaCl2的添加不会改变U. V.处理的结果。MA-藻酸盐和光引发剂的冷冻不会改变U. V.处理的结果。MA-藻酸盐和光引发剂的冷冻允许保持特定的形状。初步观察表明样品(C)和(d)呈现出更加牢固(solid)的机械膜(与样品(a)和(b)比较)。进行机械物理测量证实了这一点。实施例5-用于液体包封的稳定且机械上坚固的结冷胶的制备在一个实施方案中,我们制备了液体运输和储存容器,其具有由钙外壳改性的结冷胶。结冷胶也为多糖,其包括两个D-葡萄糖的残基以及L-鼠李糖和D-葡糖醛酸各自残基中的一个。结冷胶由细菌少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas elodea)产生。该多糖也被认为是有前景的候选物,这是因为(i)其也为水溶性的多糖并容易使用;(ii)溶胶-凝胶转变通过加热/冷却热处理发生(物理凝胶化)而不使用化学试剂(如Ca2+)。因此,形成最初容积的方法比图4-5中的步骤(d)更简单;(iii)凝胶更稳定,因为其能够抵抗120°C热(该Tgel大于琼脂、角叉菜或藻酸盐的值),使其更有用于例如培养嗜热有机体;和(iv)与藻酸盐相反,凝胶在机械上非常稳定和坚固,其完美地保持形状。我们通过两个步骤实现了由结冷胶膜构成的球(8cm直径)。第一步骤包括将冷冻液体置于结冷胶热溶液中。由于固体表面是冷的,所以凝胶化立即发生。我们可以使用液氮来增加膜厚。然后将固体体积从结冷胶溶液中提取出来。固体缓慢熔融进入液体,然后将其包埋在结冷胶膜中。第二步骤生成了更光滑的外部表面,如下(参见图12)(a)将结冷胶溶解在沸水中。要求高的浓度(>4质量%)以获得坚固的膜,这必需补偿大体积液体的重量。(b)在结冷胶溶液仍然热(即T>TgJ时,将液体引入模具中。(在我们的实施例中,该模具具有两个半球的形状,然后将它们连接起来)。该技术允许角度,并因此允许设计复杂的体积形状。(C)将温度降低至低于Tgel。除去模具。在该步骤结束时,我们得到了固体体积,其内部为空的(中空)。
(d)可以将液体(例如水)注入该体积中。(e)使用热(T>Tgel)针封闭孔(由注射器所造成)。从烹饪角度而言,该过程允许主厨制备鸡尾酒(冷或热),其中玻璃(体积容器)可以为完全可食用的(并且为鸡尾酒的构成部分)。当然,这可以外延至许多制剂,并且该过程可以延伸至不同的应用领域。下一步为化学改性结冷胶以制备有皱纹的外部表面(如在上文 实例中所完成的)。尽管可以通过甲基丙烯酸酯化来化学改性结冷胶(如我们对藻酸盐所作的那样),并且光致聚合该膜,但是我们在这里选择通过在凝胶中原位结晶来增强膜。在这种情况中,我们将我们的结冷胶球浸没在浓碳酸盐溶液(Na2CO3)中,并且使溶液对流(例如,加热)经过该球。然后,我们将该结冷胶球浸没在钙溶液(CaCl2)中,并再次使溶液对流。在凝胶中,碳酸钙的结晶快速发生Ca2++C032_ — CaCO3(K=4xl09)。该过程允许我们建立碳酸钙的固体膜,如蛋壳那样(即,碳酸钙颗粒的颗粒包埋在结冷胶基质中)。外部膜变得硬和有抵抗性,并且可以通过碳酸钙溶液的长对流(加热)暴露时间而制成特别厚。CO广和Ca2+在溶液中的浓度以及浸没在浴中的时间是获得如蛋壳这样的坚固和呈惰性的膜要控制的参数。实施例6-含食物颗粒藻酸盐壳膜可以设计成更强、更薄/更厚,或者设计为通过添加食物如巧克力、坚果、焦糖、橙皮的悬浮颗粒或其他至少部分不溶于水的颗粒以不同方式品尝。可以调节颗粒的尺寸(例如,选择或形成),从而膜形成的容器的最大维度是颗粒最大维度的约50或100倍大(或多)。这些颗粒经常会带电(即,大多数颗粒的表面具有一些电位或ζ电位)。该电荷可以通过生成各颗粒的方式调节其尺寸以及颗粒表面的性质。可以加入表面活性剂以增强带电性质,水的离子性氛围也可以有利地进行调节。当在藻酸盐或水性介质中时,这些颗粒(假设它们为两性离子型或这与膜形成材料如藻酸盐带有相反电荷)会随藻酸盐经历或强或弱的解离,但是并没有强到造成凝胶形成。当与钙接触时,例如,颗粒将会通过钙与陷在膜中的食品颗粒之间的相互作用而与藻酸盐形成凝胶化的膜,可能会增加强膜、改善口味等。图26示意性显示了带正电粒子(例如,Ca2+或Mg2+)与带负电藻酸盐或食品颗粒之间的相互作用。添加材料(例如,巧克力颗粒)相对藻酸盐的最大重量可能非常大,即,远远大于1:1的颗粒对藻酸盐的重量比。这取决于所需的膜的性质以及颗粒和它们与钙和藻酸盐可能的相互作用。这些同样的方法可以延用至任何种类的带电荷的小颗粒,由此制造新种类的由带电聚合物如藻酸盐和带电颗粒形成的膜,可以添加或不添加多价阳离子如钙。含巧克力的藻酸盐壳我们通过降低藻酸盐在水中的浓度至I. 8重量%证实该概念,并形成橙汁容器,其具有由高、中、低浓度的巧克力颗粒制成的膜,并且巧克力颗粒在约O. I至5重量%。所得的膜分别示于图13A-13C中。含杏仁的藻酸盐壳我们还通过形成具有由6. 4%食物颗粒的藻酸盐溶液制成的膜的容器证实了该概念。食物颗粒包括杏仁粉,在一些情况中,包括各种水果粉末。杏仁粉具有在数十至数百微米量级的颗粒,并且以此形式从Vahin6食品公司(法国)购买。我们通过将6. 4g磨碎的杏仁粉溶解/混合进入IOOg的藻酸盐溶液(I. 8%藻酸盐)形成了具有由6. 4%食物颗粒的藻酸盐溶液制成的膜的容器。该具有杏仁粉的藻酸盐溶液生成了相对不透明的液体(乳状/乳脂状颜色),并且维持初始藻酸钠溶液的流动性一定时间(至少3-5天)。杏仁组合似乎使得围绕单个杏仁颗粒的液体带上颜色并且更加模糊或至少是半透明的。相反地,在上文参考图13A-13C讨论的“藻酸钠溶液+巧克力颗粒”膜中,巧克力颗粒,除了当直接观察单独的巧克力颗粒时,不表现为产生更普遍不透明的物质。颗粒尺寸、形状和数量在该现象中均有部分作用。我们还通过将6. 4g磨碎的椰子粉溶解进入IOOg的藻酸盐溶液(I. 8%藻酸盐)形成了具有由6. 4%食物颗粒的藻酸盐溶液制成的膜的容器。椰子片具有小的、一般成月牙状的形状,特征尺寸在数百微米或数个(1-3 以上)毫米的量级。该粉末可以从Vahin6 (法国)购买。具有椰子粉的藻酸盐溶液维持初始藻酸钠溶液的流动性一定时间(至少3-5天)。该混合物不可见地具有如在杏仁混合物中观察到的增加总体不透明度的作用(超出椰子颗粒本身的视线不透明度)。通过将大量椰子粉末置于藻酸盐溶液中会增加不透明度。但是,超出椰子颗粒在混合物中的一定比例,发现膜在呈容器形式时最终会更加具有渗透性,并且具有更高的渗漏风险。粒径和形状会在透明度中具有重要作用,特别是与上述的杏仁粉末相比时,这是因为所用椰子颗粒一般更大。椰子颗粒在溶液中溶解很小或者不可见。还注意到当静置时,椰子片和藻酸盐溶液的混合物不导致显著比例的椰子片沉降至底部。发现这种沉降也发生在使用藻酸盐溶液测试许多其他食物颗粒的情况中。发现该椰子膜的口味较强。我们还通过将4. Og磨碎的杏仁粉和2. 4g磨碎的冻干芒果粉溶解进入IOOg的藻酸盐溶液(I. 8%藻酸盐)形成了具有由6. 4%食物颗粒的藻酸盐溶液制成的膜的容器。该溶液保持为液体一定时间,但是我们注意到流动性在约50小时内大大地降低。由此,我们可以仍然添加额外的芒果粉以增加水果口味而不失去过多的流动性。该混合物不具有如在杏仁混合物中观察到的增加总体不透明度的作用。粒径和形状会在透明度中具有重要作用,特别是在上述的与杏仁实例相比时,这是因为所用的芒果颗粒更大,从数百微米至数毫米,并具有不均匀的形状。我们还通过将6. Og磨碎的杏仁粉和O. 4g磨碎的冻干覆盆子粉溶解进入IOOg的藻酸盐溶液(I. 8%藻酸盐)形成了具有由6. 4%食物颗粒的藻酸盐溶液制成的膜的容器。该组合产生了较快固化的液体(比芒果实例快),即在若干(1-4)小时内固化。注意到,在一定程度上,覆盆子的(红)颜色遍布液体,使其半透明,即使不存在固体的覆盆子颗粒。我们还通过将6. Og磨碎的杏仁粉和O. 4g磨碎的冻干黑醋栗粉溶解进入IOOg的藻酸盐溶液(I. 8%藻酸盐)形成了具有由6. 4%食物颗粒的藻酸盐溶液制成的膜的容器。该组合产生了最快固化成较硬凝胶的液体10分钟至一小时。该水果还在一定程度上对整体液体着色使其半透明。将干燥水果粉末(特别是覆盆子和黑醋栗粉末与藻酸盐溶液混合,产生了较快的“凝胶化”,或液体硬化成更牢固的凝胶。假设所尝试的水果的性质或其中含有的物质如酸度/酸在该凝胶化过程中起重要作用,也许其分开地代替通过例如在其他实例中的氯化钙溶液提供的阳离子的作用。看上去黑醋栗是比覆盆子更快的“凝胶化试剂”,也许是由于更大的酸度。可能的是,该凝胶过程排除了对其他凝胶成分/步骤如其他地方所述的氯化钙的需求。这些观察现象表明,为了具有带显著水果(如覆盆子或黑醋栗)口味的膜,有时有用的是使用许多水果粉末的小的聚集“大块(chunk)”或“片(chip)”,而不是使用藻酸盐溶液和水果粉末的均匀混合物,以在膜内生成单独的、点状的可口水果块。在芒果的实例中,需要更慢的硬化/凝胶化以加入更大量的芒果粉,以增强口味,而不是立即损失流动性。在其他实例中使用的巧克力颗粒导致比这里描述许多水果组合风味强度更小的溶液/膜。通过杏仁粉膜产生的较高的不透明度,以及在其他样品膜中产生的半透明度/半不透明度,可以用于美观和/或烹饪目的。在所用各种粉末中的颗粒的尺 寸和形状很有可能在溶液的不透明度/半透明度中具有作用。杏仁粉末,例如,比先前使用的巧克力粉末更细;这可能帮助解释了不透明度的增加。颗粒的性质也很有可能在最终容器的“强度”和/或渗透性中具有作用。含一定藻酸盐的食物颗粒壳天然食物颗粒经常具有负的表面电荷。因此,可食用的瓶可以由如下的膜制成,该膜主要由天然食物颗粒制成,该天然食物颗粒可以与藻酸盐溶液(也带负电荷)混合。我们通过制备具有如下膜组成的可食用瓶证实了这一点I) 15g藻酸钠/60g巧克力颗粒(通过将Lindt和其他细巧克力棒磨碎成小颗粒而形成)/IL水2) 15g藻酸钠/60g椰子颗粒/IL水3)15g藻酸钠/60g干燥水果(柠檬、橙、樱桃)颗粒/IL水我们还制备类似的具有更小数量颗粒(5、10、15、30g)以及更大数量颗粒(120g)的膜。我们将橙汁和其他汁液冷冻进入冰块(ice cube)(在任何形式的广泛意义中定义的“块(cube)”暗示与实际形状无关的“冰块”),并且将它们滴入液氮中15-30秒。我们从液氮中移出冰块,并将冰块置于上文所列溶液的一种中15-30秒,然后我们除去藻酸盐/颗粒包覆的冰块,并将它们置于I. 5%氯化钙或氯化镁溶液中20秒-I分钟。在从氯化钙或氯化镁溶液中移出冰块后,我们将它们滴入水浴中进行漂洗,然后除去以允许“可食用瓶”完全解冻。结果为包含在巧克力、椰子和果粒整合进入草酸钙膜内的膜中的橙汁(和其他汁液)。这些膜证实比较味美,并且即使当操作(handle)时也能够防止液体从瓶中渗漏。膜中高浓度的颗粒反映了钙二价阳离子和镁二价阳离子与食物颗粒之间的电荷-电荷相互作用(如二价阳离子与藻酸盐之间的相互作用)。食物颗粒变成为交联膜的构成部分。在先前的工作中,食物颗粒包覆藻酸钙膜,与此相对的是,本方法实际上将食物颗粒整合在膜内,并降低了藻酸盐在膜中的质量同时增加天然颗粒质量。实施例7-用于在天然运输系统中包封液体的系统现在参考图15,液体包封体系10包括液体递送装置100、至少一个反应器模块200和至少一个出口导管300。反应器模块200受框架500的支持。如下文进一步详细描述的,液体递送装置100连接至反应器模块200的一端,出口导管300连接至反应器模块200的另一端。反应器模块200和出口导管300是模块化的(modular),使得液体包封体系10可以包括多个反应器模块200,它们通过在其间延伸的相应数量的出口导管300彼此液体连通。如本文所使用的,参考数字200涉及反应器模块,参考数字后添加的字母涉及特定的反应器模块。类似的命名约定用于出口导管300。例如,在图15所示的实施方案中,液体包封体系10包括反应器模块200a和200b,它们通过在其间延伸的出口导管300a彼此液体连通。出口导管300b从反应器模块200b开始延伸以允许回收液体容器。额外地或备选地,额外的模块200可以通过使用额外的出口导管300将额外的模块200彼此连接而添加至液体包封体系10 (例如,添加额外的加工步骤)。如同样在下文中进一步详述的,使用期间,液体递送装置100将第一液体和第二液体的合并流移动进入反应器模块200a,在此处第一液体硬化成基本上包围第二液体以形成液体容器的膜。液体容器移动(例如,在重力作用下)经过出口导管300a并进入反应器模块200b,在这里液体容器被漂洗。经漂洗的液体容器移动经过出口导管300b,并且可以收集用于分布和/或消耗。第一液体和第二液体可以各自包括液体、溶液、悬浮液、胶体和/或凝胶。在某些实施方案中,第一液体不同于第二液体。例如,第一液体可以包括藻酸盐(例如,藻酸钠),第二液体包括水(例如,纯水,果汁)。
现在参考图16和17,液体递送装置100包括基本上包围第二罩104的第一罩102和置于第一罩102—端的流量控制器114。使用期间,第一液体(例如,藻酸盐)流经第一罩102,第二液体(例如,水)流经第二罩104。第二液体离开第二罩104进入第一罩中的第一液体,两种液体移动朝向第一罩102的出口,在这里第一液体和第二液体的合并流可以被流量控制器114部分地中断。在一些实施方案中,第一液体和第二液体在与重力方向基本相反的方向上分别流经第一罩102和第二罩104。第一罩102具有第一入口部分116和第一出口部分118。第一管道110首先沿第一入口部分116设置并与第一罩102液体连通,从而使得第一液体经第一管道110引入第一罩102中。在一些实施方案中,第一罩102基本为圆柱体,并且直径为约5mm至约50mm(例如,约20mm至约30mm)。在某些实施方案中,第一罩102从第一入口部分116至第一出口部分118具有基本上均匀的截面。第二罩104具有第二入口部分120和第二出口部分122。第二管道112延伸进入第一罩102并与第二罩104液体连通,从而使得第二液体经第二管道112被引入第二罩104中。在一些实施方案中,第二罩104基本上为圆柱体,并且直径为约IOmm至约45mm (例如,约15mm至约25mm)。第二罩104的第二出口部分122包括截头圆锥段124和管126。第二罩104在从第二入口部分120延伸至第二出口部分122的方向上的减小的截面面积可以,例如,增加第二液体移向第一液体的流动速度。在一些实施方案中,驱动这两种液体的压力可以被独立地控制,例如,以独立地控制第一液体移动经过第一罩102的速度以及第二液体移动经过第二罩104的速度。例如,驱动这两种液体的压力可以通过改变各自的与第一罩102和第二罩104液体连通的泵的速度而独立地控制。在某些实施方案中,第二出口部分122限定开孔127(例如,基本呈圆形的开孔)。在一些实施方案中,在开孔127处对第二液体的表面张力小于第二出口部分122指向地面时对第二液体的重力。第二罩104设置于第一罩102内,使得第一罩102内部与第二罩104外部之间的空间(例如,环状物)限定第一液体通道106从第一入口部分116延伸至第一出口部分118的至少一部分。第二罩104还限定了第二液体通道108从第二入口部分120延伸至第二出口部分122的至少一部分。第二出口部分122终止于第一液体通道106内,使得从第二出口部分122出来的液体注入第一液体通道106的第一液体中,例如,第二出口部分122的管126可以终止于第一出口部118的上游约O. 5mm至约10mm(例如,约2mm)处。流量控制器114设置为邻接第一出口部分118和反应器模块200a的上游。如下文进一步描述的,流量控制器114包括至少一个可移动元件,其可以移动以中断(例如,至少部分地封闭和/或剪切)从第一出口部118移出并移动进入反应器模块200的第一液体和第二液体的合并流。参考图18、19A和19B,流量控制器114包括可旋转元件134和固定元件136,其置于具有顶部129和底部130的壳体128中。在某些实施方案中,顶部129设置为邻接反应器模块200a。执行件132延伸进入壳体128中(例如,经过顶部129和/或经过底部130),并且与可旋转元件134机械连通。使用期间,来自第一出口部分118的第一液体和第二液体的合并流经过底部130进入壳体128,并且执行件132相对于壳体128中的固定元件136移动可旋转元件134。如下文进一步详细描述的,可旋转元件134相对固定元件的移动至少部分地中断从壳体128的顶部130移动出来的合并的第一液体和第二液体的基本连续的流 动。固定元件136限定圆形开孔140,并且设置于朝向壳体128的底部130,使得圆形开孔140邻接第一罩102的第一出口部分118。固定元件136可以为直径约3cm至约18cm(例如,约9cm)的盘。盘的平面表面可以基本上垂直于从第一出口部分118移动出来的合并的第一液体和第二液体的流动方向。可旋转元件138限定了基本上呈肾形的开孔138,并且朝向壳体128的上部129放置,使得可旋转元件138在使用期间邻接反应器模块200a。可旋转元件138和固定元件136彼此相对设置使得在可旋转元件138移动经过360度旋转时,至少部分的肾形开孔138对齐至少部分的环形开孔圆形开孔140。该肾形开孔和圆形开孔140的对齐可以实现基本上无阻碍地从第一出口部分118流动至反应器模块200a。当肾形开孔138和圆形开孔140未对齐时,合并的第一液体和第二液体积聚在第一出口部分118中。额外地或备选地,肾形开孔经过圆形开孔40的相对移动可以产生足以从移动经过第一出口部分118的合并流的剩余物分离(例如,切)出一部分第一液体和第二液体的合并流的剪切力。肾形开孔138相对圆形开孔140的移动可以用来控制由液体包封体系10生成的液体容器的数量。例如,执行件132可以为手柄,从而使得肾形开孔138相对圆形开孔140的移动可以手动控制。额外地或备选地,执行件132可以为连接至可旋转元件134的发动机,使得肾形开孔138以基本规律的间隔移动经过开孔140。液体包封体系10产生的液体容器的数量可以通过控制发动机转速而控制。在某些实施方案中,可旋转元件138与固定元件136的整体规模相同,从而方便,例如,可旋转元件128和固定元件136的对齐。在一些实施方案中,可旋转元件134和/或固定元件136可以为直径为约3cm至约18cm(例如,约9cm)的盘。各盘的平面表面可以定向为基本上垂直于从第一出口部分118移动出来的合并的第一液体和第二液体的流动方向。现在参考图20和21,反应器模块200a包括储存段202、转移段204和除去段206。如下文进一步详细描述的,第一液体和第二液体的合并流至少部分地被流量控制器114中断(图16和18),从而来自液体递送装置100的合并的第一液体和第二液体的不连续的体积移动进入储存段202中的反应物201,从而形成液体容器209 (例如,在膜中包封的第二液体至少部分地由第一液体形成)。液体容器209移动至转移段204,经除去段206从反应器模块200a中除去,移动经过出口导管300a并进入反应器模块200b,在这里液体容器209会经历第二过程(例如,漂洗、干燥、包覆和/或置于生物可降解的(例如,聚乳酸)容器中)。如上所述,反应器模块200和出口导管300是模块化的,使得液体包封体系10可以设置为通过添加相应数量的反应器模块200和/或出口导管300而包括额外的过程。反应物源208与储存段202液体连通,使得来自反应物源208的反应物201可以通过泵207移动进入储存段202。反应物源208还可以与除去段206液体连通,使得过量的反应物(例如,不与液体容器209的第一液体反应的反应物)可以返回至反应物源208以降低,例如,生成液体容器209所需的反应物的量。反应物201可以为,例如,氯化钙(CaCl2)溶液以方便第一液体硬化称为基本上包围第二液体的膜。液体递送装置100设置朝向储存段202基本上与转移段204相反的一侧,从而方 便合并的第一液体和第二液体的不连续的体积暴露于反应物201中足够的时间以允许第一液体形成基本上硬化的膜,在该膜中基本上包封第二液体以形成液体容器209。在一些实施方案中,引入合并的第一液体和第二液体的不连续的体积至转移所形成的液体容器209时的时间为约I秒至约300秒,例如,约60秒。液体容器209在从液体递送系统100朝向转移段204的方向上移动经过反应物201。在一些实施方案中,该液体容器209的移动至少部分的是因为将反应物引入(例如,泵抽)进入储存段202中,在液体递送装置100附近,使得在储存段202中的反应物201中感生电流。额外地或备选地,液体容器209相对反应物201可以为有浮力的,使得空气泡可以被引入储存段202中,在液体递送装置100附近,并且空气泡携带液体容器209朝向转移段 204。现在参考图22A、22B和22C,第一锁210分离储存段202与转移段204,第二锁212分离转移段204与除去段206。第一锁210和第二锁212各自独立地在第一(例如,向下)位置和第二(例如,向上)位置之间是可移动的。当液体容器209前进通过反应器模块200a时,第一锁210和第二锁212相对彼此的移动,例如,限制反应物201的损失。第一锁210可以比第二锁212高,从而方便将液体容器209从反应器模块200除去而不破坏液体容器209。第一锁210和/或第二锁212的移动可以受控制以将液体容器209移动经过储存段202 (例如,通过在从液体递送装置100移向转移段204的反应物201感生电流)。当液体容器209从储存段202移向转移段204时,第一锁210从液体容器209的流动路径被除去,使得液体容器209可以漂浮在反应物201上并且进入转移段204中。由于转移段中的液体容器209和反应物201,移动第一锁210从而基本上分离储存段202和转移段204。可以移动第二锁212从而允许反应物201和液体容器209流动进入并填充除去段206。在液体容器209从转移段204移动至除去段206时,反应物201可以减少施加在液体容器209上的力。例如,当液体容器209从转移段204中的较高水平移向除去段206中的较低水平时,反应物201可以其缓冲垫作用。除去段206限定了排液装置(drain)214朝向反应器模块200的较低部分(例如,底面)。在除去段206中,反应物201朝向排液装置214的移动还将液体容器209移向排液装置,使得反应物201和液体容器209均移动经过排液装置214。调节排液装置214的尺寸使其大于液体容器209的最大维度,从而减少液体容器209会卡在排液装置214中的可能性。在一些实施方案中,反应物201和液体容器209在重力作用下和/或在流动反应物201的力作用下移动向排液装置214。再次参考图20和21,排液装置214连接至出口导管300a。使用期间,液体容器209和反应物201基本上在重力的作用下从排液装置214出来并移动经过出口导管300a,朝向反应器模块200b。反应物201流动经过出口导管300a、排出进入返回管线215并返回(例如,泵抽)至反应物源208。在一些实施方案中,返回管线215基本上转移所有来自出口导管300a的反应物201从而限制移动进入反应器模块200b的反应物201的量。出口导管300a包括置于主要段306任一端的第一连接段302和第二连接段304。出口导管300a可以方便液体容器209从反应物201分离并且从反应器模块200a转移最少的液体至下游过程(例如,在反应器模块300b的过程中)。额外地或备选地,出口导管300a可以方便液体容器209递送进入新介质中并对液体容器209的破坏最小。 通道308沿出口导管300a从第一连接段302延伸至第二连接段304。通道308可以限定一个或多个开孔(例如,用于与返回管线215液体连通),其尺寸调节为允许反应物201在到达反应器模块200b之前从出口导管300a排出,但是将液体容器209保留在出口导管300a中。当出口导管300a安装在反应器模块200a和反应器模块200b之间时,第一连接段302和第二连接段304各自基本上垂直地定向。该垂直的定向可以方便,例如,出口导管300a连接至反应器模块200a和反应器模块200b。额外地或备选地,返回管线215可以与出口导管300a在垂直定向的第一连接段302的端部液体流通,使得移动经过出口导管300a的反应物201可以在重力的作用下移动进入排出管线215。在一些实施方案中,多个返回管线215与出口导管300a液体连通,从而方便在反应器模块200b之前除去反应物201。额外地或备选地,出口导管300a和/或返回管线215的排出容量大于等于反应物201通过锁210和212并进入除去段206的流量。例如,出口导管300a和/或返回管线215的排出容量可以大于等于在液体容器209移动经过反应器200a期间在第一锁210和在第二锁212之间保持的反应物201的体积。第二连接段304可以连接至反应器模块200b的上部,使得移动经过出口导管300a的液体容器209可以滴入反应器模块200b的储存段202中。在一些实施方案中,储存段202含有一定体积的漂洗液(例如,水)以从液体容器209除去过量的物质。液体容器209可以类似于上述参照反应器模块200a所描述的方式移动经过反应器模块200b。例如,尽管第一罩102已经描述为沿其长度方向具有基本上均匀的截面,但是其它实施方案也是可以的。参考图23,例如,第一罩103可以包括基本上呈截头圆锥体的第一出口部分119。该基本上呈截头圆锥体的第一出口部分119可以,例如,增加合并的第一液体和第二液体从第一出口部分119出来的速度。作为另一个实施例,参考图24,液体递送系统150可以包括第一罩152和基本上至于第一罩152内的第二罩154。第二罩154可以包括电极化表面。与不包括电极化表面的罩相比,第二罩154的截面面积可以更大(例如,更宽)。在一些实施方案中,电极化表面上的电荷可以转移至第一液体和第二液体中的一个或两者。在某些实施方案中,可以使用交流电电极化第一罩152和/或第二罩154的表面。在一定范围的频率上交变电流会增加第二流的扩散和/或增加第二液体内的离子扩散进入第一液体中。该增加的扩散会,例如,导致膜更快的硬化/固化,从而,例如,减少在反应器模块200a形成液体瓶209所需的停留时间。额外地或备选地,频率振荡的幅度也可以变化。这种振幅范围内的变化可以,例如,用来控制液体容器209的膜厚。作为再一个实施例,尽管已经将第二罩154描述为包括电极化表面,但是第一罩152可以额外地或备选地包括电极化表面。 作为又一个实施例,尽管已经将交流电描述为应用
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