JPH11509768A - 継ぎ目なしカプセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、中心充填コア物質を封入している外殻物質を含む継ぎ目なしカプセルであって、外殻物質がガラス状態にある炭水化物から形成されている継ぎ目なしカプセル、及び該継ぎ目なしカプセルを製造するための方法及び装置に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 継ぎ目なしカプセル 発明の背景 発明の分野 本発明は、中心充填コア物質を封入している外殻物質を含む継ぎ目なしカプセ ルであって、該外殻物質がガラス状態にある炭水化物から形成されている継ぎ目 なしカプセル、及び該継ぎ目なしカプセルを製造するための方法及び装置に関す る。先行技術の説明 伝統的に、コア物質を封入している外殻物質から形成された継ぎ目なしカプセ ルは、外殻物質としてゼラチン及びガムのようなフィルム形成性物質を用いるこ とにより製造されてきた。これら外殻物質は２つの欠点を提示する。第１に、そ れらは水溶液から形成される。その結果として、カプセルを形成するときに大量 の水を除去しなければならず、大量のエネルギーと長い乾燥時間を必要とする。 第２に、これら外殻物質は、カプセルを消費するときにゆっくり溶解することに よって、口の中にまずいプラスチックフィルム様残留物を残す。 継ぎ目なしカプセルは、通常、外殻物質とコア物質を同心的に並べられたノズ ルを通して同時に押し出し、押し出された外殻物質と押し出されたコア物質がノ ズルから同軸ジェットとして、外殻物質がコア物質を包み込みながら、下方に流 れる冷却キャリヤー液の流れの中に出ることによって作られる。冷却キャリヤー 液中に降下しながら、その同軸ジェットは、外殻物質がコア物質を封入している 小滴になる。次いで、それら小滴を冷却キャリヤー液中で固化させて継ぎ目なし カプセルを形成する。そのような方法は、例えば、米国特許第４,２５１,１９５ 号及び第４,６９５,４６６号に開示されている。しかしながら、外殻物質が急速 に固化する物質のときには、この先行技術の方法は、同軸ジェット中の外殻物質 がカプセル封入する前に固化し得るという点で不都合である。その結果、継ぎ目 なしカプセルは形成されず、形成されたいずれのカプセルも球形ではなかったの で均一なサイズ及び形状を持たなかった。 この課題を克服する試みが米国特許第４,４２２,９８５号に提案され、そこに は、コア物質とそれを包んでいる外殻物質とそれを取り囲む加熱された循環液か らなる同軸トリプルジェットを冷却キャリヤー液中に導入してカプセル封入が起 こるのを可能にすることにより、先行技術の方法に手を加えた方法が記載されて いる。この方法では、カプセル形成は依然として冷却キャリヤー液中で起こるの で、外殻物質の固化が冷却キャリヤー液への進入の前に少しでも起こると、カプ セル封入が起こらないであろう。 カプセルを製造するのに用いられる他の方法は、スクリュー押出機を用いて、 外殻物質と封入されるべき物質とを含有するエマルジョンを押し出すことを包含 する。しかしながら、そのような方法では、中心充填コア物質を封入している外 殻物質から形成されるカプセルを製造するのが難しい。代わりに、封入された物 質は、しばしば、マトリックス内に分布する小球体の形になる。 米国特許第２,８５７,２８１号は、糖ベース及び風味油を含有するエマルジョ ンを小滴に押し出すことにより、小球体の形の固体風味組成物を製造する方法を 記載している。 米国特許第３,９７１,８５２号は、ポリヒドロキシ及びポリサッカライド化合 物から形成されるセル様マトリックス内に油をカプセル封入する方法を記載して いる。この油はそのセル様マトリックスとエマルジョン状態にあり、得られたエ マルジョンはエマルジョンの小滴として噴霧乾燥される。 米国特許第５,００９,９００号は、揮発性及び／又は不安定な成分を押し出さ れたガラス状マトリックスでカプセル封入する方法を開示している。この封入さ れた物質はそのガラス状マトリックス内に分散している。 ヨーロッパ特許出願第０３３９９５８号は、結晶状態の可融性の糖の外殻とそ の中に埋め込まれたオルガノポリシロキサン消泡組成物とを含有する消泡組成物 を開示している。この組成物は、糖ベースを溶融してオルガノポリシロキサン消 泡組成物をその糖溶融物中に不連続相として分散させることにより形成される。 次いで、その溶融物を固化させることによって、その消泡組成物を埋め込んで捕 捉しその溶融物中に分散させる。 米国特許第５,３００,３０５号は、長時間持続する呼吸保護を提供するマイク ロカプセルに関するものである。 発明の要旨 本発明の第１の側面は、コア物質を封入している外殻物質を含む継ぎ目なしカ プセルを製造する方法であって： 少なくとも１の外部ノズルと少なくとも１の内部ノズルとを有する同心的に並 べられた多ノズル系を準備し； 該外部ノズルに外殻物質を供給しそして該内部ノズルにコア物質を供給し； 該外殻物質を該外部ノズルからそして該コア物質を該内部ノズルから同時に押 出し、それによって該コア物質を包んでいる該外殻物質の同軸ジェットを形成し ； 該同軸ジェットを加熱キャリヤー液の流れの中に導入し、それによって該外殻 物質に該コア物質を封入させて該加熱キャリヤー液中でカプセルを形成させ；そ して 該カプセルを冷却キャリヤー液の流れの中に導入し、それによって該カプセル を固化させる； 工程を含む方法を提供する。 本発明の第２の側面は、継ぎ目なしカプセルを製造する装置であって： 少なくとも１の外部ノズルと少なくとも１の内部ノズルとを有する同心的に並 べられた多ノズル系であって、外殻物質を該外部ノズルからそしてコア物質を該 内部ノズルから同時に押出し、それによって該コア物質を包んでいる該外殻物質 の同軸ジェットを形成するための多ノズル系； 該外部ノズルに外殻物質を供給しそして該内部ノズルにコア物質を供給するた めの手段； 該同軸ジェットを受け取るために該多ノズル系の下方に位置する第１ダクト； 加熱キャリヤー液を該第１ダクトに送達して該同軸ジェットを取り囲む該加熱 キャリヤー液の流れを形成し、それによって該外殻物質に該コア物質を封入させ て該加熱キャリヤー液中でカプセルを形成させるための手段； 該第１ダクトから該カプセルを運ぶ該加熱キャリヤー液の流れを受け取るため の、少なくともその一部分が該第１ダクトの下方に位置する第２ダクト； 冷却キャリヤー液を該第２ダクトの中に送達して該カプセルを取り囲む該冷却 キャリヤー液の流れを形成し、それによって該カプセルを固化させる手段； を含む装置を提供する。 本発明の第３の側面は、中心充填コア物質を封入している外殻物質を含む継ぎ 目なしカプセルであって、該外殻物質がガラス状態にある炭水化物を含む継ぎ目 なしカプセルを提供する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の一態様に従う、継ぎ目なしカプセルを製造するための装置の 側断面図である。 図２は、本発明の他の態様に従う、継ぎ目なしカプセルを製造するための装置 の側断面図である。 発明の詳細な説明 本発明者らは、ガラス状態にある炭水化物を外殻物質として用いることにより 継ぎ目なしカプセルを形成できることを発見した。ガラス状態にある炭水化物は 固化を介して形成されるので、カプセル乾燥が要求されない。加えて、炭水化物 外殻物質は急速に溶解するので、口の中にまずい残留物を残さない。 上で述べた先行技術方法では、炭水化物は冷却媒質中で急速に固化するので、 炭水化物外殻物質は、コア物質を封入する前に冷却キャリヤー液中で固化してし まう。その結果、継ぎ目なしカプセルは形成されず、形成されたいずれのカプセ ルも球形ではなかったので均一なサイズ及び形状を持たなかった。 本発明者らは、たとえ炭水化物を外殻物質として用いた場合でも、先行技術の 欠点を克服しそしてサイズ及び形状が均一である継ぎ目なしカプセルを形成する ことができる、継ぎ目なしカプセルを製造するための方法及び装置を発見した。 加えて、この方法及び装置は、単一中心充填コア物質を封入している外殻物質か ら形成される継ぎ目なしカプセル、即ち、コア材料が外殻材料マトリックス内に 分布又は分散していない継ぎ目なしカプセルを製造することができる。 図１は、本発明に従って継ぎ目なしカプセルを製造するのに用いることができ る装置の一例を示す。この装置は、同心的に並べられた１つの外部ノズル５と１ つの内部ノズル６とを有する多ノズル系を含む。内部ノズル６は、ギヤーポンプ ３を通って内部ノズル６にコア物質を供給するタンク１に連絡している。外部ノ ズル５は、ギヤーポンプ４を通って外部ノズル５に外殻物質を供給するタンク２ に連絡している。ダクト９がこの多ノズル系の下方に位置している。ダクト９の 上方部は、同心的に並んだ加熱用シリンダー８により囲まれている。この加熱用 シリンダー８は、送入ポンプ２０を介して加熱用シリンダー８に送入されるキャ リヤー液を加熱するための加熱器１８が備えられたタンク１６に連絡している。 加熱用シリンダー８はダクト９を越えるオーバーフローを有しており、それによ って加熱キャリヤー液が加熱用シリンダー８からダクト９に流れ込めるようにな っている。 ダクト９の下端はダクト１０に連絡している。ダクト１０の上方部は同心的に 並んだ冷却用シリンダー７により囲まれている。この冷却用シリンダー７は、キ ャリヤー液を冷却するための冷却器１９が備えられたタンク１７に連絡している 。冷却キャリヤー液は、送入ポンプ２１を介して冷却用シリンダー７に送入され る。冷却用シリンダー７はダクト１０を越えるオーバーフローを有しており、そ れによって冷却キャリヤー液が冷却用シリンダー７からダクト１０に流れ込める ようになっている。 ダクト１０の下端は回収管１１に連絡しているロート形部分を形成している。 この回収管１１は、循環液タンク２２の方に伸びて、循環液タンク２２の上部か ら僅かな距離のところで終わっている。循環液タンク２２の上に、カプセルをキ ャリヤー液から分離するためのネット様分離器２３が配置されている。タンク２ ２は、タンク１６で加熱されるキャリヤー液を供給するために、配管１２及び再 利用ポンプ１４を通過してタンク１６に連絡している。タンク２２は、タンク１ ７で冷却されるキャリヤー液を供給するために、配管１３及び再利用ポンプ１５ にも連絡している。 図２は、この発明の継ぎ目なしカプセルを製造するのに用いることができる別 の態様の装置を示す。この態様の装置は、ダクト１０へのオーバーフローを提供 する冷却用シリンダーを用いることなしに、冷却キャリヤー液がタンク１６から 直接ダクト１０の中に汲み上げられることを除いては、図１に示したものに類似 している。 以下に、本継ぎ目なしカプセルを製造する方法を詳細に説明する。外殻物質を タンク２から外部ノズル５に供給し、コア物質をタンク１から内部ノズル６に供 給する。次いで、コア物質及び外殻物質を同時に押出してコア物質を包んでいる 外殻物質の同軸ジェットを形成する。タンク１６内のキャリヤー液を外殻物質の 温度に近いか又はそれより高い温度に加熱してダクト９に供給する。典型的には 、加熱キャリヤー液の温度は約９０〜１６０℃である。同軸ジェットを、下方に 流れる加熱キャリヤー液を含有するダクト９に導入する。加熱キャリヤー液は、 同軸ジェット中の外殻物質の温度に近いか又はそれより高い温度なので、外殻物 質が固化するのを阻止し、それによって外殻物質にコア物質を封入させてカプセ ルを形成させることが可能になる。 タンク１７内のキャリヤー液をカプセルが固化できるのに十分に低い温度に冷 却する。好ましくは、キャリヤー液は約０〜３０℃の温度に冷却される。冷却し たキャリヤー液をタンク１７からダクト１０に供給する。次いで、ダクト９から のカプセルを加熱キャリヤー液により、下方に流れる冷却キャリヤー液を含有す るダクト１０まで運搬する。合流した流れの最終的な温度は、カプセルがダクト １０内で固化して継ぎ目なしカプセルを形成できるよう、カプセルが十分に冷却 される低い温度である。次いで、こうして形成された継ぎ目なしカプセルを、配 管１１を通してタンク２２内に配置されている分離器２３の方に送る。分離器２ ３は、継ぎ目なしカプセルをキャリヤー液から分離して継ぎ目なしカプセルを集 める。分離されたキャリヤー液はタンク２２内を流れてから、それぞれ配管１２ 及び１３を通ってタンク１６及び１７へと再利用される。 別の態様では、多ノズルから同時に押し出された同軸ジェットを加熱キャリヤ ー液の流れの代わりに空気中に導入する。同軸ジェットは空気中の十分な距離を 降下しながら小滴になり、それによって外殻物質がコア物質を封入してカプセル を形成するのを可能にする。典型的には、同軸ジェットが空気中を進む距離は約 ３〜約１５ｃｍである。次いで、カプセルは冷却キャリヤー液の流れの中を降下 して固化する。空気の温度はこの冷却キャリヤー液の温度よりも高くあるべきで あり、外殻物質が進行距離以内で固化しない範囲内に維持されるべきである。空 気温度を周囲温度、即ち約２５〜３５℃に維持してもよく、また、他の態様では 、周囲温度を上回る前もって選択した温度に、例えば、空気をその前もって選択 し た温度に維持するチューブラヒーターを用いることにより、加熱してもよい。 外殻物質を溶解せずかつ相変化を受けることなく適切な温度に加熱及び冷却さ れることがてきるあらゆる液体を本発明のキャリヤー液として用いることができ る。適するキャリヤー液の例には、中鎖トリグリセリド（ＭＣＴ）油、トウモロ コシ油、綿実油、菜種油、ひまわり油、シリコーン油、鉱油等が含まれる。 好ましくは、外殻物質とコア物質は、外部ノズルを通る外殻物質の流動容積束 （fluid volumetric flux）を内部ノズルを通るコア物質の流動容積束に等しく 設定することによって、同時に押し出される。ノズルオリフィスから流れる物質 の流動容積束は、ノズルを通る物質の容積流量のノズルオリフィス面積に対する 比として定義される。参照により本明細書中に組み入れられる１９９４年１０月 ７日に出願された係属中の米国特許出願第０８／３２５,７２２号に記載されて いるように、同心的に並べられた外殻物質の流動容積束をコア物質の流動容積束 に等しく設定することによって、単にノズルのオリフィス面積のサイズを変動さ せるだけで、カプセル中のコア物質の外殻物質にたいする質量比を制御すること ができる。 本発明で用いることができる同心的に並べられた多ノズル系は、２以上の同心 的に並べられた内部及び外部ノズルを有する。内部及び外部ノズルの間に位置す る１又はそれを越える同心的に並べられた中間ノズルであって、１又はそれを越 える中間外殻物質を押し出すことができるノズルがあってもよい。そのような態 様では、外部ノズルから押し出される外殻物質が中間ノズルから押し出される中 間外殻物質を封入し、今度はその中間外殻物質が内部ノズルからのコア物質を封 入する。この発明の好ましい態様においては、中間ノズルを通る中間外殻物質の 流動容積束は、外部ノズルを通る外殻物質の流動容積束と内部ノズルを通るコア 物質の流動容積束とに等しく設定されるであろう。 本発明における外殻物質として用いることができる適する炭水化物の例には、 スクロース、グルコース、フルクトース、イソマルト、水素化デンプン加水分解 物、マルチトール、ラクチトール、キシリトール、ソルビトール、エリスリトー ル、マンニトール等、及びそれらの混合物が含まれる。典型的には、この炭水化 物は、外殻物質として溶融体の形で外部ノズルの中に送入される。炭水化物が冷 却キャリヤー液中で固化するときは、それはガラス状態、即ち非晶質状態になる 。炭水化物がガラス状態であるときは、それは中心充填コア物質を蒸発及び劣化 から保護する高い能力を示す。 適するコア物質は、典型的には、液体形態にある物質か又は可融性固体物質で ある。適するコア物質の例には、ＭＣＴ油（例えば、ココナッツ油）、ペパーミ ント油、シナモン油、ウイキョウ油、丁字油、麦芽油、植物油（例えば、トウモ ロコシ油、綿実油、菜種油、ひまわり油等）、シリコーン油、鉱油、フルーツフ レーバー、ビタミン、医薬溶液剤、天然及び人工の甘味剤、メントール等が含ま れる。 運転温度で液体でありかつコア又は外殻物質を溶解せず更に冷却過程の間に固 化するあらゆる物質を中間外殻物質として用いることができる。適する中間外殻 物質の例には、ろう（例えば、パラフィンろう、マイクロクリスタリンろう、ポ リエチレンろう、カルナバろう、カンデリラろう等）及び脂肪（例えば、当業者 に知られているものの如き水素化脂肪）が含まれる。 本発明は、中心充填チューインガム、カプセル封入された医薬品、食品、化粧 料、工業化学品等のような、種々の用途のための継ぎ目なしカプセルを製造する のに有用である。 本発明を以下の非限定的実施例により説明する。 実施例 内部ノズルと外部ノズルとを有する同心的に並べられた多ノズル系を用いるこ とによって、継ぎ目なしカプセルを製造した。内部ノズルは、０.２０ｃｍの内 径、０.２６ｃｍの外径、及び０.０３１４ｃｍ²のオリフィス面積を有した。外 部ノズルは、０.３９ｃｍの内径と０.０６６４ｃｍ²の環状のオリフィス面積を 有した。９０重量％のイソマルトと１０重量％のキシリトールの混合物を１５５ ℃の温度で溶融して１４８℃のタンク内に維持した。この混合物は、１４０℃で ６２８ｃｐｓの実粘度を有した。一般に、本発明の方法は、運転温度で約１,０ ００ｃｐｓより低い実粘度を有する外殻物質の使用を包含する。得られた混合物 は１.００ｇ／ｍｌの密度を有した。次いで、この混合物を外殻物質として１４ ５℃の温度及び２.３７ｍｌ／分の容積流量で外部ノズルに送入した。０.９６ｇ ／ｍｌの密度を有する１０重量％のサクランボフレーバーと９０重量％の綿実油 の混合物をコア物質として周囲温度及び５.０１ｍｌ／分の容積流量で内部ノズ ルに供給した。次いで、外殻物質とコア物質をそれぞれ外部ノズルと内部ノズル から同時に７５.５ｍｌ／分・ｃｍ²の同じ流動容積束で、周囲温度に維持した空 気中に押出した。同軸ジェットは空気中を１０ｃｍ降下して小滴になりカプセル 封入が起こった。次いで、それらカプセルを２００℃の温度に冷却されかつ１， ０００ｍｌ／分の速度で下方に流れるココナッツ油中に降下させた。集めたカプ セルは、約４ｍｍの直径を有し、ガラス状態の６８.７８重量％の外殻物質と３ １.２２重量％のコア物質を含有した。 現時点で好ましい態様と考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本 発明は開示した態様に限定されるものではないことが理解されるべきである。本 発明は、添付の請求の範囲内に包含される種々の修飾及び均等なメカニズムに及 ぶものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 中心充填コア物質を封入している外殻物質を含む継ぎ目なしカプセルを 製造する方法であって： 少なくとも１の外部ノズルと少なくとも１の内部ノズルとを有する同心的に並 べられた多ノズル系を準備し； 該外部ノズルに外殻物質を供給しそして該内部ノズルにコア物質を供給し； 該外殻物質を該外部ノズルからそして該コア物質を該内部ノズルから同時に押 出し、それによって該コア物質を包んでいる該外殻物質の同軸ジェットを形成し ； 該同軸ジェットを加熱キャリヤー液の流れ又は空気の中に導入し、それによっ て該外殻物質に該コア物質を封入させて該加熱キャリヤー液中でカプセルを形成 させ；そして 該カプセルを冷却キャリヤー液の流れの中に導入し、それによって該カプセル を固化させる； 工程を含む方法。 ２． 同軸ジェットを加熱キャリヤー液の流れの中に導入する、請求項１記載 の方法。 ３． 同軸ジェットを空気の中に導入する、請求項１記載の方法。 ４． 溶融状態の炭水化物を外部ノズルに供給する、請求項１記載の方法。 ５． カプセルが固体化するとき炭水化物がガラス状態にある、請求項４記載 の方法。 ６． コア物質が中鎖トリグリセリド油である、請求項１記載の方法。 ７． 外部ノズルを通る外殻物質の流動容積束を内部ノズルを通るコア物質の 流動容積束に等しく設定することによって、該外殻物質と該コア物質を同時に押 し出す、請求項１記載の方法。 ８． 同心的に並べられた多ノズル系における内部及び外部ノズルの間に位置 する少なくとも１の中間ノズルを通して少なくとも１の中間外殻物質を供給する 工程を更に含む、請求項１記載の方法。 ９． 外部ノズルを通る外殻物質の流動容積束、中間ノズルを通る中間外殻物 質の流動容積束、及び内部ノズルを通るコア物質の流動容積束を等しく設定する ことによって、外殻物質、中間外殻物質及びコア物質を同時に押し出す、請求項 ８記載の方法。 １０．中心充填コア物質を封入している外殻物質を含む継ぎ目なしカプセルを 製造する装置であって： 少なくとも１の外部ノズルと少なくとも１の内部ノズルとを有する同心的に並 べられた多ノズル系であって、外殻物質を該外部ノズルからそしてコア物質を該 内部ノズルから同時に押出し、それによって該コア物質を包んでいる該外殻物質 の同軸ジェットを形成するための多ノズル系； 該外部ノズルに該外殻物質を供給しそして該内部ノズルに該コア物質を供給す るための手段； 該同軸ジェットを受け取るために該多ノズル系の下方に位置する第１ダクト； 加熱キャリヤー液を該第１ダクトに送達して該同軸ジェットを取り囲む該加熱 キャリヤー液の流れを形成し、それによって該外殻物質に該コア物質を封入させ て該加熱キャリヤー液中でカプセルを形成させるための手段； 該第１ダクトから該カプセルを運ぶ該加熱キャリヤー液の流れを受け取るため の、少なくともその一部分が該第１ダクトの下方に位置する第２ダクト； 冷却キャリヤー液を該第２ダクトの中に送達して該カプセルを取り囲む該冷却 キャリヤー液の流れを形成し、それによって該カプセルを固化させる手段； を含む装置。 １１．第１ダクトの上方部が同心的に並んだ加熱用シリンダーにより囲まれて いる、請求項１０記載の装置。 １２．加熱用シリンダーが第１ダクトの頂部を越えるオーバーフローを有して いる、請求項１１記載の装置。 １３．第１ダクトの下端が第２ダクトの中に伸びている、請求項１０記載の装 置。 １４．第２ダクトの上方部が同心的に並んだ冷却用シリンダーにより囲まれて いる、請求項１０記載の装置。 １５．冷却用シリンダーが第２ダクトの頂部を越えるオーバーフローを有して いる、請求項１４記載の装置。 １６．第２ダクトが回収管に連絡している、請求項１０記載の装置。 １７．前記多ノズル系が更に内部及び外部ノズルの間に位置する少なくとも１ の中間ノズルを含む、請求項１０記載の装置。 １８．中心充填コア物質を封入している外殻物質を含む継ぎ目なしカプセルで あって、該外殻物質がガラス状態にある炭水化物を含む継ぎ目なしカプセル。 １９．炭水化物が、スクロース、グルコース、フルクトース、イソマルト、水 素化デンプン加水分解物、マルチトール、ラクチトール、キシリトール、ソルビ トール、エリスリトール、マンニトール、及びそれらの混合物からなる群から選 択される、請求項１８記載の継ぎ目なしカプセル。 ２０．コア物質が、ココナッツ油、ペパーミント油、シナモン油、ウイキョウ 油、丁字油、麦芽油、植物油、ビタミン、医薬溶液剤、天然及び人工の甘味剤、 フルーツフレーバー、メントール、及びそれらの混合物から選択される、請求項 １８記載の継ぎ目なしカプセル。 ２１．外殻物質が、コア物質をカプセル封入している少なくとも１の中間外殻 物質をカプセル封入している、請求項１８記載の継ぎ目なしカプセル。 ２２．請求項１記載の方法により製造される継ぎ目なしカプセル。