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Hintergrund der Erfindung
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Proteine,
wie pharmazeutisch wichtige Proteine wie Hormone und industriell
wichtige Proteine wie Enzyme, werden immer breit gefächerter
verwendet. Enzyme werden in verschiedenen Industrien verwendet, einschließlich zum
Beispiel der Stärkeindustrie,
der Milch- bzw. Molkereiindustrie und der Reinigungsindustrie. Es
ist in der Reinigungsindustrie allgemein bekannt, dass die Verwendung
von Enzymen, besonders von proteolytischen Enzymen, Bedenken bzgl.
der industriellen Hygiene für
Reinigungsfabrikarbeiter hervorgerufen hat, besonders aufgrund der
Gesundheitsrisiken, die mit der Staubigkeit der verfügbaren Enzyme
verbunden sind.
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Seit
der Einführung
von Enzymen in das Reinigungsgeschäft, sind viele Entwicklungen
bzgl. des Granulierens und Beschichtens von Enzymen von der Industrie
angeboten worden.
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Das
US-Patent 4 106 991 beschreibt eine verbesserte Formulierung von
Enzymgranulaten durch das Einschließen fein verteilter Cellulosefasern
innerhalb der dem Granulieren unterzogenen Zusammensetzung, und
zwar in einer Menge von 2–40%
(w/w) basierend auf dem Trockengewicht der gesamten Zusammensetzung.
Zusätzlich
beschreibt dieses Patent, dass wachsartige Substanzen verwendet
werden können,
um die Partikel des Granulats zu überziehen.
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Das
US-Patent 4 689 297 beschreibt enzymhaltige Partikel, welche einen
partikulären,
in Wasser dispergierbaren Kern umfassen, der in seiner längsten Dimension
150–2000
Mikrometer aufweist, eine gleichmäßige Enzymschicht um das Kernpartikel
herum, die 10–35
Gew.-% des Gewichts des Kernpartikels beträgt, und eine Schicht von einem
makromolekularen, filmbildenden, wasserlöslichen oder dispergierbaren Überzugsmittel,
das die Enzymschicht gleichmäßig umgibt,
wobei die Kombination aus Enzym und Überzugsmittel 25–55% des
Gewichts des Kernpartikels beträgt.
Das in diesem Patent beschriebene Kernmaterial schließt Ton,
einen Zuckerkristall, der in Schichten aus Maisstärke, die
mit einer Dextrinschicht überzogen
ist, eingeschlossen ist, agglomerierte Kartoffelstärke, partikuläres Salz,
agglomeriertes Trinatriumcitrat, Schalen- bzw. Tellerkristallisierte
NaCl-Flocken, Bentonitgranulate oder -sprühkristalle, Granulate, die
Bentonit, Kaolin und Diatomerde enthalten, oder Natriumcitratkristalle
ein. Das filmbildende Material kann ein Fettsäureester, ein alkoxylierter
Alkohol, ein Polyvinylalkohol oder ein ethoxyliertes Alkylphenol
sein.
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Das
US-Patent 4 740 469 beschreibt eine Enzymgranulatzusammensetzung,
die im Wesentlichen zu 1–35
Gew.-% aus einem Enzym und zu 0,5–30 Gew.-% aus einem synthetischen
fibrösen
Material mit einer mittleren Länge
von 100–500
Mikrometern und einer Feinheit im Bereich von 0,05–0,7 Denier
besteht, wobei der Rest ein Extender bzw. Streckmittel oder Füllstoff
bzw. Füller
ist. Die granulöse
Zusammensetzung kann ferner ein geschmolzenes Wachsmaterial wie
Polyethylenglykol und optional einen Farbstoff wie Titandioxid umfassen.
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Das
US-Patent 5 324 649 beschreibt enzymhaltige Granulate mit einem
Kern, einer Enzymschicht und einer äußeren Überzugsschicht. Die Enzymschicht
und optional der Kern und die äußere Überzugsschicht
enthalten ein Vinylpolymer.
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Die
WO 91/09941 beschreibt eine enzymhaltige Zubereitung, wobei mindestens
50% der enzymatischen Aktivität
in der Zubereitung als Enzymkristalle vorliegen. Die Zubereitung
kann entweder eine Aufschlämmung
oder ein Granulat sein.
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Die
WO 97/12958 beschreibt eine mikrogranulöse Enzymzusammensetzung. Die
Granulate werden durch Fließbettagglomeration
hergestellt, die zu Granulaten mit zahlreichen Träger- oder
Keimpartikeln führt, die
mit Enzym überzogen
und durch einen Binder miteinander verbunden sind.
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Zwei
der bekannten Verfahren für
die Zubereitung granulierter Enzyme in Fließbettüberzugsmaschinen schließen Fließbettagglomeration
und Fließbettsprühbeschichten
ein. In der Fließbettagglomeration
werden ein oder mehrere Enzyme und ein Binder auf feinpulverige
Trägerfeststoffe
gesprüht,
die durch das Zusammenagglomerieren von Trägerpartikeln an Größe aufgebaut
werden. In diesen Agglomeraten dienen der Binder und das Enzym dazu,
mehrere Trägerpartikel
zu Granulaten von unregelmäßiger Größe und Form
zu verbrücken.
Bei dem Fließbettsprühbeschichten
kann ein Enzym zusammen mit einem optionalen Binder auf gleichförmige Kernpartikel
geschichtet werden.
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Es
wäre wünschenswert,
Enzymgranulate mit verbesserter Stabilität herzustellen, besonders in Bleichmittel
enthaltenden Detergenzien bei hoher Feuchtigkeit und Temperatur.
Gegenwärtige
fließbettsprühüberzogene
Enzymgranulate enthalten das Enzym in einer relativ dünnen Schicht
nahe der Oberfläche
des Granulats. Diese Geometrie macht das Enzym anfälliger dafür, während Handhabungs-
und Beförderungsarbeitsvorgängen vom
Granulat in eine konzentrierte Schicht abgebröckelt zu werden, wodurch die
Wahrscheinlichkeit und die Spiegel von in der Luft befindlichen
Enzymaerosolen in der Arbeitsumgebung steigen. Diese Geometrie macht
das Enzym auch anfälliger
für einen
Angriff durch eindringende Feuchtigkeit und inaktivierende Substanzen.
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Selbst
angesichts dieser von der Industrie angebotenen Entwicklungen (wie
oben beschrieben) besteht jedoch weiterhin ein Bedarf an staubarmen
Enzymgranulaten, welche zusätzliche
vorteilhafte Charakteristika besitzen. Zusätzliche vorteilhafte Charakteristika,
die in der Enzymgranulierungsindustrie benötigt werden, sind rückstandsarme
Granulatformulierungen (wobei rückstandsarm
als eine verminderte Tendenz definiert wird, merkliche ungelöste Rückstände auf
Kleidung und anderem Material zu hinterlassen) und verbesserte Stabilität während der
Lagerung zum Beispiel in Bleiche enthaltenden Detergensformeln,
zum Beispiel denen, die Peroxygen-Bleichmittel enthalten, wie Natriumperborat
oder Natriumpercarborat. Alle diese gewünschten Charakteristika gleichzeitig
zu erfüllen,
ist eine besonders herausfordernde Aufgabe, da zum Beispiel viele
Mittel verzögerter
Freisetzung oder geringen Staubs, wie fibröse Cellulose oder Kaolin, unlösliche Rückstände hinterlassen.
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Dementsprechend
besteht ein Bedarf an zum Beispiel einem Reinigungsenzymgranulat,
das gleichzeitig nicht staubt, stabil beim Lagern in Detergenzien
und leicht in einer kontrollierten Größenverteilung herzustellen
ist. Granulate von einer kontrollierten Größenverteilung sind erwünscht, um
gute Fließverhaltenseigenschaften
für die
Handha bung und Vermischung in Detergenzien zu gewähren, und
um einer Segregation und Ablagerung Widerstand zu leisten, sobald
sie in Detergenzien formuliert wurden. Eine kontrollierte Partikel-Größenverteilung
und gleichmäßige Form
von Partikeln leisten ebenfalls einen wichtigen Beitrag, um ein staubarmes
Granulat zu erzielen.
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Demgemäß ist es
ein Ziel der vorliegenden Erfindung, staubarme, rückstandsarme,
hochlösliche
Enzymgranulate mit erhöhter
Stabilität,
besonders in Bleiche enthaltenden Detergenzien, bereitzustellen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Verfahren bereitzustellen,
welche die Bildung solcher verbesserter Granulate gewähren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein geschichtetes Granulat mit einem
einzigen Keimpartikel bereit, wobei Schichten des geschichteten
Granulats eine über
das Keimpartikel geschichtete Proteinmatrix und eine Sperrschicht
oder Überzugsschicht
einschließen.
Die Proteinmatrix schließt
ein Protein ein, das zusammen mit einer Kombination aus einem Zucker
oder Zuckeralkohol und einem Strukturierungsmittel vermischt wird.
Die Sperrschicht kann über
die Proteinmatrix geschichtet werden. Außerdem kann der Überzug über die
Proteinmatrix und/oder die Sperrschicht aufgetragen werden. Das
Strukturierungsmittel ist ein Polysaccharid.
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Die
vorliegende Erfindung stellt zusätzlich
ein geschichtetes Granulat mit einem einzigen Keimpartikel bereit,
wobei Schichten des geschichteten Granulats eine über das
Keimpartikel geschichtete Enzymmatrix und eine Sperrschicht oder Überzugsschicht
einschließen.
Die Enzymmatrix schließt
ein Protein ein, das zusammen mit einer Kombination aus einem Zucker
oder Zuckeralkohol und einem Strukturierungsmittel vermischt wird.
Die Sperrschicht kann über
die Enzymmatrix geschichtet werden. Außerdem kann der Überzug über die
Enzymmatrix und/oder die Sperrschicht aufgetragen werden. Das Strukturierungsmittel
ist ein Polysaccharid.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung stellt ein geschichtetes Granulat mit einem einzigen
Keimpartikel dar, wobei Schichten des geschichteten Granulats eine über das
Keimpartikel geschichtete Proteinmatrix und eine Sperrschicht oder Überzugsschicht einschließen. Die
Proteinmatrix schließt
ein Protein ein, das zusammen mit einer Kombination aus einem Zucker
oder Zuckeralkohol und einem Strukturierungsmittel vermischt wird.
Die Sperrschicht kann über
die Proteinmatrix geschichtet werden. Außerdem kann der Überzug über die Proteinmatrix
und/oder die Sperrschicht aufgetragen werden. Das Strukturierungsmittel
ist ein Polysaccharid.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung stellt ein geschichtetes Granulat mit einem einzigen Keimpartikel
dar, wobei Schichten des geschichteten Granulats eine über das
Keimpartikel geschichtete Enzymmatrix und eine Sperrschicht oder Überzugsschicht
einschließen.
Die Enzymmatrix schließt
ein Protein ein, das zusammen mit einer Kombination aus einem Zucker
oder Zuckeralkohol und einem Strukturierungsmittel vermischt wird.
Die Sperrschicht kann über
die Enzymmatrix geschichtet werden. Außerdem kann der Überzug über die
Enzymmatrix und/oder die Sperrschicht aufgetragen werden. Das Strukturierungsmittel
ist ein Polysaccharid.
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Die
Matrix wird über
ein Keimpartikel geschichtet. Es können eine oder mehrere Schichten
zwischen dem Keimpartikel und der Matrix oder der Matrix und der
Sperrschicht vorhanden sein, zum Beispiel ein Überzug wie Polyvinylalkohol
(PVA).
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Keimpartikel
sind inerte Partikel, auf welche die Enzymmatrix geschichtet werden
kann, die aus anorganischen Salzen, Zuckern, Zuckeralkoholen, kleinen
organischen Molekülen,
wie organischen Säuren
und Salzen, Mineralien, wie Tonen oder Silikaten, oder einer Kombination
aus zwei oder mehreren von diesen bestehen kann. Geeignete lösliche Bestandteile
für den
Einbau in Keimpartikeln schließen
folgendes ein: Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Ammoniumsulfat, Natriumsulfat,
Natriumsesquicarbonat, Harnstoff, Zitronensäure, Citrat, Sorbit, Mannitol,
Oleat, Sucrose, Lactose und dergleichen. Lösliche Bestandteile können mit
dispergierbaren Bestandteilen, wie Talk, Kaolin oder Bentonit, kombiniert
werden. Keimpartikel können
durch eine Vielfalt von Granulierungstechniken fabriziert werden,
einschließlich:
Kristallisation, Ausfällung,
Trogbeschichten, Fließbettbeschichten,
Fließbettagglomeration,
Rotationsatomisierung, Extrusion, Sprühkristallisation, Sphäronisation,
Trommelgranulierung und Agglomeration mit hoher Scherkraft. Sofern
ein Keimpartikel in den Granulaten der vorliegenden Erfindung verwendet
wurde, beträgt
das Verhältnis
von Keimpartikeln zu Granulaten 1:1.
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Die „Proteinmatrix", „Enzymmatrix" oder „Matrix" ist eine Mischung
aus einem oder mehreren Proteinen, wie einem Enzym, einem Zucker
oder Zuckeralkohol und einem Strukturierungsmittel. Das Protein,
der Zucker oder Zuckeralkohol und das Strukturierungsmittel können zum
Beispiel in Lösung
oder als eine Aufschlämmung
vermischt werden. Das Protein kann aus einer Lösung verwendet werden oder
in Form einer Aufschlämmung
als eine Suspension von Kristallen oder ausgefälltem Protein verwendet werden.
Die Matrix der vorliegenden Erfindung umfasst zwischen etwa 20–80% des
Gewichts des Granulats.
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Durch
das Verbergen eines Proteins innerhalb einer Matrix kann das Protein
besser vor den doppelten Gefahren von Abrieb und Aktivitätsverlust
geschützt
werden. Es ist jedoch zuvor nicht möglich gewesen, Enzyme in Zucker-
oder Zuckeralkoholmatrizen zu granulieren, da Zucker und Zuckeralkohole „Binder"-Charakteristika
zeigen, d.h. sie sind klebrig und tendieren dazu, Partikel zusammenzukleben
(wie im Fall von Granulierung durch Agglomeration beabsichtigt stattfindet).
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Um
ein staubarmes granulöses
Proteinprodukt zu erhalten, ist es auch notwendig, die Form und
Größenverteilung
der Granulate zu kontrollieren. Eine gleichmäßige und reproduzierbare Größe und Form
tragen auch zur Granulatstabilität
bei, da Partikelbruch und Reagglomeration etwas Protein nahe der
Granulatoberfläche
bringen würden.
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Erstaunlicherweise
wurde festgestellt, dass durch die Zugabe von einem Strukturierungsmittel
zu der Zuckermatrixformel, Protein gleichmäßig auf individuelle Keimpartikel
bei rapiden Raten ohne Agglomeration oder Abrieb angewendet werden
kann. Die resultierende Partikel-Größenverteilung kann genau kontrolliert werden,
und zwar basierend auf der Kenntnis der Größenverteilung des Ausgangskeims
und der Menge an Feststoffen, die zugegeben werden müssen. Die
resultierenden Partikel sind in der Form ungefähr sphärisch, weisen eine hohe Kohäsionskraft
auf und sind resistent gegen Abrieb und Penetration von Feuchtigkeit
und inaktivierenden Substanzen.
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Geeignete
Zucker schließen
Zucker, wie Sucrose, Glucose, Fructose, Raffinose, Trehalose, Lactose und
Maltose ein. Geeignete Zuckeralkohole schließen Sorbit, Mannitol und Inositol
ein. Die Menge an Zucker oder Zuckeralkohol in der Matrix macht
vorzugsweise 0,1–90
Gew.-% der Proteinmatrix aus. Der Zucker oder Zuckeralkohol in der
Matrix kann Zucker oder Zuckeralkohol sein, der zu dem Protein gegeben
wurde, oder kann aus der Fermentationsbrühe stammen, in der das Protein
vorliegt.
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Das
Strukturierungsmittel ist ein Polysaccharid. Diese Klasse von Verbindungen
besitzt die gewünschten
simultanen Eigenschaften von hohem Molekulargewicht und hoher Wasserlöslichkeit.
Ohne durch eine Theorie gebunden werden zu wollen, wird angenommen,
dass das hohe Molekulargewicht des Strukturierungsmittels zwei wichtige
Eigenschaften beisteuert, die einer Zucker- oder Zuckeralkoholmatrix
allein fehlen würden:
(1) das Verleihen von Kohäsion
und Festigkeit an das Partikel, wodurch die Tendenz des Partikels
zu stauben deutlich reduziert wird; und (2) das Fungieren als eine
Diffusionsbarriere gegenüber
Wasser und kleinen Molekülen
aufgrund der Bildung eines Polymernetzwerks oder „Käfigs" durch die ganze
Matrixstruktur. Dies verbessert die Stabilität des Granulats in starkem
Maße.
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Die
besonderen Strukturierungsmittel, die ausgewählt wurden, weisen typischerweise
auch eine Antihaftungseigenschaft auf, welche bei der Reduzierung
der Binder-Charakteristik
des Zuckers oder Zuckeralkohols hilfreich ist, und wodurch der Aufbau
von Matrixschichten – zum
Beispiel beim Fließbettbeschichten – bei rapiden
Raten ohne Agglomeration ermöglicht
wird.
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Zucker
und Zuckeralkohole und Strukturierungsmittel weisen auch hohe Wasserlöslichkeit
oder Dispersionsvermögen
auf. Eine Matrixformel kann leicht hergestellt werden, die Zucker
oder Zuckeralkohole, Strukturierungsmittel und Enzyme als Lösung oder
Aufschlämmung
mit hoher Feststoffgesamtkonzentration einschließt. Lösungs- oder Aufschlämmungs-Feststoffgesamtkonzentrationen
von 20–50%
(w/w) oder mehr können
formuliert werden. Diese konzentrierten Mischungen sind in starkem
Maße erwünscht, weil
sie zu Granulaten mit einem minimalen Bedarf zur Verdunstung von
Wasser geformt werden können,
was einen Vorteil in jedem beliebigen Granulierungs- und Trocknungsverfahren
darstellt.
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Bevorzugte
Strukturierungsmittel schließen
Stärke,
modifizierte Stärke,
Carrageenan, Cellulose, modifizierte Cellulose, Gummiarabikum, Guargummi,
Xanthangummi und Johannisbrotkernmehl ein. Vorzugsweise weist das
Strukturierungsmittel eine niedrige Allergenität auf. Eine Kombination aus
zwei oder mehreren Strukturierungsmitteln kann in den Granulaten
der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Proteine
innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung schließen pharmazeutisch
wichtige Proteine, wie Hormone oder andere therapeutische Proteine,
und industriell wichtige Proteine wie Enzyme ein.
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Jede(s)
beliebige Enzym oder Kombination von Enzymen kann in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Bevorzugte Enzyme schließen die
Enzyme ein, die fähig
sind, Substrate, z.B. Flecken, zu hydrolysieren. Diese Enzyme sind
als Hydrolasen bekannt, die Proteasen (bakterielle, Pilz-, saure,
neutrale oder alkalische), Amylasen (alpha oder beta), Lipasen,
Cellulasen und Mischungen davon einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind.
Besonders bevorzugte Enzyme sind Subtilisine und Cellulasen. Am
meisten bevorzugt sind Subtilisine, wie in dem US-Patent 4 760 025,
EP-Patent 130 756 B1 und der EP-Patent-Anmeldung WO 91/06637 beschrieben,
und Cellulasen, wie Multifect L250TM und
PuradaxTM, die kommerziell von Genencor
International erhältlich
sind. Andere Enzyme, die in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden können, schließen Oxidasen,
Transferasen, Dehydratasen, Reduktasen, Hemicellulasen und Isomerasen
ein.
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Die
Matrix der Granulate der vorliegenden Erfindung können ferner
ein oder mehrere synthetische Polymere oder andere Exzipientien
umfassen, wie dem Fachmann bekannt. Geeignete synthetische Polymere schließen Polyethylenoxid,
Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglykol und Polyethylenoxid/Polypropylenoxid
ein.
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Die
Matrix kann ferner auch Weichmacher und Antiagglomerationsmittel
umfassen. Geeignete Weichmacher, die in der vorliegenden Erfindung
verwendbar sind, schließen
Polyole, wie Glycerol, Propylenglykol, Polyethylenglykol (PEG),
Harnstoff oder andere bekannte Weichmacher, wie Triethylcitrat,
Dibutyl- oder Dimethylphthalat oder Wasser, ein. Geeignete Antiagglomerationsmittel
schließen
zag unlösliche
oder geringlösliche Materialien
ein, wie Talk, TiO2, Tone, amorphes Silica,
Magnesiumstearat, Stearinsäure
und Calciumcarbonat.
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Die
Granulate der vorliegenden Erfindung können ferner eine Sperrschicht
umfassen. Eine Sperrschicht wird verwendet, um die Diffusion von
Substanzen, die das Protein oder Enzym in der Matrix nachteilig beeinflussen
können,
zu verlangsamen oder zu verhindern. Die Sperrschicht besteht aus
einem Sperrmaterial und kann über
den Proteinkern übergezogen
werden, oder das Sperrmaterial kann in den Proteinkern eingeschlossen
werden. Geeignete Sperrmaterialien schließen zum Beispiel anorganische
Salze oder organische Säuren
oder Salze ein. Die Matrix ohne das Protein kann ebenfalls als eine
Sperrschicht verwendet werden.
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Die
Granulate der vorliegenden Erfindung können auch eine oder mehrere Überzugsschichten
umfassen. Zum Beispiel können
solche Überzugsschichten
eine oder mehrere Zwischenüberzugsschichten
sein, oder solche Überzugsschichten
können
eine oder mehrere Außenüberzugsschichten
oder eine Kombination davon sein. Überzugsschichten können jede
beliebige aus einer Anzahl von Funktionen in einer Granulatzusammensetzung
ausüben,
abhängig
von dem Endverbrauch des Enzymgranulats. Zum Beispiel können Überzüge das Enzym
resistent gegen Oxidation durch Bleiche machen, die gewünschten
Lösungsraten
nach Einführung
des Granulats in ein wässriges
Medium bewirken oder eine Barriere gegen Umgebungsfeuchtigkeit bereitstellen,
um die Lagerungsstabilität
des Enzyms zu erhöhen
und die Möglichkeit
von mikrobiellem Wachstum innerhalb des Granulats zu verringern.
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Geeignete Überzüge schließen wasserlösliche oder
in Wasser dispergierbare filmbildende Polymere, wie Polyvinylalkohol
(PVA), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Cellulosederivate, wie Methylcellulose,
Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxycellulose, Ethylcellulose,
Carboxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Polyethylenglykol,
Polyethylenoxid, Gummiarabikum, Xanthan, Carrageenan, Chitosan,
Latexpolymere und enterische Überzüge ein.
Außerdem
können Überzugsmittel
zusammen mit anderen aktiven Mitteln aus derselben oder verschiedenen
Kategorien verwendet werden.
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Geeignete
PVAs zur Einführung
in die Überzugsschicht(en)
des Granulats schließen
teilhydrolysierte, vollständig
hydrolysierte und intermediär
hydrolysierte PVAs mit niedrigen bis hohen Viskositätsgraden
ein. Vorzugsweise umfasst die äußere Überzugsschicht
teilhydrolysierten PVA mit niedriger Viskosität. Andere Vinylpolymere, die
verwendbar sein können,
schließen
Polyvinylacetat und Polyvinylpyrrolidon ein. Verwendbare Copolymere
schließen
zum Beispiel PVA-Methylmethacrylat-Copolymer und PVP-PVA-Copolymer ein.
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Die Überzugsschichten
der vorliegenden Erfindung können
ferner eines oder mehrere von den folgenden umfassen: Weichmacher,
Extender bzw. Streckmittel, Gleitmittel, Pigmente und optional zusätzliche
Enzyme. Geeignete Weichmacher, die in den Überzugsschichten der vorliegenden
Erfindung verwendbar sind, sind Weichmacher, die zum Beispiel Polyole,
wie Zucker, Zuckeralkohole oder Polyethylenglykole (PEGs), Harnstoff,
Glykol, Propylenglykol oder andere bekannte Weichmacher, wie Triethylcitrat,
Dibutyl- oder Dimethylphthalat oder Wasser, einschließen. Geeignete
Pigmente, die in den Überzugsschichten
der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, schließen fein
verteilte Weißmacher,
wie Titandioxid oder Calciumcarbonat oder farbige Pigmente und Farbstoffe
oder eine Kombination davon ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Vorzugsweise
sind solche Pigmente nach der Auflösung rückstandsarme Pigmente. Geeignete
Extender bzw. Streckmittel schließen Zucker wie Sucrose oder
Stärkehydrolysate
wie Maltodextrin und Maissirupfeststoffe, Tone, wie Kaolin und Bentonit,
und Talk ein. Geeignete Gleitmittel schließen nichtionische Tenside wie
Neodol, Talgalkohole, Fettsäuren,
Fettsäuresalze
wie Magnesiumstearat und Fettsäureester
ein.
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Es
können
Zusatzbestandteile zu den Enzymgranulaten der vorliegenden Erfindung
gegeben werden. Zusatzbestandteile können folgendes einschließen: Metallsalze;
Solubilisierer; Aktivatoren; Antioxidantien; Farbstoffe; Inhibitoren;
Binder; Düfte;
enzymschützende
Mittel/Fänger,
wie Ammoniumsulfat, Ammoniumcitrat, Harnstoff, Guanidinhydrochlorid,
Guanidincarbonat, Guanidinsulfamat, Thioharnstoffdioxid, Monoethanolamin,
Diethanolamin, Triethanolamin, Aminosäuren wie Glycin, Natriumglutamat
und dergleichen, Proteine, wie Rinderserumalbumin, Casein und dergleichen
etc.; Tenside, einschließlich
anionischer Tenside, ampholytischer Tenside, nichtionischer Tenside,
kationischer Tenside und langkettiger Fettsäuresalze; Builder; Alkalis oder
anorgani sche Elektrolyte; Bleichmittel; Brünierungsmittel und fluoreszierende
Farbstoffe und Weißmacher;
und Verklumpungsinhibitoren.
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Die
hierin beschriebenen Granulate können
durch Verfahren hergestellt werden, die dem Fachmann im Bereich
der Enzymgranulierung bekannt sind, einschließlich Trogbeschichten, Fließbettbeschichten,
Sprühkristallisation,
Scheibengranulierung, Sprühtrocknung,
Extrusion, Zentrifugalextrusion, Sphäronisation, Trommelgranulierung,
Agglomeration mit hoher Scherkraft oder Kombinationen aus diesen
Techniken.
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Die
folgenden Beispiele sind repräsentativ
und nicht als beschränkend
beabsichtigt. Ein Fachmann könnte
andere Enzyme, Matrices, Keimpartikel, Verfahren und Überzugsmittel
auswählen,
basierend auf dem, was hierin gelehrt wurde.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Fließbettsprühbeschichten von alkalischer
Protease im Labor
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1119
Gramm „Non-Pareil"-Partikel (hergestellt
durch Sprühen
einer kolloidalen Sucrose- und Maisstärkemischung auf Sucrosekristalle
und gefolgt von Sprühen
eines letzten Überzugs
von PVA und Maisstärke
und anschließend
gesiebt auf eine Maschenzahl (mesh) von 20 bis 50) wurden in eine
Vektor-FL1-Fließbettüberzugsmaschine
geladen und fluidisiert. 159 Gramm einer wässrigen Lösung, die 15% (w/w) Elvanol
51-05 (PVA vertrieben durch Dow Chemical) enthielt, wurden zu 1128
Gramm einer wässrigen
Proteaselösung
mit insgesamt 19,7% trockenen Feststoffen und 8,4% (w/w) aktiver
Protease gegeben. Die Protease/PVA-Lösung wurde auf die „Non-Pareil"-Partikel unter den
folgenden Bedingungen gesprüht:
Fluid-Zufuhrrate | 18
g/min |
Atomisierungsdruck | 3,7
bar (54 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | 100°C |
Temperaturbereich
der Auslassluft | 55
bis 58°C |
Einlassluftrate | 43
m3/s (81 ft3/min) |
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Die überzogenen
Partikel wurden anschließend
mit einer wässrigen
Lösung überzogen,
die 444 Gramm (40% (w/w)) Magnesiumsulfatheptahydrat enthielt. Dieser Überzug wurde
unter den folgenden Bedingungen aufgetragen:
Fluid-Zufuhrrate | 23
g/min |
Atomisierungsdruck | 3,7
bar (54 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | 100°C |
Temperaturbereich
der Auslassluft | 55
bis 58°C |
Einlassluftrate | 47
m3/s (80 ft3/min) |
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Die
mit Magnesiumsulfat überzogenen
Partikel wurden anschließend
mit 2356 Gramm einer wässrigen
Lösung
kosmetisch überzogen,
die 146 Gramm (6,2% (w/w)) Titandioxid, 118 Gramm (5% (w/w)) Methylcellulose
(Methocel A15-LV, Dow Chemical), 24 Gramm (1% (w/w)) Neodol 23/6,5
(Shell Chemical Co.) und 39 Gramm (1,67% (w/w)) Polyethylenglykol
bei einem Molekulargewicht (MW) von 600 enthielt. Der kosmetische Überzug wurde
unter den folgenden Bedingungen aufgetragen:
Fluid-Zufuhrrate | 24
g/min |
Atomisierungsdruck | 3,7
bar (54 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | 100°C |
Temperaturbereich
der Auslassluft | 51
bis 58°C |
Einlassluftrate | 52
m3/s (88 ft3/min) |
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Insgesamt
wurden 1912 Gramm Enzymgranulate als Charge A gesammelt. Die Massengesamtbilanz für dieses
Experiment betrug 78%.
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Beispiel 2
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Fließbettsprühbeschichten einer alkalischen
Protease/Sucrose-Stärkematrix
im Labor
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404
Gramm wasserfreier Natriumsulfatkristalle, die auf eine Maschenzahl
von 50 bis 70 gesiebt worden waren, wurden in eine Vektor-FL1-Fließbettüberzugsmaschine
geladen und fluidisiert. 781 Gramm einer wässrigen Proteaselösung mit
insgesamt 19,7% trockenen Feststoffen und 8,4% (w/w) aktiver Protease
wurden zu 1605 Gramm einer wässrigen
Lösung
gegeben, die 670 Gramm Sucrose, 186 Gramm herkömmliche gelbe Zahnstärke und
74 Gramm Ethylex 2015 (A. E. Staley, Decatur, Illinois), das durch „Auskochen" bei 88°C (190°F) 15 Minuten
lang vollständig
hydratisiert worden war, enthielt. Das Verhältnis von Enzymfeststoffen
zu anderen Feststoffen in der kombinierten Lösung wurde identisch zu dem
aus dem Beispiel 1 gehalten, aber die Mengen wurden reduziert, um
einen extra Schritt in diesem Beispiel zu berücksichtigen. Die kombinierte
Lösung
wurde auf das Natriumsulfat unter den folgenden Bedingungen gesprüht:
Fluid-Zufuhrrate | 27
g/min |
Atomisierungsdruck | 3,7
bar (54 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | 100°C |
Temperaturbereich
der Auslassluft | 56
bis 61 °C |
Einlassluftrate | 47
m3/s (80 ft3/min) |
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Die überzogenen
Partikel wurden anschließend
mit einer wässrigen
Lösung überzogen,
die 444 Gramm (40% (w/w)) Magnesiumsulfatheptahydrat enthielt. Dieser Überzug wurde
unter den folgenden Bedingungen aufgetragen:
Fluid-Zufuhrrate | 27
g/min |
Atomisierungsdruck | 3,4
bar (50 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | 100°C |
Temperaturbereich
der Auslassluft | 55
bis 58°C |
Einlassluftrate | 46,5
m3/s (79 ft3/min) |
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Die
mit Magnesiumsulfat überzogenen
Partikel wurden anschließend
mit 2356 Gramm einer wässrigen
Lösung
kosmetisch überzogen,
die 146 Gramm (6,2% (w/w)) Titandioxid, 118 Gramm (5% (w/w)) Methylcellulose,
24 Gramm (1% (w/w)) Neodol 23/6,5 und 39 Gramm (1,67% (w/w)) Polyethylenglykol
bei einem MW von 600 enthielt. Der kosmetische Überzug wurde unter den folgenden
Bedingungen aufgetragen:
Fluid-Zufuhrrate | 23
g/min |
Atomisierungsdruck | 3,9
bar (56 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | 100°C |
Temperaturbereich
der Auslassluft | 53
bis 58°C |
Einlassluftrate | 49
m3/s (83 ft3/min) |
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Insgesamt
wurden 2050 Gramm Enzymgranulate als Charge B gesammelt. Die Massengesamtbilanz für dieses
Experiment betrug 88,6%.
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Beispiel 3
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Analyse der Chargen
-
Die
Granulate aus den Beispielen 1 und 2 wurden analysiert, um die Menge
an Staub, den sie erzeugt haben, und ihre Stabilität in einem
dreitägigen
Stressstabilitätstest
zu bestimmen. Die Verfahren für
diese Vorgehensweisen sind wie folgt, und die Ergebnisse werden
in der Tabelle 1 dargestellt.
-
Beschleunigter
Stabilitätstest
-
Die
Stabilität
von vielen Enzymgranulaten, die in Bleiche enthaltenden Detergenzien
formuliert werden, ist im Allgemeinen ausgezeichnet, wobei sie im
Allgemeinen nicht mehr als etwa 10 bis 20% Verlust in der Aktivität über eine
6-wöchige
Lagerung bei 30 bis 37°C
und 70% bis 80% R.H. zeigen. Um die Entwicklung und das Screenen
von granulösen
Formulierungen jedoch zu unterstützen,
ist es wünschenswert,
eine schnellere Methode zur Bestimmung der relativen Granulatstabilität vorzuweisen.
Die Bedingungen des beschleunigten Stabilitätstests (AST) sind weit stärker als
Enzymgranulate oder Detergenzien je unter realistischer Lagerung
oder Transport erfahren würden.
Der AST ist ein „Stresstest", der entwickelt
wurde, um Unterschiede zwischen Formulierungen auszumachen, die
sonst über
Wochen oder Monate nicht ersichtlich wären.
-
In
diesem Test wurde eine Test-Detergensgrundlage aus den folgenden
Bestandteilen hergestellt:
72%
WFK-1 Detergensgrundlage | (WFK,
Forschungsinstitut für
Reinigungstechnologie e.V., Krefeld, Deutschland) |
25%
Natriumperboratmonohydrat | (Degussa
Corp., Allendale Park, New Jersey) |
3%
TAED Bleichaktivator
(= Tetraacetylethylendiamin) | (Warwick
International, Mostyn, GB) |
-
Für jede Enzymprobe,
die zu testen war, wurden drei identische Röhrchen durch Zugabe von 1 Gramm Testgrundlage
und 30 mg Enzymgranulat in ein konisches 15-ml-Röhrchen
vorbereitet und gemischt, indem das verschlossene Röhrchen 5–8 mal per
Hand umgewendet wurde. Ein Loch wurde in den Röhrchenverschluss mit einer
1/16-Zoll-Bohrspitze
gebohrt. Eins von den drei Röhrchen
wurde umgehend untersucht, und die anderen beiden wurden in einer
Feuchtigkeitskammer gelagert, die auf 50°C und 70% R.H. eingestellt war. Eins
von den beiden gelagerten Röhrchen
wurde nach 1 Lagerungstag untersucht; das zweite nach 3 Lagerungstagen.
Die Lagerungsstabilität
wurde für
den Tag 1 und den Tag 3 dargestellt, indem die verbleibende Aktivität durch
die ursprüngliche
Aktivität
an dem Tag 0 dividiert wurde, und zwar ausgedrückt in Prozent.
-
Die
Enzymaktivität
wurde durch Zugabe von 30 ml 0,25M-MES-Puffer pH 5,5, das 20 μl Catalase
HP L5000 (Genencor International, Rochester, NY) enthielt, zu jedem
Röhrchen
und Inkubation 40 Minuten lang, um das Perborat zu inaktivieren,
bestimmt. Im Anschluss hieran wurde das Enzym untersucht, und zwar
durch Zugabe von 10 μl
der Teströhrchenmischung
und 10 μl
sAAPF-Proteasesubstrat zu 980 μl
0,1M-Tris pH 8,6, anschließender
Inkubation bei 25°C
3 Minuten lang und Messung der optischen Extinktion bzw. dem Absorptionsmaß bei 410
nm. Die Extinktionssteigung vs. Zeit wurde anschließend mit
dem Verdünnungsfaktor
und dem bekannten Extinktionskoeffizienten für die spezifische Protease
multipliziert, um eine Enzymaktivität als Konzentration in mg/ml
zu erhalten.
-
Heubach Abriebs- und Schlämmungs-Staubtests
-
Zwei
Verfahren, die gewöhnlich
für die
Messung des Enzymgranulatstaubs verwendet werden, sind der Heubach-Abriebstest
und der Schlämmungstest.
Diese Tests versu chen die Tendenz von Enzymgranulaten, in der Luft
gehaltene Proteinaerosole zu erzeugen, die allergische Reaktionen
unter Arbeitern in Reinigungsbetrieben hervorrufen kann, zu quantifizieren.
Diese Tests wurden entwickelt, um bestimmte mechanische Wirkungen
zu reproduzieren, die typisch für
Handhabungs-, Beförderungs-
und Vermischungsarbeitsvorgänge
sind, die angewendet werden, um Enzymgranulate auf kommerzieller
Ebene zu Detergenzien zu mischen.
-
In
dem Schlämmungstest
wurden 60 Gramm Enzymgranulate auf eine Glasfritte innerhalb eines
Glasröhrchens
gegeben, das 175 cm hoch und 3,54 cm im Durchmesser war, und mit
einem konstanten Trockenluftstrom bei 0,8 Meter/s 40 Minuten lang
fluidisiert.
-
In
dem Heubach-Abriebstest wurden 13,5 g Granulate in eine kleine zylindrische
Kammer gegeben, die mit einem rotierenden Paddel und vier Stahlbällen ausgestattet
war; die Granulate wurden durch das Paddel und die Bälle herumgestoßen, während trockene
Luft durch die Kammer bei 20 Ipm 20 Minuten lang hoch strömte.
-
In
beiden Tests wurde der Staub, der von den Partikeln durch die Luft
abgestreift wurde, auf einem tarierten 15-cm-Glasfaserfilter zur
anschließenden
Gewichtsmessung und Aktivitätsbestimmung
durch das sAAPF-Verfahren, das oben beschrieben wurde, aufgefangen.
Der Heubach-Enzymstaub wurde als ng Enzym pro Gramm Granulate dargestellt.
Der Enzymstaub von der Schlämmung
wurde von Aktivität
zu GU pro 60 g Granulate konvertiert, indem enzymspezifische Konvertierungsfaktoren
verwendet wurden. Tabelle
1
-
Beispiel 4
-
Fließbettsprühbeschichten einer alkalischen
Protease/Sucrose-Stärkematrix
im Versuchsmaßstab
-
73,4
kg Sucrosekristalle, die auf eine Maschenzahl von 35 bis 50 gesiebt
worden waren, wurden in eine modifizierte Glatt-WSG-120-Fließbettüberzugsmaschine
geladen und fluidisiert. 174,67 kg einer wässrigen Proteaselösung mit
insgesamt 19,98% Feststoffen und 6,365% (w/w) aktiver Protease wurden
zu 117 kg einer wässrigen
Lösung
gegeben, die 36,25 kg Sucrose, 29 kg herkömmliche gelbe Zahnstärke und
7,25 kg Ethylex 2015, das durch „Auskochen" bei 88°C (190°F) 15 Minuten lang vollständig hydratisiert
worden war, enthielt. Die kombinierte Lösung wurde auf die Sucrose
unter den folgenden Bedingungen gesprüht:
Fluid-Zufuhrrate | 1,0
LPM |
Atomisierungsdruck | 5,2
bar (75 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | NA |
Einstelltemperatur
des Produktes | 70°C |
Einlassluftrate | 70
Kubikmeter/min |
-
Die überzogenen
Partikel wurden anschließend
mit einer wässrigen
Lösung überzogen,
die 75 kg (40,3% (w/w)) Magnesiumsulfatheptahydrat enthielt. Dieser Überzug wurde
unter den folgenden Bedingungen aufgetragen:
Fluid-Zufuhrrate | 2,3
LPM |
Atomisierungsdruck | 3,4
bar (50 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | NA |
Einstelltemperatur
des Produktes | 70°C |
Einlassluftrate | 70
Kubikmeter/min |
-
Die
mit Magnesiumsulfat überzogenen
Partikel wurden anschließend
mit 208,93 kg einer wässrigen Lösung kosmetisch überzogen,
die 12,97 kg (6,2% (w/w)) Titandioxid, 10,59 kg (5% (w/w)) Methylcellulose, 2,12
kg (1% (w/w)) Neodol 23/6,5 und 3,57 kg (1,67% (w/w)) Polyethylenglykol
bei einem MW von 600 enthielt. Der kosmetische Überzug wurde unter den folgenden
Bedingungen aufgetragen:
Fluid-Zufuhrrate | 1,1
LPM |
Atomisierungsdruck | 5,2
bar (75 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | NA |
Einstelltemperatur
des Produktes | 75°C |
Einlassluftrate | 70
Kubikmeter/min |
-
Insgesamt
wurden 199,35 kg Enzymgranulate als Charge D gesammelt. Die Massengesamtbilanz
für dieses
Experiment betrug 83,84%.
-
Beispiel 5
-
Fließbettsprühbeschichten einer alkalischen
Protease/Sucrose-Stärkematrix
im Versuchsmaßstab
-
A.
-
65,75
kg Sucrosekristalle, die auf eine Maschenzahl von 35 bis 50 gesiebt
worden waren, wurden in eine modifizierte Glatt-WSG-120-Fließbettüberzugsmaschine
geladen und fluidisiert. 180,42 kg einer wässrigen Proteaselösung mit
insgesamt 20,74% Feststoffen und 6,71% (w/w) aktiver Protease wurden
zu 145,13 kg einer wässrigen
Lösung
gegeben, die 37,57 kg Sucrose, 29,94 kg herkömmliche gelbe Zahnstärke und
7,62 kg Ethylex 2015, das durch „Auskochen" bei 88°C (190°F) 15 Minuten lang vollständig hydratisiert
worden war, enthielt. Die kombinierte Lösung wurde auf die Sucrose
unter den folgenden Bedingungen gesprüht:
-
B.
-
Die überzogenen
Partikel wurden anschließend
mit einer wässrigen
Lösung überzogen,
die 86,95 kg (40,3% (w/w)) Magnesiumsulfatheptahydrat enthielt.
Dieser Überzug
wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen:
-
Die
mit Magnesiumsulfat überzogenen
Partikel wurden anschließend
mit 240,79 kg einer wässrigen Lösung kosmetisch überzogen,
die 16,97 kg (6,2% (w/w)) Titandioxid, 6,84 kg (2,5% (w/w)) Methylcellulose, 6,84
kg (2,5% (w/w)) Maltodextrin M150 (DE = 15 aus Grain Processing
Corp., Muscatine, Iowa), 2,74 kg (1% (w/w)) Neodol 23/6,5 und 4,57
kg (1,67% (w/w)) Polyethylenglykol bei einem MW von 600 enthielt.
Der kosmetische Überzug
wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen:
Fluid-Zufuhrrate | 1,2
LPM |
Atomisierungsdruck | 5,2
bar (75 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | NA |
Einstelltemperatur
des Produktes | 60°C |
Einlassluftrate | 58
Kubikmeter/min |
-
Insgesamt
wurden 199,35 kg Enzymgranulate als Charge E gesammelt. Die Massengesamtbilanz
für dieses
Experiment betrug 97,13%.
-
Beispiel 6
-
Fließbettsprühbeschichten einer alkalischen
Protease/Sucrose-Stärkematrix
im Versuchsmaßstab
-
Die
Enzymkerne wurden gemäß des Abschnitts
A aus dem Beispiel 5 hergestellt.
-
In
den folgenden drei Granulaten wurde das Magnesiumsulfatheptahydrat
als eine 50%ige Lösung aufgetragen,
so dass sie 15 Gew.-% des Gewichts des Endgranulats ausmachte. Die
Bedingungen waren wie folgt:
Atomisierungsdruck | 3,4
bar (50 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | NA |
Einstelltemperatur
des Produktes | 47–54°C |
Einlassluftrate | 58
Kubikmeter/min |
-
Die überzogenen
Polymere wurden als 15%ige (w/w) Lösungen von löslichen
Feststoffen aufgetragen, zusammengetragen, um die folgenden Überzugszusammensetzungen
zu erhalten, die als Gewichtsprozente der Endgranulate in der Tabelle
2 angegeben werden. Die Bedingungen waren wie folgt:
Atomisierungsdruck | 3,4
bar (50 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | NA |
Einstelltemperatur
des Produktes | 46–55°C |
Einlassluftrate | 58
Kubikmeter/min |
Tabelle
2
-
Die
Granulate wurden, wie in dem Beispiel 3 beschrieben, analysiert,
und die Ergebnisse werden in der Tabelle 3 dargestellt. Tabelle
3
-
Beispiel 7
-
Die
großskaligen
Matrixgranulate wurden in einer modifizierten Glatt-WSG-120-Fluidisierbettüberzugsmaschine
hergestellt. Bei der Charge J wurden 50,5 kg –35/+50-maschenzahlige Sucrosekeime in die Maschine
geladen und fluidisiert. Eine Matrix-Trägerlösung wurde
durch Auskochen von 0,4 kg Ethylex-2015-Stärke, wie in den vorherigen
Beispielen, und Zugabe von 46,7 kg Sucrose und 23,4 kg trockener gelber
Zahnstärke
zubereitet, wobei Wasser zugegeben wurde, um ein Endlösungsgewicht
von 337,4 kg zu erhalten. Die Matrix-Trägerlösung wurde mit 243,2 kg einer
wässrigen
Proteaselösung
vereinigt, die 51,89 g/L GG36-Subtilisin und 19% Gesamtfeststoffe
enthielt, um die Enzymmatrixlösung
zu bilden. Die Enzymmatrixlösung
wurde auf die Sucrosekeime unter den folgenden Bedingungen gesprüht:
Betttemperatur: | 60°C |
Fluidisierungsluft: | 28
m3/s bei Standardbedingungen (48 scfm) |
Sprühratenrampe: | 0,3
bis 1,0 Ipm über
240 Minuten |
Atomisierungsluft: | 3,4–5,2 bar Überdruck
(50–75
psig) über
240 Minuten |
-
Eine
Lösung
von Ammoniumsulfat wurde durch Lösen
von 58,3 kg Ammoniumsulfat in 135,9 kg Wasser hergestellt, und diese
wurde über
die mit Matrix überzogenen
Keime unter den folgenden Bedingungen gesprüht:
Betttemperatur: | 70°C |
Fluidisierungsluft: | 28–34 m3/s bei Standardbedingungen (48–57 scfm) |
Sprühratenrampe: | 1,5
Ipm |
Atomisierungsluft: | 5,2
bar Überdruck
(75 psig) |
-
Schließlich wurde
eine Überzugslösung durch
Lösen oder
Suspendieren von 17,9 kg Elvanol-51-05-Polyvinylalkohol, 22,4 kg
Titandioxid und 4,5 kg nichtionisches Neodol-23,5-6T-Tensid in Wasser hergestellt,
und zwar zu einem Nettogewicht von 224,1 kg. Diese Überzugslösung wurde
unter den folgenden Bedingungen aufgetragen:
Betttemperatur: | 72°C |
Fluidisierungsluft: | 33
m3/s bei Standardbedingungen (56 scfm) |
Sprühratenrampe: | 0,5
bis 1,2 Ipm über
300 Minuten |
Atomisierungsluft: | 5,2
bar Überdruck
(75 psig) |
-
Nachdem
das Beschichten abgeschlossen war, wurden 255,5 kg Granulate aus
der Überzugsmaschine
gesammelt und gesiebt, um den –16/+50-Mesh-Schnitt
zu behalten. Das Granulat wurde bei 4,54% (w/w) aktivem Subtilisin
untersucht, und es wurden Staub- und Stabilitätsmessungen durchgeführt, die
in der untenstehenden Tabelle angegeben werden.
-
Zwei
zusätzliche
Sätze von
Matrixgranulaten, die Chargen K und L, wurden in der modifizierten Glatt-WSG-120-Überzugsmaschine
hergestellt, und zwar im Wesentlichen unter den gleichen Verfahrensbedingungen,
aber mit den Formulierungsänderungen,
die in der untenstehenden Tabelle aufgeführt sind. Ein geschichtetes
Granulat wurde, wie in dem Beispiel 1 beschrieben, hergestellt.
-
Die
Tabelle 4 fasst die vier Formulierungen zusammen und gibt sowohl
die Stabilität
wie auch den Staub für
jede Probe an. Tabelle
4
-
Beispiel 8
-
Fließbettsprühbeschichten einer Amylase/Stärke-Matrix
im Versuchsmaßstab
-
26
kg Sucrosekristalle, die auf eine Maschenzahl von 35 bis 50 gesiebt
worden waren, wurden in eine Deseret-60-Fließbettüberzugsmaschine und -fluidisierer
geladen. 15,3 kg einer wässrigen
Amylaselösung
mit insgesamt 31% Feststoffen und 12,5% (w/w) aktiver Amylase wurden
zu 43,5 kg einer wässrigen
Lösung
gegeben, die 23,5 kg Maisstärke
enthielt. Die vereinigte Lösung
wurde auf die Sucrose unter den folgenden Bedingungen gesprüht:
Fluid-Zufuhrrate | 0,8
kg/min |
Atomisierungsdruck | 5,2
bar (75 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | NA |
Einstelltemperatur
des Produktes | 45°C |
Einlassluftrate | 770
m3/s (1300 ft3/min) |
-
Die überzogenen
Partikel wurden anschließend
mit einer wässrigen
Lösung überzogen,
die 66,7 kg (40% (w/w)) Magnesiumsulfatheptahydrat enthielt. Dieser Überzug wurde
unter den folgenden Bedingungen aufgetragen:
Fluid-Zufuhrrate | 1,1
kg/min |
Atomisierungsdruck | 4,1
bar (60 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | NA |
Einstelltemperatur
des Produktes | 47°C |
Einlassluftrate | 1060
m3/s (1800 ft3/min) |
-
Die
mit Magnesiumsulfat überzogenen
Partikel wurden anschließend
mit 92,6 kg einer wässrigen
Lösung
kosmetisch überzogen,
die 7,1 kg (6,2% (w/w)) Titandioxid, 2,9 kg (2,5% (w/w)) Methylcellulose,
2,9 kg (2,5%) Purecote B790, 1,2 kg (1,5% (w/w)) Neodol 23/6,5 und
2,0 kg (1,67% (w/w)) Polyethylenglykol bei einem MW von 600 enthielt.
Der kosmetische Überzug
wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen:
Fluid-Zufuhrrate | 0,5
kg/min |
Atomisierungsdruck | 5,2
bar (75 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | NA |
Einstelltemperatur
des Produktes | 47°C |
Einlassluftrate | 1060
m3/s (1800 ft3/min) |
-
Beispiel 9
-
Fließbettsprühbeschichten einer Amylase/Sucrose-Stärkematrix
im Versuchsmaßstab
-
26
kg Sucrosekristalle, die auf eine Maschenzahl von 35 bis 50 gesiebt
worden waren, wurden in eine Deseret-60-Fließbettüberzugsmaschine und -fluidisierer
geladen. 15,3 kg einer wässrigen
Amylaselösung
mit insgesamt 31% Feststoffen und 12,5% (w/w) aktiver Amylase wurden
zu 59,3 kg einer wässrigen
Lösung
gegeben, die 7,8 kg Sucrose und 23,5 kg Maisstärke enthielt. Die kombinierte
Lösung
wurde auf die Sucrose unter den folgenden Bedingungen gesprüht:
Fluid-Zufuhrrate | 0,8
kg/min |
Atomisierungsdruck | 5,2
bar (75 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | NA |
Einstelltemperatur
des Produktes | 45°C |
Einlassluftrate | 770
m3/s (1300 ft3/min) |
-
Der
MgSO4- und kosmetische Überzug wurden genau, wie oben
im Bespiel beschrieben, durchgeführt.
-
Beispiel 10
-
In
eine modifizierte Glatt-WSG-120-Fluidisierbettsprühüberzugsmaschine
wurden 30-50-Mesh
große 47,37
kg Sucrosekristalle gegeben und bei 40–60 m
3/min
und 45 Grad C fluidisiert. Eine Amylase-Enzymsuspension wurde durch
Aufschlämmen
von 67,72 kg herkömmlicher
gelber Zahnstärke
in 105 kg Amylase-UF-Konzentrat (LAT) mit einer Aktivität von 30
000 TAU/g oder 85,7 mg/g Amylase hergestellt, die 24,2 mg/ml Zucker
enthielt, die von den Fermentations- und Gewinnungsverfahren übertragen
wurden. Die Enzymsuspension wurde auf die Sucrosekeime unter den
folgenden Bedingungen überzogen
(bei Angabe eines Bereiches wurden die Werte linear über einen
Rampenzeitraum erhöht):
Rampenzeit: | 90
Minuten |
Fluid-Zufuhrrate | 0,9–1,35 Liter/min |
Atomisierungsdruck | 3,1–5,2 bar
(45–75
psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | so
eingestellt, um die Temperatur der Auslassluft beizubehalten |
Einstelltemperatur
der Auslassluft | 45°C |
Fluidisierungsluftrate | 40–60 m3/min |
-
Nachdem
die Enzymsuspension auf die Sucrosekristalle überzogen worden war, wurden
80 kg einer 50%igen MgSO
4-Heptahydratlösung auf
die fluidisierten Granulate unter den folgenden Bedingungen überzogen:
Rampenzeit: | 30
Minuten |
Fluid-Zufuhrrate | 1,12–2,15 Liter/min |
Atomisierungsdruck | 4,1
bar (60 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | so
eingestellt, um die Temperatur der Auslassluft beizubehalten |
Einstelltemperatur
der Auslassluft | 45°C |
Fluidisierungsluftrate | 60
m3/min |
-
Schließlich wurde
eine Überzugslösung durch
Zugabe von 5,29 kg Methocel-A-15-Methylcellulose (Dow
Chemical), 12,71 kg Titandioxid (DuPont), 5,29 kg modifizierter
Pure-Cote-B-790-Stärke
(Grain Processing Corp.), 2,12 kg Neodol 23-6,5T (Shell) und 3,54
kg Polyethylenglykol, Molekulargewicht 600 (Union Carbide), zu 174,91
kg erhitztem Wasser und Abkühlen
auf etwa 20 Grad C, um die Polymere gänzlich zu lösen, hergestellt. Die Überzugslösung wurde
unter den folgenden Bedingungen aufgetragen:
Rampenzeit | 60
Minuten |
Fluid-Zufuhrrate | 0,75–1,3 Liter/min |
Atomisierungsdruck | 5,2
bar (75 psi) |
Einstelltemperatur
der Einlassluft | so
eingestellt, um die Temperatur der Auslassluft beizubehalten |
Einstelltemperatur
der Auslassluft | 45°C |
Fluidisierungsluftrate | 60
m3/min |
-
Die
resultierenden 180 kg überzogener
Amylase-Matrixgranulate wurden aus der Überzugsmaschine mit einer Enzymausbeute
von 85% gesammelt.