JP2004508177A - 圧縮ガスを使用して支持マトリックスに固体／液体化合物を含浸させる方法及び該方法で含浸させた物質 - Google Patents

Abstract

本発明は、圧縮ガス（混合物）を使用して０．１５〜１．３ｋｇ／ｌのガス密度で少なくとも２つの非対称的に進行する圧力変化順序（パルス化）で支持マトリックスに固体及び／又は液体化合物を含浸させる方法に関する。該方法は、含浸物質として、多数の物質、例えば生物活性化合物、工業用物質又は金属有機化合物、並びに支持マトリックスとして、あらゆる大きなかつ／又は接近困難な内部表面を有する生物起源の物質及び有機又は無機物質を使用することができることにより優れている。

Description

【０００１】
本発明の対象は、圧縮ガスを使用して支持マトリックスに固体／液体化合物を含浸させる方法及び該方法で含浸させた物質である。
【０００２】
この２０年来、圧縮ガスを工業において溶剤として使用することが目に見えて開発されて来た。８０年代に就中例えばカフェイン除去の方法にような、天然物の抽出が役割を果たした後に、圧縮ガスの使用能力は９０年代には“材料学”の方向に移行した。従って、超臨界ガスは今やまた就中溶液の粘度を低下させるため又は超微細な粒子を製造するための化学的プロセスにおいて使用される。次の将来のためには、超臨界ガスがますます化学的プロセス技術において使用されると予測される。
【０００３】
二酸化炭素は、その不活性の特性、毒物学的に懸念がないこと、自由な利用性並びに物理的及び物理化学的特性に基づき、プロセス技術における超臨界溶剤が一般に問題になる場合、最も重要な役割を演じる（ＭｃＨｕｇｈ ＆ Ｋｒｕｋｏｎｉｓ， Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ， ２^ｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ−Ｈｅｉｎｅｍａｎｎ， Ｂｏｓｔｏｎ， １９９４）。
【０００４】
ガスを超臨界状態で使用する重要なモチベーションは、しばしばそれらの、“液体”溶剤に比較して明らかに低い粘度、及び超臨界状態における密度はプロセス圧の変更を介して連続的に広い範囲内で制御することができるという事実にある。超臨界ガスの密度は簡単に示すとその溶解能力で制御することができるので、選択的抽出又は物質分離を実施するためには、理想的な前提を提供する。従来の技術によれば、特に天然物質における抽出の選択性が決定的な役割を演じる（このことが超臨界ガスの使用を経済的観点で正当化する）多くの方法例が記載されている（Ｓｔａｈｌ ｅｔ ａｌ．， Ｖｅｒｄｉｃｈｔｅｔｅ Ｇａｓｅ ｚｕｒ Ｅｘｔｒａｋｔｉｏｎ ｕｎｄ Ｒａｆｆｉｎａｔｉｏｎ， Ｓｐｒｉｎｇｅｒ， Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ， １９８７）。
【０００５】
しかし、前記特性に基づき、圧縮した状態のガスは物質の選択的抽出、従って物質分離のためにだけでなく、また含浸、即ち支持マトリックスへのいわゆる“含浸物質”の堆積のためにも使用することができる。その際にも、超臨界ガスの、低い粘度に基づき極めて高い拡散性、即ち“緻密な”かつ接近が極く困難であるマトリックス内に極めて簡単に侵入することができる能力が重要な役割を果たす。溶解特性の意図的な上昇を介して、含浸物質を意図的に支持マトリックスに堆積させることができる。
【０００６】
従来の技術によれば、例えばドイツ国特許ＤＥ２１２７６４２によれば、まず芳香物質をティー（茶）から抽出しかつ捕集し、その後カフェインをティーから除去し、引き続き芳香物質を再びカフェインを除去したティーに付着させる（Ａｕｆｉｍｐｒａｅｇｎｉｅｒｅｎ）。この場合、芳香物質の抽出はドライ二酸化炭素で実施され、一方カフェインの抽出は添加溶剤としての水の補助下に行われる。ティーマトリックスに芳香物質を施すことはプロセス技術的には簡単である。それというのも、芳香物質フラクションは二酸化炭素内で極めて良好な溶解性を有しかつティーマトリックスは容易に接近可能であるからである。更に、如何なる“深さ”で芳香物質を浸透させるかは重要でない。それというのも、ティーの個々の粒子上でのある程度の均一な分布で十分であるからである。
【０００７】
確かに、前記に例示したように、従来の技術によれば、含浸物質を支持マトリックス上に堆積させかつガス内での含浸物質の相応する可溶性及び支持マトリックスの比較的容易な接近性の前提の下で支持マトリックス内に導入するすることができる、超臨界ガスを用いた方法は存在する。尤もガス内での含浸物質の溶解度が低くかつ例えばガスと支持マトリックスの間の含浸物質の好ましくない分配係数により支持マトリックスの接近性が制限される場合には、含浸物質を経済的に支持マトリックス内に侵入させることができる、満足すべき方法は未だ存在しない。低い溶解度とは、特に含浸物質を１部を溶解するために溶剤３０〜１００部（低い可溶性）、１００〜１０００部（難溶性）、１０００部以上、特に１００００部まで（極めて難溶性）が必要である場合であると理解されるべきである。
【０００８】
従って、本発明の課題は、含浸物質を有効にそれぞれの支持マトリックスの表面から内部に搬送することができ、しかもその際できる限り幅広い適用スペクトルがカバーされるべきである、圧縮ガスを用いて支持マトリックスに固体及び／又は液体化合物を含浸させる方法を開発することである。
【０００９】
前記課題は、本発明により、単数又は複数の固体及び／又は液体化合物（含浸物質）及び不溶性の支持マトリックスを圧縮ガス（混合物）と少なくとも０．１５から１．３ｋｇ／ｌまでのガス密度で少なくとも２つ、有利には少なくとも３つ、より有利には少なくとも５つ、特に有利には少なくとも１０個の非対称に進行する圧力変化順序（パルス化：Ｐｕｌｓａｔｉｏｎｅｎ）下に、少なくとも５秒から６０分間まで、有利には少なくとも５０秒から２０分間まで、特に有利には少なくとも１００秒から１０分間までの持続時間を有する個々のパルス当たり、最高圧力を達成するためのそれぞれの時間間隔が最低までの圧力降下の時間間隔よりも長いように接触させることにより解決される。
【００１０】
従って、前記方法を用いると、含浸物質を能動的に外部から支持マトリックスの内部まで搬送するために、近臨界域にある圧縮ガスの異なる密度で含浸物質の異なる溶解度を利用することができる。近臨界域は、一般に０．９〜１．５の範囲内の圧縮ガスの低下温度及び０．８〜５の範囲内の減圧で定義され、この場合これらの前記差異値はそれぞれ作業温度もしくは作業圧の臨界温度もしくは臨界圧に対する比である。
【００１１】
驚異的にも、本発明による方法及び特にパルス化を用いると、外部から支持マトリックスへの内部への含浸物質の能動的物質搬送を達成するために、動力学的溶解効果を利用することが可能である：超臨界状態での圧力上昇の際には、即ちガスの密度、ひいてはその含浸物質に対する溶解能力は高まる。低いガス密度から出発して、より高いガス密度に向かって、これは支持マトリックス内へのガスの流入を惹起し、この場合超臨界状態のガス系の高い拡散性が特に有利である。更に、上昇するガス密度に基づき同時にまた含浸物質も良好にガス内で溶解されかつガスの流入と一緒にマトリックス内に搬送されることが判明した。今やマトリックス内における吸着及び物質分配効果を排除すれば、その際ガス密度の低下、従って圧力低下の際に、含浸物質は再びマトリックスからのガスの流出と共に一緒に放出されることになる。しかし、これは驚異的にも実質的に、圧力低下のための時間間隔が圧力上昇の時間間隔よりも短いことにより回避される。その際即ち、短い放圧時間において、所望の物質はマトリックス内で不可逆的に析出し、一方先の緩慢な圧力上昇において十分に、含浸物質がガス（混合物）内で溶解しかつガスと共にマトリックス内に搬送される時間が残る。この効果は、この明白性においては予測されなかったことである。
【００１２】
パルス化の数、パルス化サイクルの時間並びに圧力もしくは密度差は、一般に含浸物質、含浸されるべき支持マトリックス、装置技術的前提、並びに如何なる度合いで所望の含浸物質を単数／複数のマトリックス内に分配すべきかという目的に基づき決まる。
【００１３】
本発明において重要なことは、就中、パルス化当たりのそれぞれの最大ピーク（ｔ_{ｔｏ　ｍａｘ}）を達成するための時間間隔が最低ピーク（ｔ_{ｔｏ　ｍｉｎ}）への圧力降下のための時間間隔より大きいことである：ｔ_{ｔｏ　ｍａｘ}＞ｔ_{ｔｏ　ｍｉｎ}。生産装置の大きさに基づき、個々のパルス化の持続時間は少なくとも５秒から６０分間まで、有利には少なくとも５０秒から２０分間まで、特に有利には少なくとも１００秒から１０分間までである。プロセス工学的には、ｔ_{ｔｏ　ｍａｘ}＞＞ｔ_{ｔｏ　ｍｉｎ}であり、この場合ｔ_{ｔｏ　ｍａｘ}はｔ_{ｔｏ　ｍｉｎ}よりも特に５〜３０倍、有利には９〜２５倍大きいのが好ましいことが立証された。それというのも、その際には支持マトリックスからの含浸物質の逆送を効果的に抑制することができるからである。尤も、圧力もしくは密度低下のための最小の時間間隔は、支持マトリックスが急速な密度変化により“不安定”になる、即ち損傷されかつその際特に形状的に“破裂”することによっても制限されることがある。しかしながら、プロセス経過は経験的に、このマトリックスの損傷を排除できるように調節することができる。
【００１４】
本発明による方法は、含浸物質が支持マトリックス内に導入される多数の製品及び半製品を製造するために使用することができる。含浸物質のための適当な代表的物質としては、全ての生物活性化合物、例えば製薬、農薬及び化粧品用有効物質、工業用物質、例えば表面活性又は表面改質剤（疎水性化剤又は親水性化剤）又は金属有機化合物が有利であることが立証された。この関係において、特に、ビタミン、栄養剤、植物処理剤、殺虫剤、殺真菌剤、除草剤（従って、抗生剤一般）、フィトホルモン、例えばシトキニン、更にまた芳香物質、色素及び別の機能性を有する含浸物質、例えば分散剤、乳化剤又は化学的活性化合物、例えば表面活性化合物が使用される。従って、本発明の範囲内で、支持マトリックスに含浸物質を導入した後に、支持マトリックスへの含浸物質の化学結合を達成するために、化学反応をその場でプロセスにおいて、例えば温度上昇又は反応開始剤の供給により誘発させることが可能である。
【００１５】
含浸物質としての適正のための唯一の前提は、圧縮したガス（混合物）内で溶解する、その能力である。
【００１６】
支持マトリックスとしての有利な代表的物質は、有利には大きなかつ／又は接近困難な内部表面を有する生物起源のあらゆる材料、特に食料、飼料、種子、並びに有機又は無機支持マトリックスである。これは、プロセス条件下でその体積を増大する（このことは大抵膨潤により行われかつそれにより外側並びにまた内側表面も増大する）支持マトリックスをも含む。
【００１７】
特に適当であるのは、本発明によれば合成、準合成又は天然の有機ポリマー、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリグルコール酸（例えばポリ乳酸／グリコール酸、ＰＬＧＡ）又は炭水化物、例えば澱粉、シクロデキストリン、更に無機支持物質、特に大きな内部表面積を有するもの、例えば二酸化ケイ素、特に沈降又は高熱分解法シリカ又はシリカゲル、アルミノケイ酸塩又はその他の触媒基本物質、特にゼオライト、並びに酸化アルミニウム、活性炭、二酸化チタン又はベントナイトであり、これらは全て化学的又は物理的に変性して使用することができる。この場合、連続又は独立気泡状内部構造を有する支持マトリックスは、（前）膨潤されていてもよく又は発泡したマトリックスであってもよい。
【００１８】
実際に、本発明による方法においては、圧縮した、従って近もしくは超臨界ガス又はガス混合物の極めて大きな密度範囲を使用することができる：これは少なくとも０．１５から１．３ｋｇ／ｌまで、有利には少なくとも０．４から１．０ｋｇ／ｌまで、特に有利には少なくとも０．５から０．９ｋｇ／ｌまでの本発明で重要な限界内にある。この密度をプロセス工学的に調節することができるために、プロセス圧を本発明に基づき少なくとも５から８００バールまで変化させ、その際少なくとも３０、特に少なくとも５０から５００バールまでの圧力範囲が有利である。プロセス温度は、有利には使用するガス又はガス混合物の臨界温度の上、特に少なくとも３１℃から２００℃まで、有利には少なくとも４０℃から１５０℃まで、特に有利には少なくとも５０℃から１００℃までにあるべきである。
【００１９】
適当なガスもしくは適当なガス混合物の選択も、実質的に、支持マトリックスに導入すべき含浸物質又は種々の含浸物質の混合物次第である。従って、原則的に、それらの臨界状態パラメータが技術的に実施可能な限界内にあるガス／ガス混合物が該当する。特に重要であるのは就中ガス系の臨界温度であり、該温度は場合により高すぎる値では含浸物質並びにまた支持マトリックスの損傷を惹起する恐れがある。従って、本発明による方法のための適当なガスは、二酸化炭素、プロパン、ブタン、エタン、エチレン、ジメチルエーテル、アンモニア、Ｃ_１〜Ｃ_４のフッ素化、塩素化、臭素化及びヨウ素化された分枝鎖状又は非分枝鎖状炭化水素を含むハロゲン化炭化水素、特に部分又は完全フッ素化された炭化水素又はそれらの混合物であることが立証された。
【００２０】
本発明による方法の実施可能性のための前提は、含浸物質が圧力の最大ピークにおいて、圧力の最低谷におけるよりもガス（混合物）内での部分的に著しく高い溶解度を有することである。それに対して、含浸マトリックス、従って支持マトリックスは、本発明による方法の条件下で、ガス（混合物）の近臨界状態並びにまた超臨界状態において不溶性であらねばならない。この場合、絶対最低圧力は、圧縮ガス（混合物）内での含浸物質のためのガス（混合物）の最低溶解能力によりかつ絶対最高圧力は含浸物質の最大溶解度により決定される。
【００２１】
絶対最低圧力から絶対最高圧力までの圧力範囲は、原則的には作業することができるが、しかし完全に利用する必要がない範囲である。
【００２２】
好ましくは、パルスの最高圧力における圧力は、最低圧力の圧力の１．１倍、より有利には１．３倍、なおより有利には１．５倍、更になおより有利には２倍、最も有利には５倍である。更に、最高圧力における圧力は、最低圧力における圧力よりも少なくとも１バール、有利には少なくとも５バール、より有利には少なくとも１０バール、最も有利には少なくとも２０バール高いように設定するのが好ましい。この場合、最高圧力におけるガス（混合物）の溶解能力は、最低圧力におけるガス（混合物）の溶解能力よりも有利には少なくとも２倍、特に少なくとも１０倍良好である。
【００２３】
含浸物質の支持マトリックスの表面から内部へのできる限り有効な物質搬送を達成するためには、個々のパルス化中の密度差はできる限り大きいべきである。最低密度の最も重要な実際の下限は、ガス又はガス混合物が含浸物質に対してもはや溶解能力を有しない際に存在する。密度に関しては、該方法のためには原理的には最大ピークおける上限はない。しかしながら、本方法は異なる密度における支持マトリックス内への単数又は複数のガス流入の搬送原理を基礎としているので、相応するガス又はガス混合物の超臨界圧の１０倍よりも高い圧力を使用することは実際に極めて重要でなくかつまた大抵は不経済である。それというのも、その際には密度は、ガス系の近臨界状態域におけるよりも明らかに僅かな変化を受けるからである。
【００２４】
常に圧力上昇と圧力降下のための両者の時間間隔の和からなる個々のパルス化に関しては、本発明によれば、それらの持続時間は互いにずれていてもよい。即ち、個々のパルス化の持続時間は、先行する時間及び／又は後続の時間に比較して短くても又は長くてもよく、この場合パルス化は、少なくとも５秒から６０分間まで、有利には少なくとも５０秒から２０分間まで、特に有利には少なくとも１００秒から１０分間まで持続する。
【００２５】
しかしまた、特定の実施態様においては、それぞれの時間間隔が異なった個々のパルス化持続時間内で相互にずれることが必要なこともある。このことは個々のパルス化毎の圧力上昇のための時間間隔及び／又は圧力降下のための時間間隔が互いに異なることに他ならない。しかしこの場合には、この場合にも個々のパルス化当たり圧力上昇のための時間間隔が圧力降下のための時間間隔より常に大きいことが重要である。また、個々のパルスにおける最低圧力又は／及び最高圧力を異なって選択することも可能である。
【００２６】
しかしまた、近臨界ガスもしくはガス混合物に、特に有利には常圧下で、特に含浸物質の溶解度を改良する液状助剤を添加することができる。このような適当な助剤は、例えば水、又は分枝鎖状又は非分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１０、有利にはＣ_１〜Ｃ_８、特に有利にはＣ_２〜Ｃ_３の鎖長を有するかつ／又は表面活性作用を有する一連の単鎖状アルコール、ケトン及びエステルから選択される有機溶剤であり、これらを典型的には２０質量％まで、有利には１質量％〜１０質量％、特に有利には２質量％〜５質量％の濃度で使用することができる。しかしまた原則的には、例えばプロセスガス内の適当なｐＨ値環境を調整する添加溶剤を使用することもできる。このために特に適当であるのは、有機アミン、例えばトリエチルアミン、又はアンモニアであり、それにより含浸物質の溶解度を付加的に改良することができる。
【００２７】
この場合には、有利には前記の、しかしまた全てのその他の適当な助剤及び／又は添加溶剤を同様に含浸物質に添加することができ、このことも有利には常圧下で行うべきである。本来の含浸物質としてまた助剤として使用することもできる別の物質は表面活性剤である。それというのも、これら自体は超臨界ガス（混合物）内で良好な溶解度を有するからである（いわゆる“ガスフィル界面活性剤：ｇａｓ−ｐｈｉｌｅ Ｔｅｎｓｉｄｅ”）。該界面活性剤を用いると、ガス（混合物）内での特定の含浸物質の溶解度が改良される（この場合には、界面活性剤は助剤として機能する）だけでなく、支持マトリックス内への含浸物質の浸透も容易になる。それというのも、物質系：含浸物質／ガス（混合物）の拡散性が表面張力のさらなる低下により高められるからである。しかし、ガスフィル界面活性剤を本来の含浸物質として使用すると、該含浸法の目的は、支持マトリックスの表面特性の変化、例えばその水湿潤性及びそれと結び付いた特性の改良又は低下であってもよい。
【００２８】
本発明の範囲内で、方法の実施態様に関しては、本発明による方法は極めて一般的には支持マトリックス内への含浸物質の搬送に制限され、如何にして含浸物質を支持マトリックスの表面に堆積させるべきかという方式は要求しないので、種々の変更が可能である。
【００２９】
典型的には、本発明による方法は、オートクレーブ中でかつ有利には不連続的バッチ法で実施される。
【００３０】
本発明による方法のためには、特殊な実施態様においては前段階として、オートクレーブに支持マトリックス及び含浸物質を装填した後に装置系を適当なガス（混合物）で、含浸物質が前記の溶解特性を示す相応する圧力にする。次いで、ガス又はガス混合物を超臨界状態で、含浸物質が支持マトリックス上に分配されかつ支持マトリックスの床内の作用物質の濃度勾配が受け入れられる最低値に達するように循環させる。引き続き、プロセス圧、及びひいてはガス系の密度を、含浸物質が支持マトリックスの表面上に沈着する（析出する；堆積する）ように低下させる。この作業法では、確かに超臨界状態におけるガス（混合物）の良好な拡散性に基づき既に作用物質の一部は支持マトリックスの内部に侵入するが、しかしその際主要成分は常に支持マトリックスの表面上に残留する。それというのも、この含浸物質成分は、そこで粒子間空隙（Ｚｗｉｓｃｈｅｎｋｏｒｎ−Ｖｏｌｕｍｅｎ）の気相から堆積するからである。引き続き、前記のように、外部から支持マトリックスの内部への搬送を達成するために、本来のかつ本発明にとって重要なパルス化を実施する。
【００３１】
実際のかつ就中学問的観点においては、特に、支持マトリックスの堆積床内での所望の分布を達成するため、即ち堆積床内の濃度勾配を最小にするために、含浸物質の溶解度がガス（混合物）超臨界状態においても極く低く、かつオートクレーブ内でのガス又はガス混合物の循環のために長いプロセス時間が必要とされる場合に、選択的作業法が適当である場合もある。この場合のためには、本発明は、含浸物質での支持マトリックスの前被覆（コーティング）を通常の技術、例えば特に流動床におけるスプレー塗あるいはまた溶融塗のための公知方法を用いて行う。この場合には、含浸物質を支持マトリックス粒子の壁に被覆し、その際含浸物質を尤も実質的にマトリックス粒子の内部領域に浸透させることはできない。こうして準備した材料を、引き続き同様に本発明において重要な含浸のためのパルス化法で処理し、それにより含浸物質はその後初めて支持マトリックスの内部に搬送される。この作業法は、法外な経済的利点を有する。それというのも、ガス（混合物）内に溶解した含浸物質が克服しなければならない実際の搬送路は極めて短い、即ち専ら支持マトリックスの表面からその内部にすぎないからである。更に、この作業法を介すると、含浸物質でのマトリックス粒子の個々の負荷が極めて良好に制御されかつ保証される。
【００３２】
従って、本発明による方法は、特に、作用物質の放出が遅延される製剤を製造する際に必要となるような、大きな内部表面積を有する適当な支持マトリックス内に製薬学的作用物質を浸透させるために大きな可能性を有する。
【００３３】
もう１つの適用例は、種子の含浸又は消毒であり、この場合には本発明による方法の決定的な利点は、植物処理剤が、従来の技術におけるように、専ら穀種の外部領域に残留せずに、穀種の内部領域に侵入することができることにある。このことは特定の用途においては良好な作用効果と同時に少ない処理量をもたらす。
【００３４】
最後に、含浸物質としては、特に坦体支持触媒の製造の際に通常であるような、マトリックス内に侵入させるべきである金属有機物質を使用することもできる。
【００３５】
本発明はまた、その有利な変更形を伴う本発明による方法の他に、この方法を用いて製造された全ての含浸した物質に関する。
【００３６】
次に、実施例により本発明による方法及びそれにより製造された物質の利点を以下に説明する。
【００３７】
実施例
例１：緻密な植物材料（米穀粒）への親油性含浸物質（マーカー物質としてのβ−カロチン）の含浸
１．１　非対称のパルス化サイクル（本発明）
支持マトリックスとして市販の脱穀した米穀粒２ｋｇ（嵩密度：約０．６ｋｇ／ｌ）に室温で撹拌ドラム内で、β−カロチン約３質量％を含有する植物性油（含浸物質）１００ｍｌを微細ノズルを用いてスプレーし、一方ドラム充填物を約３０分間十分に混合した。それにより、米穀粒の表面への色素含有油の均一な塗布が達成された。個々の穀粒の横断面の光学顕微鏡検査により、横断面の縁部領域のみが色素による赤着色を有することが判明した。引き続き、そのように前処理した出発物質を、金属焼結プレートで上と下が密閉される入れ子式容器（容積：３．５リットル）に入れた。完全に米穀粒を充填した入れ子式容器を高圧抽出装置の圧力オートクレーブ中に挿入した。該オートクレーブをまず５０℃（ジャケット加熱装置を用いて調節）で二酸化炭素で１５０バールの圧力にした（最低圧力）。次いで、該圧力を５分間の時間にわたり高圧ポンプを用いて緩慢に５００バールに高め（最高圧力）かつ引き続き１５秒間以内で再び急速に圧力弁を介して１００バールに低下させた。このパルス化過程を同じ形式で２０回繰り返した。装置を大気圧に放圧した後に、米穀粒を取出しかつ含浸の結果を出発物質と比較した。赤色に着色された色帯域が縁部領域から消滅しておりかつ光学顕微鏡ではβ−カロチンでの米穀粒の全横断面にわたる澱粉体の均一な着色が確認された。
【００３８】
１．２　対称的パルス化サイクル（比較）
米穀粒を例１．２に類似して前処理した。この場合には、本来の含浸を同じ圧力範囲内で２０回のパルス化で対称的に実施した。即ち、最高までの圧力上昇ののための時間が最低までの圧力降下のための時間と同一であった、即ちそれぞれ２．５分間であった。
【００３９】
こうして処理した米穀粒の横断面の光学顕微鏡検査により、専ら縁部領域における不明確なかつぼやけた色領域が判明したが、しかし色素β−カロチンは、穀粒の全横断面にわたっては分配されていなかった。
【００４０】
例２：多孔質の無機支持マトリックス（エンドボン：Ｅｎｄｏｂｏｎ^（Ｒ））への製薬学的有効物質（ケトプロフェン：Ｋｅｔｏｐｒｏｆｅｎ）の含浸
ケトプロフェン５ｇをメタノール１５０ｍｌに溶かしかつ該溶液をエンドボン（Ｆａ．Ｍｅｒｃｋ；多孔質ヒドロキシアパタイト顆粒；φ２．８〜５．６ｍｍ）と一緒に丸底フラスコに移した。真空内で、溶剤を回転式蒸発器で運動させながら除去した。
【００４１】
こうして前処理した出発物質を、金属焼結プレートで上と下が密閉される入れ子式容器（容積：３．５リットル）に入れた。完全に米穀粒を充填した入れ子式容器を高圧抽出装置の圧力オートクレーブ中に挿入した。該オートクレーブをまず５０℃（ジャケット加熱装置を用いて調節）で、添加溶剤としてメタノール１質量％を含有する二酸化炭素で１００バール圧力にした（最低圧力）。次いで、該圧力を３分間の時間にわたり高圧ポンプを用いて緩慢に２５０バールに高め（最高圧力）かつ引き続き２０秒間以内で再び急速に圧力弁を介して１００バールに低下させた。このパルス化過程を同じ形式で１０回繰り返した。装置を大気圧に放圧した後に、含浸した支持マトリックスを取出した。
【００４２】
特徴化のために、支持マトリックス上のケトプロフェンの放出速度を溶解試験で測定し、かつ、パルス化含浸処理を行わなかった出発物質、並びに対称的パルス化（それぞれ圧力上昇及び降下のために１．５分間）処理したサンプルと比較した。例２（本発明）からなるサンプルは、対称的に処理したパルス化材料に引き続き、最も長い放出曲線を示した；最も短い曲線は、圧力処理を行わなかった前被覆した出発物質が示した。
【００４３】
実験結果は、内部表面から最も緩慢に放出される（持続放出：ｓｕｓｔａｉｎｅｄ ｒｅｌｅａｓｅ）実施例ケトプロフェンで、本発明による方法を用いると支持マトリックスの内部表面への能動的搬送を最も有効に実施することができることを明らかにする。
【００４４】
例３．多孔質有機支持ポリマー（アクキュレル：Ａｃｃｕｒｅｌ^（Ｒ））へのシリコーンオイルの含浸
アクキュレル顆粒（Ｆａ．Ａｋｚｏ；高多孔質ポリプロピレン）２０ｇを、金属焼結プレートで上と下が密閉される入れ子式容器（容積：０．５リットル）に入れた。該入れ子式容器を高圧抽出装置の圧力オートクレーブ中に挿入した。該オートクレーブをまず９６℃（ジャケット加熱装置を用いて調節）でプロパンで１００バールの圧力にした。次いで、シリコーンオイル（粘度１００００ｍＰａｓを有するジメチルポリシロキサン）１０ｇをオートクレーブの前方で圧送しかつプロパン１ｋｇと一緒に等温及び等圧で循環路内を循環させ、アクキュレル支持マトリックスの堆積床内でシリコーンオイルの均等な分布を達成した。引き続き、圧力を４３バールに降下させ、それによりプロパン内でのシリコーンオイルの溶解度を低下させた。
【００４５】
更に、８回のパルス化サイクルで圧力を４３バール（最低圧力）から７０バール（最高圧力）に高め（圧力上昇のための時間：２分間）かつ降下させた（圧力降下のための時間：５秒間）。引き続き、装置を大気圧にしかつ含浸の結果を判定した。
【００４６】
本発明によるパルス化の前にオートクレーブから取出し、かつその表面に明らかにシリコーンオイルが付着していたアクキュレルサンプルとは異なり、例３に基づき含浸させたサンプルにおいてはシリコーンオイルは殆ど完全にポリプロピレンマトリックスの表面から消滅しかつポリマー支持体の内部に移行していた。結果は、比較のために類似した圧力範囲内で対称的パルス化サイクルを実施した（それぞれ圧力上昇及び降下のために１分間）場合には、明らかに悪かった。
【００４７】
従って、本発明は特に、圧縮ガスを使用して支持マトリックスに固体及び／又は液体化合物を含浸させる方法に関し、該方法は実質的に、単数又は複数の固体及び／又は液体の化合物（含浸物質）と、不溶性の支持マトリックスとを圧縮ガス（混合物）を使用して０．１５〜１．３ｋｇ／ｌのガス圧で少なくとも２つの非対称的に進行する圧力変化順序（パルス化）で、５秒間〜６０分間の持続時間を有する個々のパルス化当たり最高圧力を達成するためのそれぞれの時間間隔が最低への圧力降下の時間間隔よりも大きいように接触させ、その際絶対的最低圧力が含浸物質のためのガス（混合物）の最低溶解能力によって決定されかつ絶対的最高圧力が圧縮ガス（混合物）内での最大溶解度により決定されることを特徴とする。該方法は、含浸物質として、多数の物質、例えば生物活性化合物、工業用物質又は金属有機化合物、並びに支持マトリックスとして、あらゆる大きなかつ／又は接近困難な内部表面を有する生物起源の物質並びに有機又は無機物質を使用することができることにより優れている。有利に圧縮した二酸化炭素、プロパン、ブタン、エタンあるいはまたアンモニアを用いて実施される該方法では、未処理の支持材料もまた既に前被覆した材料をも処理することができる。結果として、含浸した物質が得られ、該含浸した物質の内部表面は十分に均一に含浸物質で被覆されておりかつ含浸した物質は就中製薬、農薬、化粧品及び工業分野で使用することができる。

Claims (18)

1. 圧縮ガス（混合物）を使用して支持マトリックスに固体／液体化合物を含浸させる方法において、単数又は複数の固体及び／又は液体化合物（含浸物質）及び不溶性の支持マトリックスを圧縮ガス（混合物）と少なくとも０．１５から１．３ｋｇ／ｌまでのガス（混合物）密度で少なくとも２つの非対称に進行する圧力変化順序（パルス化）で、少なくとも５秒から６０分間までの持続時間を有する個々のパルス化当たり、最高圧力を達成するためのそれぞれの時間間隔が最低までの圧力降下の時間間隔よりも大きいように接触させることを特徴とする、圧縮ガス（混合物）を使用して支持マトリックスに固体／液体化合物を含浸させる方法。
2. 含浸物質として、生物活性化合物、特に製薬、農薬及び化粧品用有効物質、工業用物質、特に表面活性又は表面改質剤、又は金属有機化合物を使用する、請求項１記載の方法。
3. 含浸物質として、ビタミン、栄養剤、植物処理剤、抗生剤、フィトホルモン、芳香物質、色素、分散剤、乳化剤又は化学的活性化合物、特に表面活性化合物を使用する、請求項２記載の方法。
4. 支持マトリックスとして、生物起源の物質、特に食料、飼料、種子、並びに有機又は無機支持マトリックスを使用し、これらは全て有利には大きなかつ／又は接近困難な内部表面を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 支持マトリックスとして、合成、準合成又は天然の有機ポリマー、特にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリグルコール酸又は炭水化物及び無機支持物質、特に二酸化ケイ素、特に沈降又は高熱分解法シリカ又はシリカゲル、アルミノケイ酸塩又はその他の触媒基本物質、特にゼオライト、並びに酸化アルミニウム、活性炭、二酸化チタン又はベントナイトを使用する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
6. ガス（混合物）を近臨界及び／又は超臨界圧力範囲内で、有利には少なくとも５から８００バールまで、特に有利には少なくとも５０から５００バールまでのプロセス圧で使用する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 圧縮した二酸化炭素、プロパン、ブタン、エタン、エチレン、ジメチルエーテル、アンモニア、ハロゲン化炭化水素又はそれらの混合物を用いて実施する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. プロセス温度が使用するガス（混合物）の臨界温度の上、有利には少なくとも３１℃から２００℃までである、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. ガス（混合物）密度が少なくとも０．４から１．０ｋｇ／ｌまでである、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 個々のパルス化の持続時間が相互に異なる、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 個々のパルス化の圧力上昇のための時間間隔及び／又は圧力降下のための時間間隔が互いに異なる、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. ガス（混合物）に、特に溶解度を変化させるための助剤、特に水又は一連の単鎖状アルコール、ケトン及びエステルからなる有機溶剤、及び／又は表面活性作用を有する助剤を、有利には２０質量％までの濃度で添加する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
13. ガス（混合物）に添加溶剤、有利には有機アミン、特にトリエチルアミン、又はアンモニアを添加する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 助剤及び／又は添加溶剤を含浸物質に、有利には常圧下で添加する、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
15. 連続的に実施する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の方法。
16. 含浸物質で予め被覆されている支持材料を使用する、請求項１から１５までのいずれか１項記載の方法。
17. 成分をパルス化前に、含浸物質がその最適な溶解特性を示すプロセス圧にし、次いでガス（混合物）を超臨界範囲内で、含浸物質が支持材料の表面に分配されるように循環させ、かつ引き続き含浸物質が支持材料の表面に堆積するようにプロセス圧を低下させる、請求項１から１６までのいずれか１項記載の方法。
18. 請求項１から１７までのいずれか１項記載の方法で得られた含浸物質。