JP5547068B2 - ポリオールのマイクロナイゼーション - Google Patents
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Description
本発明は、ポリオールのマイクロナイゼーションに関する。改良された性質を有するポリオールを取得可能であり、かつ食品用途、飼料用途、化粧用途、および医薬用途で利用可能である。
ポリオール粉末は、さまざまな技術により調製される。ポリオールは、結晶化、凍結乾燥、押出し、噴霧乾燥、または蒸気凝集が可能である。
特許文献１、特許文献２、特許文献３はすべて、マルチトールを結晶化させるためのさまざまな方法に関する。
特許文献４には、直接圧縮可能な顆粒状マンニトールの調製方法が記載されている。この方法では、マンニトール粉末が押出し処理に付される。
特許文献５には、吸入による治療活性物質の投与に使用するための吸入可能な粉末の調製法が記載されている。この粉末は、１７〜５０μｍの平均粒径を有する粗粉末と２〜８μｍの平均粒径を有する微粉末とを混合することにより形成される。
特許文献６には、顆粒状のポリオールたとえばマルチトールの調製方法が開示されている。この方法は、約２００〜約２０００μｍの粒径が得られるように乾燥組成物をミリングすることを含む。
特許文献７は、ポリオールを含むチューインガム組成物に関する。開示されたポリオール組成物の平均粒径は、約３０μｍ〜約６００μｍの範囲内である。
さらに、マイクロナイザー「Ｓａｎｉｔａｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ Ｍｉｃｒｏｎｉｚｅｒ，ＵＳＤＡ−ａｃｃｅｐｔｅｄ Ｊｅｔ Ｍｉｌｌｓ」 ２００５ ＳＴＵＲＴＥＶＡＮＴ，ＩＮＣ．を用いて１０〜５０μｍの粒径分布を有するラクトース粉末を製造することが公知である。
現在、高品質のポリオールの取得を可能にする簡単な費用効果的方法が必要とされている。
本発明はそのような方法を提供する。
本発明は、２０〜６０μｍの粒径分布（ｄ５０）と、５ｓ／１００ｇ以下、好ましくは５ｓ／１００ｇ未満の流動度と、を有するマイクロナイズドポリオールに関する。
本発明はさらに、固体ポリオールをマイクロナイズする方法に関する。前記方法は、以下の工程、すなわち、
ａ）固体ポリオールを取り込む工程と、
ｂ）ポリオールをジェットミル内に供給しかつ窒素ガスを用いて圧力を加える工程と、
マイクロナイズドポリオールを捕集する工程と、
を含む。
ａ）固体ポリオールを取り込む工程と、
ｂ）ポリオールをジェットミル内に供給しかつ窒素ガスを用いて圧力を加える工程と、
マイクロナイズドポリオールを捕集する工程と、
を含む。
本発明はさらに、本発明に係るマイクロナイズドポリオールを含有する食品組成物、飼料組成物、化粧組成物、または医薬組成物、特定的にはチューインガム組成物に関する。
本発明は、２０〜６０μｍの粒径分布（ｄ５０）と、５ｓ／１００ｇ以下、好ましくは５ｓ／１００ｇ未満の流動度と、を有するマイクロナイズドポリオールに関する。
確定した定義は存在しないが、「マイクロナイズド」という用語は、一般的には、１０ミクロン未満の平均粒子直径を有する粒子を記述するために使用され、通常、粒子の大多数は、２〜５ミクロンである。しかしながら、本発明は、さまざまな粒径分布に関し、本発明との関連では、マイクロナイズドポリオールは、２０〜６０μｍの粒径分布（ｄ５０）を有する。
流動度を測定するための試験については、実施例に記載されている。
本発明に係るマイクロナイズドポリオールは、対応するミルドポリオールと優位性をもって比較可能である。マイクロナイズドポリオールは、対応するミルドポリオールよりも小さい粒径分布（ｄ５０）を有するが、意外なことに、その流動度が改良される。
本発明に係るポリオールは、典型的には、化学式ＣｎＨ２ｎ＋２Ｏｎを有するものであり、また典型的には、２０〜２５℃の温度で固体材料である。
この化学式は、水素化（還元型）炭水化物に典型的なものであるが、本発明に係るポリオールは、必ずしも炭水化物の水素化により得られるとは限らない。これらのポリオールのいくつか（たとえばエリトリトール）は、他の化学プロセスおよび／または微生物プロセスもしくは発酵を介して取得可能である。
典型的には、ポリオールは、テトリトール、ペンチトール、ヘキシトール、水素化ジサッカリド、水素化トリサッカリド、水素化テトラサッカリド、水素化マルトデキストリン、およびそれらの混合物から選択される。
より特定的には、ポリオールは、エリトリトール、トレイトール、アラビニトール、キシリトール、リビトール、アリトール、アルトリトール、グリトール、ガラクチトール、マンニトール、ソルビトール、タリトール、マルチトール、イソマルチトール、イソマルト、ラクチトール、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
好ましい実施形態では、ポリオールは、マルチトール、イソマルト、マンニトール、ソルビトール、キシリトール、エリトリトール、およびそれらの１種以上の混合物からなる群から選択される。より特定の実施形態では、ポリオールは、エリトリトールまたはマンニトールである。
本発明に係るマイクロナイズドポリオールはさらに、４０以上の圧縮性指数を有することを特徴とする。圧縮性指数については、実施例に記載されている。
特に好ましい実施形態によれば、本発明は、２０〜６０μｍの粒径分布（ｄ５０）と、５ｓ／１００ｇ以下、好ましくは５ｓ／１００ｇ未満の流動度と、を有するマイクロナイズドエリトリトールに関する。それはさらに、４０超の圧縮性指数を有する。
異なる好ましい実施形態によれば、本発明は、２０〜６０μｍの粒径分布（ｄ５０）と、５ｓ／１００ｇ以下、好ましくは５ｓ／１００ｇ未満の流動度と、を有するマイクロナイズドマンニトールに関する。それはさらに、４０超の圧縮性指数を有する。この圧縮性指数であれば、それは、錠剤用途用として可能性のある候補となる。
本発明はさらに、ポリオールをマイクロナイズする方法に関する。この方法は、以下の工程、すなわち、
ａ）化学式ＣｎＨ２ｎ＋２Ｏｎを有しかつ２０〜２５℃の温度で固体材料であるポリオールを取り込む工程と、
ｂ）ポリオールをジェットミル内に供給しかつ窒素ガスを用いて圧力を加える工程と、
ｃ）マイクロナイズドポリオールを捕集する工程と、
を含む。
ａ）化学式ＣｎＨ２ｎ＋２Ｏｎを有しかつ２０〜２５℃の温度で固体材料であるポリオールを取り込む工程と、
ｂ）ポリオールをジェットミル内に供給しかつ窒素ガスを用いて圧力を加える工程と、
ｃ）マイクロナイズドポリオールを捕集する工程と、
を含む。
ジェットミルは、粒状材料のマイクロナイゼーション、特定的にはポリオールのマイクロナイゼーションを可能にする任意の装置を包含する。典型的には、好適な装置は、機械的方法により粒径の低減を可能にしかつ２０〜６０μｍの粒径分布（ｄ５０）を有するマイクロナイズドポリオールを提供可能なものである。より典型的な装置は、スパイラルジェットミルや対向式ジェットミルのようなジェットミルを包含しうる。典型的な好適な装置は、チャンバーの壁の周りに位置するジェットノズルを介して高速ガスが導入される円筒状粉砕チャンバーを含む。マイクロナイズされる粒状材料は、加圧ガスにより推進されて粉砕チャンバー内に導入され、チャンバー内では高速ガスの導入によりチャンバーの内部壁の周りで加速される。チャンバー内でのガスの移動により渦が形成され、その中に粒状材料が連行される。したがって、粒状材料の粒子は、粒子同士の反復衝突を受け、結果として、粒状材料の粒径分布（ｄ５０）は、低減された状態になる。低減されたサイズの粒子、すなわちマイクロナイズド生成物は、排出ガスにより搬送されてチャンバーから出て、典型的には、好適なサイクロンフィルターに通される。
マイクロナイズド生成物の粒径分布は、主に、チャンバー内のガス圧力および粉砕チャンバー内への固体粒状材料の供給速度によって決まる。
マイクロナイゼーションは、主に工業分野で（セメントまたは塗料用顔料の製造で）および固体吸入製品を製造するために医薬工業で現在使用されている。それらで使用する場合、目標は、超微細粉末（たとえば１〜１０μｍの範囲内のまたはさらに小さい粒径）を製造することである。そのような小さい粒径を達成できるようにするためには、非常に高いガス圧力（＞７ｂａｒ）が必要である。
本発明は、好適な生成物が窒素ガスの適用により得られることを実証した。
本発明は、食品組成物もしくは飼料組成物などの食用製品の製造または化粧製剤もしくは医薬製剤の製造に特に有用であるポリオールのマイクロナイズド粉末の製造に関する。そのような用途では、マイクロナイズドポリオールは、好ましくは２０〜６０μｍの粒径分布（ｄ５０）を有することが必要とされる。そのような粒径を達成するために、中程度のガス圧力、典型的には２〜６ｂａｒのガス圧力が使用される。本発明に係る方法に従って粒径が低減される飼料ポリオールは、典型的には、５０〜５００μｍの範囲内の出発粒径分布（ｄ５０）を有する。
本発明において、本発明者らは、Ｎｕｏｖａ Ｇｕｓｅｏ Ｓ．ｒ．ｌ．製のＭｉｃｒｏｎｅｔ Ｍ１００ ｊｅｔ ｍｉｌｌまたはＳｔｕｒｔｅｖａｎｔ Ｉｎｃ．製のＭｉｃｒｏｎｉｚｅｒ Ｊｅｔ Ｍｉｌｌのいずれかを用いて良好な結果を達成した。本発明の実施時、乾燥粒状ポリオールは、典型的には、ベンチュリーインジェクターを介してジェットミルの粉砕チャンバー内に供給され、かつ加圧乾燥窒素ガスにより搬送される。好ましくは、供給速度は、０．５〜７ｋｇ／時の範囲内である（直径１０ｃｍのチャンバー内）。粒状ポリオールは、チャンバー内への高速乾燥窒素の注入によりジェットミルの環状チャンバー内の渦中に加速導入される。ミルのチャンバー内のガス圧力下で引き起こされる粒子同士の反復衝撃により、ポリオール粒子は所望の粒径に粉砕される。
得られるマイクロナイズドポリオールは、優れた性質を有する。たとえば、外部から熱を加えることなくかついかなるプロセス助剤も用いる必要もなく粒径の低減が達成されるので（これらの処理は、通常は、粒子をマイクロナイズする際に使用される）、生成物は汚染されない。さらに、ジェットミル内で乾燥不活性ガスを用いることにより、マイクロナイズド生成物は乾燥しているので、貯蔵時に塊形成を起こしにくい。
従来のハンマーミルよりも優れたマイクロナイゼーションの利点としては、マイクロナイズド微粉末がはるかに良好な流動性（流動度）および貯蔵時安定性（いかなるケーキング防止剤も添加せずに３ヶ月間貯蔵した後に塊が存在しない）を示すという知見が挙げられる。マイクロナイゼーションはまた、菓子用途および／または医薬用途、たとえば、チューインガム組成物または錠剤を改良する。
本発明はさらに、本発明に係るマイクロナイズドポリオール、好ましくはマイクロナイズドマンニトールを含有するチューインガム組成物に関する。本発明に係るマイクロナイズドマンニトールを含むチューインガム組成物のさらなる特性は、チューインガム組成物の改良された硬さである。より特定的には、それは、製造の２４時間後、３５００ｇ以上、好ましくは４０００ｇより大きい硬さを有する。
以下の実施例により本発明についてさらに説明する。
実施例１
乾燥窒素のフローを用いて、６７μｍの平均粒径を有する結晶性マンニトールを、直径１０ｃｍの粉砕チャンバーを有するマイクロナイザー内に供給した。マイクロナイザー内への結晶性マンニトールの供給速度は、毎時３．１ｋｇであった。ノズルを介して乾燥窒素をチャンバー内に注入することによりチャンバー内のガス圧力（Ｐ２）を２ｂａｒ（２×１０５Ｐａ）に保持した。３３μｍの平均粒径を一貫して有する乾燥自由流動性マイクロナイズドマンニトールを得た。
乾燥窒素のフローを用いて、６７μｍの平均粒径を有する結晶性マンニトールを、直径１０ｃｍの粉砕チャンバーを有するマイクロナイザー内に供給した。マイクロナイザー内への結晶性マンニトールの供給速度は、毎時３．１ｋｇであった。ノズルを介して乾燥窒素をチャンバー内に注入することによりチャンバー内のガス圧力（Ｐ２）を２ｂａｒ（２×１０５Ｐａ）に保持した。３３μｍの平均粒径を一貫して有する乾燥自由流動性マイクロナイズドマンニトールを得た。
実施例２
マイクロナイザーに供給した結晶性マンニトールが８２μｍの平均粒径を有していたこと、供給速度が毎時１．１ｋｇであったこと、およびミルのチャンバー内のＮ２の圧力（Ｐ２）が１．５ｂａｒであったこと以外は、実施例１に記載の手順を反復した。この場合も、マイクロナイズド生成物は、３３μｍの平均粒径を有していた。
マイクロナイザーに供給した結晶性マンニトールが８２μｍの平均粒径を有していたこと、供給速度が毎時１．１ｋｇであったこと、およびミルのチャンバー内のＮ２の圧力（Ｐ２）が１．５ｂａｒであったこと以外は、実施例１に記載の手順を反復した。この場合も、マイクロナイズド生成物は、３３μｍの平均粒径を有していた。
２つの異なる粒径における結晶性マンニトールの供給速度の効果を以下の表１に示す。
以上の実施例１および２に従って得られたマンニトールのマイクロナイズド粒子を乾燥条件下で３ヶ月間貯蔵した後、生成物中の塊形成は観測されなかった。得られたマイクロナイズドマンニトール粒子は、ガムベースの調製およびチューインガムのコーティングの調製のいずれにおいてもチューインガムの製造に使用するのに好適であった。
実施例３
以上の実施例１に記載したのと類似した手順を用いて、以下の表２に示されるように他のポリオールをマイクロナイズして好結果を得た。
以上の実施例１に記載したのと類似した手順を用いて、以下の表２に示されるように他のポリオールをマイクロナイズして好結果を得た。
実施例３に従って調製されたマイクロナイズドエリトリトールをその流動度および圧縮性指数（％）に関して記載の試験手順に従ってさらに分析した。
圧縮性指数（％）は、粉末のいくつかの性質、すなわち、嵩密度、粒径および粒子形状、表面積、湿分含有率、ならびに凝集性の尺度である。これらはすべて、観測される圧縮性指数に影響を及ぼす可能性がある。
本発明に係るマイクロナイズドポリオールのサンプルの圧縮性指数（％）を以下の手順に従って決定した。
ポリオール粉末のサンプル１００ｇを２５０ｍｌメスシリンダーに入れた。シリンダー中の未沈下粉末の見掛け体積（Ｖｏ）をメモした。次に、粉末サンプルの入ったシリンダーを機械的にタッピングしてシリンダー中の粉末を沈下させた。沈下に起因するさらなる体積変化が観測されなくなるまで、タッピングを継続した。タッピングを終了した後、シリンダー中の沈下粉末の最終体積（Ｖｆ）をメモした。
観測値ＶｏおよびＶｆを用いて、次式に従って圧縮性指数（％）を計算する。
圧縮性指数（％）＝１００×（Ｖｏ−Ｖｆ）／Ｖｏ
３回の測定の平均値を使用する。
圧縮性指数（％）＝１００×（Ｖｏ−Ｖｆ）／Ｖｏ
３回の測定の平均値を使用する。
粉末の流動度は、オリフィスを通る材料の流量として測定される。それは、いくらかの流動能を有する材料でのみ使用可能であり、したがって、凝集性材料には有用でない。
本発明に係るマイクロナイズドポリオールのサンプルの流動度（ｓ／１００ｇ）を以下の手順に従って決定した。
装置
使用した装置は、Ｐｈａｒｍａ Ｔｅｓｔ Ａｐｐｅｒａｔｅｂａｕ（Ｈａｉｎｂｕｒｇ）製のＰｈａｒｍａ Ｔｅｓｔ ＰＴＧ−１であった。装置は、ノズル（オリフィス）を底部に有しかつ撹拌機を内部に備えたフロー漏斗を含んでいた。フロー漏斗は、秤上に配設された容器の上に鉛直に垂下される。装置は、異なる直径、たとえば、１０ｍｍ、１５ｍｍ、および２５ｍｍのオリフィスの選択肢を提供する。ノズル中を粉末が通過するのを支援するために撹拌機を使用可能でありかつ５〜２５ｒｐｍの速度で使用可能である。
使用した装置は、Ｐｈａｒｍａ Ｔｅｓｔ Ａｐｐｅｒａｔｅｂａｕ（Ｈａｉｎｂｕｒｇ）製のＰｈａｒｍａ Ｔｅｓｔ ＰＴＧ−１であった。装置は、ノズル（オリフィス）を底部に有しかつ撹拌機を内部に備えたフロー漏斗を含んでいた。フロー漏斗は、秤上に配設された容器の上に鉛直に垂下される。装置は、異なる直径、たとえば、１０ｍｍ、１５ｍｍ、および２５ｍｍのオリフィスの選択肢を提供する。ノズル中を粉末が通過するのを支援するために撹拌機を使用可能でありかつ５〜２５ｒｐｍの速度で使用可能である。
マイクロナイズドポリオールのサンプルをフロー漏斗に入れた。試験手順で使用したオリフィス直径は２５ｍｍであった。試験手順では、２５ｒｐｍの速度で撹拌機を操作した。ノズルを開放して、１００ｇのサンプルがノズルを通って容器内に流入する時間をメモした。
サンプルごとに３回の測定の平均値を使用した。
流動度および圧縮性指数（％）に関して得られた結果を以下の表に示す。
実施例４
チューインガムの調製
以下の処方をチューインガムの調製に適用した。
チューインガムの調製
以下の処方をチューインガムの調製に適用した。
標準マンニトールおよび微細ミルド標準マンニトールと比較してマイクロナイズドマンニトールの粒径分布および流動度を以下の表に示す。
４０％の相対湿度のキャビネット内に１年間保存した後、マイクロナイズドマンニトールの流動度を再度測定した。貯蔵後、材料の流動度の劣化は観測されなかった。
チューインガム組成物をシートの形態に形成し、それを室温で４０％の相対湿度のキャビネット内に貯蔵した。
チューインガムシートの硬さを測定することにより、チューインガムシートの品質をさらに調べた。比較のために、本発明に係るマイクロナイズドマンニトールの代わりに標準微細ミルドマンニトールを使用した組成物を用いて作製されたシートもまた、試験手順に付した。
硬さ測定
装置：Ｔｅｘｔｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｅｒ Ｐｒｏｆｉｌｅ ＴＡ＿ＸＴＰｌｕｓ
Ｔａ−ＸＴＰｌｕｓの設定値：
モード：圧縮時の力の測定
オプション：開始に戻る
試験前速度：０．８ｍｍ／ｓ
試験速度：０．８ｍｍ／ｓ
試験後速度：３．０ｍｍ／ｓ
距離：２ｍｍ
トリガー力タイプ：２７０ｇ
データ取得速度：２５０ｐｐｓ
装置：Ｔｅｘｔｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｅｒ Ｐｒｏｆｉｌｅ ＴＡ＿ＸＴＰｌｕｓ
Ｔａ−ＸＴＰｌｕｓの設定値：
モード：圧縮時の力の測定
オプション：開始に戻る
試験前速度：０．８ｍｍ／ｓ
試験速度：０．８ｍｍ／ｓ
試験後速度：３．０ｍｍ／ｓ
距離：２ｍｍ
トリガー力タイプ：２７０ｇ
データ取得速度：２５０ｐｐｓ
付属品：ブランクプレートと共に２５ｋｇロードセルＨｅａｖｙ Ｄｕｔｙ Ｐｌａｔｆｏｒｍ（ＨＤＰ／９０）を使用する２ｍｍ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｐｒｏｂｅ（Ｐ／２）
試験の設定：Ｈｅａｖｙ Ｄｕｔｙ Ｐｌａｔｆｏｒｍを機械の基盤上に配置する。プローブ下の中心にくるようにサンプルチューインガムシートをプラットフォーム上に定置して、試験を開始する。
観測：プローブをサンプルに接近させ、３０．０ｇのトリガー力に達した後、プローブがチューインガムシート中に針入する際の力の急激な上昇を観測する。トリガー点から２ｍｍの針入距離に達した時、プローブをその元の開始位置に戻す。平均針入力を硬さの指標として測定する。
調製後２４時間、１週間、および１ヶ月間にわたり空調室内室温（２２℃）で保存されたチューインガムシートのサンプルについて、周囲温度で試験を行った。結果を以下に示す。
Claims (5)
- ２０〜６０μｍの粒径分布（ｄ５０）、５ｓ／１００ｇ以下の流動度および４０以上の圧縮性指数を有する、ポリオールのマイクロナイズド粉末であって、上記ポリオールがマンニトールおよびエリトリトールから選択される、上記マイクロナイズド粉末。
- 前記ポリオールがマンニトールである、請求項１に記載のポリオールのマイクロナイズド粉末。
- 前記ポリオールがエリトリトールである、請求項１に記載のポリオールのマイクロナイズド粉末。
- マンニトールおよびエリトリトールから選択される固体ポリオールをマイクロナイズして、２０〜６０μｍの粒径分布（ｄ５０）、５ｓ／１００ｇ以下の流動度および４０以上の圧縮性指数を有する、請求項１−３のいずれかに記載の、ポリオールのマイクロナイズド粉末を得る方法であって、その方法が次の工程：
ａ）固体ポリオールを取り込み、
ｂ）前記ポリオールを、外部から熱を加えずに、ジェットミル内に供給しかつ窒素ガスを用いて圧力を加え、その際ジェットミル内に加えられる圧力が２〜６バールの範囲内であり、
ｃ）ポリオールのマイクロナイズド粉末を捕集すること
を含む、上記方法。 - マンニトールのマイクロナイズド粉末を含み、そして製造の２４時間後に３５００ｇ以上の硬さを有する、請求項１−３のいずれか１つに記載のポリオールのマイクロナイズド粉末を含むチューインガム組成物。
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