KR101467853B1 - 탄성 및 접착성이 우수하고 얇은 피막으로 생산성과 붕해도가 향상되는 식물성 연질캡슐 및 그의 조성물과 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전분+카라기난 35.3중량부에 대해서, 전분 7 카라기난 3의 중량비로 하고, 전분과 카라기잔의 35.3중량부에서 전분의 중량바는 옥수수전분 17.65중량부와 타피오카전분 3.53중량부와 감자전분 3.53중량부로 하고, 카라기난의 중량비는 아이오타 7.592중량부와 카파 2.118중량부와 중조 0.8중량부와 아라비아 검 0.04중량부와 레반 0.04중량부로 한 후 전분+카라기난 35.3중량부에 글리세린 17.7중량부와 정제수 47중량부로 조성하여 탄성 및 접착성이 우수하고 얇은 피막으로 생산성과 붕해도가 향상되는 식물성 연질캡슐의 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

Description

탄성 및 접착성이 우수하고 얇은 피막으로 생산성과 붕해도가 향상되는 식물성 연질캡슐 및 그의 조성물과 그 제조방법 {A VEGETARIAN SOFT CAPSULES}

본 발명은 건강보조식품이나 의약품 등의 소프트 캡슐에 적용되는 것으로 특히 식물성이면서도 탄성 및 접착성이 우수하고 얇은 피막으로 생산성과 붕해도가 향상되는 식물성 연질캡슐 및 그 조성물과 제조방법에 관한 것이다.

특히 식물성 소프트 캡슐 외피 및 이를 포함하는 소프트 캡슐에 관한 것으로, 일정량의 변성전분, 전분분해물, 카라기난, 가소제 및 완충제를 포함하는 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물성소프트 캡슐 외피에 관한 것이다.

통상적으로 사용되는 의약 또는 식품용의 캡슐은 피막의 조성에 따라 경질 캡슐과 연질 캡슐로 구분되고, 일반적인 경질캡슐의 경우 전체 조성 중 약 95 ~ 99중량％의 함량으로 포함되는 젤라틴에 의해 캡슐의 물성이 좌우되는데 반하여 연질캡슐의 경우에는 젤라틴이 약 30 ~ 70중량％로 포함되며, 나머지는 물성 개선을 위한 여러 종류의 첨가제가 사용되는 것이다.

그러나 이러한 종래의 캡슐 피막을 생산하는 기재로는 포유류 젤라틴을 이용하여 연질 및 경질-피막캡슐을 제조하여 왔던 것이다.

그러나 최근에는 이러한 포유류 젤라틴의 사용에 대하여 체질에 따라 알레르기나 혐오감이 증가하고 채식주의자 및 종교적인 배경으로 인하여 기피하고 있는 경향이 증가하고 있는 것이다.

따라서 어류 또는 식물성 소재를 사용한 소프트 캡슐 외피의 개발이 요구되고 있다.

그러나 이러한 식물성 젤라틴의 경우에 여러 종류가 있으나 이러한 것들의 대부분은 피막이 두껍다는 것이고 탄성력이 떨어짐은 물론 붕해가 용이치 아니하다는 것이다.

본 발명에서는 피막의 탄성을 높여 얇은 피막으로 구현 가능하여 원재료를 절감하면서 접착성을 향상시켜 생산성 향상을 통한 원가를 절감토록 하고 체내에서의 붕해 속도를 향상토록 하고자 하는 것이다.

이를 위하여 전분과 카라기난을 기재로 사용하면서도 카라기난에 레반을 함유토록 하여 피막의 탄성을 높여 얇은 피막의 구현이 가능토록 하면서 접착성을 향상시켜 원재료 절감은 물론 생산성을 향상토록 한 것이다.

따라서 경제적인 측면은 물론 특히 복용하는 복용자의 입장에서도 부작용이 없는 식물성이라는 점과 향상된 붕해도로 인하여 종래의 연질캡슐에 대한 부담감을 벗어날 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 제조공정을 도시한 블록도.

이하 일실시 예에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명에서 사용되는 레반의 특성은 다음과 같다.

레반은 설탕을 원료로 하여 미생물 발효에 의해 생산되는 발효다당류로써, 설탕(sucrose)이 분해되면 포도당(glucose)과 과당(fructose)으로 나누어지며, 과당이 여러 개 결합하여 식이섬유 형태로, 긴 복합체이다.

또한 레반은 과당분자가 약 35개에서 50개 정도 연결된 수용성 식이섬유제품으로 저칼로리 다이어트 식품으로써, 체내에 흡수되지 않고 배설되는 기능성 식품소재이고, 특히 식이섬유인 프락탄 중에서도 레반은 “난 소화성 수용성 다당류”로 뛰어난 식이섬유 기능을 가짐으로써 장내에서 콜레스테롤(cholesterol) 및 지방(triacylglycerol) 의 흡수를 저해하는 지방흡수저해기능을 가진다.

또한 특히 식이섬유인 프락탄 중에서도 레반은 장내에서 유용 미생물인 비피도박테리아(bifidobacteria)의 생육을 촉진하여 유해 미생물의 생육을 억제하는 정장기능을 가진다.

그리고 2가 금속이온(Fe2+, Ca2+, Mg2+, Cu2+, Zn2+)의 체내흡수를 촉진하는 금속이온 흡수 촉진작용기능을 가진다.

본 발명의 식물성 젤라틴 피막 조성물 쿠킹의 배합비는 다음과 같다.
[실시예 1]

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전분+카라기난 - 35.3중량％±10중량%

글리세린 - 17.7중량％±3중량%

정제수 - 47중량％±7중량%
상기 식물성 캡슐 피막 조성물 쿠킹의 배합비에서 전분과 카라기난에 대한 35.3%±10중량%에 대한 구성비는 다음과 같다.
[실시예 2]

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전분 - 70중량％±5중량％

카라기난 - 30중량％±5중량％
이때 전분을 카라기난보다 오차범위 이상으로 많이 사용할 경우에는 성형된 필름에 점성이 증가하고, 카라기난을 전분보다 오차범위 이상으로 많이 사용할 경우에는 필름이 형성되지 못하는 문제점이 있다.

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또한 상기 식물성 젤라틴 피막 조성물 쿠킹의 전체의 배합비 중에서 7:3의 비율로 이루어지는 전분과 카라기난의 35.3중량%에서의 전분(24.71중량%)과 카라기난(10.59중량%)의 오차범위는 상기 실시예 2에 표시된 바와 같다.

본 발명에서의 상기 전분(24.71중량%)은 옥수수전분과 타파오카 전분 및 감자전분을 사용하였고 이들의 배합비는 다음과 같다.

전분 - 24.71중량％

옥수수 전분 - 17.65중량％±2중량%

타피오카 전분 - 3.53중량％±1중량%

감자 전분 - 3.53중량％±1중량%

상기 옥수수전분은 옥수수의 배유부분에서 추출한 녹말이고, 여러 녹말 중에서 가장 하얗고 입자도 곱다.

또한 물을 더해 가열하면 녹말이 호화하여 점성이 생기게 되고, 이때의 점성은 감자녹말에 비해 약하지만 안정성이 좋고 접착력이 강하다

또한 윤기나게 해주는 역할을 하며, 점성이 강한 감자전분을 사용할 경우에 보통 색이 짙고 탁한 색을 내게 됨으로 가열할 경우에 맑고 투명한 빛을 내기 때문에 사용되는 것이다.

또한 타피오카 전분은 amylose 비율이 적어 호화하기 쉽고 또한 노화하기 어려운 전분으로 이 성질을 이용하여 접착을 위한 용도로 사용되는 것이다.

감자전분은 그 결정구조가 단단하며 단백질 함량이 낮고 백색도가 높고, 또한 호화되면 점성, 보수성, 투명성 등의 성질이 향상된다.

따라서 감자전분을 옥수수전분에 비하여 1/5정도의 비율로 배합토록 함으로서 가장 적절한 기준치를 갖도록 한 것이다.

또한 타피오카 전분도 옥수수전분보다 1/5정도의 비율로 배합토록 하였고 감자전분과는 동일한 비율로 배합함으로서 가장 적절한 점도를 나타냄을 확인하였다.

여기서 옥수수전분과 타피오카전분과 감자전분의 함량을 오차범위를 벗어나도록 할 경우에는 피막형성이 가능하나 원하는 탄성과 원하는 두께(0.4∼0.6mm)로 얇게 할 수 없어 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

예를 들면 옥수수전분을 오차범위 이상으로 더 사용할 경우 감자전분이나 타피오카전분의 양을 줄여야 하는데 이럴 경우에는 탄성이 떨어져 생산성이 낮아지고 다소나마 불량률이 증가하여 생산율이 낮아지는 문제점이 있다.

또한 상기 전분(24.71%)과 일정비율로 배합되어지는 카라기난(10.59%)은 아이오타와 카파, 중조, 아라비아 검 및 레반을 혼합하여 사용하였다.

이들에 대한 가장 적절한 배합비율은 다음과 같다.

카라기난 - 10.59％중에서의 배합비율

1) 아이오타 카라기난 - 7.592％±1

2) 카파 카라기난 - 2.118％±0.64

3) 중조(탄산수소나트륨) - 0.8％±0.3

4) 아라비아 검 - 0.04％±0.03

5) 레반 - 0.04％±0.03

본 발명에서 사용하는 카라기난(carrageenan)은 해조(chondrus crispus)에서 유래하는 물질로 그 구조는 α-1,3 혹은 β-1,4 결합의 헥소오스를 갖는 3,6-안하이드로스-D-갈락토오스(3,6-anhydrous-D-galactose)와 D-갈락토오스의 칼륨, 나트륨, 마그네슘, 칼슘, 황산암모늄 에스테르의 공중합체로, 헥소오스 구조의 황산기의 위치와 수에 따라 아이오타(iota), 카파(kappa), 람다(lambda)로 나눌 수 있다.

본 발명의 아이오타 카라기난은 헥소오스의 2번 위치에 황산기를 갖고 있고, 카파 카라기난은 각각의 이당단위에 한 개의 황산기를 갖고 있다.

그 중 본 발명에서 사용되는 아이오타 카라기난은 정상적인 겔을 형성하고, 카파 카라기난은 단단한 겔을 형성하는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 정상적인 겔을 형성하는 아이오타 카라기난의 함량을 단단한 겔을 형성하는 카파 카라기난보다 3배 이상 사용하였다.

이때 아이오타의 함량을 증가토록 할 경우에는 필름형성이 잘 이루어지지 못하고 형성이 된다고 하여도 성형과 접착이 잘 되지 못하여 불량률이 많아지고 경도가 약해지는 문제점이 있다.

그리고 카파의 함량을 증가토록 할 경우에 원하는 경도보다 더 증가하여 필름형성에 어려움이 있고 접착성이 떨어져 불량이 많아진다.

또한 중조(소다)는 제산제로 사용하였고 카라기난의 1/10정도의 배합비율로 사용하였다.

이때 중조의 함량이 변화될 경우에는 식물성 피막 조성물의 PH는 7~10 즉 약알칼리에서 피막의 형성과 접착에 적당한 필름경도를 유지시켜주는 것이다.

본 발명에서의 중조의 함량은 최대치의 오차범위 이상인 0.4중량%로 사용할 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한 아리비아 검은 카라기난과 같은 검류이며 소량의 첨가로 상승효과를 주어 얇은 필름의 형성과 접착성 및 탄성에 영향을 주어 생산성을 향상토록 하는 것이다.

이때의 최대치의 오차범위는 그 이상이 추가될 수 있는 것이다.

본 발명에서는 오차범위를 0.09중량%까지 추가할 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있었다.

상기 레반은 상술한 바와 같이 캡슐화 과정에서의 접착성과 박막에 따른 탄성 또는 신속한 붕해를 위하여 사용되는 것이다.

이때 레반의 함량 변화시 즉 오차범위보다 많이 사용할 경우에는 고가의 원료로 인한 원가상승 및 수분을 다량흡수하게 되어 필름형성을 저해하게 되고 오차범위보다 적을 경우에는 접착성과 붕해도가 떨어져 생산성과 품질에 영향을 주게 되는 것이다.

그리고 레반의 함량에 대한 최대치는 상기 오차범위보다도 0.09중량% 까지 가능한 것이다.

또한 전분과 카라기난 이외에 성형성을 위하여 가소제 역할을 하는 글리세린이 사용되는 것이고, 상기 글리세린은 전체중량대비 1/5정도로 사용되는 것이고, 가능하면 1/5보다 낮은 비율로 사용함이 좋다.

본 발명에서는 글리세린(가소제)은 17.7중량％±3중량%의 범위로 사용하였다.

이때에도 글리세린의 함량이 오차범위보다 낮을 경우에는 캡슐 경도가 강해 젤라틴 리본이 끊기며 접착력이 떨어져 불량이 발생될 수 있고, 오차 범위보다 높을 경우에는 경도가 떨어지고 신축성이 저하되어 리본 형성이 어렵고 완제품상태에서 터짐 현상이 발생되는 것이다.

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또한 이들을 혼합하기 위하여 사용되는 용매는 정제수를 사용하였고. 이는 일반정수 물을 사용할 경우에는 각종 무기질 등의 함유로 원하는 성상을 얻지 못하기 때문이다.

본 발명에서의 정제수는 전체중량대비 1/2정도로 혼합토록 하였고 가능하면 이보다 작은 비율로 사용함이 좋은 것이다.

본 발명에서는 정제수를 47중량％±7중량%로 사용하였다.

이때에도 정제수가 오차범위보다 많을 경우에는 호화가 심해져 젤라틴의 필름형성이 전혀 이루어지지 않게 되고, 오차범위보다 적을 경우에는 호화가 덜 되어 경도가 강해지면서 피막이 형성되지 않게 되는 것이다.

상기 조성물을 통해 캡슐 성형시 리본 형성 두께는 0.4∼0.6mm까지 얻을 수 있고, Seal Late(접합비율)는 표피두께 대비 접합부의 두께 비율을 나타낸 것으로 표피의 두께보다 접합부의 두께가 표피두께의 60-80％를 유지 할 수 있는 상태이기 때문에 탄성 및 접착성이 우수하고 얇은 피막으로 생산성의 향상은 물론 붕해도가 향상 되는 식물성 연질캡슐을 얻을 수 있는 것이다.

또한 본 발명의 젤라틴 리본의 60~80%에 해당되는 접합비율에 의한 접착성과 텐션(탄성)에 의하여 직경 150㎜, 길이 250mm의 다이롤에서 종래 2.5rpm보다 2배가 빠른 5rpm으로 성형이 가능하게 되는 것이다.

또한 상기의 조성비로 젤라틴 리본 성형시 여타의 제품 대비 색상이 맑고 투명하여, 이물질의 투입 유무를 육안으로 확인이 용이하여 청결한 이미지를 갖도록 되는 것이다.

또한 이러한 조성을 사용하여 젤 쿠킹시 온도와 시간 및 속도를 유지하지 않을 경우에는 점도와 텐션 변화되고 기포 등이 발생되어 젤 리본의 기능이 저하되는 문제점이 있는 것이다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 제조방법의 조건으로서 본 발명에서는 멜팅탱크의 온도와 가열온도 및 탈포를 위한 온도는 그 오차범위를 ±3℃에서 가능함을 확인하였고, 교반시의 회전속도는 오차범위가 ±3rpm의 범위에서도 가능함을 확인하였고, 시간은 오차범위를 ±5분의 범위로 할 경우에 본 발명의 목적을 달성할 수 있음을 확인하였다.

그러나 이러한 오차범위는 경제적인 점을 고려한 것으로 경제적인 점을 고려치 아니할 경우에는 오차범위를 벗어날 수 있을 것이다.

우선 본 발명의 제조방법으로서의 제 1공정으로서 정제수 및 글리세린을 멜팅탱크에 투입하는 것이다.

이때 용기에 잔류하는 글리세린은 미량의 정제수로 세척하여 탱크에 투입할 수 있는 것이다.

그 후 제 2공정으로서 멜팅탱크를 70℃±3℃로 설정하여 상승치까지 가열하는 것이다.

이때 가능하면 Agitator 15rpm±3의 속도로 운전토록 하는 것이 다음의 제3공정에서의 조성물을 투입할 경우에 교반을 더욱 우수하게 할 수 있는 것이다.

그 후 제 3공정으로서 탱크온도가 60℃∼70℃의 범위에 있을 경우에 상기 조성 비율로 배합되어진 조성물을 신속하게 멜팅탱크로 투입하는 것이다.

이때 가능하면 최단시간에 투입하여야 하는 것이고 만일 오랜 시간동안 투입할 경우에는 기포가 많아지면서 상기와 같이 점도와 텐션이 변화되어 젤 리본의 기능이 저하되는 문제점이 발생되는 것이다.

이때 조성물이 투입된 상태에서 교반이 잘 이루어지지 않을 경우에는 탱크 커버를 들어 올려 수작업으로 Agitator와 Paddle에 붙어 있는 분말상의 조성물을 제거하는 것이다.

그 후 제 4공정으로서 가열하면서 교반을 하게 되는 것이고, 본 발명에서는 가열온도를 70℃±3℃의 범위에서 가열토록 하였고, 가열시간은 15∼20±5분의 범위에서 Agitator와 Paddle 회전속도를 15±3rpm의 범위에서 가동 교반하게 되는 것이다.

상기의 가열온도와 가열시간 및 교반속도의 오차범위를 벗어날 경우에는 점도와 텐션 변화되고 기포 등이 발생되어 젤 리본의 기능이 저하되는 문제점이 발생되는 것이다.

상기와 같이 제 4공정에서의 교반이 완료된 이후에는 제 5공정으로서 90℃±3℃의 범위까지 가열토록 하였고, 가열시간은 60±5분의 범위에서 Agitator와 Paddle 회전속도를 25±3rpm의 범위에서 가동교반 용해토록 하는 것이다.

상기와 같이 가열에 의하여 용해가 완료된 이후에는 제 6공정으로서 기포 제거를 위한 탈포를 진공펌프 가동을 통해 실시하게 되는 것이다.

이때의 온도는 80℃±3℃의 범위를 유지하게 되는 것이다.

상기와 같이 기포를 제거한 이후에는 서비스 탱크로 이동하게 되는 것이다.

Claims (8)

1. 전분과 카라기난이 35.3중량%±10중량%이고, 글리세린이 17.7중량%±3중량%이고, 정제수가 47중량%±7중량%로 이루어지고,
   상기 전분과 카라기난의 조성비율이 35.3중량% 중에서 전분과 카라기난이 70중량%±5중량%와 30중량%±5중량%의 비율로 이루어지고,
   상기의 중량비율로 이루어진 전분의 함량비가 24.71중량%±1.7중량％ 중에서 옥수수 전분이 17.65중량％±2중량%이고, 타피오카 전분이 3.53중량％±1중량%이고, 감자 전분 3.53중량％±1중량%로 이루어지고,
   상기 중량비율로 이루어진 카라기난의 함량비가 10.59중량%±1.7중량%중에서 아이오타 카라기난이 7.592중량％±1중량%이고, 카파 카라기난이 2.118중량％±0.641중량%이며, 중조(탄산수소나트륨)가 0.8중량％±0.3중량%이고, 아라비아 검이 0.04중량％±0.03중량%이고, 레반이 0.04중량％±0.03중량%로 이루어지는 탄성 및 접착성이 우수하고 얇은 피막으로 생산성과 붕해도가 향상되는 식물성 연질캡슐의 조성물.
2. 정제수 및 글리세린을 멜팅탱크에 투입하는 제 1공정과
   제1공정에 의하여 정제수 및 글리세린이 투입된 멜팅탱크를 70℃±3℃로 설정하여 상승치까지 가열하는 제 2공정과
   제2공정에 의하여 상기 멜팅탱크온도가 60℃∼70℃의 범위에 있을 경우에 상기 청구항 제1항의 조성 비율로 배합되어진 조성물을 멜팅탱크로 투입하는 제 3공정과
   제3공정에 의하여 조성물이 투입된 상태에서 가열온도를 70℃±3℃의 범위에서 가열토록 하면서 가열시간은 15∼20±5분의 범위에서 Agitator와 Paddle의 회전속도를 15±3rpm의 범위에서 가동 교반하게 되는 제 4공정과
   상기 제 4공정에서의 교반이 완료된 이후에는 90℃±3℃의 범위까지 가열하고 가열시간은 60±5분의 범위에서 Agitator와 Paddle 회전속도를 25±3rpm의 범위에서 가동교반 용해토록 하는 제 5공정과
   상기 제5공정에 의하여 용해가 완료된 이후에 기포 제거를 위하여 진공펌프를 온도가 80℃±3℃의 범위를 유지하게 한 상태에서 가동하게 되는 제 6공정으로 제조토록 하는 탄성 및 접착성이 우수하고 얇은 피막으로 생산성과 붕해도가 향상되는 식물성 연질캡슐의 제조방법.
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4. 제2항에 있어서,
   상기 제2공정에 의하여 상기 멜팅탱크온도가 60℃∼70℃의 범위에 있을 경우에 상기 청구항 제1항의 조성 비율로 배합되어진 조성물을 멜팅탱크로 최단시간에 투입하여 투입의 지체되는 시간으로 기포가 많아지면서 점도와 텐션이 변화되어 젤 리본의 기능이 저하되지 ?토록 하는 탄성 및 접착성이 우수하고 얇은 피막으로 생산성과 붕해도가 향상되는 식물성 연질캡슐의 제조방법.
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6. 삭제
7. 제2항 또는 제4항에 있어서,
   상기 제1공정에서 제6공정에 의하여 제조된 젤라틴 리본의 60~80%에 해당되는 접합비율에 의한 접착성과 텐션(탄성)의 증가에 의하여 직경 150㎜, 길이 250mm의 다이롤에서 종래 2.5rpm보다 2배가 빠른 5rpm으로 성형이 가능하게 되는 탄성 및 접착성이 우수하고 얇은 피막으로 생산성과 붕해도가 향상되는 식물성 연질캡슐의 제조방법.
8. 제2항 또는 제4항에 있어서,
   상기 제1공정에서 제6공정에 의하여 제조된 젤라틴 리본은 탄성 및 접착성이 우수하고 얇은 피막으로 생산성과 붕해도가 향상토록 되는 탄성 및 접착성이 우수하고 얇은 피막으로 생산성과 붕해도가 향상되는 식물성 연질캡슐의 제조방법.
   

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