KR20030077501A

KR20030077501A - 호박산 젤라틴 제조방법

Info

Publication number: KR20030077501A
Application number: KR1020030061317A
Authority: KR
Inventors: 양주환
Original assignee: 주식회사 젤텍
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2003-10-01
Also published as: KR100505532B1

Abstract

본 발명은 우피(Hide Splits), 돈피 (Pig Skin), 건조된 소뼈(Ossein),어류를 원료로 사용하여 알칼리 처리, 산 처리, 알칼리 및 산 처리를 하는 3단계 전처리 공정 ; 추출 반응조에서 상기 전처리 공정을 거친 원료를 통해 젤라틴을 추출하는 공정 ; 상기 추출된 젤라틴 용액을 수산화나트륨 수용액으로 pH 7.0∼8.0으로 조절하면서 무수 호박산을 첨가 축합 반응시켜 호박산 젤라틴을 제조하는 공정 ; 상기 호박산 젤라틴 용액을 여과 농축 건조시키는 공정을 포함함을 특징으로 하는 호박산 젤라틴의 제조방법을 제공하는 것이다.

Description

호박산 젤라틴 제조방법{Process for preparing succinylated gelatin}

본 발명은 우피, 돈피, 건조된 소뼈, 어류 등의 다양한 원료를 이용하여 천연 젤라틴을 추출한 후, 상기 추출된 젤라틴 용액에 무수 호박산을 첨가 반응시켜 호박산 젤라틴을 제조하는 제조방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 우피(Hide Splits), 돈피(Pig Skin), 건조된 소뼈(Ossein), 어류를 원료로 사용하여 알칼리 처리, 산 처리, 알칼리 및 산 처리 공정을 포함하는 3단계 전처리 공정 후, 추출 반응조에서 젤라틴을 추출하고, 상기 추출된 젤라틴 용액에 무수 호박산을 첨가 축합 반응시켜 호박산 젤라틴을 제조한 후, 제조된 호박산 젤라틴을 여과 농축 건조시키는 공정을 포함하는 호박산 젤라틴의 제조방법에 관한 것이다.

일반 젤라틴에 호박산을 첨가 반응시켜 호박산 젤라틴을 제조하는 반응 메카니즘을 살펴보면 다음과 같다.

일반 젤라틴 무수 호박산 호박산 젤라틴

즉 호박산 젤라틴은 일반 젤라틴의 아미노기(-NH₃ ⁺)를 숙시닐화(succinic) 시켜 카르복실기(-COOH)로 치환시킨 형태의 화학적 구조를 지니는 것으로 일반 젤라틴에 비해 캡슐로 만들었을 때, 붕해성이 일반 젤라틴 보다 월등히 우수하다.

일반 젤라틴으로 제조된 캡슐은 내용물이 특수한 약물의 경우, 특히 알데히드기(-CHO)를 함유한 것인 경우 일반 젤라틴의 아미노기(-NH₃ ⁺)와 용이하게 반응하여 알데히드로 난용화 되거나, 자체 축합 반응을 일으켜 케톤의 화합물로 거대분자를 형성하는 것으로 알려져 있다.

그런데 이와 같은 젤라틴 거대 분자 형성은 제품으로 되어진 캡슐의 불용성이라는 성질을 야기시켜 약전에 규정된 붕해 시간 내에 충분히 붕해되지 못하는 결점을 초래하였다. 특히 장기간 보관을 하였을 경우 이러한 현상의 발생으로 좋지 않은 결과를 나타내기도 한다. 그러나 호박산 젤라틴은 일반 젤라틴의 아미노기(-NH₃ ⁺)가 카르복실기(-COOH)로 치환되어 있어 알데히드 및 케톤화 반응이 적게 일어나 부반응으로 인한 붕해성의 저하를 야기시키지 않는다.

아래는 일반 젤라틴으로 만든 캡슐의 붕해 지연 이유를 구체적으로 서술한 것이다.

의약제재 성분 중에 포함된 알데히드기(-CHO)와 일반 젤라틴의 아미노 그룹이 알돌 축합(Aldol Condensation) 반응을 일으켜 거대분자를 형성함으로써 붕해 지연을 일으키는 것이다.

젤라틴 자체 축합 반응에 의해 붕해를 지연시킬 수도 있다. 즉 일반 젤라틴 자체의 아미노기(-NH₃ ⁺)와 카르복시기(-COOH)가 반응하여 아미드(amide)결합을 형성하여 붕해 지연을 일으키는 원인이 있다.

한편 활성 성분의 산화에 의한 붕해 지연도 가능한 바, 하이드록실기(-OH)를 가지고 있는 의약품 제재의 경우 산화에 의하여 알데히드기가 형성되고 이 알데히드기와 젤라틴의 아미노그룹이 카보닐아민(Carbonylamine)반응을 통하여 교차결합(Cross-linking)을 일으켜 붕해를 지연시킬 수 있다.

의약품 제재가 탄닌 계열의 화합물인 경우 이에 따른 붕해 지연도 가능하며, 대부분의 식물 엑기스는 F. Tannis을 가지고 있으므로 시간 경과에 따라 F. Tannis는 젤라틴의 아미노 그룹과 반응하여 붕해 지연을 일으킨다.

마지막으로 캡슐 내에 함유된 가소제 산화에 의한 붕해 지연도 야기될 수 있고, 즉 가소제인 글리세린 등의 하이드록실기(-OH)의 산화에 의해 알데히드기(-CHO)가 생성되어 젤라틴의 아미노 그룹과 반응하여 붕해 지연을 일으키는 것이다.

상기와 같은 통상의 젤라틴을 이용한 캡슐제의 붕해도 저하를 방지하기 위해서는 젤라틴을 호박산 젤라틴으로 대체시켜 캡슐제를 제조하는 것이 바람직하며 본발명은 이와 같은 캡슐제의 원료로 사용하기 위한 호박산 젤라틴의 개량된 제조방법을 제공하는 것이다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 붕해성 지연 문제를 일으키는 일반 젤라틴의 아미노기(-NH₃ ⁺)를 카르복실기(-COOH)로 치환(Succinic화)시켜 특정 의약품 제재와의 알데히드 및 케톤화 반응을 방지할 수 있는 호박산 젤라틴을 개발·적용하여 캡슐의 경시 변화에 따른 용해성과 붕해성 문제를 해결하는데 그 목적이 있다.

도 1은 35℃, 75% RH 하의 가혹한 조건에서 일반 젤라틴과 호박산 젤라틴의 붕해도 차이를 비교한 도면이다.

따라서 본 발명은 우피(Hide Splits), 돈피 (Pig Skin), 건조된 소뼈(Ossein),어류를 원료로 사용하여 알칼리 처리, 산 처리, 알칼리 및 산 처리를 하는 3단계 전처리 공정 ; 추출 반응조에서 상기 전처리 공정을 거친 원료를 통해 젤라틴을 추출하는 공정 ; 상기 추출된 젤라틴 용액을 수산화나트륨 수용액으로 pH 7.0∼8.0으로 조절하면서 무수 호박산을 첨가 축합 반응시켜 호박산 젤라틴을 제조하는 공정 ; 상기 호박산 젤라틴 용액을 여과 농축 건조시키는 공정을 포함함을 특징으로 하는 호박산 젤라틴의 제조방법을 제공하는 것이다.

이 때 상기 전처리 공정 중 알칼리 처리 시간은 24∼48시간이고 산 처리 시간은 18∼28 시간이며, 추출 온도는 45∼55℃, 추출조의 물 추출시간은 6∼10 시간이며, 추출액의 젤라틴 농도 4∼6 (w/v)% 임을 특징으로 하고, 추출액의 pH를 7.0∼8.0으로 조절하면서 상기 추출 젤라틴 용액에 대하여 동일 농도(4∼6 (w/v)%)의 무수 호박산을 첨가 반응시킴을 특징으로 하고, 상기 여과 공정은 펄프로 1, 2차 여과시키고 카본 필터로 3차 여과시켜 추출 용액의 취미를 제거시킴을 특징으로 한다.

한편, 상기 농축 공정은 2단계 멤브레인 시스템을 거쳐 농축시키고, 농축 후 142℃ 이상에서 살균 공정을 포함함을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 우피(Hide Splits), 돈피(Pig Skin), 건조된 소뼈(Ossein), 어류로부터 알칼리 처리, 산 처리, 알칼리와 산 처리를 겸한 3단계 전처리 공정 후, 추출조에서 추출하는 것으로 4∼6%의 젤라틴 용액에 대하여 무수 호박산 4∼6 중량%를 pH 7.0∼8.0으로 조절하면서 첨가 반응시킨 후 여과, 농축, 살균, 건조하는 공정이다.

전처리 공정에 있어 알칼리 처리는 수산화나트륨 수용액(pH 12.5∼13.6)에서 24∼48시간 처리하고, 산 처리는 염산 수용액(pH 1.5∼2.5)에서 18∼28시간 처리 한 다음 pH가 4.5∼5.0이 될 때까지 충분한 물을 공급하면서 세척을 실시한다. 수세 과정에서 원료에 잔류해 있는 불순물 및 과잉의 알칼리와 산을 최종적으로 제거하고 젤라틴 추출에 적합한 원료 상태를 만들어 준다.

전처리 된 원료는 추출조에서 추출온도 45∼55℃, 추출시간 6∼10시간 동안 추출한 후 젤라틴 농도가 4∼6%가 되면 드레인 하여 무수 호박산을 첨가 반응시킨다.

무수 호박산 첨가 반응시 젤라틴 용액의 농도는 4∼6%이며 수산화나트륨 수용액(순도 33%)을 이용하여 젤라틴 용액의 pH를 7.0∼8.0으로 조절하면서 상기 젤라틴에 대하여 무수 호박산 4∼6%를 동시에 투입한다.

반응이 완료된 호박산 젤라틴 용액은 1차 여과 공정을 거쳐 이온교환수지탑에서 미네랄 성분이 제거된 후, 멤브레인 시스템을 통과하여 6%인 용액이 12%까지 농축되고 2, 3차 여과공정을 다시 통과한 후 스팀을 이용한 진공 농축 공정을 거친다.

스팀을 이용한 진공 농축 전에 용액을 2단계에 걸쳐 멤브레인을 통과시켜 6%인 용액의 농도를 12%까지 농축시킴으로써 스팀 등 외부의 에너지를 이용하지 않고 자연 농축이 가능하여 물성 보호가 가능하며, 사전 12%까지 농축시킴으로써 진공 농축 공정에서도 적은 에너지로 물성 변화를 최소화시키면서 농축이 가능하다.

30∼35%로 농축된 용액이 최종 살균공정을 통과하기 전에 카본 필터 시스템을 통과시킴으로써, 젤라틴에서 발생될 수 있는 취미를 산화제나, 화학약품을 전혀 사용치 않고 완벽한 이취 제거 및 극미세 이물제거가 가능하다는 것이다.

마지막 살균 공정에서는 142℃의 초고온에서 6∼7초간 순간 살균을 실시함으로써 젤라틴 내의 세균을 사멸시킬 수 있다.

따라서 본 발명은 우피, 돈피, 건조된 소뼈, 어류를 알칼리 처리, 산 처리, 알칼리 및 산 처리를 하는 3단계의 전처리 공정을 통하여 추출된 젤라틴 용액에 무수 호박산을 첨가 반응시킴으로써 붕해성이 뛰어난 호박산 젤라틴을 제조할 수 있었다.

이와 같은 본 발명은 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

정제수 10L에 수산화나트륨 용액(순도 33%)을 443㎖을 넣어서 pH 13.4의 알칼리 수용액을 제조한다. 여기서 수분함량 14%인 건조된 어류 비늘을 교반기를 가동시키면서 1.0㎏ 투입한 후 교반기를 계속 가동시키면서 36시간 지속시킨다. 이러한 알칼리 처리가 종료된 후 알칼리수는 완전히 Drain시킨 후 10L 씩의 정제수로 약 30분씩 6회 세척을 실시하여 pH 10.0∼11.0 범위로 맞춘다.

알칼리 처리가 끝난 어류비늘 1㎏이 담긴 pH 10이하로 된 10L 물에 염산 용액(순도35%) 100㎖을 넣어서 pH 1.8로 하여 교반기를 계속 가동시키면서 24시간 지속시킨다. 이러한 산 처리가 종료된 후 산 처리수를 완전히 Drain 시킨 다음 10L 씩의 정제수로 약 30분씩 5회 세척을 실시하여 pH 4.5∼5.5 범위로 맞춘다.

원료의 전처리가 완료된 이러한 어류비늘을 50℃ 정제수 3L를 담은 추출용기에 넣는다. 추출용기 내의 용액의 pH는 5.0∼6.5범위를 유지하고, 추출용기 바닥에 설치된 스팀코일로 스팀을 공급하면서 용액을 펌프를 이용 자체 순환시킴으로써 용액의 온도를 45∼55℃로 유지시킨다. 추출시간을 8시간으로 추출된 용액의 젤라틴 농도는 6% 정도이며, 195g 상당의 젤라틴을 함유한다.

추출된 용액을 받은 후 수산화나트륨(순도 33%)을 먼저 투입하여 pH7.0∼7.5 범위로 조절하고, pH 7.0∼8.0 범위 내에서 수산화나트륨 수용액(순도 33%)과 무수 호박산 11g을 동시에 투입하면서 20분간 교반하여 치환시킨다.

치환이 완료된 호박산 젤라틴 용액은 1차 여과를 실시한 후 깨끗한 액을 이온교환수지를 통과시켜 미네랄을 제거하며, 이온교환수지를 통과한 용액의 pH는 수산화나트륨 수용액을 이용하여 pH 5.5∼6.0으로 조절한다.

이온교환수지를 통과한 용액을 2단계 멤브레인을 통과시켜 6%용액을 12%까지 자연 농축시킨 다음 2차 여과를 실시한다.

2차 여과까지 완료된 용액을 진공 하에서 농축하여 농도 30∼35%로 유지시킨 다음 최종 3차 카본 필터 여과를 실시함으로써 완전히 정제된 용액 조건을 갖추도록 한다. 그리고 살균 후 통상의 방법으로 냉각시켜 건조를 한다.

이러한 모든 공정을 거쳐 제조된 젤라틴의 강도는 242Bloom, 점도 45mPs, 치환도 96%의 건조된 호박산 젤라틴 190g을 얻었다.

(실시예 2)

5.0Kg의 우피(Hide Splits)를 가로 세로 5*5cm로 자른 다음 실시예 1에서와같은 방법으로 제조된 젤라틴 강도는 223Bloom, 점도 50mPs, 치환도 94%의 건조된 호박산 젤라틴 602g을 얻었다.

(실시예 3)

5.0Kg의 돈피(Pig Skin)을 가로 세로 5*5cm로 자른 다음 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조된 젤라틴 강도는 230Bloom, 점도 47mPs, 치환도 95%의 건조된 호박산 젤라틴 650g을 얻었다.

(실시예 4)

3Kg 건조된 소뼈(Ossein)를 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조된 젤라틴 강도는 232Bloom, 점도 49mPs, 치환도 95%의 건조된 호박산 젤라틴 450g을 얻었다.

본 발명은 우피(Hide Splits), 돈피(Pig Skin), 건조된 소뼈(Ossein), 어류로부터 알칼리 처리, 산 처리, 알칼리와 산 처리를 겸하는 3단계의 전처리 공정 후 추출된 젤라틴 용액에 무수 호박산을 치환시켜 고품질의 호박산 젤라틴을 생산할 수 있게 되었다.

또한 이렇게 생산된 호박산 젤라틴을 이용하여 캡슐의 붕해 실험을 한 결과도 1과 같이 호박산 젤라틴이 일반 젤라틴에 비해 붕해성이 우수하게 나타남을 확인할 수 있었다. 가로축은 젤라틴 시료의 제조 후 경과기간을 나타낸 것이고 세로축은 젤라틴이 완전히 붕해되는 시간을 나타낸 것이다. 제조 후 2개월 이상이 지난 경우 호박산 젤라틴 캡슐에 비해 일반 젤라틴 캡슐은 약 50% 이상의 붕해 시간 지연을 초래하였다.

Claims

우피(Hide Splits), 돈피 (Pig Skin), 건조된 소뼈(Ossein),어류를 원료로 사용하여 알칼리 처리, 산 처리, 알칼리 및 산 처리를 하는 3단계 전처리 공정 ; 추출 반응조에서 상기 전처리 공정을 거친 원료를 통해 젤라틴을 추출하는 공정 ; 상기 추출된 젤라틴 용액을 수산화나트륨 수용액으로 pH 7.0∼8.0으로 조절하면서 무수 호박산을 첨가 축합 반응시켜 호박산 젤라틴을 제조하는 공정 ; 상기 호박산 젤라틴 용액을 여과 농축 건조시키는 공정을 포함함을 특징으로 하는 호박산 젤라틴의 제조방법
제 1항에 있어서, 상기 전처리 공정 중 알칼리 처리 시간은 24∼48시간이고 산 처리 시간은 18∼28시간이며, 추출 온도는 45∼55℃, 추출조의 물 추출 시간은 6∼10 시간이며, 추출액의 젤라틴 농도 4∼6 (w/v)% 임을 특징으로 하는 호박산 젤라틴의 제조방법
제 1항에 있어서, 상기 무수 호박산의 첨가 반응은 추출 젤라틴 용액에 대하여 동일 농도(4∼6 (w/v)%)의 무수 호박산을 첨가 반응시킴을 특징으로 하고, 상기 여과 공정은 펄프로 1, 2차 여과시키고 카본 필터로 3차 여과시켜 추출 용액의 취미를 제거시킴을 특징으로 하는 호박산 젤라틴의 제조방법
제 1항에 있어서, 농축공정은 2단계 멤브레인 시스템을 거쳐 농축시키고, 농축 후 142℃ 이상에서 살균공정을 더욱 포함함을 특징으로 하는 호박산 젤라틴의 제조방법