JP2014524418A - 水溶性界面活性剤の処理に有用な液液抽出組成物 - Google Patents

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Abstract

水溶性界面活性剤の味を改善する液液抽出プロセスに有用な組成物であって、前記組成物が、組成物の約5重量%〜約60重量%の水溶性界面活性剤;組成物の約10重量%〜約90重量%の水;組成物の約10重量%〜約90重量%の抽出溶媒;組成物の少なくとも0.01重量%の望ましくない非極性材料を含有し;抽出溶媒が、約15〜約17(MPa)0.5の範囲の分散力成分(δ)、0〜約9(MPa)0.5の範囲の極性成分(δ)、0〜約11(MPa)0.5の範囲の水素結合成分(δ)の、個々のハンセン溶解度パラメーターを有する溶媒から選択される。

Description

本発明は、水溶性界面活性剤、望ましくない非極性材料、抽出溶媒及び水を含有する組成物に関する。本発明は更に、水溶性界面活性剤の味及び/又は臭気を改善する液液抽出プロセスにおける、そのような組成物の使用に関する。
従来より、歯磨剤(練り歯磨き)、口内洗浄剤などの口腔ケア組成物の味、色、臭気又は透明さを改善するために多大な努力が費やされてきた。それらの組成物の性質に起因して、製品の味は、多くの場合、実際の又は知覚される有効性よりも消費者にとって重要であり得る。多数の有効な口腔ケア成分が望ましくない味、色、臭気又は透明さを有するため、特性を改善する努力は、当技術分野にて一般的である。味の場合、望ましくない製品の味を改善する1つの方法は、着香剤などの、消費者の全体的な味覚体験を改善するであろう追加の成分を加えることである。しかしながら、そのような改善は高価であり得、また望ましくない味を完全に遮蔽することは困難であり得る。染料又は他の添加剤による色又は透明さの改善は、同様の問題を有する。
アルキルホスフェート界面活性剤などの水溶性界面活性剤は、口腔ケア組成物を含む多様な消費者製品中での使用のために市販されている。これらの陰イオン性表面活性有機リン酸剤は、エナメル表面に対する強い親和性を有し、かつ外皮タンパク質を脱着し、エナメル表面に付着し続けるのに十分な表面結合傾向を有する。このような特性は、これらの材料を練り歯磨きなどの口腔ケア組成物に組み込むのに望ましいものとする。しかしながら、これらの材料は、それらの望ましい特性にも係わらず、口腔ケア組成物中に広く商業化されていない。商業化されていないことの理由の1つは、市販のアルキルホスフェート材料に通常関連した悪い味及び/又は臭気プロファイルであり得る。味は、洗濯、シャンプー又はパーソナルクレンジングなどの他の消費者製品産業では考慮事項ではない場合があるが、口腔ケアにおいては重要な考慮事項である。同様に、洗濯、シャンプー又はパーソナルクレンジング製品中で使用されている材料に関連した、任意の望ましくない臭気は、一般に、香料の添加により改善できるが、香料レベルは、消費者に許容されるために口腔ケア組成物中では最小限に保つ必要があり、また、使用された際に更なる不快な味を生成する場合がある。
また蒸気ストリッピング、真空ストリッピング、及び/又は炭素濾過プロセスによる界面活性剤材料の精製は、一般に、不純物を有益に除去して、有効性を増大させ、望ましくない副反応を最小限にするなどとして既知である。しかしながら、これらの精製プロセスは、市販の水溶性界面活性剤材料に関連した不快な味及び/又は臭気を改善するには不十分であることが見出されている。
液/液抽出(LLE)は、一般に、成分が、混合後に液体2層を形成する2つの不混和性溶媒中で混合された際に分離され得る異なる極性を有する場合、混合物の成分を分離するのに有用であるとして既知である。例えば、LLEsはサンプルの主要な又は所望される成分(1つ又は複数)とは有意に異なる極性の不純物を含むサンプルの精製及び洗浄に有用である。このことは、サンプルが溶解している主な液体と不混和性の溶媒と混合することにより達成することができる。
LLEは、望ましくない副産物又は汚染物質を排除する化学処理に使用されている。例えば、Hoke,et al(Procter & Gamble)に付与されたPCT特許出願第WO 2008005550号は、ペパーミント油から極性の硫黄不純物を除去して、スズイオンを含む歯磨剤に配合された際に悪臭形成を避ける、水洗浄手順を開示している。Noyes,et al(Procter & Gamble)に付与された米国特許第4,352,829号では、コーヒーからのカフェインの酢酸エチル抽出が、カフェイン除去プロセスに有効であることが示された。
しかしながら、口腔ケア組成物中に使用されるものなどの水溶性界面活性剤の全体的な味及び/又は臭気を改善する、有効な、費用効率が高い、かつ消費者に望ましい方法を見出すことの興味が尚存在している。
現在驚くべきことに、酢酸エチルなどの溶媒を使用する液液抽出プロセスが、水溶性界面活性剤原材料中に見出される非極性材料の存在を有意に低減することによって、界面活性剤の臭気及び/又は味プロファイルを改善するのに有用であり得ることが見出された。
理論に束縛されるものではないが、純粋な材料自体に起因する悪い味及び/又は臭気プロファイルを有すると以前は一般に考えられていた水溶性界面活性剤が、現在では、実際には驚くべきことに味及び臭気の点では許容し得ると考えられている。驚くべきことに、市販の水溶性界面活性剤組成物中に通常存在する残留アルコール、アルコールエトキシレート、アルデヒド、エーテル、ケトン、アルキルアミン及びエステルなどの非極性材料が、以前は界面活性剤自体と関連されていた悪い味及び臭気のプロファイルの大部分に関連し得ることが見出された。これらの材料のいくつかは、着香味剤及び香料に使用されることが多いため、これらの材料を基礎をなす界面活性剤からより効率的に抽出する新しいプロセスが、そのような結果を生じることは更に驚くべきことであった。例えば、ドデカノール及びドデカナールは、通常、着香剤及び香料中に含めるのに安全かつ有用であると教示されているが、驚くべきことに、これらの材料は、水溶性界面活性剤組成物中に有意により高いレベルで含まれる場合、苦味、石鹸様などの不快な味を呈することが見出された。
更に理論に束縛されるものではないが、適切な溶媒を使用する液液抽出は、そのような界面活性剤を精製する、以前から既知の技術よりも効果的であり、それらの界面活性剤を最小限の悪い味及び/又は臭気特性にて口腔ケア製品に組み込むことを可能にする。
したがって、本発明は、水溶性界面活性剤の味を改善するそのような液液抽出プロセスに有用な組成物に関し、前記組成物は、組成物の約5重量%〜約60重量%の水溶性界面活性剤;組成物の約10重量%〜約90重量%の水;組成物の約10重量%〜約90重量%の抽出溶媒;及び組成物の少なくとも0.01重量%の、少なくとも1つの望ましくない非極性材料を含有し;抽出溶媒は、約15〜約17(MPa)0.5の範囲の分散力成分(δ)、0〜約9(MPa)0.5の範囲の極性成分(δ)、0〜約11(MPa)0.5の範囲の水素結合成分(δ)の、個々のハンセン溶解度パラメーターを有する溶媒から選択される。
別の実施形態では、本発明は、水溶性界面活性剤の味を改善する液液抽出プロセスに有用な組成物に関し、前記組成物は、組成物の約30重量%〜約60重量%の水溶性界面活性剤;約20重量%〜約80重量%の水;約20重量%〜約80重量%の酢酸エチル;約0.01重量%〜約20重量%の望ましくない非極性材料から本質的になる。
別の実施形態では、本発明は、水相及び溶媒相を含む、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、水相が水溶性界面活性剤及び水を含む、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、溶媒相が抽出溶媒と少なくとも1つの望ましくない非極性材料とを含む、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、水溶性界面活性剤が少なくとも約20%水溶性である、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、水溶性界面活性剤が陰イオン性界面活性剤、双性イオン性界面活性剤、及びこれらの混合物から選択され、かつ少なくとも約30%水溶性である、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、水溶性界面活性剤がアルキルホスフェート界面活性剤、アルキルホスフェートエトキシル化界面活性剤、ラウリルサルフェート界面活性剤、ベタイン界面活性剤、アミンオキシド界面活性剤、及びこれらの混合物から選択される、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、水溶性界面活性剤がココアミドプロピルベタイン、ラウリルベタインカプリル/カプラミドベタイン、ラウリル硫酸ナトリウム、モノアルキルホスフェート、アルキルエトキシル化ホスフェート、アミンオキシド、及びこれらの混合物から選択される、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、水溶性界面活性剤がモノアルキルホスフェート界面活性剤である、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、抽出溶媒が、約13〜約19(MPa)0.5の範囲の分散力成分(δ)、約2〜約9(MPa)0.5の範囲の極性成分(δ)、及び約2〜約11(MPa)0.5の範囲の水素結合成分(δ)の、個々のハンセン溶解度パラメーターを有する、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、抽出溶媒が酢酸エチル、水−飽和酢酸エチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、吉草酸エチル、カプロン酸エチル、カプリル酸エチル、ペラルゴン酸エチル酢酸メチル、プロピオン酸メチル、酪酸メチル、短鎖エステル、及びこれらの混合物から選択される、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、抽出溶媒が酢酸エチルである、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、抽出溶媒が食品等級エチルエステルから選択される、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、抽出混合物中の抽出溶媒と水溶性界面活性剤との比が、約1:10〜約10:1である、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、抽出混合物中の抽出溶媒と水溶性界面活性剤との比が、約1:2〜約2:1である、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、塩、pH調節剤、及びこれらの混合物から選択される相分離増強剤を更に含有する、上記に示した組成物に関する。
別の実施形態では、本発明は、液液抽出プロセスでの、上記に示した組成物の使用に関する。
本発明は、液液溶媒抽出を用いた、水溶性界面活性剤の味を改善するプロセスに使用し得る組成物に関する。そのような組成物は、
a.組成物の約5重量%〜約60重量%の水溶性界面活性剤;
b.組成物の約10重量%〜約90重量%の水;
c.組成物の約10重量%〜約90重量%の抽出溶媒;
d.組成物の少なくとも0.01重量%の望ましくない非極性材料;を含有し、
抽出溶媒は、約15〜約17(MPa)0.5の範囲の分散力成分(δ)、0〜約9(MPa)0.5の範囲の極性成分(δ)、及び0〜約11(MPa)0.5の範囲の水素結合成分(δ)の、個々のハンセン溶解度パラメーターを有する溶媒から選択される。
これらの要素は下記により詳細に論じられる。
水溶性界面活性剤
本発明の組成物は、組成物の約5重量%〜約60重量%の水溶性界面活性剤を含有する。一実施形態では、本発明の組成物は、組成物の約10重量%〜約50重量%、あるいは約20重量%〜約30重量%の水溶性界面活性剤を含有する。
本明細書で使用されるとき、「水溶性界面活性剤」は、室温(25℃)で測定した際、少なくとも部分的に水溶性である界面活性剤を指す。一実施形態において、水溶性界面活性剤は、少なくとも10%水溶性であり、あるいは少なくとも20%水溶性であり、あるいはまた少なくとも30%水溶性であり、あるいは少なくとも40%水溶性である。
本明細書のプロセスにより精製され得る水溶性界面活性剤の例としては、ココアミドプロピルベタイン、ラウリルベタイン、カプリル/カプラミドベタイン、ラウリル硫酸ナトリウム、モノアルキルホスフェート、アルキルエトキシル化ホスフェート、アミンオキシド、及びこれらの混合物が挙げられる。
本明細書で有用な水溶性界面活性剤は、いくつかの実施形態では、アルキルホスフェートなどの陰イオン性界面活性剤から選択され得る。これらの表面活性有機リン酸剤は、エナメル表面に対する強い親和性を有し、かつ外皮タンパク質を脱着し、エナメル表面に付着し続けるのに十分な表面結合傾向を有する。有機リン酸化合物の好適な例としては、以下の一般構造によって表される、モノエステル、ジエステル若しくはトリエステルが挙げられ、式中、Z1、Z2又はZ3は同一であっても若しくは異なってもよく、少なくとも1つが有機部分であり、一実施形態では、所望により1個以上のリン酸基によって置換される、炭素原子数1〜22の直鎖状若しくは分枝状のアルキル又はアルケニル基、アルコキシル化アルキル又はアルケニル、(多)糖、ポリオールあるいはポリエーテル基から選択される。
Figure 2014524418
いくつかの他の作用剤としては、以下の構造によって表されるアルキル又はアルケニルリン酸エステルが挙げられる:
Figure 2014524418
式中、R1は、6〜22個の炭素原子からなる直鎖状又は分枝状のアルキル又はアルケニル基を表し、
場合により、1つ以上のホスフェート基で置換され、n及びmは、個々に及び別々に2〜4であり、a及びbは、個々に及び別々に0〜20であり、Z2及びZ3は、同一であっても又は異なってもよく、それぞれ水素、アルカリ金属、アンモニウム、プロトン化アルキルアミン若しくはアルカノールアミンなどのプロトン化官能性アルキルアミン、又はR1−(OCnH2n)a(OCmH2m)b−基を表す。好適な作用剤の例としては、アルキル及びアルキル(ポリ)アルコキシホスフェート、例えばリン酸ラウリル;PPG5セテアレス−10ホスフェート;ラウレス−1ホスフェート;ラウレス−3ホスフェート;ラウレス−9ホスフェート;トリラウレス−4ホスフェート;C12〜18のPEG 9ホスフェート;ジラウレス−10リン酸ナトリウムが挙げられる。一実施形態では、アルキルホスフェートは高分子である。高分子アルキルホスフェートの例としては、高分子部分としての反復アルコキシ基、具体的には、3個以上のエトキシ基、プロポキシイソプロポキシ基又はブトキシ基を含むものが挙げられる。
本発明で有用な双性イオン性又は両性界面活性剤としては、脂肪族四級アンモニウム、ホスホニウム及びスルホニウム化合物の誘導体が挙げられ、その脂肪族ラジカルは直鎖状又は分枝状であることができ、その際脂肪族置換基の1つは約8個〜約18個の炭素原子を含み、1つは例えばカルボキシ、スルホン酸塩、硫酸塩、リン酸塩又はホスホン酸塩のような陰イオン性水溶性基を含む。好適な両性界面活性剤としては、Polefka et al.に付与された米国特許第5,180,577号に開示されているようなベタイン界面活性剤が挙げられる。典型的なアルキルジメチルベタインとしては、デシルベタイン即ち2−(N−デシル−N,N−ジメチルアンモニオ)アセテート、ココベタイン即ち2−(N−ココ−N,N−ジメチルアンモニオ)アセテート、ミリスチルベタイン、パルミチルベタイン、ラウリルベタイン、セチルベタイン、ステアリルベタインなどが挙げられる。アミドベタインは、ココアミドエチルベタイン、コカミドプロピルベタイン(CAPB)、及びラウラミドプロピルベタインにより例示される。これらの界面活性剤に関連することが多い不要な味は、石鹸様、苦味、化学的及び/又は人工的である。
更なる好適な高分子有機リン酸薬剤としては、リン酸デキストラン、リン酸ポリグルコシド、リン酸アルキルポリグルコシド、リン酸ポリグリセリル、リン酸アルキルポリグリセリル、リン酸ポリエーテル、及びリン酸アルコキシル化ポリオールが挙げられる。いくつかの特定の例は、PEGホスフェート、PPGホスフェート、アルキルPPGホスフェート、PEG/PPGホスフェート、アルキルPEG/PPGホスフェート、PEG/PPG/PEGホスフェート、ジプロピレングリコールホスフェート、PEGグリセリルホスフェート、PBG(ポリブチレングリコール)ホスフェート、PEGシクロデキストリンホスフェート、PEGソルビタンホスフェート、PEGアルキルソルビタンホスフェート、及びPEGメチルグルコシドホスフェートである。好適な非高分子リン酸としては、リン酸アルキルモノグリセリド、リン酸アルキルソルビタン、リン酸アルキルメチルグルコシド、リン酸アルキルスクロースが挙げられる。これらの界面活性剤に関連することが多い不要な味は、石鹸様、苦味、化学的及び/又は人工的である。
本明細書で有用な水溶性両性界面活性剤としては、更にアミンオキシド界面活性剤が挙げられる。アミンオキシドは、第三級アミン、一般に、C12〜C18アルキルジメチルの酸化の結果である、N−オキシドである。例えば、本明細書で有用なアミンオキシド界面活性剤としては、ラウリルジメチルアミンオキシド、ラウリルジヒドロキシエチルアミンオキシド、コカミドプロピルアミンオキシド、ラウラミドアミンオキシド、セチルジメチルアミンオキシド、3−ラウラミドプロピル−N,N−ジメチルアミンオキシドを挙げることができる。
本発明で有用な水溶性陽イオン性界面活性剤としては、ラウリルトリメチルアンモニウムクロリド、セチルピリミジニウムクロリド、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、ヤシアルキルトリメチルアンモニウムナイトライト、セチルピリミジニウムフロリドなどの、約8〜18個の炭素原子を含む1つの長アルキル鎖を有する第4級アンモニウム化合物の誘導体が挙げられる。好ましい化合物は、Briner et al.に付与された米国特許第3,535,421号に記載されている洗剤特性を有する第4級ハロゲン化アンモニウムである。所定の陽イオン性界面活性剤は、本明細書に開示した口腔ケア組成物中で殺菌剤としても作用し得る。
別の実施形態では、水溶性界面活性剤は、陰イオン性界面活性剤、双性イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、及びこれらの混合物から選択される。一実施形態において、水溶性界面活性剤は、アルキルホスフェート界面活性剤、アルキルホスフェートエトキシル化界面活性剤、ラウリルサルフェート界面活性剤、ベタイン界面活性剤、ベタインエトキシル化界面活性剤、アミンオキシド界面活性剤、及びこれらの混合物から選択される。別の実施形態では、水溶性界面活性剤は、アルキルホスフェート界面活性剤、アルキルホスフェートエトキシル化界面活性剤、及びこれらの混合物から選択される。一実施形態において、水溶性界面活性剤は、モノアルキルホスフェート界面活性剤である。
一実施形態において、界面活性剤は、ココアミドプロピルベタイン、アルキルエトキシル化ホスフェート、モノアルキルホスフェート、及びこれらの混合物から選択される。

本発明の組成物は、組成物の約10重量%〜約90重量%の水を含有する。一実施形態では、組成物は、組成物の約30重量%〜約90重量%の水を含有する。一実施形態では、本発明の組成物は、組成物の約50重量%〜約90重量%、あるいは約50重量%〜約70重量%の水を含有する。
抽出溶媒
本明細書の組成物は、組成物の約10重量%〜約90重量%の抽出溶媒を含有する。一実施形態では、組成物は、組成物の約20重量%〜約80重量%の抽出溶媒、あるいは約30重量%〜約70重量%の抽出溶媒を含有する。
本明細書で使用されるとき、「抽出溶媒」は、水溶性界面活性剤組成物中に含まれる望ましくない非極性材料を可溶化するのに使用され得る任意の液体又は超臨界流体を指す。水性界面活性剤と共に液体2層を形成するであろう許容可能な安全性プロファイルを有する有機溶媒は、単独で、又は、他の溶媒、例えば酢酸エチル、エタノール、プロピレングリコール、PEG、他のエーテル若しくはエステル、若しくは他の溶媒などと組み合わせて使用されて類似した結果を達成し得る。有用な超臨界流体の一例は、二酸化炭素である。
本明細書で有用な抽出溶媒は、約15〜約17(MPa)0.5の範囲の分散力成分(δ)、0〜約9(MPa)0.5の範囲の極性成分(δ)、及び0〜約11(MPa)0.5の範囲の水素結合成分(δ)の、個々のハンセン溶解度パラメーターを有するものを含む。
一実施形態において、溶媒は、約13〜約19(MPa)0.5の範囲の分散力成分(δ)、約2〜約9(MPa)0.5の範囲の極性成分(δ)、及び約2〜約11(MPa)0.5の範囲の水素結合成分(δ)の、個々のハンセン溶解度パラメーターを有する。一実施形態において、極性成分は約4〜約6の範囲であり、別の実施形態では、水素結合成分は約6〜約9の範囲である。
ハンセン溶解度パラメーターに加えて、溶媒は、水及び水溶性界面活性剤と組み合わされた際、別個の層を形成するであろう。以下の視覚分離試験を用いて、溶媒がこの基準を満たすか否かを迅速に決定することができる。30mLのガラスバイアルを使用し、10mLの提案される抽出溶媒、10mLの、水溶性界面活性剤組成物の30%水溶液を加え、バイアルに蓋をし、30秒間激しく振とうし、30分間静止させ、可視沈殿及び2つの別個の水層を視覚的に検査する。可視沈殿が存在せず、少なくとも2つの別個の層が形成された場合、溶媒は視覚的分離試験に合格し、本明細書に示したプロセスに従った抽出溶媒として使用することができる。
一実施形態において、本明細書で有用な抽出溶媒は、0.5を超えるlogP値を有する。
本明細書で有用な抽出溶媒としては、酢酸エチル、水−飽和酢酸エチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、吉草酸エチル、カプロン酸エチル、カプリル酸エチル、ペラルゴン酸エチル酢酸メチル、プロピオン酸メチル、酪酸メチル、短鎖エステル、及びこれらの混合物が挙げられる。一実施形態において、抽出溶媒は、食品等級エチルエステルから選択される。
一実施形態において、抽出溶媒は、実質的に乳酸エチルを含まず(即ち、ある程度測定可能な量の乳酸エチルを含まず)、あるいは0.0001%未満の乳酸エチルを含む。
本明細書で有用な他の抽出溶媒としては、メチルエチルケトンなどのケトン、ジ−n−プロピルエーテルなどのエーテル、ラクトン、アセタール、及びこれらの混合物が挙げられる。
本明細書で有用な他の抽出溶媒としては、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、クロロホルム、トルエン、塩化メチレン、メチルナノフルオロエーテル、エチルナノフルオロエーテル、四塩化炭素、及びこれらの混合物から選択されるものが挙げられる。HFE 7100、HFE 7200及びHFE 7500は、TCI AMERICA,9211 N.Harborgate Street,Portland,OR 97203,U.S.A.から入手可能な市販のハイドロフルオロエーテルの商品名である。
抽出溶媒の混合物も使用し得る。
一実施形態において、抽出混合物は、実質的にTHFを含まない(即ち、ある程度測定可能な量のTHFを含まない)。
一実施形態において、抽出混合物は、モノアルキルホスフェートを含み、実質的に1−オクタノール及びフェノキシエタノールを含まない(即ち、ある程度測定可能な量の1−オクタノール及びフェノキシエタノールを含まない)。
本明細書で有用な抽出溶媒は、二酸化炭素などの超臨界流体も含む。本明細書で使用されるとき、「超臨界二酸化炭素」は、Tr=1及びPr=1を超える温度及び圧力にある二酸化炭素である。TrはT/Tcであり、Tは超臨界二酸化炭素の現在の温度であり、Tcは臨界温度である。PrはP/Pcであり、Pは超臨界二酸化炭素の現在の圧力であり、Pcは臨界圧力である。Tc、二酸化炭素(CO2)の臨界温度は、摂氏31.1度(℃)、又は304.1度ケルビン(K)であり、Pcは73気圧(atm)又は約5040.5MPa(1073ポンド/平方インチ(PSI))である。
より一般的な言い方では、超臨界二酸化炭素は、その臨界温度及び圧力の両方以上にある間も、流体状態にある二酸化炭素を指す。二酸化炭素は通常、標準温度及び圧力(STP)で気体として挙動し、又は凍結された際、ドライアイスと呼ばれる固体として挙動する。温度及び圧力の両方が、標準温度及び圧力から、二酸化炭素に関する臨界点以上に上昇した場合、二酸化炭素は気体と液体との中間の特性を採用し得る。より詳細には、二酸化炭素は、その臨界温度(31.1℃)及び臨界圧力(73atm)を超えると超臨界流体として挙動し、膨張してその容器を気体のように満たすが、液体の密度のような密度を有する。相図の超臨界流体領域は、臨界圧力(73.8バール、又は7.3MPA(1070PSI))を超える圧力に対する臨界温度(31.1℃)を超える温度として定義される。
超臨界流体を抽出溶媒として使用する場合、「バッチ型」システム又は「連続型」システムを選択することが可能である。バッチシステムは、並行して又は連続して使用され、サイクルにて(規定された滞留時間で)操作され、順次負荷、処理及び解放され、十分な大量除去効率を与えることができる。「連続型」システムは一般に、超臨界二酸化炭素ガス流を有する連続操作される多数のバッチ容器を指し、供給物及び生成物の固体の連続的な負荷、処理及び解放は、超臨界二酸化炭素の流れに逆流する、供給物から生成物への固体の移動の流れとして想定され得る。負荷、処理及び解放の方向は、超臨界二酸化炭素の流れと反対である。このタイプの「連続的」逆流操作は、一般に連続逆流シークエンシングバッチ操作と称される。したがって、1つ又は2つのバッチ段階が連続して又は並行して存在する場合、用語「バッチ」が使用される傾向があり、3つ以上のバッチ段階が存在する場合も、それらが超臨界二酸化炭素の流れと平行に操作される場合、用語「バッチ」が使用される。しかしながら、それらが、超臨界二酸化炭素に対して、抽出される材料の逆流の流れで操作される場合、それらは、材料供給物及び所望の生成物の逆流の流れが超臨界二酸化炭素の流れの方向をシミュレートする、逆流「シークエンシングバッチ」と呼ばれる。「連続的」は、供給物及び溶媒が固定システムを通して連続的に供給され、生成物が連続的に除去されるプロセスも定義し得ることを理解するべきである。
超臨界流体が抽出溶媒として選択される場合、溶媒相からの水相の分離は、超臨界流体上に課された温度及び圧力を解放して流体を気体状態に戻すことにより行うことができる。
本発明の可溶化方法に選択される溶媒は、Charles M.Hansenによる「Hansen Solubility Parameters:A User’s Handbook」,CRC Press(2007)及びAllan F.M.Barton編集の「The CRC Handbook and Solubility Parameters and Cohesion Parameters,」(1999)にてCharles Hansenにより説明されている溶解度パラメーター及び凝集特性に基づく。各材料を3D空間内の3点により規定する。これらの3点は、以下に定義し得るハンセン溶解度パラメーター(HSP)として既知である。
溶解度パラメーターは、数値定数として理論的に計算され、溶媒材料が特定の溶質を溶解させる能力を予測するのに有用なツールである。溶媒の溶解度パラメーターが溶質、即ち、溶解される材料の溶解度パラメーター範囲内にあるとき、溶質の可溶化が起こる可能性がある。実験的に及び理論的に誘導された3つのハンセン溶解度パラメーター、分散力成分(δ)、極性又は双極子相互作用成分(δ)及び水素結合成分(δ)が存在する。3つのパラメーターのそれぞれ(即ち、分散、極性及び水素結合)は、溶解力、即ち溶媒能の異なる特徴を表す。3つのパラメーターは、組み合わされて、溶媒の全体的な強度及び選択性の尺度となる。総ハンセン溶解度パラメーター、前述した3つのパラメーターの2乗和の平方根は、溶媒の溶解力のより一般的な記述を提供する。個々の及び全部の溶解度パラメーターの単位は、MPa0.5又は(J/cc)0.5で付与される。
これらの3つのパラメーターは、ハンセン空間としても既知の3次元内の点に関する座標として処理されてもよい。この3次元空間内で2種の分子がより接近する程、互いの中に溶解する可能性がより高くなる。2種の分子(通常、溶媒及びポリマー)のパラメーターが範囲内にあるか否かを決定するために、相互作用半径(R)と呼ばれる値が、溶解される物質に与えられる。この値は、ハンセン空間内の球体の半径を決定し、その中心は3つのハンセンパラメーターである。ハンセン空間内のハンセンパラメーター間の距離(Ra)を計算するには、以下の式を使用する。
Figure 2014524418
ハンセン溶解度パラメーターは、「Molecular Modeling Pro」ソフトウェア,version 5.1.9(ChemSW,Fairfield CA,www.chemsw.com)又はDynacomp SoftwareからのHansen Solubilityにより計算することができる。本明細書で有用な溶媒の溶解度パラメーターを、以下の表1に示す。
Figure 2014524418
メチル及びエチルナノフルオロブチルエーテルは、TCI AMERICA,9211 N.Harborgate Street,Portland,OR 97203,U.S.A.から市販されている。
望ましくない非極性材料
本発明の組成物は、少なくとも0.01%の望ましくない非極性材料を含有する。一実施形態では、組成物は、組成物の約0.01重量%〜約20重量%の望ましくない非極性材料を含有する。一実施形態では、組成物は、全て組成物の重量により約0.01%〜約10%、あるいは約0.01%〜約7%、あるいは約0.1%〜約5%の望ましくない非極性材料を含有する。
本明細書で使用されるとき、「望ましくない非極性材料」は、一般に、処理を必要とする水溶性界面活性剤組成物中に見出される任意の非極性材料を指す。一実施形態において、望ましくない非極性材料は、残留アルコール、アルコールエトキシレート、アルデヒド、エーテル、ケトン、アルキルアミン、アミド及びエステルから選択される。
一実施形態において、望ましくない非極性材料は、不純物、未反応出発物質、副産物及び/又は汚染物質から選択される、劣る味の(off-tasting)成分であってもよい。そのような望ましくない非極性材料は、消費者から、石鹸様、苦味、金属様、土様又は泥様、及び収斂剤として評され得る。石鹸様は、一般に、ドデカナール又はドデカノールの存在により特徴付けられる。苦味は、アルキルアミン又はアルコールの存在下で生じ得る。
一実施形態では、水溶性界面活性剤はココアミドプロピルベタインであり、組成物は、組成物の少なくとも0.001重量%、あるいは組成物の0.005重量%〜20重量%のアミン及びアミド材料を含有する。
一実施形態では、水溶性界面活性剤はココアミドプロピルベタインであり、組成物は、組成物の少なくとも20重量%のココアミドプロピルベタイン界面活性剤を含有し、また組成物の少なくとも0.001重量%、あるいは0.005重量%〜20重量%のアミン及びアミド材料を含有する。
一実施形態では、組成物は、少なくとも0.001重量%、あるいは少なくとも0.005重量%の総アルコールを含有する。
液液抽出プロセスにおける有用性
本明細書で使用されるとき、溶媒抽出及び分割としても既知の液液抽出は、2つの異なる不混和性液体、本明細書では水及び溶媒中での化合物の相対的な溶解度に基づいて該化合物を分離する標準的な方法を指す。これは一つの液相から他の液相中への物質の抽出である。「液液」相は、抽出手順の一部として混合される、2つの異なる不混和性液体を指す。本明細書で使用されるとき、不混和性とは、液体が互いに混合された際に少なくとも2層を形成する能力を指す。層は2つの液体が混合され、不定期間静置された後に形成され得、又は場合によっては、2つの液体の混合物が遠心分離され及び/若しくは室温未満に冷却されて分離を補助する。
一般に、液液抽出では、一方の相は水性であり、他方はエーテル、MTBE、ジクロロメタン、クロロホルム、又は酢酸エチルなどの非極性親油性有機溶媒であろう。殆どの有機溶媒は、水相の上部にて浮遊するが、重要な例外は殆どのハロゲン化溶媒である。
機器は、一般に、液液抽出が分液漏斗を含むため、研究室環境内で使用される。小規模プラント又は研究室内では、2つの液体を混合した後、大規模分液漏斗内に導入することによるなど、バッチ式の液液抽出方法が用いられ得る。大規模プラント生成では、多段階連続逆流抽出を用いて、多数の抽出を連続して迅速かつ容易に行うことができる。一実施形態において、プロセスは、抽出プロセスにおける遠心分離接触装置、薄層抽出機、スプレーカラム、パルスカラム及びミキサーセトラー、並びにこれらの組み合わせから選択される機械の使用を含む。
多くの場合、分液漏斗は、半球が上にある円錐形状を有する。分液漏斗は、頂部にストッパーを有し、底部にストップコック(タップ)を有する。研究室内で使用される分離漏斗は、一般にホウケイ酸ガラスから形成され、それらのストップコックはガラス又はPTFEから形成されている。典型的なサイズは、50mL〜3Lである。工業化学においては、それらは遙かに大きい場合があり、遙かに大きい容積には遠心分離機が使用される。
分液漏斗を使用する際、底部のストップコックを閉鎖して、抽出混合物を頂部を介して分液漏斗内に導入する。次いで、漏斗を閉鎖し、漏斗を多数回反転させることによって振とうする。次いで、漏斗を反転し、タップを注意深く開放して過剰な蒸気圧を解放する。分離漏斗を脇に置いて、相を完全に分離させる。次いで頂部及び底部タップを開放し、2相を重力によって個々に放出し、別個に捕捉する。
水溶性界面活性剤
本明細書に開示した組成物は、水溶性界面活性剤と、1つ以上の望ましくない非極性材料とを含有する。本明細書で有用な、望ましくない非極性材料を含む水溶液中の水溶性界面活性剤には、Rhodia(Spartanburg,South Carolina,USA所在)、Stepan(Metamoros,Mexico及びWinder,Georgia,USA所在)、Croda(Edison,New Jersey,USA所在)及びClariant(Charlotte,North Carolina,USA所在などの供給元から市販されているものが挙げられる。
通常使用されている多数の水溶性界面活性剤原材料は、水溶液として相当高い濃度で、商業的供給元により製造されている。これらの界面活性剤は、液液抽出による臭気、色、及び/又は味の改善のよい候補であり、本明細書に示した組成物中で使用され得る。
本明細書に示した組成物中で使用され得る水溶性アルキルホスフェート界面活性剤組成物としては、表1に示す市販の組成物が挙げられる:
Figure 2014524418
水相
本明細書で使用されるとき、「水相」は、水、水溶性界面活性剤、及び他の水溶性材料を含有する本明細書の組成物の一部分を指す。
溶媒相
本明細書で使用されるとき、「溶媒相」は、抽出溶媒、望ましくない非極性材料、及び他の水−不溶性材料を含有する本明細書の組成物の一部分を指す。
一般に、溶媒相及び水相は、不混和性であろう。
(実施例I)
MAP L213/S界面活性剤を含有する組成物
本発明による組成物は、Rhodiaにより供給され、かつ望ましくない非極性材料及び水を含むMAP L213/Sモノアルキルホスフェート界面活性剤を、抽出溶媒としての酢酸エチル(Honeywell Burdick & Jackson,Muskegon MI,USAにより供給)と組み合わせることにより作製した。
組成物を形成するために、100グラムのMAP L213/Sをきれいな250mLの分液漏斗内に配置し、この分液漏斗に100mLの酢酸エチルを加え、分液漏斗を栓で塞ぎ、1分間激しく振とうして、本発明による組成物を形成した。分液漏斗の内容物を1時間静止させることにより、組成物を水相及び溶媒相の2層に落ち着かせた。
このような組成物は、モノアルキルホスフェート界面活性剤の味を改善する液液抽出プロセスに使用することができる。
(実施例II)
ココアミドプロピルベタイン界面活性剤を含有する組成物
本発明による組成物は、Stepan,Mexico SA DE CV(Matamoros,MX)により供給され、かつ望ましくない非極性材料及び水を含むココアミドプロピルベタイン界面活性剤を、抽出溶媒としての酢酸エチル(Honeywell Burdick & Jackson,Muskegon,MI,USAにより供給)と組み合わせることにより作製した。
組成物を形成するために、20グラムのココアミドプロピルベタイン界面活性剤をきれいな250mLの分液漏斗内に配置し、この分液漏斗に20mLの酢酸エチルを加え、分液漏斗を栓で塞ぎ、1分間激しく振とうして、本発明による組成物を形成した。分液漏斗の内容物を1時間静止させることにより、組成物を水相及び溶媒相の2層に落ち着かせた。
このような組成物は、ココアミドプロピルベタイン界面活性剤の味を改善する液液抽出プロセスに使用することができる。
(実施例III)
ラウリルベタイン界面活性剤を含有する組成物
本発明による組成物は、Mason Chemical Company(Arlington Heights,IL,USA)により供給され、かつ望ましくない非極性材料及び水を含むラウリルベタイン界面活性剤を、抽出溶媒としての酢酸エチル(Honeywell Burdick & Jackson,Muskegon,MI,USAにより供給)と組み合わせることにより作製した。
組成物を形成するために、100グラムのラウリルベタイン界面活性剤をきれいな250mLの分液漏斗内に配置し、この分液漏斗に100mLの酢酸エチルを加え、分液漏斗を栓で塞ぎ、1分間激しく振とうして、本発明による組成物を形成した。分液漏斗の内容物を1時間静止させることにより、組成物を水相及び溶媒相の2層に落ち着かせた。
このような組成物は、ラウリルベタイン界面活性剤の味を改善する液液抽出プロセスに使用することができる。
(実施例IV)
ラウリル硫酸ナトリウム界面活性剤を含有する組成物
本発明による組成物は、Stepan(Winder,GA,USA)により供給され、かつ望ましくない非極性材料及び水を含むラウリル硫酸ナトリウム界面活性剤を、抽出溶媒としての酢酸エチル(Honeywell Burdick & Jackson,Muskegon,MI,USAにより供給)と組み合わせることにより作製した。
組成物を形成するために、100グラムのラウリル硫酸ナトリウム界面活性剤をきれいな250mLの分液漏斗内に配置し、この分液漏斗に100mLの酢酸エチルを加え、分液漏斗を栓で塞ぎ、1分間激しく振とうして、本発明による組成物を形成した。分液漏斗の内容物を1時間静止させることにより、組成物を水相及び溶媒相の2層に落ち着かせた。
このような組成物は、ラウリル硫酸ナトリウム界面活性剤の味を改善する液液抽出プロセスに使用することができる。
本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らない限り、そのような寸法のそれぞれは、記載された値、及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「20g」として開示した「寸法」は、「約20g」を意味するものとする。全ての百分率、比率及び割合は、特に示さない限り重量に基づく。特に指摘される場合を除き、分量、百分率、部分及び割合を含む全ての量は、「約」という言葉により修正されると理解され、量は有効数字を示すことを意図しない。
本明細書の全体を通じて与えられる全ての最大の数値限定は、それよりも小さい数値限定を、そうしたより小さい数値限定があたかも本明細書に明確に記載されているものと同様にして包含するものと理解すべきである。本明細書の全体を通じて与えられる全ての最小数値限定は、それよりも大きい全ての数値限定を、あたかもそれらの大きい数値限定が本明細書に明確に記載されているものと同様にして含むものである。本明細書の全体を通じて与えられる全ての数値範囲は、そのようなより広い数値範囲内に含まれるそれよりも狭い全ての数値範囲を、あたかもそれらのより狭い数値範囲が全て本明細書に明確に記載されているものと同様にして含むものである。
特に記載のない限り、冠詞「a」、「an」、及び「the」は、「1つ以上」を意図する。
本明細書で使用する時、「含む」とは、最終結果に影響を及ぼさない他の工程及び他の成分を加えることができることを意味する。この用語は、用語「〜からなる」及び用語「本質的に〜からなる」を包含する。本発明の組成物及び本発明の方法/プロセスは、本明細書に記載した発明の必須要素及び制限事項、並びに本明細書に記載した追加若しくは任意の成分、成分、工程、又は制限事項のいずれをも含むことができ、これらからなることができ、及びこれらから本質的になることができる。
相互参照されるか又は関連する全ての特許又は特許出願を含む、本願に引用される全ての文書を、特に除外すること又は限定することを明言しない限りにおいて、その全容にわたって本願に援用するものである。いずれの文献の引用も、こうした文献が本願で開示又は特許請求される全ての発明に対する先行技術であることを容認するものではなく、また、こうした文献が、単独で、あるいは他の全ての参照文献とのあらゆる組み合わせにおいて、こうした発明のいずれかを参照、教示、示唆又は開示していることを容認するものでもない。更に、本文書において、用語の任意の意味又は定義の範囲が、参考として組み込まれた文書中の同様の用語の任意の意味又は定義と矛盾する場合には、本文書中で用語に割り当てられる意味又は定義に準拠するものとする。
本発明の特定の実施形態が例示され記載されてきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を実施できることが、当業者には自明であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのような全ての変更及び修正を添付の特許請求の範囲で扱うものとする。

Claims (10)

  1. 水溶性界面活性剤の味を改善する液液抽出プロセスにて有用な組成物であって、
    a.前記組成物の5重量%〜60重量%の水溶性界面活性剤;
    b.前記組成物の10重量%〜90重量%の水;
    c.前記組成物の10重量%〜90重量%の抽出溶媒;
    d.前記組成物の少なくとも0.01重量%の望ましくない非極性材料;を含有し、
    前記抽出溶媒が、15〜17(MPa)0.5の範囲の分散力成分(δ)、0〜9(MPa)0.5の範囲の極性成分(δ)、及び0〜11(MPa)0.5の範囲の水素結合成分(δ)の、個々のハンセン溶解度パラメーターを有する溶媒から選択される、組成物。
  2. 水相及び溶媒相を含む、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記水相が、前記水溶性界面活性剤及び水を含む、請求項2に記載の組成物。
  4. 前記溶媒相が、前記抽出溶媒及び少なくとも1つの望ましくない非極性材料を含む、請求項2又は請求項3に記載の組成物。
  5. 前記水溶性界面活性剤が、陰イオン性界面活性剤、双性イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、及びこれらの混合物から選択され、かつ少なくとも30%水溶性である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 前記水溶性界面活性剤が、アルキルホスフェート界面活性剤、アルキルホスフェートエトキシル化界面活性剤、ラウリルサルフェート界面活性剤、ベタイン界面活性剤、ベタインエトキシル化界面活性剤、アミンオキシド界面活性剤、及びこれらの混合物から選択され、好ましくはココアミドプロピルベタイン、アルキルエトキシル化ホスフェート、モノアルキルホスフェート、及びこれらの混合物から選択される、請求項1又は請求項5に記載の組成物。
  7. 前記抽出溶媒が、酢酸エチル、水−飽和酢酸エチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、吉草酸エチル、カプロン酸エチル、カプリル酸エチル、ペラルゴン酸エチル酢酸メチル、プロピオン酸メチル、酪酸メチル、短鎖エステル、超臨界二酸化炭素、及びこれらの混合物から選択される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
  8. 塩、pH調節剤、及びこれらの混合物から選択される相分離増強剤を更に含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
  9. a.前記組成物の30重量%〜60重量%の水溶性界面活性剤;
    b.20重量%〜80重量%の水;
    c.20重量%〜80重量%の酢酸エチル;
    d.0.01重量%〜20重量%の望ましくない非極性材料から本質的になる、請求項1に記載の組成物。
  10. 液液抽出プロセスにおける請求項1に記載の組成物の使用。
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