KR20050092037A - 지용성 물질의 분말 제제의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지용성 물질 및 세포간질 성분의 수성 에멀젼을 수직 분무탑의 상부에서 분무 노즐을 통해 공급하는, 수용성 또는 수분산성 비-겔화 세포간질에서 지용성 물질의 비드렛 제제를 제조하는 방법에 관한 것이다. 분리된 유입구를 통해 분말 전분 및 열기류가 또한 수직 분무탑의 상부에서 공급된다. 냉기류는 분무탑의 하부에서 공급되어 세포간질 성분 및 지용성 물질을 포함하는 전분-피복 유동상을 형성한다. 비드렛은 유동상으로부터 수집되어 건조기로 배출된다.
Description
본 발명은 지용성 물질의 수분산성 제제의 신규한 제조방법에 관한 것이다.
지용성 물질의 수분산성 제제, 예를 들어 지용성 비타민, 카로티노이드, 다불포화된 지방산 등이 인간 및 동물 영양분야에서 중요한 역할을 한다. 그러한 제제는 그의 수불용성 또는 다소 현저한 안정성 및 취급의 용이성 때문에, 통상적으로 그의 에멀젼 또는 건조 분말형태로 시판된다. 그러한 제제의 일반적인 특징은 활성 물질(즉, 지용성 물질)이 통상적으로 세포간질(matrix) 성분(보호 콜로이드), 예를 들어 아라비아 검 또는 젤라틴으로 둘러싸인다는 것이다. 이러한 세포간질 성분은 특히 활성 물질의 보호 또는 그의 안정화, 최적 흡수 및 요구될 수 있는 최종 제제의 수분상성에 대한 원인이 된다. 세포간질 성분(보호 콜로이드)으로서는, 온혈동물로부터 기원하고 따라서 또한 특정 단점을 가지는 통상적으로 사용된 젤라틴이 있다. 그러한 젤라틴에 기초한 제제가 종교적 이유로 인해 세계적으로 사용될 수 없다는 사실, 이 젤라틴 및 따라서 이를 사용하여 제조된 분말 제제가 값비싼 생산 공정 없이는 냉수에서 목적 분산성을 항상 가지지 않는다는 사실 등은 본원에서 단지 예로써 언급될 것이다. 젤라틴-기초 제제의 그러한 고유 결점을 극복하기 위해, 젤라틴 대신 세포간질 성분으로서 특정 리그닌 유도체의 사용이 제안되었다(예를 들어 미국 특허 제 5,668,183 호 참조). 그러한 리그닌 유도체 기제의 분말 제제의 바람직한 제조공정은 분무된 에멀젼 입자를 전분상에 수집하는 분무-건조 공정인 전분-포획 공정이다. 그렇게 수득된 생성물은 점착성 전분층으로 피복된 세포간질 성분 및 이 성분에 삽입된 지용성 물질을 포함하는 입자로 구성되어 있다. 본원에서 사용된 "비드렛(beadlet)"이란 그러한 입자를 지칭한다.
비드렛은 이들이 더러워지지 않고 양호한 유동성 특징을 갖는다는 점에서 우월한 취급 특성을 제공한다. 그러나, 상기 기술된 전분-포획 공정에 의한, 리그닌 유도체 기제 비드렛 및 일반적으로 비-겔화 세포간질 성분 기제의 비드렛의 생산은 분무탑중의 침적물 형성을 수반하고, 이는 설비 세정을 위해 분무-건조 공정의 중단을 요구한다. 분무탑중의 침적물 형성은 냉기류가 분무탑의 하부에 도입될 때 현저하게 억제되거나 실질적으로 피해질 수 있어서 분무 대역의 온도보다 실질적으로 낮은 온도를 갖는 유동상을 형성하고, 그 후에 비드렛은 건조 공정을 완료하기 위해 유동상으로부터 건조기로 배출되는 것이 본 발명에 의해 밝혀졌다.
도 1은 본 발명의 공정을 수행하기 위한 설비를 도시한다.
도 2는 본 발명의 분무-건조 공정을 수행하기 위한 노즐의 배열을 도시한다.
따라서, 하나의 태양에서 본 발명은 (a) 수직 분무탑의 상부에서, 분무 노즐을 통해 상기 지용성 물질 및 상기 세포간질 성분의 수성 에멀젼을, 그리고 분리된 유입구를 통해 분말 전분 및 열기류를 공급하는 단계; (b) 상기 수직 분무탑의 하부에서 냉기류를 공급하여 상기 세포간질 성분 및 상기 지용성 물질을 포함하는 전분-피복 비드렛의 유동상을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 유동상으로부터 상기 비드렛을 수집하여 건조기로 배출하는 단계를 포함하는, 수용성 또는 수분산성 비-겔화 세포간질에서 지용성 물질의 비드렛 제제의 제조방법에 관한 것이다.
추가의 태양에서, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 실질적으로 같은 노즐의 배열에 관한 것이다.
여전히 또 하나의 태양에서, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 실질적으로 같은 설비에 관한 것이다.
도 1에 있어서, 분무탑은 지용성 물질, 세포간질 성분 및 보조제를 함유한 에멀젼(1), 신선한 열기(2), 및 열기 및 전분(6)의 재순환을 위한 분리된 유입구를 상단에 가지는 임의의 전통적인 분무탑일 수 있다. 분무탑의 중간부에는 전분(4)의 신선한 공급, 및 건조기(9)로부터의 공기 재순환을 위한 유입구가 구비되어 있다. 건조탑의 바닥에서, 유입구는 냉기류(3)를 위해 제공된다. 배출구(5)를 통해 분무탑에서 나오는 공기 및 전분은 재순환된다. 비드렛, 즉 지용성 물질을 가진 세포간질을 포함하는 전분-피복된 입자는 분무탑의 바닥에서 수집되고 필요에 따라 잔류 습도를 제거하기 위해 배출구(7)를 통해 건조기로 배출된다.
바람직한 양태에서, 본 발명에 따르는 분무-건조 공정은 도 2에 도시된 바와 실질적으로 같은 노즐의 배열을 사용함으로써 수행된다. 배열은 상부의 더 넓은 말단이 밀폐되어 있고 전분/공기 분산액을 위한 유입구 하나 이상을 갖는 제 1 중공(hollow) 원뿔체를 포함한다. 제 2 내부 원뿔체는 상기 제 1 원뿔체 내로 상향을 향하여 제 1 원뿔체의 외면과 내면 사이의 작은 원형 홈을 말단에 남겨두도록 제 1 중공 외부 원뿔체에 맞추어져 전분 분산액이 원뿔체를 통과할 수 있도록 한다. 월뿔체의 축에서 에멀젼 공급을 위한 유입관은 상기 제 2 원뿔체 위로 하향으로 돌출되고 회전 분무기 또는 압력 분무기로 종결된다. 분무기는 에멀젼, 공기 및 전분이 분무탑으로 흘러 들어가는데 기여한다. 추가로, 배열은 외부 원뿔체를 둘러싸고 원뿔체에 의해 형성된 원형 홈의 약간 위로 종결되는, 통상적인 순환 공기 유입 채널을 가진다. 마지막으로, 배열은 그를 분무탑에 단단히 고정하기 위해 적합한 수단(예: 실)을 가진다.
노즐 배열의 치수는 중요하지 않고 분무 용량의 요건에 따라 좌우된다. 제 1 외부 원뿔체는 상부 말단에서 반경이 약 30 내지 약 40cm이고, 높이가 약 40 내지 약 50cm이다. 제 2 내부 원뿔체는 하부 말단에서 반경이 약 20 내지 약 26cm이고 높이가 약 15 내지 약 25cm이다. 내부 원뿔체와 외부 원뿔체 사이에 형성된 홈의 폭은 적합하게는 약 3 내지 약 10mm이다. 에멀젼의 공급을 위한 유입관의 직경은 적합하게는 약 80 내지 약 110mm이고 회전 분무기의 직경은 적합하게는 약 32 내지 약 42mm이다. 전분 공급을 위한 유입관의 직경은 적합하게는 약 3 내지 약 7mm이다. 열기 공급을 위한 순환 채널의 폭은 약 50 내지 약 70cm이다.
에멀젼의 온도는 적합하게는 15℃ 내지 80℃이다. 열기유량 대 냉기유량의 비는 예를 들어 1:8 내지 1:4(열기:냉기)이다. 열기의 온도는 분무 대역의 온도를 약 40℃ 내지 약 200℃, 바람직하게는 약 60℃ 내지 약 120℃로 제공하기 위한 온도를 갖는 것이 적합하다. 열기는 탈습(예: 약 3g/kg 미만의 수분 함량)되는 것이 바람직하다. 탑의 바닥에서 내부 유동상의 유동화를 위해 약 3g/kg 미만의 수분 함량을 가진 차갑고(약 5 내지 15℃) 건조한 공기가 사용되는 것이 적합하다. 냉기의 온도 및 공급을 조절함으로써 내부 유동상의 온도를 약 0℃ 내지 약 40℃, 바람직하게는 약 5℃ 내지 약 20℃ 내로 유지한다.
내부 유동상에서 생성물을 유동화하는 것을 향상시키기 위해, 규산(10)을 첨가할 수도 있다. 전분 공급을 보충하기 위한 요건으로서 내부 유동상내로 공급되는 전분 유량(4)에 규산을 계속해서 첨가한다. 여기에 또한 보조제를 첨가할 수도 있다.
본 발명의 공정에서 사용된 전분은 바람직하게는 옥수수 전분이다. 본 발명의 범위에서 "지용성 물질"이란 특히 지용성 비타민 A, D, E 및 K, 카로티노이드 예를 들어, β-카로틴, 아스탁잔틴, 아포카로티날, 칸탁잔틴, 아포에스터, 시트라낙잔틴, 제악잔틴, 루테인 및 리코펜을 포함한다. 다불포화된 지방산의 예로는 리놀레산, 리놀렌산, 아라키돈산, 도코사헥사엔산, 에이코사펜타엔산 등이 있다. 그러나, 인간 또는 동물 영양에서 역할을 하는 다른 지용성 물질도 가능하다. 이러한 물질, 예컨대 상기 언급한 것들은 그의 수불용성, 또는 다소 현저한 안정성 및 취급상의 용이성 때문에 그의 에멀젼 또는 건조 분말 형태로 시판되는 것이 통상적이다. 특히 오일 및 지방, 예를 들어 해바라기씨 오일, 야자 오일 또는 쇠고기 지방이 언급될 수 있다.
본 발명의 공정에 사용될 수 있는 에멀젼에서 세포간질 성분은 바람직하게는 리그닌 유도체, 특히 미국 특허 제 5,668,183 호(이 문헌의 내용은 본원에서 참조 목적으로 혼입됨)에서 기술된 리그닌 유도체이다. 나트륨, 칼슘 및 암모늄 리그닌설포네이트는 특히 흥미롭다. 몇몇의 리그닌 유도체의 혼합물이 사용될 수 있다. 추가로, 본 발명에 따른 비드렛 제제(비드렛)로 유리하게 가공될 수 있는 에멀젼을 위한 비-겔화 세포간질 성분의 예로는 변형된 전분, 펙틴 및 셀룰로스 유도체가 있다. 본 발명에 따라 가공된 에멀젼은 그러한 제제에 통상적으로 사용되는 보조제, 예를 들어 항산화제, 예컨대 부틸화된 하이드록시아니졸, 부틸화된 하이드록시톨루엔, 에톡시퀸, 토코페롤, 또는 습윤제, 예컨대 글리세롤, 소르비톨, 폴리에틸렌 글라이콜 또는 프로필렌 글라이콜을 추가로 함유할 수도 있다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 더욱 예시된다:
실시예 1
활성 성분, 예를 들어 d,l-α-토코페롤 아세테이트 3중량%, 물 43중량%, 리그닌 설포네이트 50중량% 및 첨가제 4중량%를 포함하는 에멀젼을 제조하고 도 1에 도시된 바와 같은 설비에서 가공한다. 하기에서 괄호 안 참조 번호는 각각 도 1에서의 참조 번호를 지칭한다.
옥수수 전분을 유입구(4)를 통해 분무탑에 도입한다. 그 후에, 에멀젼(1)의 유동을 도 2에 도시된 바와 같은 노즐의 배열을 통해 분무탑으로 분무한다. 탑의 상단에서 수분 함량이 8g/kg인 80℃의 열기(2)를 공급한다.
내부 유동상의 유동화를 위해 탑의 바닥에서 수분 함량이 1g/kg인 건조한 냉기(3)를 공급한다.
비드렛 형성에 의해 포획된 전분을 보충하기 위해 필요할 때 신선한 옥수수 전분(4)을 첨가한다. 내부 유동상에서 생성물의 유동화를 위해 규산(10)을 전분 유동에 계속해서 첨가한다. 신선한 옥수수 전분 및 규산을 내부 유동상에서 직접 공급한다.
배출 공기(5)는 탑의 바닥에서 원뿔체의 중간의 실린더를 통해 탑을 나간다. 이 공기중의 옥수수 전분을 집진 장치에 의해 분리하고 탑(분무화 대역에서 직접)으로 재순환한다. 이 공기의 온도는 약 60℃이고, 수분 함량은 12g/kg이다. 재순환된 옥수수 전분(6)을 분무기 장치의 내부 원뿔체에서 2개의 노즐에 의해 분무한다. 미세하게 배분된 옥수수 전분은 원뿔체 위로 및 원뿔체의 반대로 떨어진 후, 탑의 2개의 원뿔체에 의해 형성된 홈을 통해 조금씩 새어 나간다.
분무탑을 나가고 약간의 수분을 함유한 입자(비드렛)는 탈습된 공기를 사용하여 작동하는 외부 건조기로 이동한다. 외부 건조기를 나가는 비드렛(11)의 평균 직경은 약 150 내지 500㎛이다.
Claims (9)
- (a) 수직 분무탑의 상부에서, 분무 노즐을 통해 지용성 물질 및 세포간질(matrix) 성분의 수성 에멀젼을, 그리고 분리된 유입구를 통해 분말 전분 및 열기류를 공급하는 단계;(b) 상기 수직 분무탑의 하부에서 냉기류를 공급하여 상기 세포간질 성분 및 상기 지용성 물질을 포함하는 전분-피복 비드렛(beadlet)의 유동상을 형성하는 단계; 및(c) 상기 유동상으로부터 상기 비드렛을 수집하여 건조기로 배출하는 단계를 포함하는, 수용성 또는 수분산성 비-겔화 세포간질에서 지용성 물질의 비드렛 제제의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,분무 대역의 온도가 약 40℃ 내지 약 200℃, 바람직하게는 약 60℃ 내지 약 120℃이고, 유동상의 온도가 약 0℃ 내지 약 40℃, 바람직하게는 약 5 내지 약 20℃인 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,수성 에멀젼, 전분 및 열기류가 도 2에 도시된 바와 실질적으로 같은 노즐의 배열을 통해 분무탑으로 공급되고,(a) 상부의 더 넓은 말단이 밀폐되어 있고 전분/공기 분산액을 위한 유입구 하나 이상을 갖는 제 1 중공(hollow) 원뿔체;(b) 상기 제 1 원뿔체 내로 상향을 향하여 제 1 원뿔체의 외면과 내면 사이의 작은 원형 홈을 말단에 남겨두도록 제 1 중공 외부 원뿔체에 맞추어진 제 2 내부 원뿔체;(c) 상기 제 2 원뿔체 위로 하향으로 돌출되고 회전 분무기 또는 압력 분무기로 종결되는 회전 분무기 및 밀폐된 말단을 가진 유입관; 및(d) 외부 원뿔체를 둘러싸고 원뿔체에 의해 형성된 원형 홈의 약간 위로 종결되는 순환 공기 유입 채널을 포함하는 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,세포간질 성분이 리그닌 유도체인 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,리그닌 유도체가 리그닌 설포네이트인 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,지용성 물질이 비타민 A, D, E 및 K, 카로티노이드, 다불포화된 지방산, 오일 또는 지방인 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,지용성 물질이 β-카로틴, 아스탁잔틴, 아포카로티날, 칸탁잔틴, 아포에스터, 시트라낙잔틴 또는 제악잔틴인 제조방법.
- (a) 상부의 더 넓은 말단이 밀폐되어 있고 전분/공기 분산액을 위한 유입구 하나 이상을 갖는 제 1 중공 원뿔체;(b) 상기 제 1 원뿔체 내로 상향을 향하여 제 1 원뿔체의 외면과 내면 사이의 작은 원형 홈을 말단에 남겨두도록 제 1 중공 외부 원뿔체에 맞추어진 제 2 내부 원뿔체;(c) 상기 제 2 원뿔체 위로 하향으로 돌출되고 회전 분무기 또는 압력 분무기로 종결되는 작은 측면 구멍 및 밀폐된 말단을 갖는 회전 유입관; 및(d) 외부 원뿔체를 둘러싸고 원뿔체에 의해 형성된 원형 홈의 약간 위로 종결되는 순환 공기 유입 채널을 포함하는, 도 2에 도시된 바와 실질적으로 같은 노즐의 배열.
- 특히 실시예 및 도면을 참조로 한 본원에서 전술한 발명.
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