JP4837812B2 - 微粉砕粉末カロテノイド製剤の製造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カロテノイド、レチノイドまたは天然着色剤を、特に着色食品および動物飼料にとって必要とされる微粉砕粉末形態に転換するための連続的方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
結晶サイズが１ミクロン未満の活性成分を含有する粉末の製造のための数多くの方法が記載されている。これらの方法のほとんどはバッチ加工の用途によく適合する。
【０００３】
例えば米国特許第３，９９８，７５３号は１ミクロン未満の粒子サイズを有するカロテノイドを含有する水分散性粉末の製造のためのバッチプロセスを記載しており、該プロセスは（ａ）ハロゲン化脂肪族炭化水素（例えばクロロホルム、四塩化炭素および塩化メチレン）からなる群から選択した揮発性溶媒中のカロテノイドおよび抗酸化剤の溶液を形成し、（ｂ）ラウリル硫酸ナトリウム、水溶性担体組成物（例えばゼラチン）、保存剤および安定剤の水性溶液を形成し、該溶液のpHを約１０〜１１に調節し、（ｃ）高速および高剪断で混合することによって工程（ａ）および（ｂ）の溶液の乳濁液を形成し；有機溶媒を除去し、得られた乳濁液を噴霧乾燥してカロテノイド粉末を得ることからなる。
【０００４】
欧州特許出願公開ＥＰ−００６５１９３Ｂ１または対応米国特許第４，５２２，７４３号には、微粉砕カロテノイド粉末製造のための連続的方法が記載されており、該方法においてカロテノイドは実質的に０．５ミクロン未満の粒子サイズを有している。カロテノイドは、５０〜２００℃で１０秒以内に、揮発性で水混和性有機溶媒に溶解される。カロテノイドは０〜５０℃で膨潤性コロイドの水性溶液と急速に混合することにより、生じた分子的に分散した溶液からコロイド的に分散した形態ですぐに沈殿する。カロテノイド溶液の製造およびカロテノイドの沈殿は２つの撹拌室内で連続的に行われる。得られた分散物は溶媒および従来法における分散媒質を含まない。
【０００５】
しかし、経済的および生態学的な理由により、この方法は大量の溶媒を必要とするという欠点を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、活性成分を微粉砕粉末形態に転換する一方で、上記の欠点を克服したプロセスを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
連続的プロセスにおいて水−非混和性有機溶媒を使用することにより、活性成分が微粉砕された粉末製剤を提供し得ることが見い出された。
【０００８】
したがって、本発明は、活性成分が微粉砕されている、粉末カロテノイド、レチノイドまたは天然着色剤製剤の連続製造方法であって、
ａ）場合により抗酸化剤および／または油を含む水−非混和性有機溶媒中の活性成分の懸濁液を形成する工程；
ｂ）工程ａ）の懸濁液を熱交換器に供給し、該懸濁液を１００〜２５０℃に加熱し、ここで熱交換器における滞留時間が５秒未満である工程；
ｃ）工程ｂ）の溶液を、２０〜１００℃の範囲の温度にて場合により安定剤を含む膨潤性コロイドの水性溶液と急速に混合する工程；
ｄ）有機溶媒を除去する工程；および
ｅ）工程ｄ）の分散物を粉末製剤に転換する工程
を含むことを特徴とする方法に関する。
【０００９】
本発明の範囲内では、用語「微粉砕された」は１．５ミクロン未満、好ましくは１ミクロン未満、より好ましくは０．４ミクロン未満の粒子サイズを示す。
【００１０】
本発明の範囲内では、用語「活性成分」はカロテノイド、レチノイドまたは天然着色剤を示す。
【００１１】
本発明の目的のためには、カロテノイドは特にβ−カロテン、β−アポ−４′−カロテナール、β−アポ−８′−カロテナール、β−アポ−１２′−カロテナール、β−アポ−８′−カロテン酸、アスタキサンチン、カンタキサンチン、ゼアキサンチン、クリプトキサンチン、シトラナキサンチン、ルテイン、リコペン、トルラロジン−アルデヒド、トルラロジン−エチルエステル、ノイロスポラキサンチン−エチルエステル、ζ−カロテンまたはデヒドロプレクタニアキサンチンを含む。天然起源のカロテノイドももちろん含まれる。β−カロテン、アスタキサンチン、カンタキサンチン、β−アポ−８′−カロテナールおよびリコペンが好ましく、β−カロテンはより好ましい。
【００１２】
本発明の目的のため、天然着色剤は特にクルクミン、コチニール、カルミン、アンナットおよびこれらの混合物を含む。
【００１３】
本発明の方法は好ましくはカロテノイドを用いて行われる。
【００１４】
工程ｂ）の温度は好ましくは１２０〜１８０℃、より好ましくは１４０〜１７０℃であり、工程ｃ）の温度は好ましくは５０〜８０℃である。
【００１５】
熱交換器での滞留時間は好ましくは０．５〜４秒、より好ましくは１〜３秒である。
【００１６】
本発明の範囲内では、用語「水−非混和性有機溶媒」は大気圧下に１０％未満の水溶解度を有する有機溶媒を示す。本発明の連続方法を実施するのに適した水−非混和性有機溶媒はクロロホルム、四塩化炭素および塩化メチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素、炭酸ジメチルエステル（ジメチルカーボネート）、ギ酸エチルエステル（エチルホルメート）、酢酸メチル、酢酸エチルまたは酢酸イソプロピル等の水−非混和性エステル、あるいはメチル−ｔ−ブチルエーテル等の水−非混和性エーテルである。ジメチルカーボネート、エチルホルメート、酢酸エチル、酢酸イソプロピルおよびメチル−ｔ−ブチルエーテルが好ましい。
【００１７】
本発明の範囲内では、用語「膨潤性コロイド」はゼラチン、例えばでん粉またはでん粉誘導体、デキストリン、ペクチン、アラビアゴム、オクテニルブタンジオエートアミロデキストリン（ＣＡＰＳＵＬ（商標））のような炭水化物、例えばカゼインのような乳たん白質、植物たん白質およびそれらの混合物を示す。魚ゼラチンまたはでん粉誘導体が好ましい。
【００１８】
カロテノイドの安定性を増加するには、アスコルビン酸、アスコルビルパルミテート、ｄｌ−αトコフェロール、混合トコフェロール、レシチン、ブチルヒドロキシトルオール、ブチル−４−メトキシフェノールおよびそれらの化合物の組合わせからなる群から選択した抗酸化剤を添加するのが有利である。
【００１９】
抗酸化剤はマトリックス溶液またはカロテノイド溶液あるいは両方の溶液に添加することができる。カロテノイド溶液に好ましい抗酸化剤はｄｌ−αトコフェロールであり、水性相溶液にはアスコルビルパルミテートが好ましい。
【００２０】
さらに、カロテノイド懸濁液中に油、好ましくはコーン油を溶解するのが有利であり得る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の方法を実施するのに適したフローチャートを概略的に示した添付の図１を参照されたし。全プロセスは連続的に実施されねばならない。
【００２２】
以下にフローチャートを説明する。
【００２３】
ケトル１において、膨潤性コロイドおよび場合により安定剤を含有する水性マトリックスを製造する。
【００２４】
ケトル２において、選択した溶媒中のカロテノイド懸濁液を製造する。懸濁液は更に抗酸化剤および油を含有してもよい。
【００２５】
カロテノイド懸濁液はポンプ６により熱交換器４に供給される。流速は、所与の温度でカロテノイドを溶媒中に溶解するのに必要な所望滞留時間に従って調整する。熱交換器４において、カロテノイド懸濁液を１００〜２５０℃、好ましくは１２０〜１８０℃、より好ましくは１４０〜１７０℃に加熱し、カロテンを溶解する。加熱は熱交換器を通じて間接的にあるいは８で水蒸気と混合することにより直接的に実施し得る。熱交換器中の滞留時間は５秒未満、好ましくは１〜３秒である。
【００２６】
ケトル１のマトリックス溶液はポンプ７によりケトル３に供給される。流速は懸濁液の流速および要求される乳濁液組成に依存する。ケトル３において、カロテノイド懸濁液およびマトリックスを混合し、ロータスターター均質機を用いて約１５０〜４００nmの内相粒子の望ましいサイズまで乳化する。混合の結果、温度は２０〜１００℃の範囲に低下する。
【００２７】
得られた分散物を第２の熱交換器５に通し、分散物を冷却する。圧力を圧力調整により大気圧に開放する。
【００２８】
溶媒を蒸発等の慣用の方法により除去する。粉末状の組成物を例えば噴霧乾燥または粉末キャッチ法などの慣用方法により、得られた分散物から分離し得る。
【００２９】
本発明を使用すれば、非常に広範囲の色をカバーする粉末を製造することができる。
【００３０】
本発明の方法を容易に実施するやり方を次の実施例により示す。色強度は５ppmのカロテノイドを含有する水性分散物において測定し、１cmキュベット中の１％溶液の吸光度の計算値により与えられた（Ｅ１／１−値）。平均粒子サイズはコールター粒子分析器Ｎ４Ｓにより測定した。カロテノイド含量はＵＶ−分光法により測定した。
【００３１】
【実施例】
実施例１
溶媒：酢酸エチル、間接熱移転
水性マトリックスをケトル１で製造した。すなわち、１．０kgのアスコルビルパルミテートを２７．８kgの水に６０℃で分散した。この分散物のpH値はＮａＯＨ（２０％）で７．２〜７．６に調節した。ついで、３．４kgの魚ゼラチンおよび７．２kgのスクロースを加えた。得られた混合物を粘稠で透明な溶液が得られるまで撹拌した。
【００３２】
０．７５kgの全−トランス−β−カロテン結晶をケトル２において９０ｇのｄｌ−α−トコフェロール、３３０ｇのコーン油および７．５kgの酢酸エチルの混合物中に分散した。
【００３３】
カロテン懸濁液をポンプ６を介して６kg/hの速度で連続的に熱交換器４に供給し、１６０℃に加熱して、カロテンを溶解した。熱交換器での滞留時間は４秒であった。
【００３４】
ケトル１のマトリックス溶液をポンプ７を介して９．２kg/hの流速でケトル３に供給し、カロテン溶液と混合した。
【００３５】
得られた乳濁液を第２の熱交換器５で６０℃まで冷却し、圧力を開放して大気圧とした。
【００３６】
酢酸エチルを薄膜蒸発器で除去した。得られた乳濁液は２２５nmの内相粒子サイズを示し、これを噴霧乾燥した。以下の特徴を有する粉末が得られた：カロテン含量１１．６％、Ｅ１／１＝１０１５、λmax ４４０−４６０nm。粉末は冷水によく溶け、強い赤色を与えた。
【００３７】
実施例２
溶媒：酢酸イソプロピル、直接熱移転（蒸気）
実施例１に従って１．２５kgのアスコルビルパルミテートを３０．９kgの水に６０℃で分散した。この分散物のpH値をＮａＯＨ（２０％）で７．２〜７．６に調節した。ついで、５．１kgの魚ゼラチンおよび７．１kgのスクロースを加えた。得られた混合物を粘稠で透明な溶液が得られるまで撹拌した。
【００３８】
０．７５kgのカンタキサンチン結晶をケトル２において０．１０kgのｄｌ−α−トコフェロール、０．３６kgのコーン油および６．２５kgの酢酸イソプロピルの混合物中に分散した。
【００３９】
カンタキサンチン懸濁液をポンプ６を介して６kg/hの速度で連続的に混合室に供給し、ここで温度を蒸気の注入により１７０℃に上げた。次いで、加熱カンタキサンチン分散物を２秒以内で熱交換器４を通過させ、カンタキサンチンを溶解した。
【００４０】
ケトル１のマトリックス溶液をポンプ７を介して８．１kg/hの流速でケトル３に供給し、カンタキサンチン溶液と混合した。
【００４１】
得られた乳濁液を熱交換器５で６０℃まで冷却し、圧力を開放して大気圧とした。
【００４２】
酢酸イソプロピルを薄膜蒸発器で除去した。得られた乳濁液は２１３nmの内相粒子サイズを示し、これを噴霧乾燥した。以下の特徴を有する粉末を得た：カンタキサンチン含量１２．３％、Ｅ１／１＝９０５、λmax ４７０−４８５nm。粉末は冷水によく溶け、強い桃−赤色を与えた。
【００４３】
実施例３
溶媒：酢酸イソプロピル、直接熱移転（蒸気）
ケトル１にて、１０．３kgの魚ゼラチン、２０．６kgの砂糖および２．７８kgのアスコルビルパルミテートを２７．５６kgの水に溶解した。このマトリックスのpH値をＮａＯＨ（２０％）で７．２〜７．６に調節した。
【００４４】
ケトル２において、６．６８kgのβ−カロテン、０．８４kgのｄｌ−α−トコフェロールおよび３．３４kgのコーン油を３３．４kgの酢酸イソプロピル中に分散した。
【００４５】
β−カロテン懸濁液をポンプ６により２５kg/hの流速で熱交換器４に供給し、ここで蒸気と混合し出口温度を１６０℃にした。熱交換器４での滞留時間は１．０秒であった。マトリックスをポンプ７により３４．５kg/hの流速でケトル３にポンプ移送し、ここで溶解β−カロテンをマトリックスと混合し、その中に乳化した。得られた乳濁液を熱交換器５で６０℃まで冷却した。
【００４６】
酢酸イソプロピルを縦型蒸発器を用いて乳濁液から除去した。得られた乳濁液は２２０nmの内相粒子サイズを示し、これを噴霧乾燥した。
【００４７】
最終生産物はβ−カロテン含量１１．３％、Ｅ１／１＝１１５９、λmax ４４０−４６０nmを有した。粉末は水によく溶けた。溶液は非常に強い黄色を有した。
【００４８】
実施例４
溶媒：酢酸イソプロピル、直接熱転移（蒸気）
ケトル１にて、９．２５kgの魚ゼラチン、１８．５kgの砂糖および２．５kgのアスコルビルパルミテートを３０．２５kgの水に溶解した。このマトリックスのpH値をＮａＯＨ（２０％）で７．２〜７．６に調節した。
【００４９】
ケトル２において、６．０kgのβ−カロテン、０．７５kgのｄｌ−α−トコフェロールおよび３．０kgのコーン油を３０．０kgの酢酸イソプロピル中に分散した。
【００５０】
β−カロテン懸濁液をポンプ６により２０kg/hの流速で熱交換器４に供給し、ここで蒸気と混合し出口温度を１５８℃にした。熱交換器４での滞留時間は１．３秒であった。マトリックスをポンプ７により３０．４kg/hの流速でケトル３にポンプ移送し、ここで溶解β−カロテンをマトリックスと混合し、その中に乳化した。得られた乳濁液を熱交換器５で６０℃まで冷却した。
【００５１】
酢酸イソプロピルを縦型蒸発器を用いて乳濁液から除去した。得られた乳濁液は２４０nmの内相粒子サイズを示し、これを噴霧乾燥した。
【００５２】
最終生産物はβ−カロテン含量１１．２％、Ｅ１／１＝７９５、λmax ４４０−４６０nmを有した。粉末は水によく溶け、溶液は非常に強い赤色を有した。
【００５３】
実施例５
溶媒：塩化メチレン、直接熱移転（蒸気）
ケトル１にて、９．２５kgの魚ゼラチン、１８．５kgの砂糖および２．５kgのアスコルビルパルミテートを３０．２５kgの水に溶解した。このマトリックスのpH値をＮａＯＨ（２０％）で７．２〜７．６に調節した。
【００５４】
ケトル２において、６．０kgのβ−カロテン、０．７５kgのｄｌ−α−トコフェロールおよび３．０kgのコーン油を３０．０kgの塩化メチレン中に分散した。
【００５５】
β−カロテン懸濁液をポンプ６により２０kg/hの流速で熱交換器４に供給し、ここで蒸気と混合し出口温度を１４５℃にした。熱交換器４での滞留時間は１．３秒であった。マトリックスをポンプ７により３０．４kg/hの流速でケトル３にポンプ移送し、ここで溶解β−カロテンをマトリックスと混合し、その中に乳化した。得られた乳濁液を熱交換器５で３５℃まで冷却した。
【００５６】
塩化メチレンを縦型蒸発器を用いて乳濁液から除去した。得られた乳濁液は１９６nmの内相粒子サイズを示し、これを噴霧乾燥した。
【００５７】
最終生産物はβ−カロテン含量９．９％、Ｅ１／１＝１１２０、λmax ４４０−４６０nmを有した。粉末は水によく溶け、溶液は非常に強い黄色を有した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するのに適したフローチャートを示す。
【符号の説明】
１、２、３：ケトル
４、５：熱交換器
６、７：ポンプ

Claims (1)

1. 活性成分が微粉砕されている、粉末カロテノイド、レチノイドまたは天然着色剤製剤の連続製造方法であって、
   ａ）大気圧下に１０％未満の水溶解度を有する有機溶媒中の活性成分の懸濁液を形成する工程；
   ｂ）工程ａ）の懸濁液を熱交換器に供給し、該懸濁液を１００〜２５０℃に加熱し、ここで熱交換器における滞留時間が５秒未満である工程；
   ｃ）工程ｂ）の溶液を、２０〜１００℃の範囲の温度にて膨潤性コロイドの水性溶液と急速に混合する工程；
   ｄ）有機溶媒を除去する工程；および
   ｅ）工程ｄ）の分散物を粉末製剤に転換する工程を含むことを特徴とする方法。

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