This study analyzes the process conditions for maximizing encapsulation efficiency (EE) in the microencapsulation process using the W1/O/W2 double emulsion method. The analysis results indicate that key process variables influencing encapsulation efficiency include osmotic pressure, shear stress, and the presence of reverse micelles. Encapsulation efficiency increases with ΔΠ, the osmotic pressure difference across the oil layer. but decreases after reaching a certain threshold. Additionally, the introduction of reverse micelles significantly improves encapsulation efficiency compared to the absence of reverse micelles. Since viscosity and mixing speed also play an important role, shear stress is another crucial factor. Optimization of EE cannot be explained by a single process variable alone, as all those process variables collectively influence EE. This study proposes a novel dimensionless number, named “Capsulation number (Cap)”. To achieve maximum EE, the Cap should reach approximately 300, while satisfying the condition of 0.2 atm < ΔΠ < 0.3 atm.

본 연구는 W1/O/W2 이중 유화(double emulsion) 방식을 활용한 미세캡슐화 공정에서 캡슐화 효율(EE, Encapsulation Efficiency)을 극대화하기 위한 공정 조건을 분석하였다. 분석 결과, 캡슐화 효율에 영향을 미치는 핵심 공정 변수로는 삼투압, 전단응력(shear stress), 그리고 역미셀(reverse micelles)의 유무가 포함됨을 확인하였다. 캡슐화 효율은 오일층(O)을 사이에 둔 삼투압 차(ΔΠ)가 증가할수록 향상되지만, 특정 임계값을 초과하면 오히려 감소하였다. 또한, 역미셀을 도입할 경우 그렇지 않은 조건대비 캡슐화 효율이 현저히 개선되는 것으로 나타났다. 점도와 교반 속도 역시 중요한 역할을 하므로, 전단응력은 또 다른 핵심 요인이라 할 수 있다. 결국 EE의 최적화는 단일 공정 변수만으로 설명할 수 없으며, 모든 공정 변수가 복합적으로 EE에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 이에 본 연구에서는 새로운 무차원 수인 “캡슐화 수(Capsulation number, Cap)”를 제안하였으며, 최대의 EE를 달성하기 위해서는 Cap이 약 300에 도달해야 하고, 동시에 0.2 atm < ΔΠ < 0.3 atm 조건을 만족해야 함을 규명하였다.

Keywords: encapsulation efficiency, osmotic pressure, reverse micelle, capsulation number.