JP7097907B2 - 熱不安定性物質を工業的カプセル化するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本発明は、医薬、生物医学、農業、化粧品および食品分野の範囲内にある。より具体的には、プロバイオティクス型官能性成分、多価不飽和脂肪酸、抗酸化剤などの熱不安定性物質の乾燥および/またはカプセル化のための設備および方法を記載する。
一般に化学製品、特に食品サプリメント、化粧品および医薬品のマイクロカプセル化または微粒子の形成に使用される工業技術は、噴霧乾燥および凍結乾燥である。
本発明は、熱不安定性物質の工業的乾燥および/またはカプセル化のための設備を提案する。さらに、本発明は、当該技術分野の解決策における記載された欠点を克服することを可能にする、熱不安定性物質の工業的カプセル化を用いた乾燥方法を開示する。本発明は、乾燥のために使用する場合においてマイクロ、サブマイクロおよびナノ粒子の生成を可能にし、カプセル化のために使用する場合においてマイクロ、サブマイクロおよびナノカプセルの生成を可能にする。しかし、示される特定の実施例で得られたサイズであることから、明細書および好ましい実施形態全体を通してマイクロカプセルについて言及する。
好ましくはネブライザまたはエレクトロネブライザである噴射ユニット、
上記噴射ユニットの後に配置される乾燥ユニット、および
上記乾燥ユニットの後に配置される収集ユニット。
本発明の特性をより正確に理解できるようにするために、本発明の実際的な実施形態の好ましい例について、本発明の説明を補足する目的で、当該説明には、以下に限定することはないが、例示として本発明の一体部分の構成を表す一組の図面が添付されている。
以下は、1kg/hの乾燥またはカプセル化製品の製造スケールを示す、熱不安定性物質の工業的乾燥および/またはカプセル化のための設備の例示的な実施形態の説明である。より高い生産量を生成する設備は、記載されたものよりも大きな拡張可能な設備および処理パラメータを必要とすることが予想される。したがって、提案されたパラメータが、本質上限定的であると考えてはならない。同様に、提案される設備における熱不安定性物質を工業的にカプセル化するための方法の例示的な実施形態もまた、記載される。
(i)以下をそれぞれ少なくとも1つ有する、少なくとも1つの噴射ユニット(1):
少なくとも1つの溶液のための注入口(6)を有する噴射器(上記溶液は、カプセル化される熱不安定性物質、カプセル化プロセスに上記設備が使用される場合のカプセル化材料、溶媒および必要な添加剤を既に含んでいる)、
噴射ガスのための注入口(8)、および
溶液が液滴の状態で噴霧して排出する際の、液滴のための排出口(14);
(ii)以下を備える、上記噴射ユニット(1)の後に配置される、少なくとも1つの乾燥ユニット(2):
少なくとも1つの乾燥ガスのための注入口(7)および噴射ユニット(1)から排出する、液滴のための注入口(11)、および
好ましくは円筒形の構成を有し、長手方向に水平に配置され、液滴の全ての溶媒の蒸発を可能にするのに十分な長さを有する、長手方向容器(12)、および
マイクロカプセルが通る、マイクロカプセルおよび乾燥ガスのための排出口(13)(上記マイクロカプセルは、溶媒を含まない液滴であって、上記溶媒は、上記乾燥ユニットを循環中に蒸発される);
(iii)上記乾燥ユニットの後に配置され、生成される上記マイクロカプセルを、上記乾燥ガスから分離するように構成され、生成される上記マイクロカプセルのための排出口(4)および乾燥ガスのための排出口(5)を備える、少なくとも1つの収集ユニット(3)(上記乾燥ガスは、上記乾燥ユニットで蒸発した溶媒を浚う)。
(a)以下を含むポリマー溶液を調製する工程、
カプセル化される熱不安定物質、
カプセル化前駆体、
エタノール、イソプロパノール、水およびこれらの組み合わせから選択される水性溶媒または有機溶媒、および
(b)噴射ガス流の存在下で、工程(a)で得られる上記ポリマー溶液から液滴を形成する工程、
(c)マイクロカプセルを得るために、周囲温度の乾燥ユニット中で、10m3/h~100,000m3/hの範囲の空気流を用いて、工程(b)で得られる液滴を乾燥させる工程、および
(d)収集ユニットによって、工程(c)で得られるマイクロカプセルを収集する工程。
カロテノイドおよびポリフェノール
プロバイオティクス(LactobacillusおよびBifidobacterium)
骨および組織再生に生物医学的に役立つ細胞
多価不飽和脂肪酸(オメガ-3およびオメガ-6)
ラクトフェリン、オボトランスフェリン、ラクトペルオキシダーゼ、リゾチーム、大豆タンパク質、免疫グロブリンから選択される、技術的に有用な酵素および他のタンパク質
抗高血圧および抗菌ペプチドから選択される生物活性ペプチド。
この実施例では、従来のネブライザを噴射ユニットとして使用した。さらに、オメガ-3脂肪酸をカプセル化し、それによって酸化ならびに直接接触する食品への臭気および風味の転移を防ぐために、異なる天然ポリマー候補を使用する(例えば、ゼイン、プルラン、乳清タンパク質、および改変マルトデキストリン(Pineflow(登録商標)およびNutriose(登録商標)))。最大のポテンシャルを有する物質、ゼインおよびプルランを用いて生成されたカプセルは、それぞれ図2aおよび図2bの走査型電子顕微鏡写真で確認することができる。図2aおよび図2bのそれぞれに対応するサイズ分布グラフである図2cおよび図2dで、2~10ミクロンの範囲内である最適なサイズを観察することができる。実験パラメータおよび使用範囲をそれぞれ表1および2に示す。
この例示的な実施形態では、噴射ユニットとしてエレクトロネブライザを使用し、実施例1.2と同じ天然ポリマーを使用した。図4a~4dでは、マイクロカプセルの幾何学的形状における、本技術分野の効果を観察することができる。より具体的には、上記図は、電場を加えない場合のマイクロカプセル(図4a)、電場が1kVである場合のマイクロカプセル(図4b)、電場が5kVである場合のマイクロカプセル(図4c)、および電場が10kVである場合のマイクロカプセル(図4d)を示す。これにより、最適化された電場が、いかにマイクロカプセルの幾何学的形状をより強力に制御することができるのかを観察することができ、これは、より高度な球形の幾何学的形状、高い単分散性およびサイズの制御を可能とする。ゼインの場合、実施例1.1において、カプセルが崩壊することを観察することができる。また、電場によって帯電されることで、これらのカプセルがそれらの球状構造をどのように維持するかを観察することができる。これは、溶媒の蒸発時に液滴が崩壊することを妨げる。図4e~4hは、それぞれ、図4a~4dの顕微鏡写真の各々についての粒子サイズの分布を示す。実験パラメータおよび使用範囲を表3に示す。
0:参照と比較して相違なし
1:参照と比較して小さな相違あり
3:参照と比較して明確な相違あり
5:参照と比較して大きな相違あり。
この例示的な実施形態では、ネブライザを噴射ユニットとして使用し、乳清タンパク質をポリマーとして使用して、プロバイオティクスをカプセル化した。図7aは、得られたマイクロカプセルを示す走査型電子顕微鏡写真を示し、図7bは、得られた粒子サイズ分布のグラフを示す。表6は、この実施例の実験パラメータおよび使用範囲を示す。
この場合、噴射ユニットとしてエレクトロネブライザを使用し、実施例2.1と同じ天然ポリマー(乳清タンパク質)を使用した。図8a~8dは、異なる電流値(より具体的には、それぞれ、電流が、なし、1kV、5kV、および10kV)を加えることによって得られたマイクロカプセルの走査型電子顕微鏡写真を示す。さらに、図8e~8hは、上記の場合に得られたマイクロカプセルのサイズの値を示す。表7は、この実施例の実験パラメータおよび使用範囲を示す。
Claims (19)
- (i)以下をそれぞれ少なくとも1つ有する、少なくとも1つの噴射ユニット(1):
溶液のための注入口(6)、
噴射ガスのための注入口(8)、および
噴霧された溶液の液滴を放出する、液滴のための排出口(14);
(ii)以下をそれぞれ少なくとも1つ備える、上記噴射ユニット(1)の後に配置される、少なくとも1つの乾燥ユニット(2):
乾燥ガスのための注入口(7)、
液滴のための注入口(11)、
上記乾燥ガスを有する液滴が、上記液滴の溶媒が蒸発するまで移動し、マイクロカプセルを形成する、長手方向容器(12)、および
上記マイクロカプセルおよび蒸発した溶媒を浚う乾燥ガスが上記容器(12)から放出される、マイクロカプセルおよび乾燥ガスのための排出口(13);
(iii)上記乾燥ユニット(2)の後に配置され、生成される上記マイクロカプセルを、上記乾燥ガスから分離するように構成される、少なくとも1つの収集ユニット(3):を備え、
前記噴射ユニット(1)は、前記噴射ユニット(1)の排出口において加えられるように構成された電場を含み、前記噴射ユニット(1)はネブライザ型噴射器であることを特徴とする、熱不安定性物質の工業的乾燥および/またはカプセル化のための設備。 - 上記収集ユニット(3)が、カートリッジフィルタ収集機、サイクロン収集機、またはこれら2つの組み合わせから選択されることを特徴とする、請求項1に記載の熱不安定性物質の工業的乾燥および/またはカプセル化のための設備。
- 上記収集ユニット(3)が、溶媒濃縮装置(10)をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の熱不安定性物質の工業的乾燥および/またはカプセル化のための設備。
- 上記溶媒濃縮装置(10)が、乾燥ガスのための排出口(5)に配置されていることを特徴とする、請求項3に記載の熱不安定性物質の工業的乾燥および/またはカプセル化のための設備。
- 上記収集ユニット(3)が、乾燥ガス再循環装置をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の熱不安定性物質の工業的乾燥および/またはカプセル化のための設備。
- 上記噴射ユニット(3)が、上記乾燥ガスの予備乾燥装置をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の熱不安定性物質の工業的乾燥および/またはカプセル化のための設備。
- 上記乾燥ユニット(2)が、圧力制御装置をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の熱不安定性物質の工業的乾燥および/またはカプセル化のための設備。
- 上記噴射ユニット(1)が、噴射ガスのための注入口を2つ備え、
1つの噴射ガスのための注入口(8)は、上記溶液の注入口(6)と同軸に配置され、
別の1つの噴射ガスのための注入口は、上記溶液の注入口(6)に対して傾斜している、
ことを特徴とする、請求項1に記載の熱不安定性物質の工業的乾燥および/またはカプセル化のための設備。 - 請求項1~8のいずれか1項に記載されているような設備内で実施される、熱不安定性物質の工業的カプセル化のための方法であって、
(a)以下を含むポリマー溶液を調製する工程、
カプセル化される熱不安定物質、
カプセル化前駆体、
エタノール、水およびこれらの組み合わせから選択される有機溶媒または水性溶媒、および
(b)噴射ガス流の存在下で、工程(a)で得られるポリマー溶液から液滴を形成する工程、
(c)マイクロカプセルを得るために、制御された温度の乾燥ユニット中で、工程(b)で得られる液滴を乾燥させる工程、および
(d)収集ユニットによって、工程(c)で得られるマイクロカプセルを収集する工程、
を含み、工程(b)と工程(c)との間に、前記噴射ユニット(1)の排出口において電場を加える工程(b’)をさらに含むことを特徴とする、方法。 - 工程(c)が、周囲温度または亜周囲温度で実施されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 工程(a)の上記カプセル化前駆体が、動物、植物および微生物タンパク質から選択されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 工程(a)の上記カプセル化前駆体が、乳清、カゼイン、天然ポリペプチドから選択されるか、または微生物、コラーゲン、大豆タンパク質およびゼインの遺伝子改変から得られることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 工程(a)の上記カプセル化前駆体が、ゼインおよび乳清タンパク質から選択されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 工程(a)の上記カプセル化前駆体が、ラクトース、スクロース、マルトースおよびフルクトオリゴ糖から選択されるオリゴ糖であることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 工程(a)の上記カプセル化前駆体が、フルクトオリゴ糖であることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 工程(a)の上記カプセル化前駆体が、プルラン、FucoPol、アルギネート、ペクチン、キトサン、ゴム、カラゲネート、デンプン、デキストラン、マルトデキストリン、セルロース、グリコーゲンおよびキチンから選択される多糖類であることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 工程(a)の上記カプセル化前駆体が、プルラン、デキストラン、マルトデキストリン、デンプン、およびこれらの任意の組み合わせから選択されることを特徴とする、請求項16に記載の方法。
- 工程(a)で添加剤を使用することを特徴とする、請求項9~17のいずれか1項に記載の方法。
- 上記添加剤が界面活性剤であることを特徴とする、請求項18に記載の方法。
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