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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen mit niedriger Dichte
sowie Partikel, welche wenigstens teilweise aus solchen Zusammensetzungen
gebildet werden. Genauer gesagt, stellt die vorliegende Erfindung
Zusammensetzungen mit niedriger Dichte bereit, die ein nicht-poröses oder
minimal poröses
Material mit niedriger Dichte einschließen. Aus den Zusammensetzungen
mit niedriger Dichte der Erfindung gebildete Partikel sind speziell
nützlich
als Kerne für
Enzymkörnchen.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
Verwendung von Proteinen, wie pharmazeutisch bedeutsamen Proteinen,
z. B. Hormonen, und industriell bedeutsamen Proteinen, z. B. Enzymen,
hat in den letzten Jahren rasch zugenommen. Heute finden Enzyme
zum Beispiel unter anderem häufige
Anwendung in der Stärke-,
Molkerei- und Reinigungsmittelindustrie.
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Insbesondere
in der Reinigungsmittelindustrie werden Enzyme oft in einer granulären Form
konfiguriert, und zwar im Hinblick auf das Erzielen von einem oder
mehreren wünschenswerten
Aufbewahrungs- und/oder Leistungsmerkmalen, abhängig von der betreffenden jeweiligen
Anwendung. Unter diesen Gesichtspunkten hat die Industrie zahlreiche
Entwicklungen in der Granulierung und Beschichtung von Enzymen angeboten,
von denen mehrere in den folgenden Patenten und Veröffentlichungen
beispielartig dargelegt werden: Das U.S.-Patent 4 106 991 beschreibt
eine verbesserte Formulierung von Enzymkörnchen durch Einschließen in die
Zusammensetzung, welche eine Granulierung erfährt, von fein verteilten Cellulosefasern
in einer Menge von 2–40%
w/w, basierend auf dem Trockengewicht der Gesamtzusammensetzung.
Darüber
hinaus beschreibt dieses Patent, dass wachsartige Substanzen verwendet
werden können,
um die Teilchen des Granulats zu beschichten.
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Das
U.S.-Patent 4 689 297 beschreibt enzymhaltige Teilchen, welche einen
teilchenförmigen,
wasserdispergierbaren Kern, der in seiner längsten Abmessung 150–2000 Mikrometer
groß ist,
eine gleichmäßige Schicht
an Enzym um das Kernteilchen herum, welche 10–35 Gew.-% des Gewichts des
Kernteilchens ausmacht, und eine Schicht von makromolekularem, filmbildenden,
wasserlöslichen
oder -dispergierbaren Beschichtungsmittel, welche die Enzymschicht
gleichmäßig umgibt,
umfassen, wobei die Kombination von Enzym und Beschichtungsmittel
25–55
% des Gewichts des Kernteilchens ausmacht. Das in diesem Patent
beschriebene Kernmaterial schließt Ton, ein in Schichten von
Maisstärke
eingeschlossenes Zuckerkristall, welches mit einer Schicht aus Dextrin
beschichtet ist, agglomerierte Kartoffelstärke, teilchenförmiges Salz,
agglomeriertes Trinatriumcitrat, pfannenkristallisierte NaCl-Flocken,
Bentonitkörnchen
oder -prillen, Bentonit enthaltende Körnchen, Kaolin und Diatomeen-Erde
oder Natriumcitratkristalle ein. Das filmbildende Material kann
ein Fettsäureester,
ein alkoxylierter Alkohol, ein Polyvinyalkohol oder ein ethoxylierter
Alkylphenol sein.
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Das
U.S.-Patent 4 740 469 beschreibt eine granuläre Enzymzusammensetzung, welche
im wesentlichen besteht aus 1–35
Gew.-% eines Enzyms und 0,5–30
Gew.-% eines synthetischen faserartigen Materials mit einer durchschnittlichen
Länge von
100–500
Mikrometer und einer Feinheit im Bereich von 0,05–0,7 Denier, wobei
der Rest ein Streckungsmittel oder Füllstoff ist. Die granuläre Zusammensetzung
kann ferner ein geschmolzenes wachsartiges Material, wie Polyethylenglykol,
und gegebenenfalls ein Färbemittel,
wie Titandioxid, umfassen.
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Das
U.S.-Patent 5 324 649 beschreibt enzymhaltige Körnchen, welche einen Kern,
eine Enzymschicht und eine äußere Beschichtungsschicht
aufweisen. Die Enzymschicht und gegebenenfalls der Kern und die äußere Beschichtungsschicht
enthalten ein Vinylpolymer.
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Die
WO 91/09941 beschreibt eine enzymhaltige Präparation, wobei mindestens
50 % der enzymatischen Aktivität
in der Präparation
in Form von Enzymkristallen vorhanden ist. Die Präparation
kann entweder eine Aufschlämmung
oder ein Granulat sein.
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Die
WO 97/12958 beschreibt eine mikrogranuläre Enzymzusammensetzung. Die
Körnchen
werden durch Wirbelbettagglomeration hergestellt, was zu Körnchen führt, bei
denen zahlreiche Träger-
oder Keimteilchen mit Enzym beschichtet und durch ein Bindemittel
aneinander gebunden sind.
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Ungeachtet
solcher Entwicklungen besteht ein fortgesetzter Bedarf nach Enzymkörnchen,
welche zusätzliche
nutzbringende oder verbesserte Merkmale aufweisen. Zum Beispiel
sind, obgleich Enzymkörnchen für trockene
(z. B. pulverförmige)
Detergensformulierungen weithin bekannt und intensiv entwickelt
wurden (wie oben beispielhaft dargelegt), wenige, falls überhaupt
irgendwelche, Körnchenformulierungen
verfügbar, die
geeignet zur Einbringung in Flüssigdetergentien
sind.
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In
einigen Gesichtspunkten müssen
die Formulierer von Enzymkörnchen
für Flüssigdetergentien
sich mit Bedenken auseinandersetzen, die sehr ähnlich zu denjenigen sind,
welche bei trockenen Detergensformulierungen anzutreffen sind. Es
sollte jedoch davon ausgegangen werden, dass eine Flüssigdetergens-Umgebung
von sich aus eine Vielzahl an Herausforderungen aufbringt. Einige
dieser Erwägungen
werden als nächstes
erörtert.
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Sowohl
in flüssigen
als auch trockenen Detergensformulierungen sollten Enzymkörnchen in
der Lage sein, eine ausreichende Enzymaktivität beim Waschen vorzusehen.
Es ist ebenfalls im Allgemeinen wünschenswert, dass ein Körnchen mit
einem verhältnismäßig raschen
Freisetzungsprofil vorliegt. Daher muss die Enzymbeladung für jedes
Körnchen
vor den verschiedenen harschen Komponenten der flüssigen Formulierung
geschützt
werden (z. B. Persauerstoffbleichmittel, wie Natriumperborat oder
Natriumpercarbonat und dergleichen), wobei aber die Mittel zum Erzielen
eines derartigen Schutzes die Enzymfreigabe nicht übermäßig behindern
dürfen.
Wie dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein bekannt ist, ist es häufig problematisch, gleichzeitig
einen guten Schutz für
das Enzym und ein rasches Freisetzungsprofil zur Verfügung zu
stellen.
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Ein
anderes Bedenken, welches dem Großteil aller Enzymkörnchen gemeinsam
ist, betrifft die Abreibungsbeständigkeit.
Bei dem heutigen Stand der stets wachsenden Umweltschutzbedenken
und dem erhöhten
Bewusstsein hinsichtlich industrieller Hygiene ist es wichtig, Enzymstaub
innerhalb annehmbarer Werte zu halten. Es ist davon auszugehen,
dass der Kontakt mit Enzymstaub in der Luft beim Menschen schwere
allergische Reaktionen hervorrufen kann. Aus diesen Gründen setzten
die Formulierer von Enzymgranulat ihre Bestrebungen fort, die Anfälligkeit
von Enzymkörnchen
gegenüber
Abriebzersetzung zu kontrollieren (verringern).
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Unter
besonderem Hinblick auf flüssige
Detergensformulierungen besteht ein Problem bei der Verwendung von
Partikeln (welche Enzymkörnchen
einschließen
würden)
in Flüssigkeiten darin,
dass es eine Neigung bei derartigen Produkten zur Phasentrennung
gibt, weil dispergiertes, unlösliches,
festes, teilchenförmiges
Material aus der Suspension ausfällt
und sich am Boden des Behälters,
der das Flüssigdetergensprodukt enthält, absetzt.
Phasenstabilisatoren, wie Verdickungsmittel oder Viskositätssteuerungsmittel,
können
solchen Produkten zugegeben werden, um deren physikalische Stabilität zu steigern.
Solche Materialien können jedoch
Kosten und Masse des Produktes erhöhen, ohne zur Wäschewasch/Reinigungsleistung
solcher Detergenszusammensetzungen beizusteuern. Es ist ferner anzumerken,
dass die bekannten Enzymkörnchen
im Allgemeinen ungeeignet zur Verwendung in typischen Flüssigdetergentien
sind, da derartige Körnchen
im Allgemeinen eine unannehmbar hohe Dichte (z. B. 1,45 g/cm3 oder höher)
aufweisen, welche sie dazu veranlasst, in einer relativ kurzen Zeitdauer
(d. h. viel geringer als die typische Produktlebensdauer) aus der
Suspension auszufallen.
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Ein
weiteres mit Partikeln in Flüssigkeiten
assoziiertes Problem besteht darin, dass beobachtet wurde, dass
die Partikel sichtbare Inhomogenitäten im Endprodukt verursachen
können.
Dies repräsentiert
ein Problem, da die Ästhetik
der Zusammensetzung ein Schlüsselelement
im Hinblick auf die Akzeptanz durch den Verbraucher ist.
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Im
Hinblick auf das oben genannte wird die Entwicklung eines enzymhaltigen
Körnchens
mit niedriger Dichte benötigt,
um einen Reinigungsnutzen bei Flüssigdetergentien
vorzusehen. Die niedrige Dichte ist erwünscht, damit die Teilchen in
dem Detergens während
des gesamten beabsichtigten Lebenszyklus des Produktes suspendiert
bleiben. Weiterhin wird es gewünscht,
dass die Enzyme vor der harschen Detergensumgebung geschützt werden,
so dass sie während
des gesamten Produktlebenszyklus aktiv bleiben. Es ist ebenfalls
wünschenswert,
dass ein verhältnismäßig rasches
Enzymfreisetzungsprofil vorliegt.
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Es
ist deshalb ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, teilchenförmige Zusammensetzungen
mit niedriger Dichte und Enzymkörnchen,
welche zur Verwendung im Flüssigdetergens-
oder Reinigungsmittelzusammensetzungen geeignet sind, bereitzustellen.
Bevorzugte teilchenförmige
Zusammensetzungen und Körnchen
der vorliegenden Erfindung sind durch eines oder mehrere der folgenden
wünschenswerten
Merkmale gekennzeichnet: sie besitzen eine echte Dichte von weniger
als 1,4 g/cm3; sie zeigen ausreichend Enzymaktivität beim Waschen
auf; sie besitzen ein relativ rasches Enzymfreisetzungsprofil; sie
weisen relativ niedrige Anfälligkeit
gegenüber
Abreibungszersetzung auf; sie neigen dazu, in dem Flüssigdetergens
oder -Reiniger während
Aufbewahrung und Anwendung dispergiert zu bleiben (z. B. mindestens
drei Wochen und vorzugsweise mindestens vier Wochen lang); sie weisen
eine ausreichende beibehaltene Aktivität in der Aufbewahrung auf;
sie stellen ein annehmbares (angenehmes) visuelles Aussehen bereit.
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Die
Herstellung eines derartigen Körnchens,
das zwei oder mehr der obenstehenden Merkmale aufzeigt, ist für die Industrie
eine besondere Herausforderung gewesen. Zum Beispiel besteht in
der Industrie ein Bedarf nach Enzympartikeln und -körnchen für Flüssigdetergentien,
welche eine geringe echte Dichte (z. B. weniger als 1,4 g/cm3 und vorzugsweise weniger als etwa 1,2 g/cm3), eine niedrige Anfälligkeit gegenüber Abreibungszersetzung
(z. B. nicht größer als
1,0 μg/g)
und eine beibehaltene Aktivität
bei Aufbewahrung (z. B. größer als
50 %) besitzen. Darüber
hinaus wird ein besonders wünschenswertes
Körnchen
sich weiterhin in der Waschlauge schnell zersetzen, wodurch seine
Enzymaktivität
freigegeben wird. Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung,
Körnchen
bereitzustellen, welche derartige Spezifikationen erfüllen.
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Es
ist noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, Enzymkörnchen mit
niedriger Dichte vorzusehen, welche wirtschaftlich und in kommerziellen
Mengen hergestellt werden können.
Zu diesem Zweck sieht die vorliegende Erfindung beispielhafte Verfahren
zur Herstellung solcher Körnchen,
z. B. auf dem Wege der Marumerisierung, Trommel-Granulierung, Wirbelbettsprühbeschichtung,
ein Verfahren zum Pan-Coating (Schwenk- bzw. Pfannenbeschichtung)
oder ein anderes geeignetes Verfahren vor.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Zusammensetzung mit
niedriger Dichte vor, die ein nicht-poröses oder minimal poröses Material
mit niedriger Dichte, gewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Hohlkügelchen, Aluminiumpalmitat,
Aluminiumtristearat, Lithiumborhydrid, Kaliumborhydrid, Sägestaub,
gemahlenem Maiskolben, Aerogelsplittem, Hohlfasern und Formen von
Siliciumdioxid mit niedriger Dichte, die als Fließhilfsstoffe
für Pulver
verwendet werden; ein Bindemittel oder Bindemittelsystem (z. B.
Saccharose); und ein oder mehrere Enzyme (z. B. ein hydrolytisches
Enzym, wie eine Protease, Amylase, Cellulase, Lipase, Esterasen
und/oder Peptidase) einschließt,
wobei die Zusammensetzung eine spezifische Dichte von nicht mehr
als 1,2 g/cm3 besitzt.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung besteht das nicht-poröse oder minimal poröse Material
mit niedriger Dichte aus Hohlkügelchen
(z. B. Borsilikatglas-Hohlkügelchen,
Schmelzglas-Hohlkügelchen,
Keramikhohlkügelchen,
Kunststoffhohlkügelchen
oder dergleichen). Ein besonders bevorzugter Typ von Hohlkügelchen
ist kommerziell unter dem Handelsnamen Q-cel von der PQ Corporation erhältlich.
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Vorzugsweise
weist die Zusammensetzung mit niedriger Dichte der Erfindung eine
spezifische Dichte innerhalb eines Bereichs von 0,95 bis 1,15 g/cm3 auf.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht einen Enzym tragenden
Kern für
Enzymkörnchen vor.
Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst der Enzym tragende Kern (i) eine Zusammensetzung mit niedriger Dichte,
einschließend
(a) ein nicht-poröses
oder minimal poröses
Material mit niedriger Dichte, gewählt aus der Gruppe, bestehend
aus Hohlkügelchen,
Aluminiumpalmitat, Aluminiumtristearat, Lithiumborhydrid, Kaliumborhydrid,
Sägestaub,
gemahlenen Maiskolben, Aerogelsplittern, Hohlfasern und Formen von
Siliciumdioxid mit niedriger Dichte, die als Fließhilfsstoffe
für Pulver
verwendet werden, und (b) ein Bindemittel oder Bindemittelsystems;
und (ii) ein Enzym, das die Zusammensetzung überzieht, wobei die Zusammensetzung
eine spezifische Dichte von nicht mehr als 1,2 g/cm3 besitzt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
besteht das nicht-poröse
oder minimal poröse
Material mit niedriger Dichte aus Hohlkügelchen (z. B. Q-cel von PQ
Corporation).
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Der
Enzym tragende Kern der Erfindung kann im Wesentlichen frei von
Enzymen darin sein (d.h. er kann ein nicht-enzymhaltiger Kern sein);
oder der Kern kann ein oder mehrere Enzyme enthalten. In einer Ausführungsform
ist der Kern ein nicht-enzymhaltiger Kern, der mit einem oder mehreren
Enzymen beschichtet sein kann, falls gewünscht.
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Vorzugsweise
weist der Enzym tragende Kern der Erfindung eine spezifische Dichte
innerhalb eines Bereichs von zwischen 0,95 und 1,15 g/cm3 auf.
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In
einem anderen ihrer Aspekte sieht die vorliegende Erfindung ein
Enzymkörnchen
mit niedriger Dichte vor. In einer Ausführungsform umfasst das Körnchen (i)
einen Kern, der aus einer Zusammensetzung mit niedriger Dichte gebildet
ist, einschließend
ein nicht-poröses
oder minimal poröses
Material mit niedriger Dichte, gewählt aus der Gruppe, bestehend
aus Hohlkügelchen,
Aluminiumpalmitat, Aluminiumtristearat, Lithiumborhydrid, Kaliumborhydrid,
Sägestaub,
gemahlenem Maiskolben, Aerogelsplittern, Hohlfasern und Formen von
Siliciumdioxid mit niedriger Dichte, die als Fließhilfsstoffe
für Pulver
verwendet werden; (ii) ein oder mehrere Enzyme; und (iii) eine äußere Beschichtung,
wobei die Zusammensetzung eine spezifische Dichte von nicht mehr
als 1,2 g/cm3 besitzt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
besteht das nicht-poröse
oder minimal poröse
Material mit niedriger Dichte aus Hohlkügelchen (z. B. Borsilikatglas-Hohlkügelchen).
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Vorzugsweise
weisen die Körnchen
der vorliegenden Erfindung eine spezifische Dichte innerhalb eines
Bereichs von zwischen etwa 0,95 und 1,15 g/cm3 auf.
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Noch
ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren
zur Herstellung eines Körnchens
mit niedriger Dichte vor. In einer Ausführungsform schließt das Verfahren
zum Beispiel die folgenden Schritte ein:
a) Herstellen einer
gut gemischten Mischung von Komponenten, einschließend (i)
ein oder mehrere Enzyme, (ii) ein nicht-poröses oder minimal poröses Material
mit niedriger Dichte, wie oben definiert, und (iii) ein Bindemittel;
und
b) Granulieren der Mischung zu diskreten Partikeln.
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Als
zusätzlichen
Schritt kann das Verfahren ferner das Überschichten der Partikel mit
einer kosmetischen Beschichtung (z. B. HPMC, PEG und TiO2) beinhalten.
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In
einer anderen Ausführungsform
werden die Körnchen
der vorliegenden Erfindung gebildet durch Ausführen der folgenden Schritte:
- a) das Auswählen
eines Keim- oder Trägerteilchens;
- b) das Beschichten des Keims mit einer Zusammensetzung mit niedriger
Dichte, einschließend
ein nicht-poröses
oder minimal poröses
Material mit niedriger Dichte, wie oben definiert;
- c) das Beschichten der Zusammensetzung mit niedriger Dichte
mit einem oder mehreren Enzymen; und
- d) das Überschichten
mit einer kosmetischen Beschichtung.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
besteht das Material mit niedriger Dichte aus Hohlkügelchen (z.
B. Q-cel von der PQ Corporation).
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Diese
und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den
Beispielen, im Zusammenhang mit den beiliegenden Patentansprüchen, offensichtlich.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt Zusammensetzungen mit niedriger Dichte
sowie Partikel, welche wenigstens teilweise aus derartigen Zusanmensetzungen
gebildet werden, bereit. Die Zusammensetzungen mit niedriger Dichte
der Erfindung schließen
wenigstens teilweise ein nicht-poröses oder minimal poröses Material mit
niedriger Dichte ein. Aus den Zusammensetzungen mit niedriger Dichte
der Erfindung gebildete Partikel sind besonders nützlich als
Kerne für
Enzymkörnchen
(z. B. Marumen, Schichtkörnchen,
Prillen, Trommel-Körnchen,
agglomerierte Körnchen
oder dergleichen). In dieser Hinsicht können die Zusammensetzungen ferner
ein oder mehrere Proteine, z. B. hydrolytische Enzyme, einschließen; und/oder
die Zusammensetzungen, oder daraus gebildete Partikel, können mit
solchen Proteinen umhüllt
sein. Der Vorteil der Verwendung des Materials mit niedriger Dichte
(ebenfalls bezeichnet als ein Massebildner bzw. "Bulking Agent") besteht darin, dass Partikel, Kerne
und Körnchen
mit viel geringeren Dichten als denjenigen, die durch bisherige
Verfahren erzielbar sind, hergestellt werden können. Dies kann eine Auswirkung
bei einer Anzahl von Anwendungen aufweisen, wie der Dispersion eines
suspendierten Teilchens in einer Flüssigkeit, der Steuerung des
Schwebens oder Schwimmens von Partikeln bei spezialisierten Anwendungen
(d.h. Chromatographiesäulen),
der Segregations-Manipulierung bei Pulveranwendungen etc.
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Wie
hierin verwendet, bezeichnet sich der Ausdruck "Dichte" auf "echte Dichte", "spezifische
Dichte" oder "volumetrische Dichte", im Gegensatz zu "Schüttdichte" (es sei denn, es
ist anderslautend angegeben). Die erstere kann zum Beispiel durch
Volumenverdrängung
unter Verwendung einer Flüssigkeit
bestimmt werden, in der die Partikel oder Körnchen sich nicht auflösen (z.
B. auf dem Wege des Eintauchens in Mineralöl).
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Gemäß einer
Ausführungsform
schließt
eine Zusammensetzung mit niedriger Dichte der vorliegenden Erfindung
im Allgemeinen ein nicht-poröses
oder minimal poröses
(z. B. beim Wasserdampf-Porositätstest
weniger als 0,25; vorzugsweise weniger als 0,20; am stärksten bevorzugt
weniger als 0,10) Material mit niedriger Dichte, z. B. Hohlkügelchen,
Mineralien mit niedriger Dichte, Holzmaterialien mit niedriger Dichte
oder jedwede Kombination davon, und ein Bindemittelmaterial ein.
Gegebenenfalls können
ferner ein oder mehrere Proteine, wie ein Enzym, in die Zusammensetzung
mit niedriger Dichte eingeschlossen werden. Die Zusammensetzung kann
zum Beispiel als Partikel konfiguriert sein. Falls die Partikel
zur Verwendung in flüssigen
Waschlösungen beabsichtigt
sind, sind sie vorzugsweise daran angepasst, in der Waschlauge leicht
löslich
oder dispergierbar zu sein.
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In
Situationen, in welchen das gewünschte
Produkt ein Körnchen
mit niedriger Dichte ist, können
solche Partikel als Kerne verwendet werden, auf welche ein oder
mehrere Schichten aufgebracht werden können. Zum Beispiel können eine
oder mehrere der folgenden Schichten auf ein Partikel oder einen
Kern der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden: (i) eine Enzymschicht,
welche den Kern umgibt (insbesondere, wenn nicht-enzymhaltige Partikel
verwendet werden); (ii) gegebenenfalls eine Bamerenschicht zum Schützen der Enzym(e)
gegen potentiell inaktivierende Substanzen und/oder zum Verhindern
von Enzymauslaufen; und (iii) eine äußerste Schicht, zum Beispiel
ein schützender
oder ästhetischer Überzug.
Für in
Detergentien verwendete Körnchen
sieht die äußerste Schicht
eine Barriere gegen die harschen Detergenselemente vor und gibt dem
Körnchen
die gewünschten ästhetischen
Eigenschaften.
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In
beispielhaften Körnchen
der vorliegenden Erfindung beläuft
sich das nicht-poröse
oder minimal poröse
Material mit niedriger Dichte auf eine Menge von vorzugsweise etwa
1–20 %
(w/w, im Verhältnis
zum Gewicht des Körnchens);
die Enzymmenge beträgt
vorzugsweise etwa 0,5–30
% (w/w, im Verhältnis
zum Gewicht des Körnchens);
und der Gehalt der äußeren Beschichtung
beträgt
vorzugsweise etwa 1–50
% (w/w, im Verhältnis
zum Gewicht des Körnchens).
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Vorzugsweise
ist das Material mit niedriger Dichte nicht-porös oder minimal porös in Wasser,
im wesentlichen nicht-reaktiv, und weist eine geringe Schüttdichte
auf (z. B. geringer als 1 g/ml, und vorzugsweise nicht größer als
0,6 g/ml). Das nicht-poröse
oder minimal poröse
Material mit niedriger Dichte wird gewählt aus der Gruppe, bestehend
aus Hohlkügelchen
(z. B. Hohlkügelchen,
die unter dem Handelsnamen Q-cel von der PQ Corporation kommerziell
erhältlich
sind), Aluminiumpalmitat, Aluminiumtristearat, Lithiumborhydrid,
Kaliumborhydrid, Sägestaub
(z. B. Balsaholz), gemahlenen Maiskolben, Aerogelsplittern, Hohlfasern
(z. B. Dacron (DuPont)) und Formen von Siliciumdioxid mit niedriger
Dichte (wie als Fließhilfsstoffe
für Pulver
verwendet).
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In
einer Ausführungsform
wird die Zusammensetzung mit niedriger Dichte der Erfindung zu einem
Partikel oder Kern um ein kleines Keim- oder Trägerteilchen herum geformt.
Ein Keim- oder Trägerteilchen
ist ein inertes Teilchen, auf welchem das Material mit niedriger
Dichte (zusammen mit einem Bindemittel und gegebenenfalls einem
oder [mehreren] Enzymen) abgeschieden (z. B. überzogen, aufbeschichtet etc.)
werden kann. Geeignete Keimteilchen schließen anorganische Salze, Zucker,
Zuckeralkohole, kleine organische Moleküle, wie organische Säuren oder
Salze, Mineralien, wie Tone oder Silikate, oder eine Kombination
von zwei oder mehreren von diesen ein. Geeignete lösliche Bestandteile
zur Einbringung in Keimteilchen schließen Natriumchlorid, Kaliumchlorid,
Ammoniumsulfat, Natriumsulfat, Natriumsesquicarbonat, Harnstoff,
Zitronensäure, Citrat,
Sorbitol, Mannitol, Oleat, Saccharose, Lactose und dergleichen ein.
Lösliche
Bestandteile können
mit dispergierbaren Bestandteilen, wie Talk, Kaolin oder Bentonit,
vereinigt werden. Keimteilchen können
durch eine Vielzahl von Granulationstechniken hergestellt werden,
einschließlich:
Kristallisation, Fällung,
Pfannen-Beschichtung,
Wirbelbettbeschichtung, Wirbelbettagglomeration, Rotationszerstäuben, Extrusion,
Prillen, Sphäronisierung,
Trommelgranulation und/oder Hochscher-Agglomeration. In den Partikeln
der vorliegenden Erfindung beläuft
sich dann, wenn ein Keimteilchen verwendet wird, das Verhältnis von
Keimteilchen zu Partikeln auf 1:1. In ähnlicher Weise ist in den Körnchen der
vorliegenden Erfindung das Verhältnis
von Kernen zu Körnchen
ebenfalls 1:1. Vorzugsweise liefert das Keimteilchen eine annehmbare
Festigkeit, während
es die Dichte des letzlichen Kerns oder Körnchens nicht nachteilig beeinflusst.
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Geeignete
Bindemittel, welche zur Verwendung hierin in Betracht gezogen werden,
schließen übliche "Yellow dent"-Stärke, modifizierte
Stärken
(z. B. Hydroxypropyl-Addition, Ethoxylierung, Acetylierung, Säureausdünnung etc.),
Zucker (z. B. Saccharose, Dextrose, Fructose, Lactose etc.), Maltodextrin,
Polyvinylpyrolidin (PVP), Polyethylenglykol (PEG), Xanthan-Gummi, Gummi arabicum,
Akazien-Gummi, Alginat, Carrageenan, Wachse (z. B. Carnuba, Bienenwachs,
Paraffin und Mischungen davon), Tenside mit hohem Schmelzpunkt (z.
B. Schmp. zwischen 40 und 80°C)
ein.
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Proteine,
welche innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen,
schließen
pharmazeutisch bedeutende Proteine, wie Hormone oder andere therapeutische
Proteine, und industriell bedeutende Proteine, wie Enzyme, ein.
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Jedwede(s)
Enzym oder Kombination von Enzymen kann in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden. Bevorzugte Enzyme schließen jene Enzyme ein, welche
zum Hydrolysieren von Substraten, z. B. Verschmutzungen, in der
Lage sind. Diese Enzyme, welche als Hydrolasen bekannt sind, schließen, ohne
aber darauf beschränkt
zu sein, Proteasen (bakteriell, pilz lich, sauer, neutral oder alkalisch),
Amylasen (alpha oder beta), Lipasen, Cellulasen und Mischungen davon
ein. Besonders bevorzugte Enzyme sind Subtilisine und Cellulasen.
Beispielhafte Subtilisine werden im U.S.-Patent 4 760 025, EP-Patent
130 756 B1 und der PCT-Anmeldung
WO 91/06637 beschrieben. Beispielhafte Cellulasen schließen Multifect
L250TM und PuradaxTM ein, die
kommerziell von Genencor International erhältlich sind. Andere Enzyme,
welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Oxidasen,
Transferasen, Dehydratasen, Reduktasen, Hemicellulasen und Isomerasen
ein.
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Unter
den Stellen in dem Körnchen,
an denen das Enzym beladen werden kann, sind folgende eingeschlossen:
in der Mitte innerhalb des Materials mit niedriger Dichte (z. B.
in einer Schicht um ein zentral angeordnetes Keimteilchen); vermischt
(z. B. homogen) mit dem Material mit niedriger Dichte; als eine Überzugschicht,
oder umgebend, um das Material mit niedriger Dichte; als eine Schicht,
die von dem Material mit niedriger Dichte durch eine oder mehrere
andere Schichten getrennt ist; sowie als jedwede Kombination davon.
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Geeignete
Weichmacher, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, schließen Polyole,
wie Glycerol, Propylenglycol, Polyethylenglykol (z. B. PEGs mit
niedrigem MG), Harnstoff oder andere bekannte Weichmacher ein. Geeignete
Anti-Agglomerationsmittel schließen feine unlösliche oder
kaum lösliche
Materialien, wie Talk, TiO2, Tone amorphes
Siliziumdioxid, Magnesiumstearat, Stearinsäure und Calciumcarbonat, ein.
Weichmacher und Anti-Agglomerationsmittel können zum Beispiel in einer Überschichtung
eingeschlossen sein, welche auf ein Körnchen aufgebracht wird.
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Wie
früher
erwähnt,
kann eine Barrierenschicht verwendet werden, um die Diffusion von
Substanzen zu verlangsamen oder zu verhindern, welche das Protein
oder Enzym in dem Körnchen
nachteilig beeinflussen können.
Die Barrierenschicht kann aus einem Barrierenmaterial aufgebaut
sein und kann über
den Kern und/oder über
eine Enzymschicht, welche den Kern umgibt, aufbeschichtet werden;
und/oder das Barrierenmaterial kann in dem Kern eingeschlossen sein.
Geeignete Barrierenmaterialien schließen zum Beispiel Stärke, anorganische
Salze oder organische Säuren
oder Salze ein. In einer Ausführungsform
umfasst die Barrierenschicht Stärke
und ein Bindemittel (z. B. Saccharose), aufbeschichtet über einen
Enzym enthaltenden oder tragenden Kern mit niedriger Dichte.
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Wie
obenstehend angegeben, können
die Körnchen
der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Überzugsschichten umfassen.
Zum Beispiel kann es sich bei solchen Überzugs schichten um eine oder
mehrere intermediäre Überzugsschichten
handeln, oder solche Überzugsschichten
können
eine oder mehrere Außenseiten-Überzugsschichten
oder eine Kombination hiervon sein. Überzugsschichten können einer
beliebigen aus einer Anzahl von Funktionen in einer Körnchenzusammensetzung
dienen, abhängig
von der Endverwendung des Enzymkörnchens.
Zum Beispiel können Überzüge das Enzym
resistent gegenüber
Oxidation durch Bleichmittel machen, Enzymauslaufen verhindern,
die erwünschten
Raten der Auflösung
bei Einbringen des Körnchens
in ein wässriges
Medium herbeiführen
oder eine Barriere gegen Umgebungsfeuchtigkeit vorsehen, um die
Lagerungsstabilität
des Enzyms zu verbessern und die Möglichkeit von Mikrobenwachstum
innerhalb des Körnchens
zu verringern.
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Geeignete
Beschichtungen schließen
wasserlösliche
oder wasserdispergierbare filmbildende Polymere, wie Polyvinylalkohol
(PVA), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Cellulosederivate, wie Methylcellulose
(MC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Hydroxyethylcellulose,
Carboxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Polyethylenglykol,
Polyethylenoxid, Gummi arabicum, Xanthan, Carrageenan, Chitosan,
Latexpolymere und enterische Beschichtungen ein. Darüber hinaus
können
Beschichtungsmittel in Verbindung mit anderen Wirkstoffen von den
gleichen oder anderen Kategorien verwendet werden.
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Geeignete
PVAs zur Einbringung in die Überzugsschicht(en)
des Körnchens
schließen
teilweise hydrolysierte, vollständig
hydrolysierte und intermediär
hydrolysierte PVAs mit niedrigen bis hohen Viskositätsgraden
ein. Vorzugsweise umfasst die äußere Überzugsschicht
teilweise hydrolysiertes PVA mit niedriger Viskosität. Andere
Vinylpolymere, welche nützlich
sein können,
schließen
Polyvinylacetat und Polyvinylpyrrolidon ein. Nützliche Copolymere schließen zum
Beispiel PVA-Methylmethacrylat-Copolymer und PVP-PVA-Copolymer und
enterische Copolymere, wie jene, die unter dem Handelsnamen Eudragit® (Rhone
Poulenc) vertrieben werden, ein.
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Die Überzugsschichten
der vorliegenden Erfindung können
ferner eines oder mehrere der folgende umfassen: Weichmacher, Streckmittel,
Gleitmittel, Pigmente und gegebenenfalls zusätzliche Enzyme. Geeignete Weichmacher,
die in den Überzugsschichten
der vorliegenden Erfindung nützlich
sind, sind Weichmacher, wobei zum Beispiel Polyole, wie Zucker,
Zuckeralkohole oder Polyethylenglykole (PEGs), Harnstoff, Glykol, Propylenglykol
oder anderen bekannte Weichmacher, wie Triethylcitrat, Dibutyl-
oder Dimethylphthalat oder Wasser, eingeschlossen sind. Geeignete
Pigmente, die in den Überzugsschichten
der vorliegenden Erfindung nützlich
sind, schließen,
ohne jedoch darauf eingeschränkt
zu sein, feinverteilte Weißmacher,
wie Titandioxid oder Calciumcarbonat, oder gefärbte Pigmente und Farbstoffe
oder eine Kombination davon ein. Vorzugsweise sind solche Pigmente
Niedrigrückstand-Pigmente nach dem
Auflösen.
Geeignete Streckmittel schließen Zucker,
wie Saccharose, oder Stärkehydrolysate,
wie Maltodextrin und Maissirup-Feststoffe, 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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Zusatzbestandteile
können
den Enzymkörnchen
der vorliegenden Erfindung zugesetzt werden. Zusatzbestandteile
können
folgendes einschließen:
Metallsalze; Solubilisatoren; Aktivatoren; Antioxidationsmittel;
Farbstoffe; Inhibitoren; Bindemittel; Geruchsstoffe; Enzym schützende Mittel/Abfangmittel,
wie Ammoniumsulfat, Ammoniumcitrat, Harnstoff, Guanidinhydrochlorid,
Guanidincarbonat, Guanidinsulfamat, Thioharnstoffdioxid, Monoethanolamin,
Diethanolamin, Triethanolamin, Aminosäuren, wie Glycin, Natriumglutamat
und dergleichen, Proteine, wie Rinderserumalbumin, Casein; Tenside,
einschließlich
anionischen Tensiden, ampholytischen Tensiden, nichtionischen Tensiden,
kationischen Tensiden und langkettigen Fettsäuresalzen; Builder; Alkali-Stoffe
oder anorganische Elektrolyte; Bleichmittel; Bläuungsmittel und fluoreszierende
Farbstoffe und Weißungsmittel;
Enzymstabilisatoren, wie Betain, Peptide und Verklumpungsinhibitoren.
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Vorzugsweise
sind die gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellten Körnchen
von ungefähr
runder oder sphärischer
Form.
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Die
echte oder volumetrische Dichte der Körnchen kann durch im Fachgebiet
gut bekannte Verfahren gemessen werden, wie durch Volumenverdrängung unter
Verwendung einer Flüssigkeit,
in der sich die Körnchen
nicht auflösen
(z. B. Eintauchen in Mineralöl).
Vorzugsweise besitzen die gemäß den hierin
angegebenen Lehren hergestellten Körnchen eine echte Dichte von
zwischen 0,95–1,4
g/cm3; weiter bevorzugt zwischen etwa 0,95–1,2 g/cm3; und am stärksten bevorzugt zwischen etwa
1–1,15
g/cm3.
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Die
Körnchen
der vorliegenden Erfindung können
besonders nützlich
im Zusammenhang mit flüssigen Detergentien
sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Körnchen
innerhalb eines flüssigen
Detergens dispergiert und suspendiert, welches einen Wassergehalt
von mehr als 50% und vorzugsweise mindestens etwa 60% aufweist.
In einer Ausführungsform
weisen die Körnchen
eine beibehaltene Aktivität
bei der Aufbewahrung während
3 Wochen bei 35° C
in einem derartigen flüssigen
Detergens von mindestens 50% und vor zugsweise mindestens 60% und
am stärksten
bevorzugt mindestens 70% (z. B. 85% oder größer) auf. In einer anderen
Ausführungsform
besitzen die Körnchen
eine beibehaltene Aktivität
bei Aufbewahrung während 4
Wochen bei 37° C
in einem solchen flüssigen
Detergens von mindestens 50% und vorzugsweise mindestens 60% und
am stärksten
bevorzugt mindestens 70% (z. B. 85% oder größer). In noch einer weiteren
Ausführungsform
besitzen die Körnchen
eine beibehaltene Aktivität
bei Aufbewahrung unter Umgebungs- oder Normal-Aufbewahrungsbedingungen
während
6 Monaten in einem derartigen flüssigen
Detergens von mindestens 50% und vorzugsweise mindestens 60% und
am stärksten
bevorzugt mindestens 70% (z. B. 85% oder größer).
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Die
hierin beschriebenen Körnchen
können
durch dem Fachmann auf dem Gebiet der Partikelherstellung bekannte
Verfahren, einschließlich,
ohne jedoch darauf eingeschränkt
zu sein, Marumerisierung, Trommelgranulierung, Wirbelbett-Sprühbeschichtung,
Pfannenbeschichtung oder eines anderen geeigneten Verfahrens, oder
Kombinationen solcher Techniken, hergestellt werden. Mehrere beispielhafte
Verfahren zur Herstellung der Partikelzusammensetzungen und Körnchen der
Erfindung werden als nächstes
beschrieben.
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In
einer Ausführungsform
wird ein Keimteilchen in einen Wirbelbettbeschichter geladen und
verwirbelt. Eine Beschichtungslösung,
bestehend aus einem Bindemittel oder einem Bindemittelsystem zusammen
mit einem nicht-porösen
oder minimal porösen
Material mit niedriger Dichte (z. B. Hohlkügelchen) und gegebenenfalls
einschließlich
anderer Materialien mit niedriger Dichte wird auf den Keim aufgesprüht, um ein
Partikel mit niedriger Dichte, oder einen Kern, herzustellen. Des
weiteren kann das nicht-poröse
oder minimal poröse
Material mit niedriger Dichte (und andere Materialien mit niedriger
Dichte, falls anwendbar) trocken zusammen mit Anwendung eines Bindemittel-Sprays
in entweder einem Pfannen- oder Wirbelbettbeschichter zugesetzt
werden. Nachdem der Kern erzeugt wird, kann ein Enzym auf den Kern
aufgeschichtet werden. Gegebenenfalls können auf dieses andere Schichten
folgen, deren Zweck beispielsweise besteht in Pufferung, Vorsehen
einer Schutzbarriere, Massenzuwachs bzw. Bulking, Vorsehen eines
anderen Materials mit zusätzlichem
Nutzen/Leistung. Schließlich
kann ein kosmetischer Überzug
aufgetragen werden, um ästhetische
Eigenschaften und Schutz vor der Umgebung bereitzustellen. Falls
gewünscht,
kann das gesamte Verfahren in einem Pfannenbeschichter ausgeführt werden.
Darüber
hinaus kann jedweder Teil dieses Verfahrens entweder in einem Pfannenbeschichter
oder einem Wirbelbettbeschichter ausgeführt werden.
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Geeignete
Keimteilchen zur Verwendung in dem eben beschriebenen Verfahren
schließen
zum Beispiel ein Zuckerkristall, Salzkristall, "Non-Pareil", eine Prille mit annehmbaren Schmelzpunkt,
ein extrudiertes Partikulat, ein Partikulat aus einer Trommelgranulation
etc. ein.
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In
einer anderen Ausführungsform
zur Bildung eines Körnchens
kann ein nicht-poröses
oder minimal poröses
Material mit niedriger Dichte (z. B. Hohlkügelchen) in eine Lösung beigemischt
werden, die aus geschmolzenen Komponenten und wenig oder gar keinem
Wasser oder anderem Lösungsmittel
besteht. Diese Lösung
kann auf eine Drehscheibe, Zentrifugaldüse oder jedweden anderen Typ
von Prilling-Vorrichtung eingespeist werden, welcher zur Erzeugung
sphärischer
Partikel mit Größen zwischen
50 und 3000 μm
verwendet werden soll. Die Prillen werden in einer gewissen Höhe über einer
Sammelfläche
erzeugt, was ihnen gestattet, sich abzukühlen und auszuhärten, während sie
herabfallen. Alternativ dazu kann ein Gegenstrom-Kühlluftfluss verwendet
werden, um die Prillenhärtung
zu erleichtern und Partikelgeschwindigkeiten zu steuern. Gegebenenfalls
kann Enzym zu der Heißschmelzenlösung in
der Form eines trockenen Pulvers, einer Enzymkristall-Aufschlämmung oder
-Paste, einer Enzympräzipitat-Aufschlämmung oder
-Paste oder in einer solubilisierten Form in entweder einem wässrigen
oder nicht-wässrigem
Lösungsmittel
zugegeben werden. Bei jeder der obenstehenden Enzymzugaben, kann
Lösungsmittel
der Flüssigträgerkonzentration
in der Heißschmelze
nicht über
einen Spiegel steigen, bei welchem sphäroidale, nicht-bröckelige
Prillen nicht länger
gebildet werden. Diese Enzymprillen können dann, als Option, kosmetisch überzogen
werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
werden Enzymkörnchen
mit niedriger Dichte der vorliegenden Erfindung durch ein Extrusionsverfahren
durch Zugeben des nicht-porösen
oder minimal porösen
Materials mit niedriger Dichte (z. B. Hohlkügelchen) zu der trockenen Mischung
und danach Verarbeiten, wie es zum Beispiel im U.S.-Patent Nr. 5
739 091 beschrieben wird, hergestellt.
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In
noch einer anderen Ausführungsform
werden Enzymkörnchen
der vorliegenden Erfindung mit geringer Dichte durch ein Trommel-Granulierungsverfahren
durch Zugeben des nichtporösen
oder minimal porösen
Materials mit niedriger Dichte (z. B. Hohlkügelchen) zu der trockenen Mischung
und Verarbeitung, wie beschrieben zum Beispiel in PCT WO 90/09440,
hergestellt.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform
kann das nicht-poröse
oder minimal poröse
Material mit niedriger Dichte (z. B. Hohlkügelchen) in einer Lösung/Aufschlemmung
beigemischt werden, welche verwendet wird, um den Kern eines mikroeingekapselten
Produktes herzustellen. Diese Lösung
kann zusammen mit einer Hüllenlösung durch
eine Binär-Phasen-Düse gesprüht werden,
wobei die Kernlösung
durch die innere Flüssigkeitsöffnung austritt
und die Hülllösung durch
die äußere konzentrische
Flüssigkeitsöffnung austritt,
und durch Zentrifugalkraft, mechanische Vibration, Strahlschneiden,
Schallbehandlung, Querscherung aus einem Flüssigkeits- oder Gasstrom, elektromagnetisches
Feld etc. zerstäubt
werden. Abhängig
von der Hülle
kann das mikroeingekapselte Material in einem Flüssigkeits-basierendem Sammelbad,
einem festen Medium, welches das Rieseln des Produktes erleichtert,
oder in einem statischen oder Gegenstromluftfluss, welcher Härtung/Ausbildung
des Produktes gestattet, bevor es ein Sammelgefäß erreicht, gesammelt werden.
Gegebenenfalls kann das mikroeingekapselte Material getrocknet und/oder
kosmetisch überzogen
werden.
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Die
Hülle kann
aus jedwedem Materialien) aufgebaut sein, welche den inneren Kern
effizient einschließen
und ausreichend Steifigkeit vorsehen, so dass man mit der Mikrokapsel
in relevanten Anwendungen ohne eine signifikante Verformung, Agglomeration,
Zersetzung oder anderweitigen Unbrauchbarmachung umgehen kann.
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Es
sollte angemerkt werden, dass Technologien, wie Extrusion und Trommelgranulation,
worin eine signifikante Kompressionskraft bei der Herstellung eines
Körnchens
eingesetzt wird, manche Materialien mit niedriger Dichte ausschließen könnten, wenn
sie unter dem Granulations-Arbeitsdruck die Struktur von niedriger
Dichte nicht beibehalten können.
Für diese
Technologien muss ein Material mit niedriger Dichte mit einer zufriedenstellenden
Druck/Kompressions-Toleranz verwendet werden.
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Beispiele
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Die
folgenden Beispiele sind repräsentativ
und nicht als einschränkend
beabsichtigt. Der Fachmann auf dem Gebiet könnte andere Enzyme, Füllstoffe,
Bindemittel, Keimteilchen, Verfahren und Beschichtungsmittel, basierend
auf den Belehrungen hierin, wählen.
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Beispiel 1
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Pfannen-beschichtete Kerne
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50
kg "Non-Pareils", gesiebt zu zwischen
35 bis 40 Standard-Mesh, wurden in einen 350 Liter großen Pfannenbeschichter
eingefüllt.
Die Pfanne wurde rotiert, und das Produkt wurde auf ungefähr 50°C erwärmt. Ungefähr 1535
Gramm Saccharosesirup, 62,5 % w/w, wurden auf die Non-Pareils aufgesprüht, bis
sie ausreichend nass waren. 432 Gramm Borsilikat-Hohlkügelchen
(Q-cel 60425, hergestellt von PQ Corporation) wurden zu der Pfanne
gegeben und über
die gesamten Non-Pareils dispergiert. Die Pfanne wurde sich drehen gelassen,
bis die Non-Pareils ausreichend trocken waren. Dieses Verfahren
der Bestandteilzugabe und -trocknung wurde weitere 40 Male wiederholt.
Nach 41 Zugaben wurden die Teilchen in zwei äquivalente Beschichtungspfannen
aufgeteilt.
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In
jede Pfanne wurden 1535 Gramm Saccharosesirup gesprüht. Anschließend wurden
640 Gramm Hohlkügelchen
zugegeben. Dieses Zugabeverfahren wurde in jeder Pfanne 18mal durchgeführt. Anschließend wurden
23 weitere Hohlkügelchen-Zugaben
in jeder Pfanne durch Sprühen
von 1535 Gramm Saccharosesirup und Zugeben von 768 Gramm Hohlkügelchen
für jede
Zugabe ausgeführt.
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Nachdem
alle der Hohlkügelchen-Zugaben
vollständig
waren, wurden 3 Zugaben einer Shellac-Lösung (Konditoreiglasur) aufgetragen,
welche sich auf insgesamt 2 % w/w des Endproduktes beliefen.
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Diese
Kerne mit niedriger Dichte wurden geerntet und auf zwischen 14 bis
25 Standard-Mesh gesiebt. Das letztendliche Erntegewicht belief
sich auf 232 kg.
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Sprühbeschichtung
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35
kg der pfannenbeschichteten Kerne mit niedriger Dichte wurden in
einen Deseret-60-Wirbelbettbeschichter
geladen und verwirbelt. Hierzu wurden 65,8 kg einer Lösung, enthaltend
7,3% aktive alkalische Protease und 2,1 % Polyvinylpyrolidin (Luviskol
K-17 von BASF) auf die Kerne sprühbeschichtet.
Anschließend wurde
eine Lösung
von 40 % Feststoffgehalt, enthaltend 4,8 kg trockene Maisstärke, 2,118
kg Saccharose und 0,142 kg hydratisierte Stärke, auf die Enzympartikel
sprühbeschichtet.
Schließlich
wurde eine kosmetische Überzugslösung, enthaltend
3,62 kg Hydroxymethylcellulose (Methocel E von Dow Chemical), 4,352
kg Titandioxid und 0,731 kg Polyethylenglycol (PEG 600), als ein
Endüberzug
sprühbeschichtet.
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Sprühbeschichtungs-Parameter:
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61,2
kg Endprodukt wurden geerntet. Die volumetrische Dichte, welche
durch Eintauchen in Mineralöl bestimmt
wurde, belief sich auf 1,18 g/ml.
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Beispiel 2
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Die
folgenden Trockenbestandteile wurden in einem Hobard-Mixer vermischt:
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- a) 600 Gramm Borsilikat-Hohlkügelchen
(Q-cel 60425)
- b) 1050 Gramm "yellow
dent"-Maisstärke
- c) 600 Gramm Cellulosefasern (Arbosel 600-30)
- d) 360 Milligramm Lactose
- e) 300 Gramm Hoch-MG-Polyethylenglykol (PEG 3350 von Dow)
- f) 36 Gramm Niedrig-MG-Polyethylenglykol (PEG 2200 von Dow)
- g) 39 Gramm Polyvinylpyrolidin (Luviskol K-30 von BASF)
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Zu
dieser trockenen Mischung wurden 1615 Gramm Wasser langsam beigemischt,
um einen geeigneten Extrusionsteig herzustellen. Der Teig wurde
dann zu Strängen
mit einer 0,8-mm-Düse extrudiert.
Die extrudierten Stränge
wurden dann marumerisiert, um ungefähr sphärische Partikel herzustellen.
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695
Gramm der Marumen mit niedriger Dichte wurden in einen Vector-FL-1-Wirbelbett-Sprühbeschichter
geladen und mit 65 CFM an 85°C-Verwirbelungsluft
verwirbelt. Hierauf wurden 1710 Gramm einer Lösung mit 17 % w/w Gesamtfeststoffgehalt,
enthaltend 25 Gramm Polyvinylpyrolidin, und 1685 Gramm eines flüssigen Enzymkonzentrats,
enthaltend 7,4 % alkalische Protease, auf die Marumen mit niedriger
Dichte sprühbeschichtet.
Anschließend
wurden 1318 Gramm einer Lösung
mit 25 % w/w Gesamtfeststoffgehalt, welche 66 Gramm Lecithin (Ultralec-G
von ADM) und 263 Gramm "yellow
dent"-Maisstärke enthielt,
auf die Enzym-Marumen sprühbeschichtet.
Anschließend
wurden 1520 Gramm einer Lösung mit
13 % w/w Gesamtfeststoffgehalt, welche 82 Gramm Hydroxypropylmethylcellulose
(Methocel E-15), 99 Gramm Titandioxid und 17 Gramm Polyethylenglycol
(PEG600) einschloss, auf die Marumen als ein kosmetischer Überzug überschichtet.
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1322
Gramm Produkt wurden gewonnen, und zwar mit einer volumetrischen
Dichte von 1,14 g/ml, wie durch Eintauchen in Mineralöl bestimmt
wurde.
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Beispiel 3
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Die
folgenden Trockenbestandteile wurden in einem Hobard-Mixer vermischt:
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- a) 600 Gramm Borsilikat-Hohlkügelchen
(Q-cel 60425)
- b) 1050 Gramm "yellow
dent"-Maisstärke
- c) 600 Gramm Cellulosefasern (Arbosel 600-30)
- d) 360 Milligramm Lactose
- e) 300 Gramm Hoch-MG-Polyethylenglykol (PEG 3350 von Dow)
- f) 36 Gramm Niedrig-MG-Polyethylenglykol (PEG 2200 von Dow)
- g) 39 Gramm Polyvinylpyrolidin (Luviskol K-30 von BASF)
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Zu
dieser trockenen Mischung wurden 2413 Gramm einer Lösung, welche
11,4 % alkalische Protease enthielt, langsam beigemischt, um einen
geeigneten Extrusionsteig herzustellen. Der Teig wurde dann mit
einer 0,8-mm-Düse
zu Strängen
extrudiert. Die extrudierten Stränge
wurden dann marumerisiert, um ungefähr sphärische Partikel herzustellen.
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952
Gramm der Marumen mit niedriger Dichte wurden in einen Vector-FL-1-Wirbelbett-Sprühbeschichter
geladen und mit 65 CFM an 85 °C-Verwirbelungsluft
verwirbelt. Hierzu wurden 1318 Gramm einer Lösung mit 25 % w/w Gesamtfeststoffgehalt,
welche 66 Gramm Lecithin (Ultralec-G von ADM) und 263 Gramm "yellow dent"-Maisstärke enthielt,
auf die Enzym-Marumen sprühbeschichtet.
Anschließend
wurden 1520 Gramm einer Lösung
mit 13% w/w Gesamtfeststoffgehalt, einschließend 74 Gramm Hydroxypropylmethylcellulose
(Methocel E-15), 89 Gramm Titandioxid, 20 Gramm Neodol 23/6.5 (Shell
Chemical) und 15 Gramm Polyethylenglycol (PEG600), auf die Marumen
als ein kosmetischer Überzug überschichtet.
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1378
Gramm Produkt wurden gewonnen, mit einer volumetrischen Dichte von
0,96 g/ml, wie bestimmt durch Eintauchen in Mineralöl.
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Beispiel 4
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7,81
kg Saccharose-Keime, welche zwischen 35 bis 50 Standard-Mesh gesiebt
worden waren, wurden in einen Glatt-GPCG-30-Wirbelbettbeschichter
geladen und mit einem Verwirbelungsluftstrom aus Heißluft verwirbelt.
Hierzu wurden 126 kg einer Lösung
mit 35 % w/w Gesamtfeststoffgehalt, enthaltend 35 kg einer Enzymlösung, enthaltend
3718 PU/Gramm alkalische Protease, 32 kg Yellow-Dent-Maisstärke, 56,2
kg einer Lösung,
enthaltend 3,1 kg "ausgekochte" Yellow-Dent-Stärke, 1,3
kg Saccharose, 1,9 kg Borsilikat-Hohlkügelchen (Q-cel 6048) und 76 Gramm 98%ige Ameisensäure, auf
die Saccharosekeime sprühbeschichtet.
Anschließend
wurden 56,3 kg einer Lösung
mit 13 % w/w Gesamtfeststoffgehalt, enthaltend 3,3 kg Hydroxypropylmethylcellulose
(Methocel E-15), 3,3 kg Titandioxid und 0,7 kg Polyethylenglycol
(PEG600), auf die Enzympartikel als ein kosmetischer Überzug sprühbeschichtet.
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Es
wurden 42,6 kg Produkt gewonnen, wobei 95,7 % des Produktes größer als
600 μm und
kleiner als 1,18 mm waren. Die Aktivität der Enzympartikel belief
sich auf 2314 PU/Gramm. Die durch Eintauchen in Mineralöl bestimmte
volumetrische Dichte belief sich auf 1,20 g/ml.
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Beispiel 5
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Analyse von Körnchen
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Stabilität
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Im
Hinblick auf die Stabilität
gegenüber
Chemikalien (Detergens) zeigen Körnchen
der vorliegenden Erfindung vorzugsweise nicht mehr als etwa 50 %
Aktivitätsverlust
nach 4 Wochen Lagerung bei 37°C
in Detergens und Reinigungsmitteln (z. B. Geschirrspülmitteln,
Wäschewaschmitteln
und Reinigungslösungen
für heiße Oberflächen). Weiter
bevorzugt weisen die hierin beschriebenen Körnchen eine nach 4 Wochen bei
37 °C verbleibende
minimale Aktivität
von 70 % auf. Noch weiter bevorzugt weisen die hierin beschriebenen
Körnchen
eine nach 4 Wochen bei 37 °C
verbleibende minimale Aktivität
von 85 % auf. In Tests, die zur Unterstützung der Erfindung durchgeführt wurden,
zeigten die Körnchen
von Beispiel 1 eine nach 4 Wochen bei 37 °C verbleibende Aktivität von fast
85 % auf.
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Staub-Tests
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Zwei
häufig
verwendete Verfahren zur Messung von Enzymkörnchen-Staub sind der Heubach-Abriebtest
und der Elutriationstest. Diese Tests versuchen die Neigung von
Enzymkörnchen
zu quantifizieren, in der Luft befindliche Proteinaerosole zu erzeugen,
welche allergische Reaktionen unter Arbeitern in Reinigungsmittelfabriken
möglich
machen könnten.
Diese Tests sind ausgelegt, um bestimmte mechanische Wirkungen zu reproduzieren,
die typisch für
Handhabungs-, Beförderungs-
und Mischoperationen sind, welche angewandt werden, um Enzymkörnchen in
Detergentien im kommerziellen Maßstab beizumischen.
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Im
Elutriationstest werden Enzymkörnchen
auf eine Glasfritte innerhalb eines großen Glasrohres gebracht und
mit einem konstanten trockenen Luftstrom über eine festgelegte Zeitdauer
hinweg verwirbelt. Im Heubach-Abriebtest werden Körnchen in
eine kleine zylindrische Stahlkammer gebracht, die ausgestattet
ist mit einer Rotier-Schaufel und Stahlkugeln; die Körnchen werden
durch die Schaufel und die Kugeln herumgeschoben, während ein
trockener Luftstrom durch die Kammer nach oben perkoliert. In beiden
Tests wird Staub, welcher von den Partikeln durch den Luftstrom
abgestriffen wurde, auf einem Glasfaserfilter für die anschließende Gewichtsmessung
und Aktivitätsbestimmung
eingefangen. Der Elutriationstest simuliert die Entfernung von Oberflächenstaub
durch vorsichtige Begießungs-
und Verwirbelungs-Wirkungen; der Heubach-Test ist eine stärker belastende
Simulation der Zerkleinerungskräfte,
welche üblicherweise
bei industriellen Pulvermischungs-, Beförderungs- und Sieb-Arbeitsschritten
angetroffen werden. Zusätzliche
Einzelheiten dieser Tests können
zum Beispiel in "Enzymes
in Detergency",
Hrsg.: Jan H. van Ee, et al., Kapitel 15, S. 310-312 (Marcel Dekker,
Inc., New York, NY (1997)) und den darin zitierten Literaturbezugsstellen
gefunden werden.
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Körnchen der
vorliegenden Erfindung zeigen vorzugsweise einen Staubwert von weniger
als 1 μg/g (aktivem
Staub), wie bestimmt durch den Elutriationstest. Beispielhafte Körnchen,
welche zur Unterstützung der
vorliegenden Erfindung getestet wurden, zeigen einen Staubwert,
der nicht größer als
1 μg/g ist.
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Enzymfreisetzung
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Ein
allgemein angewandtes Verfahren zum Messen der Enzymfreisetzung
aus einem Körnchen
unter typischen Bedingungen für
Flüssigkeitsanwendungen
ist der Enzymauflösungstest.
In diesem Test werden Körnchen
zu einer Flüssigkeit
gegeben, welche chemisch äquivalent
zu den Anwendungsbedingungen ist. Die Testflüssigkeit kann bei verschiedenen
Temperaturen angesetzt werden, um den Test in Bezug auf verschiedene
Anwendungstemperaturen vorzunehmen. Die körnchenhaltige Flüssigkeit
wird unter Bedingungen bewegt, welche Anwendungsbedingungen ähnlich sind,
und Proben von partikelfreier Flüssigkeit
werden mit einer Filterspritze an verschiedenen Zeitpunkten entnommen.
Die Proben werden dann hinsichtlich Enzymaktivität geassayt (z. B. hinsichtlich
Proteasen, mittels Standardassay unter Beteiligung der Hydrolyse
von Caseinsubstrat).
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Bei
Körnchen
der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise mindestens 80 % und
bevorzugt mindestens 90 % der Enzymaktivität innerhalb von 5 Minuten bei
15°C in
die Flüssigkeit
freigesetzt. Weiter bevorzugt wird bei den hierin beschriebenen
Körnchen
ein Minimum von 90 % der Enzymaktivität innerhalb von 3 Minuten bei
15°C in
die Flüssigkeit
freigesetzt. Beispielhafte Körnchen,
welche zur Unterstützung
der vorliegenden Erfindung getestet worden sind, zeigen eine Enzymfreisetzungsgeschwindigkeit
von nicht weniger als 90 % in 5 Minuten bei 15°C, und der Großteil zeigt
eine Enzymfreisetzungsgeschwindigkeit von nicht weniger als 90 %
in 3 Minuten bei 15°C.
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