DE69810608T2

DE69810608T2 - Eingekapseltes material mit kontrollierter freisetzung

Info

Publication number: DE69810608T2
Application number: DE69810608T
Authority: DE
Inventors: Andre Delnoye; Tjeerd Jongsma; Jan Neerhof; Paulus Schijvens; Everdina Van Vilsteren
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1997-05-01
Filing date: 1998-05-01
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2018-05-02
Also published as: DE69810608D1; ES2191302T5; NL1007696C1; EP0980215B1; WO1998049910A1; EP0980215A1; DE69810608T3; US6290988B1; AU7351198A; DK0980215T3; EP0980215B2; DK0980215T4; ES2191302T3

Description

Allgemeines Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine verkapselte Substanz, von der zumindest ein Teil auf kontrollierte Weise während des Abkühlens nach einer Wärmebehandlung freigegeben wird, insbesondere für die Verwendung in Lebensmitteln, Kosmetikprodukten, Arzneimitteln, Tiernahrung und Hygieneprodukten.

Hintergrund

Aus Food Engineering, 1983, Seite 59, ist bekannt, angereicherte Reiskörner mit einer Schicht aus Methylcellulose (MC) und Hydroxypropylcellulose (HPMC) zu überziehen mit dem Ziel, eine vorzeitige Extraktion von Nährstoffen aus dem Reiskorn während des Kochens zu verhindern. Diese Cellulosederivate sind bei niedrigen Temperaturen (Umgebungstemperatur und Körpertemperatur) löslich, jedoch nicht löslich bei hohen Temperaturen. Wenn der Reis in kochendes Wasser gegeben wird, stellen die Cellulosederivate sicher, daß das Entweichen der Nährstoffe während des Kochens des Reiskorns verzögert und daher weniger mit dem überschüssigen Kochwasser abgeschüttet wird, während die Nährstoffe weiterhin zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise im Körper, freigesetzt werden können. Dieses umgekehrte Lösbarkeitsverhalten im Wasser, nachfolgend als UKL (UKL = untere kritische Lösungstemperatur) bezeichnet, ist bei diesen Cellulosederivaten und anderen Polymeren bekannt.
Ein Nachteil dieser Art der Verkapselung von Lebensmitteln und anderen Substanzen besteht darin, daß die Substanzen aus der Verkapselung entweichen können, wenn sie vor der Wärmebehandlung Kontakt mit Wasser oder einem anderen Lösemittel bei niedriger Temperatur haben, da die Substanz mit der UKL bei niedrigen Temperaturen löslich ist.
Es ist ebenfalls bekannt, Polymere mit UKL-Verhalten wie HPMC als Überzugsmaterial zu verwenden. Dieses Polymer wird weitverbreitet benutzt, da es ein filmbildendes Polymer in Lebensmittelqualität ist. HPMC wird Lipidsubstanzen zugesetzt, um zweischichtige Filme zu produzieren, die eine geringere Wasserdampfdurchlässigkeit haben (siehe zum Beispiel Kamper et al., J. Food. Sci. 1984, 49, 1478-1481; Hagenmaier et al., J. Agric. Food Chem., 1990, 38, 1799-1803). Üblicherweise werden zwei Techniken verwendet, um zweischichtige Filme zu erzeugen. Die erste Technik besteht darin, daß eine Lipidschicht auf einen vorgeformten trockenen Film aus HPMC gegossen wird. Die zweite Technik besteht darin, daß ein geschmolzenes Lipid in eine Lösung von HPMC emulgiert und ein dünner Film der Emulsion getrocknet wird. Beim Trocknen erfolgt eine Phasentrennung, die dazu führt, daß sich zwei verschiedene Schichten bilden: HPMC auf dem Produkt und das Lipid auf der Außenseite.
Alle diese Systeme haben ähnliche Nachteile wie die Methode, die in Food Engineering, 1983, 59, beschrieben ist. Beim Er wärmen des Systems schmilzt das Lipid und geht im Produkt verloren, so daß nur eine Cellulosederivatschicht verbleibt, deren Freisetzungsverhalten dem Fickschen Diffusionsgesetz folgt.
In WO 89/05634 wird eine granulös-feste Arzneimittelform mit nachhaltiger Wirkstofffreigabe (sustained release) beschrieben, bestehend aus einem Granulatkern aus einer Trägersubstanz wie Lactose, überzogen mit einer Schicht Celluloseether (HPMC), die in heißem Wasser unlöslich ist. Die Überzugsschicht enthält den Wirkstoff. Die Überzugsflüssigkeit, die aus dem Celluloseether (5 bis 30 Gewichtsprozent) und dem Wirkstoff besteht, wird bei einer Temperatur (80ºC) aufgetragen, bei der der Celluloseether unlöslich ist. Die überzogenen Körnchen können mit einer weiteren Außenschicht eines wachsähnlichen Materials wie einem Paraffin, einem Wachs, einem höheren Alkohol usw. mit einem Schmelzpunkt zwischen 40 und 90ºC überzogen werden. Bei dieser Methode wird das UKL- Verhalten des Celluloseethers in der Herstellung der Arzneimittel genutzt. Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, daß sie nur für wärmebeständige Bestandteile geeignet ist.
In US 5,310,558 wird eine orale feste Darreichungsform mit programmierter Wirkstofffreigabe (programmed release) beschrieben, umfassend einen Kern, welcher den Wirkstoff enthält, wahlweise mit einer Unterschicht aus einer filmbildenden Substanz (HPMC) mit Polyethylenglykol (PEG) überzogen, anschließend mit einer Schicht aus einer Mischung aus einer hydrophoben Substanz (Wachs), 5 bis 20% eines nichtionischen Tensids und 5 bis 30% einer wasserlöslichen, filmbildenden Substanz wie HPMC überzogen. Die Hauptaufgabe der wasserlöslichen filmbildenden Substanz in der hydrophoben Schicht besteht darin, die Adhäsion der hydrophoben Schicht am Kern zu gewährleisten. Beim Erwärmen des beschriebenen Systems schmilzt die hydrophobe Schicht, wodurch die hydrophobe Substanz der Darreichungsform verlorengeht. Das System kann einen weiteren äußeren enterischen Oberzug aus Methacrylpolymer und Triacetin umfassen. Das System verliert den größten Teil der Wassersperre, und die Wirkstoffe werden prompt in die Umgebung abgegeben.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wurde nun ein Verfahren für das Verkapseln von Lebensmitteln und anderen Substanzen entwickelt, das diese Nachteile nicht hat. Insbesondere ist dieses neuartige Verkapselungsverfahren geeignet für die Zubereitung von Produkten, die ihre Bestandteile erst nach einer Wärmebehandlung, wie Sterilisierung oder Pasteurisierung, und einem Kühlzeitraum vor und/oder nach der Wärmebehandlung freisetzen sollen. Die erfindungsgemäße verkapselte Substanz ist in den beigefügten Ansprüchen definiert.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß kann die verkapselte Substanz zuerst mit einer inneren Schicht aus einer hydrophoben filmbildenden Substanz überzogen werden, die die Funktion hat, eine Diffusion der verkapselten Substanz durch die Schicht mit der UKL vor der Beendigung der Wärmebehandlung zu verhindern. Diese innere hydrophobe Schicht ist primär von Vorteil, wenn die verkapselte Substanz eine hydrophile Substanz ist. Die hydrophobe Substanz für diese Schicht wird abhängig von den Verwendungsbedingungen ausgewählt. Es ist eine Substanz, die bei Umgebungstemperatur fest oder halbfest ist und einen Schmelzpunkt zwischen 30 und 50ºC hat. Geeignete Substanzen sind Fette (halbfeste Fette, Kakaobutter und ähnliche) und Mono- und Diglyceride, bestimmte Fettsäuren wie Laurinsäure oder Mischungen von Palmitinsäure und Stearinsäure und ähnlichen, Lecithine und Derivate und Mischungen davon. Die genannte hydrophobe Schicht kann in geschmolzenem Zustand oder in einer Lösung oder Dispersion auf die zu verkapselnde Substanz aufgebracht werden, beispielsweise in einer Lösung in einem Alkohol oder einem Ether oder in einer Dispersion in Wasser. Die Dicke der genannten Schicht kann zwischen wenigen um und mehreren mm oder in Gewichtsanteilen ausgedrückt zum Beispiel 10 bis 10.000 ppm in Bezug auf die verkapselte Substanz betragen.
Anstatt die Substanz durch eine innere hydrophobe Schicht zu verkapseln, kann die verkapselte Substanz auch mit der genannten hydrophoben Schicht vermischt werden, beispielsweise als granulierte Substanz oder in gelöster Form. Die Funktion dieser Substanz und die daran gestellten Anforderungen sind dieselben wie sie oben für die hydrophobe Substanz aufgeführt wurden. Die Mischung muß in gewissem Maße unverformbar sein, so daß eine Schicht, die UKL-Substanz enthält, darauf aufgebracht werden kann. Wenn die verkapselte Substanz selbst hydrophob (nicht wasserlöslich) ist, kann die innere hydrophobe Schicht weggelassen werden.
Um diese wahlweise aufgebrachte hydrophobe Schicht herum ist die Schicht angeordnet, die die Substanz mit der niedrigen kritischen Lösungstemperatur (UKL) enthält. Die genannte UKL- Substanz kann eine Substanz sein, die für den Zweck bekannt ist. Abhängig von den Verwendungsbedingungen liegt die UKL zwischen Umgebungstemperatur und Behandlungstemperatur, zwischen 30, vorzugsweise 40 und 100ºC, insbesondere zwischen 50 und 90ºC. Die Trennung oder der Aufbau des Polymers bei einer Erhöhung der Temperatur ist eine Eigenschaft jedes Polymers, das polare oder apolare Reste in einer geeigneten Anordnung enthält. Nützliche Substanzen mit einer UKL sind zum Beispiel alkylierte und/oder hydroxyalkylierte Polysaccharide wie Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) zum Beispiel Celacol®, Ethyl(Hydroxyethyl)cellulose (EHEC), Hydroxypropylcellulose (HPC), Methylcellulose (MC) und Mischungen davon. Mischungen von. Celluloseethern mit Carboxymethylcellulose (CMC) bilden ebenfalls geeignete UKL-Polymere. Andere Polymere, die ein UKL-Verhalten in Wasser aufweisen und als Überzugsmaterial geeignet sind, sind: Polymere von mono- oder di-N- alkylierten Acrylamiden, Copolymere von mono- oder di-N- substituierten Acrylamiden mit Acrylaten und/oder Acrylsäuren oder Mischungen von einander durchdringenden Netzwerken der vorgenannten (Co-)polymere. Geeignet sind außerdem Polyethylenoxid oder Copolymere davon, wie Ethylenoxid/Propylenoxid- Copolymere und Pfropfcopolymere von alkylierten Acrylamiden mit Polyethylenoxid. Außerdem: Polymethacrylsäure, Polyvinylalkohol und Copolymere davon, Polyvinylmethylether, bestimmte Proteine wie Poly(VAPGVV), ein Grundbaustein ("Repeating Unit") im natürlichen Protein Elastin, und bestimmte Alginate. Mischungen der genannten Polymere mit Salzen oder Tensiden können ebenfalls als Verkapselungssubstanz mit einer UKL verwendet werden. Die UKL kann dadurch modifiziert werden.
Die Schicht mit der UKL-Eigenschaft kann in einer wahlweise erwärmten Lösung oder Dispersion aufgesprüht werden, zum Beispiel einer Lösung in Wasser und/oder einem Alkohol. Dicke und Masse der genannten Schicht mit der UKL-Eigenschaft sind vergleichbar mit denen der wahlweise aufgebrachten ersten hydrophoben Schicht. Die Schicht mit der UKL-Eigenschaft oder eine andere Schicht kann außerdem andere Additive enthalten, wie Farbstoffe, Geschmacksstoffe, Düfte, Stabilisatoren, Weichmacher, Tenside, Füllstoffe usw.
Es ist ebenfalls möglich, die innere hydrophobe Schicht und die Schicht mit dem UKL-Verhalten in Form einer "hybriden" Schicht gleichzeitig auf die zu verkapselnde Substanz aufzubringen, indem eine Dispersion oder Lösung der hydrophoben Substanz und der Substanz mit dem UKL-Verhalten durch Überziehen oder Sprühtrocknung auf die zu verkapselnde Substanz aufgebracht wird. In diesem Zusammenhang wird darauf geachtet, daß die hydrophobe Substanz und die Substanz mit dem UKL-Verhalten in den richtigen Anteilen in der Dispersion oder Lösung vermischt werden, so daß die gewünschten Massen der beiden Substanzen auf die zu verkapselnde Substanz aufgebracht werden.
Um die verkapselte Substanz und die Schicht mit der UKL vor der Wärmebehandlung gegen Wasser oder andere lösende Medien (bis zu einer Temperatur oberhalb der UKL der genannten Schicht) zu schützen, kann die Substanz, die mit der Schicht mit der UKL versehen wurde, zusätzlich mit einer äußeren hydrophoben Schicht verkapselt werden. Das Material der genannten Schicht sollte fest oder zumindest nicht bei Raumtemperatur flüssig sein, und hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt von mindestens der Lösungstemperatur der Schicht mit der UKL. Insbesondere liegt der Schmelzpunkt der genannten Schicht zwischen der UKL und der Behandlungstemperatur. Geeignete Substanzen sind halbfeste und feste Fette, wie verfestigtes Rizinusöl, Crambeöl oder sonstige pflanzliche, tierische oder halbsynthetische Fette, Paraffine, Bienenwachs, Carnaubawachs oder andere Wachse, Polymere mit einer OKL (oberen kritischen Lösungstemperatur), die höher ist als die UKL der UKL- Schicht, bestimmte Proteine oder andere Substanzen, die aus der darunterliegenden Schicht bei einer Temperatur oberhalb der UKL freigesetzt werden. Die genannte äußere hydrophobe Schicht stellt sicher, daß sich die UKL-Schicht nicht auflöst, wenn die verkapselte Substanz in kaltes Wasser gegeben wird. Die äußere Schicht ist primär von Bedeutung, wenn die verkapselte Substanz bei einer Temperatur unterhalb der UKL der darunterliegenden Schicht zu dem zu erwärmenden Produkt hinzugefügt wird.
Ein wichtiger Vorteil der Erfindung ist die Freisetzung von Bestandteilen nach einem Erwärmungsschritt. Erwärmungsschritte sind in der Lebensmittel-, Futtermittel- und Non-Food- Industrie weitverbreitet, zum Beispiel Pasteurisierung oder Sterilisierung. Ein Ziel des Erwärmungsschritts ist es unter anderem, die Haltbarkeit durch das Abtöten von Mikroorganismen zu verlängern. Das Produkt muß in der verschlossenen Verpackung (zum Beispiel einem Glas, einer Flasche usw.) erhitzt werden, die nicht mehr geöffnet werden kann, um eine erneute Verunreinigung zu vermeiden. Es sollten somit keine Bestandteile nach dem Erwärmungsschritt mehr hinzugefügt werden. Eine weitere Methode der Erwärmung ist beispielsweise das kontinuierliche Erhitzen und aseptische Abfüllen. Aseptisches Abfüllen ist eine kostspielige Technik und sehr schwierig für Produkte mit großen Stücken. Während der aseptischen Abfüllung können nur dann Bestandteile hinzugefügt werden, wenn die Bestandteile steril sind. Eine Freisetzung der Bestandteile nach der Erwärmungsschritt ohne Öffnen der Verpackung bietet große Vorteile.
Erfindungsgemäß wird der Bestandteil von der Produktumgebung mit Hilfe eines Überzugs- oder Verkapselungssystems getrennt. Der Auslöser für die Freisetzung ist das Abkühlen nach der Wärmebehandlung. Die Freisetzung nach dem Erwärmungsschritt ist wichtig im Fall von möglichen negativen Auswirkungen des Bestandteils auf das Produkt während der Erwärmung. Pilze verlieren mehr an Gewicht, wenn sie in Gegenwart von Salz sterilisiert werden, aber das Salz ist für den Geschmack notwendig. Die Freisetzung des Salzes nach der Wärmebehandlung umgeht diesen Nachteil. Säure (niedrige pH-Werte) hat einen positiven Effekt auf die Qualitätsparameter von Gemüse, wie Textur, und die thermische Abtötungszeit von Sporen, die während der Pasteurisierung oder Sterilisierung getötet werden sollen. Die Festigkeit von grünen Bohnen nach Sterilisierung bei neutralem pH-Wert oder pH = 4 und sequentieller Neutralisierung ergibt eine Festigkeit von 159 bzw. 230 N. Jedoch hat der niedrige pH-Wert eine nachteilige Auswirkung auf den Geschmack. Die Neutralisierung der Säure durch die Freigabe von Alkali nach dem Erwärmungsschritt umgeht diesen Nachteil des sauren Geschmacks, aber die Vorteile der Säure während der Wärmebehandlung bleiben erhalten. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung ist der Schutz von thermisch unbeständigen Bestandteilen während der Erwärmungsschritts. Erfindungsgemäß wird der thermisch unbeständige Bestandteil in einer trockenen Umgebung gehalten und wird dadurch erheblich stabiler während der Erwärmung. Wie oben ist der Erwärmungsschritt notwendig und kann auf keine andere Weise umgangen werden. Die spätere Zugabe der thermisch unbeständigen Bestandteile zum Produkt nach der Verpackung ist nicht möglich. Die Freisetzung der thermisch unbeständigen Bestandteile nach der Erwärmung ist sehr interessant für Bestandteile mit einem Nährwert, wie Vitamine, Proteine, Peptide, Hydrolysate, pharmazeutische Nährmittel (Nutrizeutika) usw. und für funktionale Bestandteile wie Farbstoffe, Antioxidanzien, Verdickungsmittel. Konservierungsstoffe, Enzyme usw.
Als erfindungsgemäße verkapselte Substanz eignet sich jede Substanz, die in einer Zielumgebung in einem bestimmten Temperaturverlauf freigesetzt werden soll. Dazu gehören Arzneimittel, Kosmetika, Konservierungsmittel, Lebensmittel, Wachstumsregulatoren, Farbstoffe, Aromastoffe, Pestizide und Herbizide und ähnliches zur Anwendung bei Menschen, Tieren, Pflanzen, Boden, Gewässer usw.
Die verkapselten Bestandteile können in ihrer Größe von Mikrometern (zum Beispiel 30 bis 1000 um) bis mehreren Zentimetern, zum Beispiel für Tabletten, reichen. Die Erfindung kann auch genutzt werden für das Überziehen größerer Produkte wie Nüsse, Rosinen, Croutons, Gebäck aus Brotteig usw.
Außerdem kann die Erfindung genutzt werden für das Aufbringen von trennenden Schichten oder Filmen zwischen getrennten Teilen eines Produkts, zum Beispiel verschiedenen Teilen mit unterschiedlichen Farben, bei denen eine Migration von Bestandteilen wie Farbstoffen vermieden werden soll, oder verschiedenen Teilen mit unterschiedlicher Wasseraktivität, bei denen die Migration von Wasser vermieden werden soll usw. Derartige Produkte werden hier als halbfeste Substanzen bezeichnet, was bedeutet, daß sie weder dünne Flüssigkeiten noch vollständige Feststoffe sind, sondern eher hochviskose, üblicherweise wäßrige Emulsionen, Pasten, Gele, Cremes oder ähnliches. Dabei kann es sich um kosmetische Produkte, Hygieneprodukte, Haushaltsprodukte und insbesondere Lebensmittel handeln. Es sollten mindestens zwei Schichten vorhanden sein, eine untere hydrophobe Schicht und eine obere UKL-Schicht. Oberhalb der hydrophoben Schicht kann eine zweite hydrophobe Schicht angeordnet sein, um eine Migration vor der Wärmebehandlung zu vermeiden. Um eine geschlossene, deckende Schicht zu errei chen, sollte die zu verkapselnde Substanz eine glatte und ebene Oberfläche haben.
Die hydrophoben Schichten können mit Verfahren aufgebracht werden, wie sie für Lipide bekannt sind. Ein Fett kann in einer Schmelze oder einer Lösung oder Dispersion auf die zu verkapselnde Substanz aufgesprüht werden. In diesem Fall befindet sich die zu verkapselnde Substanz im Wirbelbett oder in einem Dragierkessel. Die zu verkapselnde Substanz kann auch in einem geschmolzenen Fett dispergiert sein, um dann durch Sprühen zu einem Granulat verarbeitet zu werden. Für diesen Zweck können bekannte Sprühkühlungs-, Sprühgefrier- oder Drehscheibenverfahren verwendet werden. Die UKL-Schicht kann in einem wäßrigen Lösemittel oder einem anderen lebensmitteltauglichen Lösemittel durch Spritzüberzugsverfahren aufgebracht werden. Die zu verkapselnde Substanz befindet sich in diesem Fall in einem Dragierkessel oder auf einem Wirbelbett. Es ist ebenfalls möglich, die zu verkapselnde Substanz in der Lösung mit dem UKL-Polymer zu dispergieren und die Dispersion dann in einem Sprühtrocknungsverfahren aufzubringen. Die Überzugsverfahren und Sprühtrocknungsverfahren können ebenfalls benutzt werden, um die hybride Schicht aufzubringen, indem von einer Lösung oder Dispersion der hydrophoben Substanz und der Substanz mit dem UKL- Verhalten ausgegangen wird.
Andere Verfahren, die benutzt werden können, um mehrere Schichten aufzutragen, sind Kapillar-Extrusionsverfahren. In diesem Fall wird die zu verkapselnde Substanz in einem Lipid dispergiert oder aufgelöst und durch eine Kapillarröhre geführt, und in diesem Prozeß wird die Umhüllungsschicht um die Kernsubstanz herum coextrudiert. Auch andere konventionelle und geeignete Beschichtungstechniken können angewendet werden.

Beispiel 1

2,5 g Salz werden zu einer zylindrischen Tablette gepreßt. Die Kanten der Tablette werden abgeschliffen, bis eine ovale Tablette entsteht. Die Tablette wird auf einem Wirbelbett überzogen und getrocknet. Der Überzug wird durch Aufsprühen auf getragen. Es werden zwei Schichten auf getragen. Die erste Schicht besteht aus Emuldan KS60 (5 bis 10 mg) und wird in einer Ethanollösung (2,5% Emuldan KS60, 97,5% Ethanol) aufgebracht. Die zweite Schicht besteht aus Celacol (5 bis 10 mg), einer Hydroxypropylmethylcellulose mit einer UKL von etwa 70ºC. Das Celacol wird ebenfalls in einer Ethanollösung aufgebracht (0,5% Celacol, 7,5% Wasser, 92% Ethanol).
Die überzogene Tablette wird in ein Becherglas mit 200 ml Wasser mit einer Temperatur von 90 bis 95ºC (Zeit 0) gegeben. Das Wasser wird 25 Minuten lang auf 90 bis 95ºC gehalten, danach wird es innerhalb von 15 Minuten auf 20ºC abgekühlt. Vom Zeitpunkt 0 an werden die Leitfähigkeit und die Temperatur gemessen und über der Zeit grafisch dargestellt.
Bei 92ºC (für die Dauer von 25 Minuten) und während des Abkühlens (15 Minuten) löst sich nur ein geringer Teil der Salztablette auf (etwa 10%). Bei niedrigeren Temperaturen (nach dem Abkühlen) löst sich die Tablette jedoch innerhalb von 20 Minuten vollständig auf. Eine nicht überzogene Tablette löst sich in 200 ml Wasser bei einer Temperatur von 90 bis 95ºC in 4,5 Minuten und bei einer Temperatur von 20ºC in 20 Minuten auf.

Beispiel 2

2,500 g NaCl wurden mit 7,48 g des wasserlöslichen und wärmebeständigen Farbstoffs Brillantblau gemischt und in einem Mörser fein zermahlen. Eine Tablette wurde aus dem letzteren gepreßt und wie in Beispiel 1 verarbeitet. Nach Auftrag der inneren hydrophoben Schicht (Emuldan KS60) und der Celacol- Schicht, wie in Beispiel 1 spezifiziert, wurde die äußere hydrophobe Schicht auf getragen. Diese Schicht besteht aus teilweise verfestigtem Crambeöl mit einem Schmelzpunkt von 72ºC, das in einer erwärmten zweiprozentigen Lösung in Hexan aufgesprüht wird. Die pulverisierte Beschichtung (32 mg) wurde dann auf beiden Seiten der Tablette mit Hilfe eines Heißluftgebläses erhitzt, bis sie schmolz, so daß eine Tablette mit einer kontinuierlichen hydrophoben Schicht produziert wurde.
Die überzogene Tablette wurde in ein Becherglas mit 200 ml Wasser bei 26ºC gegeben, das 17 Minuten bei der genannten Temperatur umgerührt wurde. Dann wurde das Wasser innerhalb von 13 Minuten auf 95 bis 99ºC erwärmt und 15 Minuten bei der genannten Temperatur gehalten, und danach wurde das ganze innerhalb von 10 Minuten auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Rühren wurde fortgesetzt, bis die Tablette vollständig aufgelöst war. Während des Experiments wurden Proben genommen und ihre Farbstoffkonzentration wurde spektralphotometrisch ermittelt.
Während des Umrührens bei Raumtemperatur erfolgt keine Freisetzung. Nachdem die äußere Schicht geschmolzen wurde, erfolgt eine gewisse Freisetzung von Farbstoff als Folge der Diffusion, aber diese beträgt weniger als 10%. Nach dem Abkühlen löst sich die UKL-Schicht auf, und der Farbstoff wird in die Lösung abgegeben. (Die gesamte Freisetzung des Farbstoffs beträgt mehr als 100%, da das Gesamtvolumen aufgrund der Wasserverdunstung weniger als 200 ml beträgt.)

Beispiel 3

Eine Tablette wie die in Beispiel 2 wurde mit einer Mischung aus Celacol (0,5 g) und Emuldan KS60 (0,5 g) in Alkohol/Wasser (92,5 g/7 g) überzogen. Auf die Tablette wurden 10,9 mg des Überzugs aufgesprüht.
Die Tablette wurde in ein Becherglas mit 200 ml Wasser bei 95 bis 99ºC getaucht und bei der genannten Temperatur für die Dauer von 16 Minuten erhitzt. Anschließend wurde das Wasser innerhalb von 10 Minuten auf Raumtemperatur abgekühlt und bei der genannten Temperatur 25 Minuten lang umgerührt. Während des Experiments wurden Proben genommen und ihre Farbstoffkonzentration wurde spektralphotometrisch ermittelt.
Es ist ein klares Muster erkennbar, das dem aus Beispiel 1 sehr ähnlich ist. Dies bedeutet, daß die innere hydrophobe Schicht sowohl vor als auch gleichzeitig mit der UKL-Schicht auf getragen werden kann.

Beispiel 4

2,112 g NaCl wurden mit 0,405 g des wasserlöslichen und nicht wärmebeständigen Farbstoffs Betanin vermischt und gemahlen und zu einer Tablette gepreßt. Die genannte Tablette wurde wie in Beispiel 2 beschrieben behandelt und überzogen. Die Überzugsschichten, die auf die genannte Tablette aufgebracht wurde, umfaßten von innen nach außen 7,8 mg, 6,2 mg bzw. 31,4 mg. Die genannte Tablette wurde in 200 ml Wasser gegeben und dem gleichen Temperaturzyklus unterzogen wie in Beispiel 2 beschrieben. Zur Kontrolle wurde eine identische nicht überzogene Tablette einem identischen Temperaturzyklus von Erhitzen und Abkühlen unterzogen.
Der Unterschied zwischen den beiden Tabletten wird schon bei Raumtemperatur klar erkennbar. Die nicht überzogene Tablette beginnt sich aufzulösen und gibt den Farbstoff innerhalb von 14 Minuten frei, während die überzogene Tablette keinen Farbstoff freisetzt. Während des Erhitzens und Umrührens bei 98ºC wird der freigesetzte Farbstoff vollständig zersetzt. Das Zersetzungsprodukt hat jedoch immer noch eine gewisse Absorption bei derselben Wellenlänge wie das Ausgangsmaterial, so daß es aussieht, als sei nach dem Erhitzen noch eine gewisse Menge an Ausgangsmaterial vorhanden. Aus dem vollständigen UV-VIS Spektrum wird jedoch ersichtlich, daß nach dem Abschluß des Erhitzungsschritts im Fall der nicht überzogenen Tablette nur noch Zersetzungsprodukt vorhanden ist. Bei der überzogenen Tablette erfolgt ebenfalls eine Zersetzung des Farbstoffs, aber nur von dem Stoff, der sich als Folge von Auslecken im Wasser auflöst. Der Großteil des Farbstoffs wird unbeeinträchtigt nach dem Abkühlen freigesetzt.

Beispiel 5

Eine Tablette aus KCl (2,5 g) und Brillantblau (8,8 mg) wurde wie in Beispiel 2 behandelt, jedoch wurde die innere hydrophobe Schicht weggelassen. Die Tablette wurde in 200 ml Wasser gegeben und wie in Beispiel 2 erhitzt und abgekühlt.
Nachdem die äußere hydrophobe Schicht geschmolzen ist (etwa bei 70ºC), erfolgt eine vermehrte Freisetzung des Farbstoffs. Nach der Erhitzung für die Dauer von 16 Minuten bei mehr als 90ºC sind circa 30% des Farbstoffs freigesetzt worden. Dies ist signifikant mehr als die Farbstoff freigäbe einer Pille bei der eine Celacol + Fettschicht aufgetragen wurde, wie in Beispielen 2 und 3 beschrieben. Unterhalb der UKL löst sich das Celacol auf, und der Rest des Farbstoffs wird freigesetzt. Dieses Beispiel zeigt, daß die Sperreigenschaften eines Polymers mit UKL-Verhalten in Wasser verbessert werden, wenn das genannte Polymer auf einer hydrophoben Schicht oder zusammen mit einer hydrophoben Schicht aufgebracht wird.

Beispiel 6

Salz (NaCl) wurde entweder direkt oder mit dem in Beispiel 2 beschriebenen System mit Pilzen kombiniert. Die Gewichtsverringerung der Pilze nach der Sterilisierung in direkter Anwesenheit von 1,5% NaCl-Sole und 0,1% Zitronensäure beträgt 34,6%. Die Freisetzung des Salzes und der Säure nach dem Sterilisierungsprozess in derselben Konzentration unter Anwendung der Erfindung ergab eine Gewichtsreduzierung von nur 31,6%.

Beispiel 7

Eine Tablette wie in Beispiel 1 wird hergestellt und in Glaskolben mit 200 ml erhitztem Wasser bei 86ºC gegeben. Nach 10 Minuten bei 86ºC wird die Temperatur in 16 Minuten auf 120ºC angehoben. Nach insgesamt 46 Minuten wird die Temperatur auf 35ºC abgesenkt (nach 182 Minuten). Die Leitfähigkeit des Wassers wird in unterschiedlichen Zeitabständen während des Experiments gemessen, und der Trend ähnelt dem bei den anderen Beispielen. Außerdem wird die Trübung des Wassers während des Experiments spektrometrisch bei 780 nm ermittelt.
Nach der Sterilisierung lag die Trübung bei etwa 0,01 im Vergleich zu 0,00 bei reinem Wasser.

Beispiel 8

Eine Lösung von 250 ml 42,3 mM HCl wird auf 100ºC erhitzt. Ein Pellet, das 0,423 g NaOH verkapselt in 2 g Salz enthält, wird zugegeben. Das Pellet wurde auf einem Wirbelbett mit 8 mg Hybridüberzug in einer Lösung von 0,5% Celacol, 0,5% Emuldan, 7% H&sub2;O und 92% Ethanol überzogen. Anschließend wird die Lösung für die Dauer von 15 Minuten bei 120ºC sterilisiert. Der pH-Wert wird mit Bromthymolblau angezeigt, das bei einem pH-Wert 7 von gelb zu blau umschlägt. Die Base wird nach der Sterilisierung während des Abkühlens freigesetzt. Genau bei Raumtemperatur schlägt die Lösung von gelb nach blau um, was die Neutralisierung der Lösung anzeigt.

Beispiel 9

Vanillepudding mit Beerensaft ist ein beliebtes Dessert. Jedoch migrieren Geschmacks- und Farbstoffe während der Lagerung vom Saft in den Vanillepudding, was zum Verlust der typischen Farbe und des typischen Geschmacks des Vanillepuddings und damit zu Qualitätseinbußen führt. Ein Lipidfilm zwischen Vanillepudding und dem Saft kann eine Sperre bilden und wird daher die Produktqualität verbessern. Bei der Pasteurisierung schmilzt jedoch der Lipidfilm und schwimmt auf der Oberfläche. Mit der vorliegenden Methode ist es möglich, das Aufrahmen des Lipids während der Pasteurisierung zu verhindern.
Vanillepudding wird in ein Gefäß eingefüllt, die Oberfläche wird mit einer Lipidschicht (gehärtetes Kokosnußöl, Hardko) beschichtet. Anschließend wird die Lipidschicht mit einem Celacol-Film in einer wäßrigen Lösung überzogen. Nach Trocknen des Celacol-Films wird der heiße Saft hinzugefügt und das verschlossene Gefäß wird pasteurisiert. Nach der Pasteurisierung zeigt sich, daß das Lipid immer noch eine Schicht zwischen dem Vanillepudding und dem Saft bildet.

Claims

1. Verkapselte Substanz, wobei die Substanz in mindestens zwei Schichten verkapselt ist, die sicherstellen, daß mindestens ein Teil der Substanz während einer Wärmebehandlung in einer wäßrigen Umgebung verkapselt bleibt und nach dem Abkühlen nach der genannten Wärmebehandlung freigesetzt wird, wobei die genannten mindestens zwei Schichten eine erste Schicht einer hydrophoben filmbildenden Substanz, die bei Umgebungstemperatur fest oder halbfest ist, und eine zweite Schicht aus einer Substanz mit einer unteren kritischen Lösungstemperatur (UKL) zwischen 30 und 100ºC umfassen, wobei die erste hydrophobe Schicht auf der Innenseite der genannten zweiten Schicht mit der UKL angeordnet ist.

2. Verkapselte Substanz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte hydrophobe Substanz einen Schmelzpunkt unterhalb der UKL hat.

3. Verkapselte Substanz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Schicht, die hydrophobe Substanz enthält, auf der Außenseite der Schicht mit der UKL angeordnet ist.

4. Verkapselte Substanz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz mit der UKL ein alkyliertes und/oder hydroxyalkyliertes Polysaccharid, insbesondere eine Hydroxypropylmethylcellulose umfaßt.

5. Verkapselte Substanz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste hydrophobe Schicht und die genannte zweite Schicht mit der UKL als Mischung aufgebracht worden sind.

6. Kombination von zwei aneinander anliegenden halbfesten Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Substanz einen Bestandteil enthält, der in der Lage ist, in den anderen zu migrieren, wobei die halbfesten Substanzen so voneinander getrennt sind, daß die Migration während der Wärmebehandlung durch eine erste Schicht einer hydrophoben Substanz und eine zweite Schicht einer Substanz mit einer unteren kritischen Lösungstemperatur (UKL) zwischen 30 und 100ºC verhindert wird, wobei die zweite Schicht mit der UKL oberhalb der ersten hydrophoben Schicht angeordnet ist.

7. Kombination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte, hydrophobe Schicht oberhalb der zweiten Schicht mit der UKL angeordnet ist.

8. Kombination nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten halbfesten Substanzen Lebensmittel sind.

9. Verfahren für das Hinzufügen eines Wirkstoffs in eine Zielumgebung vor oder während einer Wärmebehandlung und Freisetzung des genannten Wirkstoffs in die genannte Zielumgebung nach der genannten Wärmebehandlung durch Zugabe des genannten Wirkstoffs in einer überzogenen Form, wobei der Wirkstoff mit einer Schicht einer Substanz mit einer unteren kritischen Lösungstemperatur (UKL) zwischen 30 und 100ºC und mit mindestens einer Schicht einer hydrophoben filmbildenden Substanz, die zwischen dem genannten Wirkstoff und der genannten UKL-Substanz angeordnet ist, überzogen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Wirkstoff der genannten Zielumgebung vor der genannten Wärmebehandlung hinzugegeben wird und der genannte Wirkstoff ebenfalls mit einer hydrophoben Schicht auf der Außenseite der Schicht der UKL- Substanz überzogen ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Wirkstoff mit einer hybriden Schicht der genannten hydrophoben Substanz und der genannten UKL-Substanz und einer äußeren Schicht aus hydrophober Substanz überzogen ist.