KR20200095119A - 마이크로에멀션 결합제 조성물을 이용한 발포정의 제조방법 및 이에 의해 제조된 발포정 - Google Patents
마이크로에멀션 결합제 조성물을 이용한 발포정의 제조방법 및 이에 의해 제조된 발포정 Download PDFInfo
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Abstract
일 양상은 마이크로에멀션 결합제를 포함하는 조성물을 이용한 발포정의 제조방법 및 이에 의해 제조된 발포정을 제공한다.
Description
마이크로에멀션 결합제 조성물을 이용한 발포정의 제조방법 및 이에 의해 제조된 발포정에 관한 것이다.
발포정은 정제(tablet) 형태의 제형으로 이 발포정을 음용수에 넣으면 물속에서 기포를 내면서 용해되므로 이 수용액을 섭취하면 발포정에 함유되어 있는 유용 성분을 용이하게 섭취할 수 있게 된다. 이러한 발포정은 음용수만 있으면 어디서든지 쉽게 섭취할 수 있기 때문에 식품이나 의약품 분야에서 널리 사용되고 있다. 발포정은 타정기를 이용하여 적정 압력을 가함으로써 태블릿 형태로 제조하게 되는데, 보관 또는 유통 중에 물리적인 충격으로부터 부서짐 없이 원형을 유지하여야 하며, 수중에서는 짧은 시간 동안에 완전하게 분해가 되어야 한다.
그런데 발포정의 제조 공정에서 나타내는 문제점인 분말 입자 사이 또는 분말과 기기간의 점착 현상 등을 해결하기가 매우 어렵다. 예를 들어, 발포정의 제조과정에서는 타정 시 입자 간의 순간적인 마찰력에 의한 고온이 유발되고, 이로 의한 점착(adhesion) 현상이 발생하고, 기기 작동이 정지될 수 있는 문제점이 나타난다. 또한, 물속에서 기포를 내면서 용해하는 발포정의 특성상 부스러지기 쉬우며, 물리적 안정성을 유지하기 쉽지 않다. 지용성 성분을 포함하는 발포정을 제조함에 있어서 지용성 성분을 균일하게 도포하는 것은 매우 어려운 공정이며, 예를 들어 지용성 비타민(A, D, E, F, K), 아로마 오일, 에센셜 오일, 지용성 색소(클로로필, 카로테노이드 등), 어류 지질 등의 지용성 성분을 분말 입자 표면에 도포할 경우, 분말 입자 간의 결합력을 약하게 하여 발포정의 강도를 낮추고 부서짐성을 증가시키며, 용해에 필요한 시간이 늘어나고, 저장 안정성을 낮추는 문제점이 있다. 특허문헌 1은 홍삼 발포정의 제조방법을 기재하지만 물리적 안정성과 용해도가 우수한 동시에 지용성 성분에 대해서도 우수한 도포능을 나타내며, 제조 과정에서의 점착 현상을 방지할 수 있는 방법을 제시하지 못한다.
또한, 발포정의 제조과정에 과량의 당류를 첨가하여 분말을 제조하는 방법은 타정 안정성이 떨어지고, 분말화 과정 중에 휘발성의 향미 성분이 수분과 함께 손실되어 발포정의 풍미가 낮아지는 문제점이 있다. 이러한 문제점들은 해결하기 위하여 탈크, 팜유 등을 사용하는 시도가 있으나, 탈크는 석면이 검출되는 문제로 인하여 사용이 제한 되어 있으며, 팜유 등의 포화지방산은 건강상의 이유로 사용이 꺼려지고 있다.
본 발명자들은 계속된 연구 끝에 우수한 품질의 발포정을 제공하는 제조방법을 개발하였다.
일 양상은 마이크로에멀션 결합제를 이용한 발포정의 제조방법을 제공한다.
다른 일 양상은 상기 제조방법에 따라 제조된 발포정을 제공한다.
일 양상은
마이크로에멀션 결합제를 포함하는 조성물의 제조단계;
상기 결합제를 포함하는 조성물로 유기산 및 발포제를 각각 코팅하는 단계;
상기 코팅된 유기산 및 발포제를 약학적으로 허용가능한 첨가제와 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 혼합물을 타정하는 단계를 포함하는 발포정의 제조방법을 제공한다.
다른 일 양상은 상기 제조방법으로 제조된 발포정을 제공한다.
일 양상은 발포정의 제조 공정에서 나타는 점착 현상을 방지하고, 발포정의 타정 안정성, 용해율, 도포능을 향상시킨 발포정의 제조방법을 제공한다. 이에 따라 제조된 발포정은 높은 강도(hardness), 감소된 부서짐성(brittleness), 및 신속한 용해율을 나타내므로, 물리적 안정성이 우수할 뿐만 아니라 체내 빠른 용출 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 상기 제조방법으로 제조된 발포정은 지용성 비타민, 색소, 에센셜 오일, 아로마 오일, 어류 지질 등의 지용성 성분을 발포정에 균일하게 도포할 수 있고, 지용성 식품 또는 약품 성분을 안정적으로 포집할 수 있으며, 저장 중에 나타나는 지용성 향미 성분의 소실을 방지할 수 있다.
도 1은 레시틴과 올리브유 농도를 각각 0 내지 2% (w/w)로 조절하여 제조된 결합제에 의한 유동층 과립 분말의 입자분포를 나타낸다. 도 1(A)는 구연산 유동층 과립 분말의 입자 분포를 나타낸다. 도 1(B)는 탄산수소나트륨 유동층 과립 분말의 입자 분포를 나타낸다.
도 2는 레시틴과 올리브유의 농도를 각각 0 내지 2% (w/w)로 조절한 결합제를 사용하여 제조한 구연산 유동층 과립의 표면을 광학 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸다.
도 3은 레시틴과 올리브유의 농도를 각각 0 내지 2% (w/w)로 조절한 결합제를 사용하여 제조한 탄산수소나트륨 유동층 과립의 표면을 광학 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸다.
도 2는 레시틴과 올리브유의 농도를 각각 0 내지 2% (w/w)로 조절한 결합제를 사용하여 제조한 구연산 유동층 과립의 표면을 광학 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸다.
도 3은 레시틴과 올리브유의 농도를 각각 0 내지 2% (w/w)로 조절한 결합제를 사용하여 제조한 탄산수소나트륨 유동층 과립의 표면을 광학 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 또한, 본 명세서에 기재된 수치는 명시하지 않아도 "약"의 의미를 포함하는 것으로 간주한다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 전체가 본 명세서에 참고로 통합된다.
일 양상은
마이크로에멀션 결합제를 포함하는 조성물의 제조단계;
상기 결합제를 포함하는 조성물로 유기산 및 발포제를 각각 코팅하는 단계;
상기 코팅된 유기산 및 발포제를 약학적으로 허용가능한 첨가제와 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 혼합물을 타정하는 단계를 포함하는 발포정의 제조방법을 제공한다.
본 명세서에서 마이크로에멀션(microemulsion)은 물에 넣으면 분산되어 2000Å이하의 작은 액적을 형성하는 에멀젼을 말한다. 본 명세서에서 에멀션(emulsion)은 서로 섞이지 않은 두 액체가 일정한 비로 작은 액적의 형태로 다른 액체에 분산되어 있는 상태를 말한다.
상기 마이크로에멀션 결합제은 마이크로에멀션(microemulsion) 형태의 결합제(binder)를 말한다. 상기 마이크로에멀션 결합제는 예를 들어 레시틴, 올리브유, 또는 이들의 혼합물로부터 제조될 수 있다.
상기 마이크로에멀션 결합제을 포함하는 조성물을 천연 계면활성제 예컨대 레시틴, 지질, 단백질, 다당류, 사포닌 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크로에멀션 결합제을 포함하는 조성물은 식물성 오일을 포함할 수 있다. 상기 식물성 오일이 분말 입자 표면에 균일하게 도포되어 입자 간의 마찰력을 감소시킴과 동시에 타정 안정성을 높일 수 있다.
일 구체예에서 상기 마이크로에멀션 결합제를 포함하는 조성물은 레시틴, 올리브유, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
일 구체예에서 상기 마이크로에멀션 결합제를 포함하는 조성물은 지용성 성분을 더 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 지용성 성분은 지용성의 식품 성분 또는 약학 성분을 예컨대 지용성 비타민(A, D, E, F, K), 아로마 오일, 에센셜 오일, 지용성 색소(클로로필, 카로테노이드 등), 어류 지질, 천연 계면활성제(사포닌, 레시틴, 단백질, 다당류 등), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 지용성 성분을 포함하는 마이크로에멀션 결합제를 이용한 발포정의 제조방법은 지용성 식품 또는 약품 성분을 균일하하고 안정하게 포집한 발포정의 제조방법을 제공한다.
본 명세서에서 발포정(effervescent tablet)은 정제(tablet) 형태의 제형으로 발포정이 물에 첨가되면 물 속에서 기포를 내면서 용해되어 종래 정제가 가지고 있는 성분이 수용액에 존재하게 되므로, 이 수용액을 섭취함으로써 발포정에 함유되어 있는 성분을 용이하게 섭취할 수 있다. 예를 들어, 산과 알카리성의 발포제를 혼합하여 정제로 제조한 발포정은 물 속에서 산과 알칼리성 발포제가 반응하여 탄산가스를 생성하면서 용해할 수 있다.
상기 산으로는 유기산 또는 무기산을 사용할 수 있으며, 일 구체예에서 상기 유기산은 아세트산(acetic acid), 구연산(citric acid), 말산(malic acid), 숙신산(succinic acid), 타르타르산(tartaric acid), 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 또는 곡류, 과실류, 주류 등을 주원료 하여 얻은 발효산물을 추가하여 사용할 수 있다. 상기 발효산물에는 유기산뿐 아니라 유리당(과당(fructose), 포도당(glucose), 자당(sucrose), 말토오스(maltose)), 아미노산(아스파르트산(aspartic acid), 트레오닌(threonine), 글루타민산(glutamic acid), 알라닌(alanine) 등), 미네랄 등을 다량 함유하고 있어서 합성 식초보다 산도는 낮지만 맛이 풍부하고 영양학적 가치가 높다. 상기 발효산물은 동맥경화, 고혈압 등의 성인병 예방, 콜레스테롤 저하, 체지방 감소, 피로회복 등에 효과적인 것으로 알려져 있다. 식초의 초산성분은 부패균의 생육을 억제하는 특성이 있어서 식품의 저장/유통 안전성 확보를 위해 첨가될 수 있다.
일 구체예에서 상기 유기산은 발포정 조성물 총 중량을 기준으로 30 내지 50 중량%(w/w)로 포함될 수 있으며, 예를 들어 35 내지 50 중량%(w/w), 또는 40 내지 45 중량%(w/w)로 포함될 수 있다. 또는, 예를 들어 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 또는 50 중량%(w/w)로 포함될 수 있다. 또는, 예를 들어 상기 수치를 상한 및 하한으로 중량%(w/w)하는 범위로 포함될 수 있다. 상기 범위로 유기산을 포함할 때, 발포정의 물리적 성질을 개선할 수 있다. 이러한 함량은 성분조성과 발포시간 조절에 따라서 조절될 수 있다.
상기 발포제는 알카리성 물질을 사용할 수 있으며, 일 구체예에서 상기 발포제는 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
일 구체예에서 상기 발포제는 발포정 조성물 총 중량을 기준으로 30 내지 50 중량%(w/w)로 포함될 수 있으며, 예를 들어 예를 들어 35 내지 50 중량%(w/w), 35 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 또는, 예를 들어 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 또는 50 중량%(w/w)로 포함될 수 있다. 또는, 예를 들어 상기 수치를 상한 및 하한으로 중량%(w/w)하는 범위로 포함될 수 있다. 상기 범위로 발포제를 포함할 때, 발포정의 물리적 성질을 개선할 수 있다.
상기 약학적으로 허용가능한 첨가제는 희석제, 붕해제, 결합제, 윤활제, 응결방지제, 항점착제, 감미제, 활택제, 색소, 기타 기능성 물질 등 의약을 제조함에 있어 통상적으로 사용되는 첨가제를 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가제는 락토오스, 미세결정성 셀룰로오스, 인산수소칼슘, 인산수소칼슘이수화물, 제3인산칼슘, 만니톨, 옥수수 전분, 말토덱스트린, 팜유, 당류, 다당류, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 유동층 건조(fluidized bed drying)는 유동층의 분말에 미립자의 결합제(binder)를 분말 입자 표면에 분무하면서 코팅하거나 과립형태로 제조하는 방법을 말한다. 일 구체예에서 상기 혼합물을 유동층 건조기를 이용하여 과립화 하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
다른 일 양상은 상기 제조방법으로 제조된 발포정을 제공한다. 상기 발포정은 지용성 성분을 안정하게 발포정에 포집할 수 있을 뿐만 아니라, 발포정의 강도(hardness)를 높이고, 부서짐성(brittleness)이 감소하게 되어 물리적 안정성을 높이고, 용해 시간을 단축시키고 용해도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 지용성 성분이 완전히 용해된 발포정을 음용할 경우 지용성 약품 또는 식품 성분이 마이크로에멀션(microemulsion) 형태로 분산되므로 보다 투명한 외관을 나타낸다.
이하, 본 발명을 하기 실시예 및 실험예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예 및 실험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되는 것은 아니다.
1. 실험재료 및 방법
가. 결합제, 과립 및 태블릿 제조방법
(1) 결합제 제조
결합제(binder)는 레시틴과 올리브유를 이용하여 표 1의 성분조성비에 따라서 다음과 같은 방법으로 제조하였다. 레시틴(0 내지 2%, w/w)을 증류수에 용해한 후에 교반기에서 2시간 동안 충분히 교반 하였다. 완전히 용해된 레시틴 용액에 올리브유(0 내지 2%, w/w)를 넣어서 에멀션을 제조하였다. 에멀션은 고속 균질기(17,000 rpm, 2분)와 고압 균질기(4,500 psi, 3회 반복)를 차례대로 이용하여 균질한 에멀션으로 제조하였다.
하기 표 1은 결합제 제조를 위한 성분조성비를 나타낸다.
| 구분 | 레시틴 (%, w/w) | 올리브유 (%) |
| 1 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 0 |
| 3 | 1 | 0.5 |
| 4 | 2 | 0 |
| 5 | 2 | 0.5 |
| 6 | 2 | 2.0 |
(2) 유동층 건조기를 이용한 과립제조
유기산인 구연산과 발포제인 탄산수소나트륨을 포함하는 조성물을 유동층 건조기(BD-600, 대전, 이레테크)를 이용하여 과립형태의 분말로 제조하였다. 유동층 건조기의 작동조건인 챔버내의 온도와 공기 주입량은 각각 50℃와 2,000 kPa 이였다. 결합제는 이중 노즐(two fluid nozzle)을 이용하여 상층부 분사 방식(top-spraying type)으로 분사하였으며, 작동조건인 결합제와 공기 주입량은 각각 2.2 ml/min 와 200 ml/min 이었다. 이때의 유체 토출구의 직경은 0.3 ㎛ 이였다. 결합제는 20분 동안 분사한 후에 분사를 중단하고 5분 동안 건조를 진행하였다. 모든 과립형태의 분말은 거름체(30 mesh)를 이용하여 600 ㎛ 이하의 과립으로 분리하였다. 제조된 과립은 밀폐된 용기에 보관하면서 실험에 사용하였다.
(3) 정제의 제조
타정 작업 중에 조성물이 금형에 부착되는 것을 억제하기 위하여 온도와 상대습도가 각각 25 ℃와 30%로 조절된 항온항습조건에서 정제를 제조하였다. 하기 표 2의 성분 조성비에 따라서 혼합한 발포정 조성물을 완전히 섞일 수 있도록 2분 동안 조심히 혼합하였다. 발포정은 지름이 21 mm, 높이가 21 mm인 다이(die)가 장착된 태블렛 제조기(TDP-5, Shanghai Tianfan Machinery Factory, Shanghai, China)를 사용하여 제조하였다. 최종적으로 제조된 태블릿은 밀폐된 용기에 보관하면서 실험에 사용하였다.
하기 표 2는 발포정의 성분조성비를 나타낸다.
| 구분 | 성분 | 함량 (%, w/w) |
| 유기산 | 구연산 | 41.0 |
| 알칼리 | 탄산수소나트륨 | 35.9 |
| 탄산나트륨 | 4.0 | |
| 응결방지제 | 제삼인산칼슘 | 3.0 |
| 윤활제 | 마그네슘 스테아레이트 | 0.1 |
| 항점착제 | 팜유 | 0 |
| 당류 | 말토덱스트린 | 1.0 |
| 다당류 | 옥수수 전분 | 10.0 |
| 감미료 | 만니톨 | 5.0 |
| 합계 | 100.0 | |
나. 분말 특성 분석
(1) 입자크기 및 입자분포 분석
과립 분말의 입자크기 및 분포는 laser diffraction particle size analyzer를 이용하여 건식방법으로 측정하였으며, 식 (1)을 이용하여 부피-평균 입자크기(volume-weighted mean diameter)로 나타내었다.
여기서, ni는 분말 입자의 지름, di는 분말 입자의 수를 나타낸다. 과립 분말의 입자분포는 다음과 같은 식 2를 이용하여 측정하였다.
여기서, d90, d10, d50은 cumulative volume의 각각 10%, 50% 및 90%에서의 입자크기를 이미 한다.
(2) 부피밀도 및 탭밀도 분석
결합제의 성분 조성비에 따라서 제조한 과립 분말의 부피밀도(bulk density)와 탭밀도(tapped density)는 Ji et al. (2017) 방법을 응용하여 측정하였다. 부피밀도는 메스실린더에 약 50 g의 과립 분말을 넣었을 경우의 부피이며, 탭밀도는 일정한 높이로 메스실리더를 바닥에 가볍게 100번을 두드린 이후, 더 이상의 부피 변화가 없을 때의 부피를 측정하였다.
과립 분말의 흐름성(flowability)과 응집성(cohesiveness)은 Jinapong et al. (2008)의 방법에 따라서 부피밀도와 탭밀도를 이용하여 다음과 같은 방법으로 계산하였다.
과립 분말의 흐름성과 응집성은 Carr index (CI) (Carr, 1965)와 Hausner ratio (HR) (Hausner, 1967)를 이용하여 평가하였다.
하기 표 3은 카르 지수(Carr index: CI)에 따른 과립 분말의 흐름성 분류를 나타낸다.
| CI (%) | 흐름성 (Flowability) |
| <15 | 매우 좋음 |
| 15 내지 20 | 좋음 |
| 20 내지 35 | 보통 |
| 35 내지 45 | 나쁨 |
| >45 | 매우 나쁨 |
하기 표 4는 하우스너 비율(Hausner ratio: HR)에 따른 과립 분말의 응집성 분류를 나타낸다.
| HR | 응집성 (Cohesiveness) |
| <1.2 | 낮음 |
| 1.2 내지 1.4 | 중간 |
| >1.4 | 높음 |
(3) 표면 특성 관찰
과립 분말의 표면 특성은 광학 현미경을 이용하여 관찰하였다. 과립 분말의 수분 흡습에 의한 영향을 최소화하기 위하여 온도와 상대습도가 각각 25 ℃와 30%로 조절된 항온항습조건에서 진행하였다.
(4) 수분함량 분석
과립 분말의 수분함량은 수분함량 측정기를 이용하여 측정하였다. 실험은 3회 반복 측정 후에 평균과 표준편차로 나타냈었다.
다. 발포정 제조 및 특성 분석
(1) 용해특성 분석
결합제의 레시틴과 올리브유 함량을 각기 달리하여 제조한 발포정의 용해 시간은 비이커에 200 ml의 증류수를 넣고 완전히 용해되는 시간을 측정하였으며, 3회 측정 후에 평균과 표준편차로 나타내었다.
(2) 강도(hardness) 분석
태블릿의 강도는 texture analyzer를 이용하여 분석하였다. texture analyzer의 분석조건으로 probe 는 1 mm/s으로 6 mm를 이동하였으며, 이때의 측정 압력은 10 N 이였다. 모든 실험은 20회 이상 반복을 하여 평균과 표준편차로 나타내었다.
2. 실험결과
가. 에멀션 결합제가 과립형성에 미치는 영향
레시틴과 올리브유 농도를 0 내지 2% (w/w) 범위로 조절하여 제조한 결합제로 사용하여 과립으로 제조할 수 있었으며, 모든 분말은 과립의 구조를 형성하였다. 제조한 모든 과립의 수분함량은 1 내지 1.3% (w/w)으로서 제조공정 중에 충분히 건조되었기 때문에 수분이 과립에 미치는 영향은 매우 미미한 것으로 생각되었다.
(1) 입자크기 및 입자분포 분석
도 1은 레시틴과 올리브유의 농도를 각각 0 내지 2% (w/w)로 조절한 결합제를 사용하여 제조한 유동층 과립 분말의 입자분포를 나타낸다.
도 1(A)는 구연산 유동층 과립 분말의 입자 분포를 나타낸다. 도 1(A)에서 유동층 건조에 의한 입자분포는 최고 입자크기가 399 ㎛에서 440 ㎛로 증가하였으나, 결합제에 의한 유의적인 차이는 확인 되지 않았다. 도 1(A)에서의 결과와 같이 과립입자 성장이 낮은 이유로서, 구연산의 입자크기는 399 ㎛로서 입자크기가 크고, 유동층에 의한 충격과 입자간의 충돌 등의 물리적인 원인에 의하여 과립의 크기가 성장하지 못한 것으로 예측된다.
도 1(B)는 탄산수소나트륨 유동층 과립 분말의 입자 분포를 나타낸다. 도 1(B)에서는 입자분포는 67 ㎛에서 84 내지 106 ㎛ 범위로 증가하였으며, 전체적인 그래프가 우측으로 이동하였는데, 이러한 결과는 결합제에 의하여 입자크기가 증가하였음을 의미한다. 또한, 도 1(B)에서 2% 레시틴과 0.5% 올리브유를 혼합한 경우의 입자분포도(범위=200 ~ 500 ㎛)는 2% 레시틴과 2% 올리브유를 혼합한 경우와 비교하여 높은 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과로부터 고농도의 올리브유를 사용할 경우에는 탄산수소나트륨이 과립형성 중에 부서지거나 또는 과립 형성이 억제되는 것으로 예측된다.
하기 표 5는 레시틴과 올리브유의 농도를 각각 0 내지 2% (w/w)로 조절한 결합제를 사용하여 제조한 유동층 과립의 입도분포를 누적 부피(cumulative volume) (d90, d10, d50)과 부피-평균 입자크기를 나타내고 있다. 또한, 입자의 부피로부터 산출한 평균 직경 D[4,3]을 구하였다.
| 결합제 조성물 (%) | d(10.0%) | d(50.0%) | d(90.0%) | D[4,3] (um) | ||
| 레시틴 | 올리브유 | |||||
| (A) 구연산 |
과립화 없음 | 311.9±1.2 | 390.4±5.5 | 482.0±4.5 | 399.1±2.2 | |
| 0 | 0 | 319.0±9.8 | 408.5±18.2 | 497.1±5.3 | 411.5±13.8 | |
| 1 | 0 | 308.0±1.3 | 389.4±0.0 | 491.9±0.1 | 397.1±0.4 | |
| 1 | 0.5 | 311.5±0.8 | 392.2±1.1 | 492.7±0.3 | 400.1±1.0 | |
| 2 | 0 | 317.9±8.2 | 404.4±17.1 | 496.0±4.5 | 409.0±12.1 | |
| 2 | 0.5 | 314.9±9.2 | 398.3±13.0 | 494.3±3.6 | 404.4±10.7 | |
| 2 | 2 | 318.1±7.4 | 404.4±15.4 | 496.0±4.0 | 409.1±10.9 | |
| (B) 탄산수소나트륨 (NaHCO3) |
과립화 없음 | 31.2±0.5 | 67.6±1.0 | 121.7±2.3 | 72.7±2.1 | |
| 0 | 0 | 45.2±0.9 | 86.5±1.0 | 146.1±0.9 | 91.9±0.8 | |
| 1 | 0 | 52.2±0.9 | 88.7±1.8 | 137.3±0.0 | 91.9±0.5 | |
| 1 | 0.5 | 48.8±0.3 | 90.4±0.6 | 145.5±0.5 | 94.2±0.2 | |
| 2 | 0 | 62.6±15.2 | 91.7±10.3 | 136.3±43.4 | 96.3±12.7 | |
| 2 | 0.5 | 53.1±0.0 | 93.2±0.9 | 142.7±2.6 | 97.1±0.6 | |
| 2 | 2 | 46.9±5.8 | 84.7±18.1 | 155.4±65.3 | 95.0±29.9 | |
표 5에 나타낸 부피-평균 입자크기는 레시틴과 올리브유의 함량이 과립의 크기 성장에 미치는 영향을 보여준다. 유동층 건조 이후의 탄산수소나트륨과 구연산 과립 분말은 과립 하지 않은 분말에 비하여 각각 탄산수소나트륨은 0.2 내지 3.0%, 구연산은 26 내지 32% 범위로 증가하였다. 상기 표 5에서와 같이, 탄산수소나트륨 과립에 대하여, 레신틴을 1%에서 2%로 증가시킨 경우의 부피-평균 입자크기는 약 91.9 ㎛에서 96.3 ㎛로 증가하였고, 레신틴 1%와 올리브유 0%와 0.5%를 각각 혼합한 경우의 부피평균 입자크기는 약 91.9 ㎛에서 94.2 ㎛로 증가하였으나, 레신틴 2%와 올리브유 0.5%와 2%를 각각 혼합한 경우에는 약 97.1 ㎛에서 95 ㎛로 감소하였다.
표 5, 도 1(A), 및 도 1(B)의 결과로부터 높은 레신틴의 농도(2%)는 과립형성에 도움을 주었으나 고농도(2%)의 올리브유는 과립형성을 억제함을 알 수 있다. 따라서 탄산수소나트륨 과립을 제조하기 위한 레신틴과 올리브유의 혼합 비율은 각각 2%와 0.5%인 것으로 판단된다.
(2) 표면 특성 관찰
레시틴과 올리브유가 유동층 건조 중에 과립형성에 미치는 영향을 광학 현미경으로 관찰하였다. 유동층 건조를 한 모든 분말은 과립형태의 구조를 형성하였다.
도 2에서는 유동층 건조를 진행하지 않은 샘플(과립화 없음)과 결합제로 레시틴과 올리부유의 농도를 각각 0% 내지 2% (w/w)로 조절하여 과립 형성에 미치는 영향을 시각적으로 확인하기 위하여 구연산 유동층 과립의 표면을 광학현미경으로 관찰한 결과를 보여준다.
결합제 사용 및 유동층 건조를 진행하지 않은 구연산은 입자간의 결합 부위가 없는 것을 확인할 수 있다(과립화 없음). 이와 비교하여, 유동층 건조를 진행하고, 레시틴과 올리브유를 각각 0%를 사용한 경우에는 입자간의 결합이 매우 약한 것을 볼 수 있다. 이와 비교하여, 결합제를 사용한 경우에는 입자간의 결합을 확인 할 수 있었다. 예를 들어, 레시틴을 사용하였을 때에는 입자간의 결합이 형성된 것을 확인 할 수 있다. 또한, 올리브유를 사용한 경우에도 충분히 입자간의 결합을 형성할 수 있었는데, 이러한 이유는 결합제로서 사용한 레시틴이 수성환경에서 올리브유를 안정하게 분산시킬 수 있었기 때문이다. 따라서, 레시틴과 올리브유를 사용하여 과립구조의 구연산 입자를 형성할 수 있었다.
도 3은 레시틴과 올리브유의 농도를 각각 0 내지 2% (w/w)로 조절한 결합제를 사용하여 제조한 탄산수소나트륨 유동층 과립의 표면을 광학 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸다.
유동층 건조를 진행하지 않은 탄산수소나트륨은 도 3에서와 같이 불규칙한 구조의 입자구조를 형성하고 있는 것을 알 수 있다(과립화 없음). 도 3에서와 같이, 유동층 건조를 진행하고, 결합제를 사용하지 않은 샘플(0% 레시틴과 0% 올리브유 사용)에서는 입자간의 결합이 매우 약하고 형성된 과립의 크기가 레시틴을 사용한 경우보다 상대적으로 작은 것을 볼 수 있다.
그리고, 도 3에서와 같이, 레시틴에 올리브유를 첨가한 경우에는 첨가하지 않은 과립에 비하여 다공성의 구조를 형성하였는데, 이러한 결과로부터 레시틴 용액에 올리브유를 첨가하여 충분히 결합제로 사용 가능한 것을 확인할 수 있다.
다공성의 과립 구조는 타블렛 제조시에 마찰력을 감소 시킴과 동시에 타정 안정성을 높일 수 있는 특성이 있다.
(3) 부피밀도, 탭밀도, 흐름성 및 응집성 분석
결합제의 구성성분인 레시틴과 올리브유가 유동층 과립 분말의 부피밀도, 탭밀도, 흐름성 및 응집성에 미치는 영향을 분석하였다.
| 결합제 조성물 (%) |
부피밀도 (Bulk density) (g/ml) |
탭밀도 (Tapped density) (g/ml) |
흐름성 (Flowability) (CI) |
응집성 (Cohesiveness) (HR) |
||
| 레시틴 | 올리브유 | |||||
| (A) 구연산 |
과립화 없음 | 0.91±0.12 | 0.92±0.24 | 2.21±0.21 | 1.01±0.11 | |
| 0 | 0 | 0.83±0.05 | 0.85±0.22 | 2.22±0.14 | 1.02±0.02 | |
| 1 | 0 | 0.90±0.01 | 0.92±0.18 | 3.26±0.23 | 1.03±0.01 | |
| 1 | 0.5 | 0.85±0.10 | 0.88±0.03 | 2.94±0.22 | 1.03±0.11 | |
| 2 | 0 | 0.87±0.52 | 0.89±0.28 | 2.02±0.14 | 1.02±0.06 | |
| 2 | 0.5 | 0.86±0.30 | 0.89±0.11 | 3.60±0.24 | 1.04±0.05 | |
| 2 | 2 | 0.85±0.11 | 0.89±0.35 | 4.21±0.36 | 1.04±0.18 | |
| (B) 탄산수소나트륨 (NaHCO3) |
과립화 없음 | 1.14±0.25 | 1.14±0.25 | 23.44±0.57 | 1.24±0.12 | |
| 0 | 0 | 0.80±0.32 | 0.98±0.41 | 23.08±0.41 | 1.23±0.05 | |
| 1 | 0 | 0.80±0.21 | 0.93±0.05 | 23.61±0.54 | 1.24±0.02 | |
| 1 | 0.5 | 0.90±0.41 | 1.11±0.10 | 23.81±0.26 | 1.24±0.05 | |
| 2 | 0 | 0.70±0.11 | 0.97±0.06 | 38.95±0.14 | 1.39±0.03 | |
| 2 | 0.5 | 0.69±0.05 | 0.95±0.11 | 38.89±0.32 | 1.39±0.08 | |
| 2 | 2 | 0.70±0.24 | 0.99±0.36 | 40.57±0.62 | 1.41±0.07 | |
부피밀도(bulk density)는 일정 질량의 분말이 차지하는 부피를 의미하는 것으로, 총 부피로서 분말의 부피와 입자 사이의 공극의 부피를 합한 것을 의미한다.
탭밀도(tapped density)는 분말을 포장한 이후에 용기를 두드렸을 경우의 변화된 부피를 의미하는 것으로, 입자 사이의 공극이 줄어든 것을 의미한다. 또한 공극률은 부피밀도와 탭밀도의 변화를 확인함으로써 확인할 수 있다. 일반적으로 유동층에 의한 과립 분말은 입자 사이에 공극이 형성되기 때문에 과립 하지 않았을 경우의 분말에 비하여 공극률이 높게 나타나는 것으로 보고되고 있다(Ji et al., 2015).
표 6 및 표 7에서 유동층 건조를 하지 않은 샘플인 과립화 하지 않은 구연산의 부피밀도와 탭밀도는 각각 약 0.83 g/ml과 0.85 g/ml이고, 1.1%의 공극률을 나타내었으나, 표 7에서 나타낸 것과 같이 결합제로 레시틴과 올리브유를 각각 0%에서 2%로 사용량을 늘린 경우의 공극률은 2.4%에서 4.7%로 증가한 것을 알 수 있다.
표 6 및 표 7에서 유동층 건조에 의한 과립화를 진행하지 않은 탄산수소나트륨의 부피밀도와 탭밀도는 각각 1.14 g/ml과 1.21 g/ml로서 공극률은 6.1%이었다. 올리브유의 농도를 0%로 하고 레시틴의 농도만 0에서 2%로 증가한 경우의 공극률은 약 22.5%에서 38.6%로 증가하였다(표 7).
부피밀도는 입자크기의 증가에 따라서 작아지는 것을 확인하였는데, 이러한 이유는 도 2와 3에서 확인한 것과 같이 유동층에 의하여 형성된 과립의 모양은 불규칙하고 다공성의 과립구조를 형성하고 있기 때문이다.
레시틴과 올리브유를 결합제로 사용하는 것은 구연산의 과립형성에 미치는 영향은 크지 않았으나, 탄산수소나트륨은 레시틴과 올리브유의 혼합비율을 각각 1%와 0.5%에서 2%와 2%로 증가하였을 경우에는 농도 증가에 따라서 공극률(%)이 16.3%에서 41.4%로 증가한 것으로 보아, 레시틴과 올리브유를 결합제로 사용하는 것은 탄산나트륨의 과립형성에 많은 영향을 미치는 것으로 확인 되었다.
그러나, 표 6의 결과로부터 올리브유의 농도 0.5%에서 2.0%로 증가 시켰을 경우에는 입자의 흐름성은 감소하였으며 응집성은 증가하였다. 이러한 결과는 타블렛 제조시에 마찰력을 증가 시킴과 동시에 타정 안정성이 낮아 지는 원인이 될 수 있다.
따라서 올리브유를 사용하고 타블렛 제조 안정성을 높일 수 있는 적정 탄산수소나트륨에 대한 적정 레시틴과 올리브유의 혼합비율은 2%와 0.5%인 것으로 판단된다.
| 결합제 조성물 (%) | 공극률 (%) | |||
| 레시틴 | 올리브유 | |||
| (A) 구연산 |
과립화 없음 | 1.1 | ||
| 0 | 0 | 2.4 | ||
| 1 | 0 | 2.2 | ||
| 1 | 0.5 | 3.5 | ||
| 2 | 0 | 2.3 | ||
| 2 | 0.5 | 3.5 | ||
| 2 | 2 | 4.7 | ||
| (B) 탄산수소나트륨 (NaHCO3 |
과립화 없음 | 6.1 | ||
| 0 | 0 | 22.5 | ||
| 1 | 0 | 16.3 | ||
| 1 | 0.5 | 23.3 | ||
| 2 | 0 | 38.6 | ||
| 2 | 0.5 | 37.7 | ||
| 2 | 2 | 41.4 | ||
결합제가 구연산의 흐름성과 응집성에 미치는 영향은 매우 미미하였는데, 이러한 이유는 과립형성이 매우 낮았기 때문에 결합제가 충분히 영향을 미치지 못한 것으로 판단된다.
표 6에서와 같이, 유동층 건조에 의한 탄산수소나트륨의 흐름성과 응집성은 레시틴과 올리브유의 농도 증가에 따라서 각각 약 23.08에서 40.57로, 약 1.23에서 1.41로 증가하였다. 표 3과 4의 카르 지수(Carr index: CI)와 하우스너 비율(Hausner ratio: HR)을 함께 고려하면 분말의 흐름성이 나빠지고 분말이 서로 응집하려는 성향이 나타나는 것을 의미한다. 이러한 이유는 과립자가 형성하는 구조적인 형태와 표면 특성(소수성 또는 친수성 특성)에 의하여 영향을 받게 되는데, 도 3에서 보는것과 같이 과립의 표면특성이 매우 불규칙한 구조를 형성하였는데, 이러한 경우에는 입자간 맞물림(interlocking) 현상에 의하여 순간적인 흐름성이 나빠지고 응집성이 높아 질 수 있는 특성이 있다.
나. 에멀션 결합제가 발포정의 물리적 특성에 미치는 영향 분석
표 2의 성분조성비에 따라서 발포정을 제조하였다. 제조한 모든 샘플의 무게는 3.0 내지 3.3 g 범위이었다. 상기 제조된 발포정에 대하여 중량(g), 용해시간(s) 및 강도(N)를 측정하였다.
하기 표 8은 레시틴과 올리브유의 농도를 각각 0 내지 2% (w/w)로 조절한 결합제를 사용하여 제조한 발포정의 물리적 특성을 나타낸다.
| 결합제 조성물 (%) | 중량(g) | 용해시간 (s) | 강도(N) | |
| 레시틴 | 올리브유 | |||
| 0 | 0 | 3.20±0.02 | 26.00±1.41 | 1.66±0.34 |
| 1 | 0 | 3.09±0.01 | 52.50±0.71 | 3.76±0.56 |
| 1 | 0.5 | 3.18±0.03 | 49.50±0.71 | 2.17±0.10 |
| 2 | 0 | 3.07±0.00 | 70.00±2.83 | 4.03±0.81 |
| 2 | 0.5 | 3.31±0.00 | 54.50±0.71 | 3.34±0.58 |
| 2 | 2 | 3.13±0.01 | 52.50±0.71 | 2.45±0.34 |
상기 표 8에서는 레시틴과 올리브유의 비율을 달리한 결합제 조성물을 이용하여 제조한 발포정의 중량(g), 용해시간(s) 및 강도(N)를 나타내고 있다.
상기 표 8과 같이, 레시틴과 올리브유는 발포정의 용해 시간과 강도에 직접적으로 영향을 주었다. 용해 시간과 강도는 레시틴의 농도를 0%, 1%, 2%로 증가시킴에 따라서 증가하였으나, 올리브유를 0에서 2%로 증가시키는 경우에는 발포정의 용해 시간 및 강도가 감소하였다.
레시틴 1%와 올리브유 0%와 0.5%를 혼합하여 결합제로 사용하는 경우에는 정제의 용해시간과 강도가 각각 약 52.5초에서 49.5초, 약 3.76 N에서 2.17 N으로 감소하였으며, 레시틴 2%와 올리브유 0, 0.5 및 2%를 각각 혼합하여 결합제를 사용한 경우의 용해시간과 강도는 각각 약 70초에서 52.5초와, 약 4.03 N에서 약 2.45 N으로 감소하였다. 이러한 이유는 소수성 표면 특성을 나타내는 올리브유가 입자간의 결합을 방해하기 때문인데, 레시틴 2%와 올리브유 0.5%와 2%를 혼합한 결합제는 레시틴 1%만 사용한 결합제 (0% 올리브유)와 비교하여 용해시간은 비슷하였다. 그러나, 0.5%의 올리브유와 1%의 레시틴을 혼합하여 사용한 경우에는 레시틴 1%만 사용한 경우와 비교하여 57%로 강도(57%)가 감소하였고, 올리브유와 레시틴을 각각 2%로 증가한 경우에는 1% 레시틴만 사용한 경우와 비교하여 강도가 약 65%로 감소하였다. 이와 비교하여, 2%의 레시틴과 0.5%의 올리브유를 혼합하여 사용한 경우에는 레시틴 1%만을 사용한 경우와 비교하여 비슷한 강도(약89%)를 유지하였다.
따라서, 레시틴과 올리브유를 이용하여 마이크로 에멀션의 용해시간이 줄일 수 있고, 높은 강도의 발포정을 제조하기 위한 레시틴과 올리브유의 적정 농도는 각각 2%와 0.5%인 것으로 판단된다.
본 발명은 2016년도 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업(No. NRF-2016R1A6A3A11933513)(연구과제명: 유기산을 이용한 단백질-다당 자기조립체 형성 및 에멀션 안정화)에 관한 것이다.
Claims (5)
- 마이크로에멀션 결합제를 포함하는 조성물의 제조단계;
상기 결합제를 포함하는 조성물로 유기산 및 발포제를 각각 코팅하는 단계;
상기 코팅된 유기산 및 발포제를 약학적으로 허용가능한 첨가제와 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 혼합물을 타정하는 단계를 포함하는 발포정의 제조방법. - 청구항 1에 있어서, 상기 마이크로에멀션 결합제를 포함하는 조성물은 레시틴, 올리브유, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 발포정의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 혼합물을 유동층 건조기를 이용하여 과립화 하는 단계를 더 포함하는 것인 발포정의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 마이크로에멀션 결합제를 포함하는 조성물은 지용성 성분을 더 포함하는 것인 발포정의 제조방법.
- 청구항 1의 제조방법에 따라 제조된 발포정.
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|---|---|---|---|
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20150064367A (ko) | 2013-12-03 | 2015-06-11 | 에프엔바이오 주식회사 | 홍삼 발포정의 제조방법 |
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| E601 | Decision to refuse application |