DE60200619T2

DE60200619T2 - Verfahren zur Herstellung einer Carotinoid-Emulsion

Info

Publication number: DE60200619T2
Application number: DE60200619T
Authority: DE
Inventors: Toshiki Kitakanbara-gun Mori; Satoshi Kitakanbara-gun Mimura; Tomonari Kitakanbara-gun Nakatani
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2022-01-09
Also published as: ATE269301T1; EP1227082A1; CN1367167A; KR20020062835A; US20020099102A1; EP1227082B1; DE60200619D1; US6664300B2; HK1048300A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Carotinoid-Emulsion.
Carotinoide kommen häufig in der Natur vor und werden vielfältig als Farbstoffe für Nahrungsmittel, etc. verwendet, wofür die Eigenschaft ausgenützt wird, dass sie eine gelbe bis rote Farbe besitzen. Von einigen Carotinoiden ist außerdem bekannt, dass sie Provitamin A Aktivität, krebsinhibierende Wirkung oder ähnliches zeigen, und sie sind eine Verbindungsgruppe, die Aufmerksamkeit auch aus einem pharmakologischen Gesichtspunkt anzieht. Es gibt viele Isomere bei den Carotinoiden, die auf vielen Kohlenstoff-Kohlenstoff Doppelbindungen beruhen, die sie besitzen, und wenn eine Verwendung als Farbstoffe oder eine Verwendung als ein physiologisch aktives Mittel, wie ein Provitamin A aktives Mittel, in Betracht gezogen wird, sind Carotinoide mit einem hohen trans-Form Anteil bevorzugt.
Carotinoide sind Verbindungen, die bei gewöhnlicher Temperatur in einem kristallinen Zustand vorliegen, und sie besitzen einen hohen Schmelzpunkt, sind unlöslich in Wasser, extrem schlecht löslich in organischen Lösungsmitteln oder Fetten und Ölen, und darüber hinaus neigen sie dazu, bei Hitze zu isomerisieren, und sie neigen dazu mit Sauerstoff oder Licht leicht denaturiert zu werden. Wenn es deshalb beabsichtigt ist, Carotinoide als Farbstoffe für Nahrungsmittel oder als ein physiologisch aktives Mittel zu verwenden, müssen sie in stabile und leicht verwendbare Formen verarbeitet werden. Als ein Verfahren hierfür gibt es ein Verfahren zur Herstellung einer Emulsion eines Carotinoids durch Mischen des Carotinoids in Fette und Öle und anschließendes Emulgieren der Mischung in eine wässrige Lösung.
Bekannte Verfahren zur Herstellung einer Emulsion eines Carotinoids schließen ein (1) ein Verfahren zur Herstellung einer Carotinoid-Präparation durch Herstellen, bei 100 bis 160°C, einer übergesättigten Lösung eines Carotinoids in einem Speiseöl, das bei ca. 20 bis 40°C eine Flüssigkeit ist und Emulgieren dieser übergesättigten Lösung in eine wässrige Gelatinesubstanz (siehe U.S. Patent Nr. 2,861,891), (2) ein Verfahren zur Herstellung einer β-Carotin-Präparation mit einem hohen trans-Form Anteil durch Erhitzen von trans-Form β-Carotin, Fetten und Ölen und Limonen, um eine Lösung herzustellen, Gewinnen des Limonens und Umwandeln der resultierenden Ölschicht, welche das trans-Form β-Carotin enthält, in eine Emulsion in Gegenwart eines Emulgators (siehe japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-119933), (3) ein Verfahren zum Inkontaktbringen einer Suspension eines Carotinoids in einem hochsiedenden Öl mit überhitztem Dampf für maximal 30 Sekunden und Emulgieren der resultierenden Mischung in einer wässrigen Lösung von Kolloid (siehe japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 3– 66615), (4) ein Verfahren zum schnellen Lösen eines Carotinoids, zusammen mit einem Speiseöl in der 1,5- bis 20-fachen Masse des Carotinoids und einem Emulgator, in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel, das mit Wasser mischbar ist, bei einer Temperatur von 50 bis 240°C, dem anschließenden unmittelbaren Mischen der resultierenden Lösung mit einer wässrigen Lösung eines protektiven Kolloids bei einer Temperatur von 0 bis 50°C, um die hydrophilen Lösungsmittelbestandteile in die wässrige Phase zu bewegen, und zu diesem Zeitpunkt Ändern der hydrophoben Ölphase, welche das Carotinoid enthält und löst, zu einer feinen Dispersionsphase (siehe japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 63-196242), und (5) ein Verfahren zum Zuführen einer Suspension eines Carotinoids in ein organisches Lösungsmittel, das mit Wasser nicht mischbar ist, in einen Wärmetauscher für eine Durchlaufzeit von weniger als 5 Sekunden, um die Suspension auf 100 bis 250°C aufzuheizen, schnelles Mischen der resultierenden Lösung mit einer wässrigen Lösung aus leicht quellbarem Kolloid bei einer Temperatur in dem Bereich von 20 bis 100°C, und dem anschließenden Entfernen des organischen Lösungsmittels (siehe japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-186224).
Die Zusammenfassung der JP 06-172170 betrifft eine Pulverpräparation, die Carotinoide enthält, die als Zusatzstoff für Nahrungsmittel, Arzneimittel, Kosmetika und Futter verwendet wird.
Das Verfahren der oben genannten (1) ist wirtschaftlich nachteilig, weil das sichtbare Absorptionsspektrum des erhaltenen Carotinoid-Trockenpulvers niedriger wird, und beispielsweise im Fall des Färbens von Nahrungsmitteln die verwendete Menge des Carotinoid-Trockenpulvers gesteigert werden muss, um einen gewünschten Wert an Farbstärke zu erhalten. Das Verfahren der oben genannten (2), in dem Limonen zum Inhibieren der Isomerisierung des trans-Form β-Carotins verwendet wird, wenn das trans-Form β-Carotin zum Lösen erhitzt wird, weist die Probleme auf, dass dieselbe Menge oder mehr des Limonens wie Fett oder Öl verwendet werden muss, und dass weiterhin, weil Limonen im Endprodukt nicht benötigt wird, ein Schritt es zu entfernen unvermeidbar ist. Das Verfahren der oben genannten (3) weist die Probleme auf, dass es teure Vorrichtungen benötigt, weil überhitzter Dampf, der in hoher Temperatur und hohem Druck vorliegt, verwendet wird, und weiterhin weil Wasser, das sich in dem überhitzten Dampf bildet, zusätzlich zu dem Wasser, das in der wässrigen Lösung des Kolloids enthalten ist, in die resultierende Emulsion gelangt. Falls die Herstellung des Carotinoid-Pulvers aus der Emulsion beabsichtigt ist, muss eine große Menge an Wasser entfernt werden. Die Verfahren der oben genannten (4) und (5) weisen Probleme auf, da das verwendete organische Lösungsmittel für das Endprodukt nicht notwendig ist, muss es entfernt werden und da die Verwendung einer großen Menge des organischen Lösungsmittels benötigt wird, was die Ausbeute erniedrigt. Deshalb ist es schwer zu sagen, dass irgendeines dieser Verfahren ein industriell vorteilhaftes Herstellungsverfahren ist.
Daher liegt das Ziel der Erfindung darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die Fähigkeit besitzt, eine Emulsion enthaltend ein Carotinoid als einen wirksamen Bestandteil, wobei das Carotinoid einen hohen gesamt trans-Form Anteil behält, mit guter Ausbeute, einfach und industriell vorteilhaft, herzustellen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben intensive Forschung betrieben, um das oben genannte Ziel zu erreichen. Als ein Ergebnis haben wir herausgefunden, dass es in Schritten der Herstellung einer Carotinoid-Emulsion, unter Verwendung eines Verfahrens zum Hindurchleiten einer Suspension eines Carotinoids in eine hochsiedende, organische Flüssigkeit, in einer kurzen Zeit, durch eine Röhre mit einem besonderen Leitungsdurchmesser, erhitzt auf eine Temperatur in einem besonderen Bereich, oder in einem Verfahren zum Mischen der Suspension, in einer kurzen Zeit, mit einer hochsiedenden, organischen Flüssigkeit (vorzugsweise dieselbe hochsiedende organische Flüssigkeit, die in der Herstellung der Suspension verwendet wird), erhitzt auf einen besonderen Temperaturbereich, möglich ist, eine große Menge der Hitze an die Suspension in einer kurzen Zeit abzugeben, und das Carotinoid in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit mit Verhinderung der Isomerisierung des Carotinoids zu lösen, und durch Verwenden eines Verfahrens des sofortigen Emulgierens der resultierenden Lösung ist möglich, eine Carotinoid-Emulsion herzustellen, die kein organisches Lösungsmittel und keine große Menge an Wasser, die für die Endprodukte nicht notwendig sind, enthält.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Carotinoid-Emulsion, welches das Erhitzen einer Suspension des Carotinoids in einer hochsiedenden, organischen Flüssigkeit (im folgenden manchmal nur als "Carotinoid-Suspension" abgekürzt), durch Hindurchleiten der Suspension durch eine Röhre mit 0,1 bis 50 mm Innendurchmesser, welche auf eine Temperatur im Bereich von 120 bis 700°C für eine Durchlaufzeit von 0,05 bis 5 Sekunden erhitzt wird, oder das Mischen der Suspension mit einer hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, welche auf den Bereich von 120 bis 500°C für eine Zeit von 0,05 bis 10 Sekunden erhitzt wird, um das Carotinoid zu lösen, und dann das sofortige Zugeben der resultierenden Lösung in eine wässrige Lösung eines Emulgators, um die Lösung zu emulgieren, umfasst, wobei die hochsiedende, organische Flüssigkeit ein Paraffin mit 10 bis 40 Kohlenstoffatomen, eine Terpenverbindung mit 10 bis 50 Kohlenstoffatomen oder ein Fettsäureglycerid mit 10 bis 80 Kohlenstoffato men ist, und wobei der Emulgator ein Fettsäureester von Ascorbinsäure, ein Sucrosefettsäureester oder ein Sorbitanfettsäureester ist.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. In Figur 1 besitzen die Bezugszeichen jeweils die folgenden Bedeutungen.

1: Tank
2: Messpumpe
3: Behälter enthaltend ein Heizmedium
4: Röhre
5: Unterbrechervorrichtung
6: Emulgator
7: Behälter (eine wässrige Lösung eines Emulgators ist vorgesehen)
8: Aufnahmevorrichtung
9: Heizvorrichtung

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. In Figur 2 besitzen die Bezugszeichen jeweils die folgenden Bedeutungen.

11,16: Tank
12,17: Messpumpe
13: Behälter enthaltend ein Heizmedium
14: Heizvorrichtung
15,18,19: Röhre
20: Unterbrechervorrichtung
21: Emulgator
22: Gefäß (eine wässrige Lösung eines Emulgators ist vorgesehen)
23: Aufnahmevorrichtung
K: Hahn

Als Carotinoide, die in der Erfindung verwendet werden, können beispielhaft β-Carotin, Canthaxanthin, Astaxanthin, Apocarotinal, Citranaxanthin, Cryptoxanthin, etc. genannt werden. Bezüglich der Größe der Kristalle der Carotinoide, um das Lösen des Carotinoids in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit durch Erhitzen einer Suspension eines Carotinoids in einer hochsiedenden, organischen Flüssigkeit einfach durchzuführen, ist es bevorzugt, Kristalle mit einer Teilchengröße von 50 μm oder weniger zu verwenden, und es ist weiterhin bevorzugt, Kristalle mit einer Teilchengröße von 15 μm oder weniger zu verwenden.
Im Rahmen der Beschreibung schließt der Begriff "hochsiedende, organische Flüssigkeit" Paraffine mit 10 bis 40 Kohlenstoffatomen; Terpenverbindungen mit 10 bis 50 Kohlenstoffatomen wie Myrcen, Terpentinöl und Squalan; Fettsäureglyceride mit 10 bis 80 Kohlenstoffatomen, ein, und insbesondere sind Fettsäureglyceride mit 10 bis 80 Kohlenstoffatomen gemeint. Als solche Fettsäureglyceride können beispielsweise Fettsäuretriglyceride genannt werden wie Glyceryltricaprylat, Glyceryltrilaurat, Glyceryltrimyristat, Glyceryltripalmitat, Glycenltristearat, Glyceryltrioleat, Glyceryltrilinolat und Glyceryltrilinolenat, Fettsäurediglyceride, welche in einer solchen Form vorliegen, dass eine Fettsäure aus den Fettsäuretriglyceriden entfernt ist, wie Glyceryldicaprylat, Glyceryldilaurat, Glyceryldimyristat, Glyceryldipalmitat, Glyceryldistearat, Glyceryldioleat, Glyceryldilinolat und Glyceryldilinolenat, und weiterhin Fettsäuremonoglyceride, welche in einer solchen Form vorliegen, dass zwei Fettsäuren aus den Fettsäuretriglyceriden entfernt werden, wie Glycerylmonocaprylat, Glycerylmonolaurat, Glycerylmonomyristat, Glycerylmonopalmitat, Glycerylmonostearat, Glycerylmonooleat, Glycerylmonolinolat und Glycerylmonolinolenat. Diese Fettsäureglyceride können alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden, und es ist selbstverständlich möglich Speiseöle zu verwenden, von denen jedes eine Mischung von Fettsäureglyceriden, wie Sojabohnenöl, Maisöl, Erdnussöl, Kokosnussöl, Sesamöl, Sonnenblumensamenöl und Baumwollsamenöl ist, die für gewöhnlich verwendet werden. Mischungen von Fettsäuretriglyceriden, Fettsäuredigylceriden und Fettsäuremonoglyceriden in beliebigen Anteilen sind ebenfalls von der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit der Erfindung eingeschlossen.
Solche hochsiedenden, organischen Flüssigkeiten besitzen für gewöhnlich einen Siedepunkt von 150°C oder mehr bei gewöhnlichem Druck, und sie wirken als ei ne Lösungs-/Trägersubstanz für Carotinoide, die in der Erfindung verwendet werden.
Carotinoide sind empfindlich gegenüber Sauerstoff, und deshalb ist es bevorzugt, der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit für eine Carotinoid-Suspension ein Antioxidans hinzuzufügen. Als das Antioxidans kann beispielsweise t-Butylhydroxyanisol, t-Butylhydroxytoluol, Vitamin E, etc. genannt werden, und Vitamin E ist besonders bevorzugt. Diese Antioxidansien können mit der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit in jedem Anteil gemischt und verwendet werden, aber es ist für gewöhnlich bevorzugt, ein solches Antioxidans in dem Bereich des 0- bis 10-fachen Gewichts des verwendeten Carotinoids zu verwenden.
Es gibt keine besondere Begrenzung des Anteils des Carotinoids in dem hochsiedenden, organischen Lösungsmittel bei der Herstellung einer Carotinoid-Suspension, aber für gewöhnlich ist es bevorzugt, dass der Gehalt an Carotinoid in der gesamten Suspension in dem Bereich von 0,5 bis 90 Gew.-% liegt, und es ist weiterhin bevorzugt, dass der Gehalt in dem Bereich von 1 bis 40 Gew.-% liegt.
Gemäß der Erfindung wird zunächst eine Suspension eines Carotinoids in einer hochsiedenden, organischen Flüssigkeit erhitzt, um das Carotinoid zu lösen. Es gibt zwei Verfahren für dieses Lösen durch Erhitzen, und eines davon ist ein Verfahren zum Erhitzen der Suspension in einer kurzen Zeit durch Hindurchführen der Suspension durch eine erhitzte Röhre, um das Carotinoid zu lösen, und das andere ist ein Verfahren zum Erhitzen der Suspension in einer kurzen Zeit durch Mischen der Suspension mit einer erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, um das Carotinoid zu lösen.
In dem ersten Verfahren zum Erhitzen kann die Heiztemperatur der Röhre in Abhängigkeit von der Art der Carotinoide und der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, welche die hindurchzuführende Suspension bildet, des verwendeten Anteils des Carotinoids gegenüber der hochsiedenden organischen Flüssigkeit, der Durchführungsmenge und der Durchführungsgeschwindigkeit der Suspension etc. variiert werden, aber die Heiztemperatur liegt notwendigerweise in dem Bereich von 120 bis 700°C, vorzugsweise in dem Bereich von 120 bis 600°C, weiter bevorzugt in dem Bereich von 130 bis 500°C. Wenn die Heiztemperatur der Röhre niedriger als 120°C ist, findet das Lösen des Carotinoids in der Carotinoid-Suspension nicht ausreichend statt und ungelöste Carotinoid-Kristalle bleiben zurück und aufgrund dieser verbleibenden Kristalle wird die Dispersionsfähigkeit des Carotinoids in der am Ende erhaltenen Carotinoid-Emulsion herabgesetzt. Wenn darüber hinaus die Heiztemperatur der Röhre höher als 700°C ist, wird das Carotinoid selbst durch die Hitze zerstört.
Als Mittel zum Heizen der Röhre können gewöhnliche Heizmittel verwendet werden, wie ein Verfahren zur Verwendung eines Gasbrenners, einer elektrischen Heizung, elektromagnetischer Induktion oder ähnliches, ein Verfahren zum Heizen der Röhre unter Verwendung eines organischen Heizmediums wie ein gewöhnliches Heizmedium-Öl oder ein anorganisches Heizmedium wie HTS (Hitzetransfersalz: Mischung aus Natriumnitrit, Natriumnitrat und Kaliumnitrat).
Bevor sie durch die erhitzte Röhre durchgeführt wird, kann die Carotinoid-Suspension zuvor auf eine solche Temperatur aufgeheizt werden, dass das Carotinoid nicht isomerisiert. Wenn die Carotinoid-Suspension zuvor erhitzt wird, liegt die Heiztemperatur für gewöhnlich vorzugsweise in dem Bereich von 40 bis 140°C, und weiter bevorzugt in dem Bereich von 60 bis 120°C.
Das Material der Röhre ist nicht besonders begrenzt, solange es in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar ist, und es schließt beispielsweise Metalle wie Eisen, rostfreien Stahl und Titan, Gläser, etc., ein. Bezüglich der Form der Röhre kann jede Form angepasst werden, und Beispiele davon sind lineare Röhren, Röhren mit gekrümmter Form, etc. Weiterhin ist es angesichts einer weiteren Verbesserung der Ausbeute ebenfalls möglich, eine Vielzahl von Röhren mit paralleler Verbindung zu verwenden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt der verwendete Innendurchmesser der Röhre notwendigerweise in dem Bereich von 0,1 bis 50 mm und vorzugsweise in dem Bereich von 0,5 bis 10 mm. Wenn eine solche dünne Röhre, deren Innendurchmesser weniger als 0,1 mm beträgt, verwendet wird, wird voraussichtlich eine Verstopfung der Röhre auftreten, wenn die Carotinoid-Suspension durchgeführt wird, und andererseits, wenn die Röhre einen Innendurchmesser von mehr als 50 mm besitzt, wird es sehr schwer, die Carotinoid-Suspension in einer kurzen Zeit auf eine solche Temperatur zu erhitzen, so dass sich das Carotinoid in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit löst.
Bezüglich der Dicke der Röhre gibt es keine besondere Beschränkung, aber angesichts der wirksamen Weitergabe der Hitzemenge an die Carotinoid-Suspension und angesichts des Widerstands des Drucks, der auf die Röhre wirkt, wenn die Suspension hindurchgeführt wird, liegt die Dicke der Röhre für gewöhnlich vorzugsweise in der Größenordnung von 1/10 bis 10-fach des Innendurchmessers der Röhre, weiter bevorzugt in der Größenordnung von 1/5 bis 5-fach des Innendurchmessers.
Die Länge des Röhrenabschnitts, der im Bereich von 120 bis 700°C erhitzt wird, kann in Abhängigkeit der Carotinoide und der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, welche die durchzuführende Carotinoid-Suspension bilden, des verwendeten Anteils des Carotinoids gegenüber der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit und der Durchführmenge und Durchführgeschwindigkeit der Suspension, variieren, aber angesichts des zur Verfügungstellens von einer Hitzemenge, die ausreichend ist, um das Carotinoid in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit zu lösen und angesichts des Inhibierens der Isomerisierung des Carotinoids durch Hitze so vollständig wie möglich, während die Carotinoid-Suspension durch die Röhre geführt wird, liegt die Länge des Röhrenabschnitts für gewöhnlich vorzugsweise in dem Bereich von 0,3 bis 20 m, weiter bevorzugt in dem Bereich von 0,5 bis 10 m.
Wenn die Carotinoid-Suspension durch die erhitzte Röhre geführt wird, liegt die Zeit, in welcher die Suspension die erhitzte Röhre durchläuft, notwendigerweise in dem Bereich von 0,05 bis 5 Sekunden, vorzugsweise 0,1 bis 3 Sekunden, angesichts des Inhibierens der Isomerisierung des Carotinoids durch Hitze so vollständig wie möglich.
Als Mittel zum Zuführen der Carotinoid-Suspension in dem Röhrenabschnitt, der in dem Bereich von 120 bis 700°C erhitzt wird, können Mittel verwendet werden, die für gewöhnlich verwendet werden, wenn Flüssigkeit zugeführt wird, wie Messpumpen und komprimierte Gase. Die Menge der zuzuführenden Carotinoid-Suspension kann in Abhängigkeit von der Art des Carotinoids und der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, welche die durchzuführende Suspension bilden, des verwendeten Anteils des Carotinoids gegenüber der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, der Heiztemperatur der Röhre und der Zeit, während der die Suspension die erhitzte Röhre durchläuft, variiert werden, aber die Menge liegt für gewöhnlich vorzugsweise in dem Bereich von 0,05 bis 100 Litern/Minute, weiter bevorzugt in dem Bereich von 0,1 bis 20 Litern/Minute. Wenn die Carotinoid-Suspension die Röhre mit einer Flussgeschwindigkeit in dem oben genannten Bereich durchläuft, liegt der Druck zu dem Zeitpunkt des Flüssigkeitstransfers für gewöhnlich in dem Bereich von 0,001 bis 20,2 MPa (0,01 bis 200 kg/cm²) als Messdruck.
Es gibt keine bestimmte Beschränkung hinsichtlich der Größe und der Länge der Röhre zur Einführung der Carotinoid-Suspension in den Einlass des erhitzten Röhrenabschnitts. Andererseits, bezüglich der Größe und der Länge der Röhre von dem Auslass des erhitzten Röhrenabschnitts zu dem Emulgator, ist die Länge der Röhre vorzugsweise so kurz wie möglich angesichts des Inhibierens der Isomerisierung des Carotinoids durch Hitze und liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,01 bis 2 m.
Vorteilhafterweise ist es beispielsweise möglich, die Röhre von dem Tank, der die Carotinoid-Suspension enthält, zu dem Einfuhrabschnitt der erhitzten Röhre, die erhitzte Röhre und die Röhre von der erhitzten Röhre zu dem Emulgator unter Verwendung von Röhren aus demselben Material und demselben Durchmesser auszubilden.
Es wird jetzt das zweite Verfahren zum Erhitzen einer Suspension eines Carotinoids in einer hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, um das Carotinoid zu lösen, beschrieben, nämlich das Verfahren zum Mischen der Suspension mit einer erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, um das Carotinoid zu lösen. Die erhitzte, hochsiedende organische Flüssigkeit, die mit der Carotinoid-Suspension gemischt wird, kann dieselbe oder eine andere hochsiedende, organische Flüssigkeit sein, die in der Herstellung der Suspension verwendet wird, aber es ist bevorzugt, dieselbe Art der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit wie in der Herstellung der Suspension zu verwenden.
Die Heiztemperatur der erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, die mit der Carotinoid-Suspension gemischt wird, liegt notwendigerweise in dem Bereich von 120 bis 500°C, vorzugsweise in dem Bereich von 150 bis 500°C, weiter bevorzugt in dem Bereich von 180 bis 450°C. Wenn die Temperatur niedriger als 120°C ist, ist es unmöglich, genügend Hitzemenge zu liefern, um das Carotinoid in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit zu lösen, und andererseits, wenn die Temperatur höher als 500°C ist, steigt mit der Hitze beim Mischen der beiden die Menge des isomerisierten Carotinoids.
Die Menge der erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, die mit der Carotinoid-Suspension gemischt wird, ist nicht eng begrenzt, und sie kann in Abhängigkeit von dem Gehalt des Carotinoids in der Carotinoid-Suspension, der Heiztemperatur der erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, etc. variieren, aber bei Annahme eines praktikablen Bereichs des Carotinoid-Gehalts in der resultierenden Carotinoid-Emulsion und eines Bereichs, der sicher in der Lage ist, das Carotinoid durch Mischen zu lösen, liegt die Menge der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit als Gesamtmenge der Menge der erhitzten, hochsiedenden organischen Flüssigkeit und der Menge der hochsiedenden, organischen Flüssig keit, welche die Carotinoid-Suspension bildet, für gewöhnlich vorzugsweise in dem Bereich von 1- bis 20-fach, weiter bevorzugt in dem Bereich von 2- bis 10-fach des Gewichts des Carotinoids, das in der Carotinoid-Suspension enthalten ist.
Als Mittel für die Herstellung der erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, die mit der Carotinoid-Suspension gemischt wird, können herkömmliche Heizmittel angepasst werden, beispielsweise ein Verfahren zur Verwendung eines Gasbrenners, einer elektrischen Heizung, elektromagnetische Induktion oder ähnliches, ein Verfahren zum Durchführen des Heizens unter Verwendung eines organischen Heizmediums, wie gewöhnliches Heizmedium-Öl oder ein anorganisches Heizmedium, wie HTS (Hitzetransfersalz: Mischung aus Natriumnitrit, Natriumnitrat und Kaliumnitrat).
Vor dem Mischen der Carotinoid-Suspension mit der erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit kann die Suspension zuvor auf eine solche Temperatur erhitzt werden, so dass das Carotinoid nicht isomerisiert. Wenn die Carotinoid-Suspension zuvor erhitzt wird, ist die Heiztemperatur für gewöhnlich vorzugsweise in dem Bereich von 40 bis 140°C, weiter bevorzugt in dem Bereich von 60 bis 120°C.
Die Zeit für das Mischen der Carotinoid-Suspension mit der erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit ist wichtig, und die Zeit von dem Moment an, an dem beide in Kontakt gebracht werden (Zeit des Beginns des Mischens) bis zu dem Hinzufügen zum Emulgieren der resultierenden Lösung des Carotinoids in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit in eine wässrige Lösung eines Emulgators, der weiter unten beschrieben wird, liegt notwendigerweise in dem Bereich von 0,05 bis 10 Sekunden, vorzugsweise in dem Bereich von 0,05 bis 5 Sekunden. Wenn die Zeit zum Mischen der Carotinoid-Suspension mit der erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit kürzer als 0,05 Sekunden ist, dann ist es unmöglich genügend Hitzemenge zu liefern, um das Carotinoid in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit zu lösen, und andererseits, wenn die Zeit länger als 10 Sekunden ist, werden die Zerstörung und Isomerisierung des Carotinoids mit der Hitze wirksam.
Die Mittel zum Mischen der Carotinoid-Suspension mit der erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit sind nicht besonders beschränkt, aber bevorzugt sind angesichts des sofortigen Hinzufügens der Lösung des Carotinoids in die hochsiedende, organische Flüssigkeit, die durch das Mischen in eine wässrige Lösung eines Emulgators erhalten wurde, um die Emulgation durchzuführen, beispielsweise ein Verfahren zum Zuführen beider in die gleiche Röhre, um sie zu mischen, ein Verfahren zum Zuführen beider in ein Rohr mit einer Mischfunktion, wie einem Leitungsmischer, um sie zu mischen, ein Verfahren zum kontinuierlichen Zuführen beider in einen Behälter mit einer Rührvorrichtung und ihr Verweilenlassen innerhalb der oben genannten Mischzeit, um sie ständig zu mischen, etc.
Wie oben erwähnt, kann durch das Durchführen einer Suspension eines Carotinoids in einer hochsiedenden, organischen Flüssigkeit durch eine erhitzte Röhre oder durch Mischen der Suspension mit einer erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, eine Lösung des Carotinoids in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit hergestellt werden, und die Lösung wird anschließend sofort einem Schritt des Hinzufügens der Lösung zu einer wässrigen Lösung eines Emulgators, um die zuvor genannte Lösung zu emulgieren, unterzogen. Als Emulgator können Fettsäureester der Ascorbinsäure, wie Ascorbinsäurepalmitat und Ascorbinsäuremonooleat, Sucrosefettsäureester wie Sucrosepalmitat und Sucrosemonooleat und Sorbitanfettsäureester wie Sorbitanpalmitat und Sorbitanmonooleat verwendet werden. Unter diesen ist es besonders bevorzugt, Fettsäureester der Ascorbinsäure wie Ascorbinsäurepalmitat zu verwenden. Der Emulgator wird als eine Lösung in Wasser verwendet, und wenn der Fettsäureester der Ascorbinsäure verwendet wird, kann eine Alkalimetallverbindung wie Natriumhydroxid oder Natriumcarbonat zusätzlich in die Lösung davon hinzugefügt werden.
Um die Stabilität der hergestellten Carotinoid-Emulsion zu verbessern, können Gelatine, Zucker, Gummi arabicum, Stärken oder ähnliches zusätzlich zu der wässrigen Lösung des Emulgators hinzugefügt werden.
Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Verhältnisses bei den verwendeten Mengen zwischen dem Emulgator und dem Wasser, welche die wässrige Lösung des Emulgators bilden. Die Menge der wässrigen Lösung des Emulgators ist nicht besonders begrenzt, solange sie eine ausreichende Menge ist, um die hochsiedende, organische Flüssigkeit enthaltend das Carotinoid zu emulgieren, nämlich eine ausreichende Menge um eine stabile O/W Emulsion zu bilden, aber für gewöhnlich ist es bevorzugt, dass die Menge der wässrigen Lösung des Emulgators so ist, dass die Menge des Emulgators 0,1- bis 2-fach des Gewichts der Lösung des Carotinoids in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit und die Menge des Wassers 0,1- bis 1.000-fach des Gewichts der Lösung beträgt.
Zu dem Zeitpunkt des Emulgierens der Lösung des Carotinoids in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit durch ihr Hinzufügen zu der wässrigen Lösung eines Emulgators, wird die Temperatur der Mischung der beiden vorzugsweise bei 90°C oder weniger gehalten, weiter bevorzugt in dem Bereich von 0 bis 90°C, und insbesondere vorzugsweise in dem Bereich von 20 bis 80°C. Wenn die Temperatur der Mischung höher als 90°C ist, gelangt das Wasser nahe an einen kochenden Zustand, und andererseits wenn es niedriger als 0°C ist, gelangt das Wasser nahe an einen gefrorenen Zustand, und in beiden Fällen, weil die Bildung einer stabilen Emulsion verhindert wird, kann keine gute Carotinoid-Emulsion erhalten werden.
Der Schritt des Hinzufügens der Lösung des Carotinoids in die hochsiedende, organische Flüssigkeit zu der wässrigen Lösung des Emulgators, um die Lösung zu emulgieren, kann beispielsweise durchgeführt werden durch vorheriges Einbringen einer wässrigen Lösung eines Emulgators in einen Behälter, der mit einem Rührtypemulgator ausgestattet ist, und abschnittsweisem oder ständigem Hinzu fügen der Lösung des Carotinoids in die hochsiedende, organische Flüssigkeit, um die Emulgation auszuführen. Es ist auch möglich, die Emulgation durch gemeinsames Einführen der Lösung des Carotinoids in die hochsiedende, organische Flüssigkeit und der wässrigen Lösung des Emulgators in einen Leitungsmischer, durchzuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Reihe von Schritten, ausgehend von dem Schritt der Erhitzens einer Lösung eines Carotinoids in einer hochsiedenden, organischen Flüssigkeit durch Hindurchleiten der Suspension durch eine erhitzte Röhre oder durch Mischen der Suspension mit einer erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, um das Carotinoid zu lösen, bis zu dem Schritt des Hinzufügens der resultierenden Lösung des Carotinoids in die hochsiedende, organische Flüssigkeit zu einer wässrigen Lösung eines Emulgators, um die Lösung zu emulgieren, und eine Carotinoid-Emulsion kann durch solche geeigneten Schritte erhalten werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann entweder nach einem Chargentyp oder nach einem kontinuierlichen Typ durchgeführt werden.
Die erhaltene Carotinoid-Emulsion kann als Farbstoffe für Nahrungsmittel oder ein Futtermittelzusatz verwendet werden. Weiterhin können durch Sprühtrocknen der Carotinoid-Emulsion oder durch Rühren der Carotinoid-Emulsion in einem nichtpolaren Lösungsmittel wie Hexan, Toluol oder einem Paraffin die Emulsionspartikel hergestellt werden, und durch Filtern und Trocknen der Partikel kann ein Pulver, enthaltend das Carotinoid, erhalten werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird jetzt im folgenden detaillierter durch die Beispiele beschrieben werden, aber die vorliegende Erfindung wird in keinster Weise durch diese Beispiele beschränkt.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist in 1 gezeigt. Eine Suspension eines Carotinoids in einer hochsiedenden, organi schen Flüssigkeit wird in einen Tank 1 gefüllt. Die Carotinoid-Suspension wird von dem Tank 1 in einer Leitung 4 geführt, die in einem Heizmedium in einem Behälter 3 eingetaucht ist, das durch eine Heizvorrichtung 9 über eine Messpumpe 2 erhitzt wird, und dadurch wird die Suspension in der erhitzten Röhre 4 eine Lösung, so dass das Carotinoid in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit gelöst wird. Diese Lösung wird sofort abschnittsweise oder kontinuierlich in einen Behälter 7 geführt, in den eine wässrige Lösung eines Emulgators zuvor eingeführt wurde, wobei der Behälter 7 mit einem Emulgator 6 ausgestattet ist. 5 ist eine Unterbrechervorrichtung zum Zuführen der Lösung des Carotinoids in die hochsiedende, organische Flüssigkeit in den Behälter 7 oder eine Aufnahmevorrichtung 8.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist in 2 gezeigt. Eine hochsiedende, organische Flüssigkeit wird in einen Tank 11 gegeben, und die Carotinoid-Suspension wird in einen Tank 16 zugeführt. Die hochsiedende, organische Flüssigkeit wird von dem Tank 11 zu einer Röhre 15 überführt, die in einen Behälter 13 enthaltend ein Heizmedium eingetaucht ist, über eine quantitative flüssigkeitsübertragende Pumpe 12. Andererseits verbindet sich die Carotinoid-Suspension, die von dem Tank 16 über eine Messpumpe 17 und eine Röhre 18 zugeführt wird, mit der erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, die oben an Punkt D beschrieben ist. Beide werden in einer Röhre 19 gemischt und werden zu einer Lösung eines solchen Zustandes, so dass das Carotinoid in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit gelöst wird, und die Lösung wird abschnittsweise oder kontinuierlich in einen Behälter 22 zugeführt, in den eine wässrige Lösung eines Emulgators zuvor zugeführt wurde, wobei der Behälter 22 mit einem Emulgator 21 ausgestattet ist. 20 ist eine Unterbrechervorrichtung zum Zuführen der Lösung eines solchen Zustands, dass das Carotinoid in der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit in dem Behälter 22 oder einer Aufnahmevorrichtung 23 gelöst wird, und K ist ein Hahn.
Beispiel 1
Herstellung einer β-Carotin-Emulsion
In 1 wurde eine Röhre 4 als eine lose gekrümmte, rostfreie Stahlröhre verwendet, deren Innendurchmesser 2 mm ist, der Außendurchmesser ist 3 mm und die Länge von Punkt A, eingetaucht in das Heizmedium bis zu der Unterbrechervorrichtung 5, ausgestattet mit zwei Düsen, die jede 5 cm lang sind, beträgt 2,5 m. Diese Röhre 4 wurde in einem Behälter 3 angeordnet (die Länge des Abschnitts, der in das Heizmedium eingetaucht ist: 2,2 m) und auf 344°C erhitzt.
Eine Lösung, die hergestellt wurde durch Lösen von 3,0 g Ascorbinsäurepalmitat, 9 g wässrige ein normale (1 N) Natriumhydroxidlösung, 4 g Gelatine und 4 g Zucker in 200 g Wasser wurde in einen Behälter 7 (Kapazität: 500 ml) gegeben, auf 50°C erhitzt und bei 17.000 Umdrehungen/Minute unter Verwendung des Emulgators 6 (Klarmischeremulgator) gerührt. Eine Suspension, die hergestellt wurde durch Suspendieren von 300 g β-Carotin (Reinheit 98 %, gesamt trans-Form Anteil 99 %) in 1.100 g Maisöl und 100 g Monoolein wurde in den Tank 1 gegeben, und der Tank 1 wurde auf 80°C erhitzt. Die Unterbrechervorrichtung 5 wurde an der Seite der Aufnahmevorrichtung 8 angeordnet, die Überleitung der β-Carotin-Suspension in den Tank 1 mit einer Flussgeschwindigkeit von 1,68 Litern/Minute wurde durch die Messpumpe 2 gestartet, und wenn die Flussgeschwindigkeit konstant wird, wird die Unterbrechervorrichtung 5 auf die Seite des Behälters 7 für 2,5 Sekunden umgeschaltet, um die Lösung von β-Carotin einzuführen. Zu dieser Zeit betrug der Flüssigkeitsübertragungsdruck der Messpumpe 3,43 MPa (34 kg/cm²) als Druck, und die Temperatur der Lösung zum Zeitpunkt des Durchführens durch die Unterbrechervorrichtung 5 betrug 160°C. Anschließend wurde die Unterbrechervorrichtung 5 auf die Seite des Aufnahmebehälters 8 zurückgebracht, und die Messpumpe 2 wurde gestoppt. Nach dem Einführen der Lösung von β-Carotin wurde der Emulgierungsschritt in dem Behälter 7 für 6 Minuten durchgeführt, um eine β-Carotin-Emulsion zu erhalten. Die Temperatur der Mischung in dem Behälter 7 unmittelbar nach dem Einführen der Lösung von β-Carotin betrug 55°C, und die Temperatur der Emulsion in dem Behälter 7, nachdem der Emulgierungsschritt für 6 Minuten durchgeführt wurde, betrug 60°C. Wenn die resultierende Emulsion analysiert wurde, enthielt diese Emulsion 4,2 % an β-Carotin, und ihr gesamt trans-Form Anteil betrug 98 %.
Beispiel 2
Herstellung einer Canthaxanthin-Emulsion
Es wurde dieselbe Vorrichtung wie in Beispiel 1 verwendet, und die Röhre 4 wurde auf 342°C erhitzt. Eine Lösung, die hergestellt wurde durch Lösen von 3,0 g Ascorbinsäurepalmitat, 9,0 g wässriger, ein normaler (1 N) Natriumhydroxidlösung, 4 g Gelatine und 4 g Zucker in 200 g Wasser wurde in einem Behälter 7 (Kapazität: 500 ml) gegeben, auf 50°C erhitzt und bei 17.000 Umdrehungen/Minute unter Verwendung eines Emulgators 6 (Klarmischeremulgator) gemischt. Eine Suspension, die hergestellt wurde durch Suspendieren von 300 g Canthaxanthin (Reinheit 96 %, gesamt trans-Form Anteil 97 %) in 1.100 g Maisöl und 100 g Monoolein wurde in einen Tank 1 gegeben, und der Tank 1 wurde auf 80°C erhitzt. Die Unterbrechervorrichtung 5 wurde auf der Seite des Aufnahmebehälters 8 angeordnet, die Überleitung der Canthaxanthin-Suspension in den Tank 1 mit einer Flussgeschwindigkeit von 1,44 Litern/Minute wurde durch die Messpumpe 2 gestartet, und wenn die Flussgeschwindigkeit konstant wird, wird die Unterbrechervorrichtung 5 auf die Seite des Behälters 7 für 2 Sekunden umgeschaltet, um die Canthaxanthin-Lösung einzuführen. Zu dieser Zeit betrug der Flüssigkeitsübertragungsdruck der Messpumpe 3,03 MPa (30 kg/cm²) als Druck, und die Temperatur der Lösung zum Zeitpunkt des Durchführens durch die Unterbrechervorrichtung 5 betrug 167°C. Anschließend wurde die Unterbrechervorrichtung 5 auf die Seite des Aufnahmebehälters 8 zurückgebracht, und die Messpumpe 2 wurde gestoppt. Nach dem Einführen der Lösung von Canthaxanthin wurde der Emulgierungsschritt in dem Behälter 7 für 6 Minuten durchgeführt, um eine Canthaxanthin-Lösung zu erhalten. Die Temperatur der Mischung in dem Behälter 7 unmittelbar nach dem Einführen der Lösung von Canthaxanthin betrug 56°C, und die Tempe ratur der Emulsion in dem Behälter 7, nachdem der Emulgierungsschritt für 6 Minuten durchgeführt wurde, betrug 61 °C. Wenn die resultierende Emulsion analysiert wurde, enthielt diese Emulsion 3,0 % an Cathaxanthin, und ihr gesamt trans-Form Anteil betrug 62 %.
Beispiel 3
Herstellung einer β-Carotin-Emulsion
In 2, in der die Röhre 15 als eine rostfreie Stahlröhre verwendet wurde, deren Innendurchmesser 2 mm betrug, deren Außendurchmesser 3 mm betrug, deren Länge von Punkt B bis Punkt C, die in das Heizmedium eingetaucht ist, betrug 2,2 m, der Abschnitt von Punkt B bis Punkt C besitzt eine lose gekrümmte Form, und die Länge von Punkt C bis Punkt D betrug 0,2 m. Diese Röhre 15 wurde mit dem Heizmedium, das auf 387°C erhitzt wurde, in dem Behälter 13 erhitzt. Die Röhre 18 wurde als eine rostfreie Stahlröhre verwendet, deren Innendurchmesser 6 mm betrug, deren Außendurchmesser 8 mm betrug, deren Länge von der Messpumpe 17 zu Punkt D 0,6 m betrug, und ein Hahn K wurde an der Position 0,1 m von dem Punkt D entfernt installiert. Eine Röhre 18 wurde als eine rostfreie Stahlröhre verwendet, deren Innendurchmesser 3 mm betrug, deren Außendurchmesser 4 mm betrug und deren Länge von Punkt D bis zu der Unterbrechervorrichtung 20 1,5 m betrug.
Eine Lösung, die hergestellt wurde durch Lösen von 3,0 g Ascorbinsäurepalmitat, 9,0 g wässriger, ein normaler (1 N) Natriumhydroxidlösung, 4 g Gelatine und 4 g Zucker in 200 g Wasser wurde in einen Behälter 22 (Kapazität: 500 ml) gegeben, auf 50°C erhitzt, und bei 17.000 Umdrehungen/Minute unter Verwendung des Emulgators 21 (Klarmischeremulgator) gerührt.
Es wurde Maisöl in den Tank 11 gegeben. Eine Suspension, die hergestellt wurde durch Suspendieren von 300 g β-Carotin (Reinheit 98 %, gesamt trans-Form Anteil 99 %) in 1.100 g Maisöl und 100 g Monoolein wurde in den Tank 16 gegeben und auf 80°C erhitzt. Der Hahn K wurde geschlossen, die Unterbrechervorrichtung 20 wurde auf der Seite des Aufnahmebehälters 23 angeordnet, die Überleitung des Maisöls in den Tank 11 mit einer Flussgeschwindigkeit von 1,7 Litern/Minute wurde durch die Messpumpe 12 gestartet, und es wurde an der Position der Unterbrechervorrichtung 20 bestätigt, dass die Temperatur des Maisöls, das an dem Auslass der Düse (Länge 5 cm) abgegeben wurde, 190°C betrug. Anschließend wurde die Messpumpe 17 mit einer Flussgeschwindigkeit von 0,8 Liter/Minute und einem Flüssigkeitsübertragungsdruck von 1,21 MPa (12 kg/cm²) als Druck in Betrieb genommen, und gleichzeitig wurde der Hahn K geöffnet. Nachdem bestätigt wurde, dass eine rote Lösung, die zeigte dass β-Carotin in einem gelösten Zustand vorlag, begonnen hatte, aus der Düse der Unterbrechervorrichtung 20 auszutreten, wurde die Unterbrechervorrichtung 20 auf die Seite des Behälters 22 für 2 Sekunden umgeschaltet, um die Lösung, in der das β-Carotin in einem gelösten Zustand vorlag, einzuführen. Zu dieser Zeit betrug die Temperatur der austretenden Lösung an dem Auslass der Düse 149°C. Anschließend wurde die Unterbrechervorrichtung 20 wieder zurück auf die Seite des Aufnahmebehälters 23 gebracht, und die Messpumpen 12 und 17 wurden gestoppt. Nach dem Einführen der Lösung, in der das β-Carotin in einem gelösten Zustand vorlag, wurde der Emulgierungsschritt in dem Behälter 22 für 6 Minuten durchgeführt, um eine β-Carotin-Emulsion zu erhalten. Die Temperatur der Mischung in dem Behälter 22 unmittelbar nach dem Einführen der Lösung, in der das β-Carotin in einem gelösten Zustand vorlag, betrug 53°C, und die Temperatur der Emulsion in dem Behälter 22, nachdem der Emulgierungsschritt für 6 Minuten durchgeführt wurde, betrug 58°C. Wenn die resultierende Emulsion analysiert wurde, enthielt diese Emulsion 1,7 % ß-Carotin, und sein gesamt trans-Form Anteil betrug 98,5 %.
Beispiel 4
Herstellung einer Canthaxanthin-Emulsion
Es wurde dieselbe Vorrichtung wie in Beispiel 3 verwendet, und das Heizmedium in dem Behälter 13 wurde auf 410°C erhitzt.
Eine Lösung, die hergestellt wurde durch Lösen von 3,0 g Ascorbinsäurepalmitat, 9,0 g wässriger, ein normaler (1 N) Natriumhydroxidlösung, 4 g Gelatine und 4 g Zucker in 200 g Wasser wurde in einen Behälter 22 (Kapazität: 500 ml) gegeben, auf 50°C erhitzt, und bei 17.000 Umdrehungen/Minute unter Verwendung des Emulgators 21 (Klarmischeremulgator) gerührt.
Es wurde Maisöl in den Tank 11 gegeben. Eine Suspension, die hergestellt wurde durch Suspendieren von 300 g Canthaxanthin (Reinheit 97 %, gesamt trans-Form Anteil 96 %) in 1.100 g Maisöl und 100 g Monoolein wurde in den Tank 16 gegeben und auf 80°C erhitzt. Der Hahn K wurde geschlossen, die Unterbrechervorrichtung 20 wurde auf der Seite des Aufnahmebehälters 23 angeordnet, die Überleitung des Maisöls in den Tank 11 mit einer Flussgeschwindigkeit von 1,7 Litern/Minute wurde durch die Messpumpe 12 gestartet, und es wurde an der Position der Unterbrechervorrichtung 20 bestätigt, dass die Temperatur des Maisöls, das an dem Auslass der Düse abgegeben wurde, 193°C betrug. Anschließend wurde die Messpumpe 17 mit einer Flussgeschwindigkeit von 0,26 Liter/Minute und einem Flüssigkeitsübertragungsdruck von 1,21 MPa (12 kg/cm²) als Druck in Betrieb genommen, und gleichzeitig wurde der Hahn K geöffnet. Nachdem bestätigt wurde, dass eine rote Lösung, die zeigte dass Canthaxanthin in einem gelösten Zustand vorlag, begonnen hatte, aus der Düse der Unterbrechervorrichtung 20 auszutreten, wurde die Unterbrechervorrichtung 20 auf die Seite des Behälters 22 für 2 Sekunden umgeschaltet, um die Lösung, in der das Canthaxanthin in einem gelösten Zustand vorlag, einzuführen. Zu dieser Zeit betrug die Temperatur der austretenden Lösung an dem Auslass der Düse 178°C. Anschließend wurde die Unterbrechervorrichtung 20 wieder zurück auf die Seite des Aufnahmebehälters 23 gebracht, und die Messpumpen 12 und 17 wurden gestoppt. Nach dem Einführen der Lösung, in der das Canthaxanthin in einem gelösten Zustand vorlag, wurde der Emulgierungsschritt in dem Behälter 22 für 6 Minuten durchgeführt, um eine Canthaxanthin-Emulsion zu erhalten. Die Temperatur der Mischung in dem Behälter 22 unmittelbar nach dem Einführen der Lösung, in der das Canthaxanthin in einem gelösten Zustand vorlag, betrug 57°C, und die Temperatur der Emulsion in dem Behälter 22, nachdem der Emulgierungsschritt für 6 Minuten durchgeführt wurde, betrug 63°C. Wenn die resultierende Emulsion analysiert wurde, enthielt diese Emulsion 0,61 % Canthaxanthin, und ihr gesamt trans-Form Anteil betrug 69,5 %.
Vergleichsbeispiel 1
Eine Mischung aus 20 g Maisöl, 4 g Monoolein und 2 g Vitamin E wurde in eine Flasche des "Artischocken"-Typs (Kapazität: 50 ml) gegeben und auf 100°C durch einen Heizmantel erhitzt. Anschließend wurden 12 g β-Carotin-Kristalle (Reinheit 97,8 %, gesamt trans-Form Anteil 98,4 %) hinzugefügt, und die Mischung wurde für 2 Minuten erhitzt. Die resultierende Lösung wurde vollständig auf einmal in ein Becherglas (Kapazität: 300 ml) gegeben, das 2 g Gelatine, 2 g Zucker, 1,5 g Ascorbinsäurepalmitat, 4,5 g wässrige, ein normale (1 N) Natriumhydroxidlösung und 100 g Wasser enthielt, und die Mischung wurde bei 60°C und 17.000 Umdrehungen/Minute für 6 Minuten unter Verwendung eines Emulgators (Klarmischeremulgator) gerührt. Wenn die resultierende Emulsion analysiert wurde, enthielt diese Emulsion 5,0 % β-Carotin, und ihr gesamt trans-Form Anteil betrug 65 %.
Wie oben gezeigt wurde, kann erfindungsgemäß eine Emulsion enthaltend ein Carotinoid als einen wirksamen Bestandteil, wobei das Carotinoid einen hohen gesamt trans-Form Anteil behält, mit guter Ausbeute, einfach und industriell vorteilhaft, hergestellt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Carotinoid-Emulsion, welches das Erhitzen einer Suspension des Carotinoids in einer hochsiedenden, organischen Flüssigkeit (im folgenden als Carotinoid-Suspension bezeichnet) durch Hindurchleiten der Suspension durch eine Röhre von 0,1 bis 50 mm Innendurchmesser, welche auf eine Temperatur im Bereich von 120 bis 700°C für eine Durchlaufzeit von 0,05 bis 5 Sekunden erhitzt wird, oder durch Mischen der Suspension mit einer hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, welche auf den Bereich von 120 bis 500°C erhitzt wird, für eine Zeitdauer von 0,05 bis 10 Sekunden, um das Carotinoid zu lösen, und dann das sofortige Zugeben der resultierenden Lösung in eine wäßrige Lösung eines Emulgators, um die Lösung zu emulgieren, umfaßt, wobei die hochsiedende, organische Flüssigkeit ein Paraffin mit 10 bis 40 Kohlenstoffatomen, eine Terpenverbindung mit 10 bis 50 Kohlenstoffatomen oder ein Fettsäureglycerid mit 10 bis 80 Kohlenstoffatomen ist, und wobei der Emulgator ein Fettsäureester von Ascorbinsäure, ein Sucrosefettsäureester oder ein Sorbitanfettsäureester ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Carotinoid mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus β-Carotin, Canthaxanthin, Astaxanthin, Apocarotinal, Citranaxanthin und Cryptoxanthin, ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Teilchengröße des Carotinoids 50 μm oder weniger ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die hochsiedende organische Flüssigkeit ein Fettsäureglycerid mit 10 bis 80 Kohlenstoffatomen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Fettsäureglycerid mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Fettsäuretriglycerid, einem Fettsäurediglycerid, einem Fettsäuremonoglycerid und einem Speiseöl, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Antioxidans bei der Herstellung der Carotinoid-Suspension zugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Carotinoidgehalt in der Carotinoid-Suspension 0,5 bis 90 Masse-%, basierend auf der gesamten Carotinoid-Suspension, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Carotinoid-Suspension auf eine solche Temperatur erhitzt wird, daß das Carotinoid nicht isomerisiert wird, bevor sie erhitzt wird, um das Carotinoid zu lösen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Lösen des Carotinoids durch Erhitzen durch Hindurchleiten der Carotinoid-Suspension durch die erhitzte Röhre durchgeführt wird und die Länge des Abschnitts der Röhre, welche auf eine Temperatur im Bereich von 120 bis 700°C erhitzt wird, 0,3 bis 20 m ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Lösen des Carotinoids durch Erhitzen durch Hindurchleiten der Carotinoid-Suspension durch die erhitzte Röhre durchgeführt wird und die Menge der zu transferierenden Carotinoid-Suspension 0,05 bis 100 Liter/Minute ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Lösen des Carotinoids durch Erhitzen durch Mischen der Carotinoid-Suspension mit der erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit durchgeführt wird, und dieselbe Art einer hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, welche zur Herstellung der Carotinoid-Suspension verwendet wird, als die erhitzte, hochsiedende, organische Flüssigkeit verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 11, wobei das Lösen des Carotinoids durch Erhitzen durch Mischen der Carotinoid-Suspension mit der erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit durchgeführt wird und die Gesamtsumme der Menge der erhitzten, hochsiedenden, organischen Flüssigkeit und der Menge der hochsiedenden, organischen Flüssigkeit, welche die Carotinoid-Suspension ausmacht, 10 bis 20 mal die Masse des Carotinoids ist, welches in der Carotinoid-Suspension enthalten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Emulgator ein Fettsäureester von Ascorbinsäure ist und die wäßrige Lösung des Emulgators weiter eine Alkalimetallverbindung enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Temperatur zum Zeitpunkt der Emulgierung 90°C oder weniger beträgt.