RU2077529C1 - METHOD FOR PRODUCTION OF AQUEOUS DISPERSION OF MICROEMULSION OF β--CAROTENE - Google Patents
METHOD FOR PRODUCTION OF AQUEOUS DISPERSION OF MICROEMULSION OF β--CAROTENE Download PDFInfo
- Publication number
- RU2077529C1 RU2077529C1 RU9494039251A RU94039251A RU2077529C1 RU 2077529 C1 RU2077529 C1 RU 2077529C1 RU 9494039251 A RU9494039251 A RU 9494039251A RU 94039251 A RU94039251 A RU 94039251A RU 2077529 C1 RU2077529 C1 RU 2077529C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carotene
- beta
- temperature
- water
- microemulsion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения стабильной водной микроэмульсии каротиноидов для использования в пищевой промышленности, фармацевтике, медицине и ветеринарии. The invention relates to methods for producing a stable aqueous carotenoid microemulsion for use in the food industry, pharmaceuticals, medicine and veterinary medicine.
Биологическая активность бета-каротина и других каротиноидов существенно зависит от степени их дисперсности. Для соединений этого класса, молекулы которых содержат длинную полиеновую цепь, характерная способность к образованию прочных малорастворимых кристаллитов с относительно высокой температурой плавления (около 180 С). The biological activity of beta-carotene and other carotenoids substantially depends on their degree of dispersion. For compounds of this class, the molecules of which contain a long polyene chain, the characteristic ability to form strong sparingly soluble crystallites with a relatively high melting point (about 180 ° C).
Истинные растворы бета-каротина высокой концентрации обычно стабильны только в горячих растворах при температурах, приближающихся к температуре плавления. Создание биологически хорошо усвояемых форм препаратов на основе каротиноидов основывается на применении методов "сухого" или "горячего" эмульгирования. True high-concentration beta-carotene solutions are usually stable only in hot solutions at temperatures approaching the melting point. The creation of biologically well-assimilable forms of carotenoid-based preparations is based on the use of “dry” or “hot” emulsification methods.
Предлагаемое изобретение относится к развитию метода "горячего" эмульгирования, позволяющему получить мелкодисперсные препараты каротиноидов с высокой биоэффективностью. The present invention relates to the development of the method of "hot" emulsification, which allows to obtain finely dispersed carotenoid preparations with high bioeffectiveness.
Получение коллоидно-дисперсной водорастворимой сухой формы препаратов бета-каротина с использованием "горячей" технологии описано в нескольких патентах. Так в заявке на патент ФРГ 3610191 нагревают насыщенный по бета-каротину раствор в масле с последующим эмульгированием в воде, содержащей защитный коллоид, и удалением воды до образования сухого тонко-дисперсного порошка. The preparation of colloidal dispersible water-soluble dry form of beta-carotene preparations using the "hot" technology is described in several patents. So in the patent application of Germany 3610191 heated saturated in beta-carotene solution in oil, followed by emulsification in water containing a protective colloid, and removing water to form a dry fine dispersed powder.
В заявке на патент ФРГ 3611229 описан способ с использованием летучих органических растворителей, смешивающихся с водой, и с использованием в качестве защитного коллоида молочных продуктов. German patent application 3611229 describes a process using volatile organic solvents miscible with water and using dairy products as a protective colloid.
В этих заявках водная среда использована как технологический этап, а стабильная высоко концентрированная водная эмульсия, не содержащая защитного коллоида не используется. In these applications, the aqueous medium is used as a technological step, and a stable, highly concentrated aqueous emulsion that does not contain a protective colloid is not used.
Способ по европейскому патенту 0055817 включает следующие технологические стадии: получение раствора бета-каротина в неионогенном ПАВ при нагревании и получение водной эмульсии путем перевода такого раствора в водную фазу. Однако способ перевода такого раствора в водную фазу состоит в том, что вначале воду приливают в горячий раствор бета-каротина при начальной температуре 160 180 С до его быстрого охлаждения ниже 100 С, а затем полученный продукт выливают с разбавлением до требуемой концентрации. Предлагаемый этими авторами способ безусловно может быть реализован в лабораторном масштабе, однако он имеет недостаток приливание ведут в нагретую существенно выше 100 С среду неионогенного ПАВ. Это подобно нарушению классического правила препаративной химии: "Не лей воду в концентрированную серную кислоту". Стремясь избежать бурного вскипания авторы предлагают добавлять воду по каплям из бюретки в количестве до одной трети от объема расплава бета-каротина в неионогенном ПАВ. В производственном масштабе технологически этот способ трудно реализуем. The method according to European patent 0055817 includes the following technological stages: obtaining a solution of beta-carotene in a nonionic surfactant by heating and obtaining an aqueous emulsion by transferring such a solution to the aqueous phase. However, the method of transferring such a solution to the aqueous phase is that first, water is poured into a hot beta-carotene solution at an initial temperature of 160-180 ° C until it is rapidly cooled below 100 ° C, and then the resulting product is poured with dilution to the desired concentration. The method proposed by these authors can certainly be implemented on a laboratory scale, however, it has the disadvantage of being added to a nonionic surfactant medium heated substantially above 100 ° C. This is similar to a violation of the classical rule of preparative chemistry: "Do not pour water into concentrated sulfuric acid." In an effort to avoid rapid boiling, the authors propose adding water dropwise from the burette in an amount up to one third of the volume of the beta-carotene melt in a nonionic surfactant. Technologically, this method is difficult to implement on an industrial scale.
Наиболее близким к предлагаемому является способ, описанный в заявке на патент ФРГ 4031094, где предыдущий вариант существенно модифицирован. На стадии получения "горячего" раствора бета-каротин в виде суспензии в неионогенном ПАВ, прогретой до температуры,близкой к 80oC, прокачивают насосом через тонкую трубку, длиной 3,6 12 м, погруженную в масло, при 160oC. Процесс смещения лимитируется скоростью прокачки исходной суспензии.Closest to the proposed is the method described in the patent application of Germany 4031094, where the previous version is substantially modified. At the stage of obtaining a "hot" solution of beta-carotene in the form of a suspension in a nonionic surfactant, heated to a temperature close to 80 o C, the pump is pumped through a thin tube, length 3.6 12 m, immersed in oil, at 160 o C. Process displacement is limited by the pumping rate of the initial suspension.
Раствор бета-каротина в твине и вода подаются в смеситель, имеющий температуру около 180oC, с разными скоростями. При этом в смесителе поддерживается небольшое избыточное давление. Рабочая смесь охлаждается до температур несколько ниже 100oC и поступает в приемную емкость с водой, где происходит ее разбавление до требуемой концентрации и окончательное охлаждение.A solution of beta-carotene in tween and water are fed into a mixer having a temperature of about 180 ° C. at different speeds. At the same time, a slight overpressure is maintained in the mixer. The working mixture is cooled to temperatures slightly below 100 o C and enters the receiving tank with water, where it is diluted to the desired concentration and final cooling.
В описанном варианте авторами технически весьма корректно решена проблема выше условно названная технологией выливания "воды в кислоту". In the described embodiment, the authors technically very correctly solved the problem above conditionally called the technology of pouring "water into acid."
Стационарный близкий к равновесному процесс заменен технологией в динамическом режиме. A stationary process close to equilibrium has been replaced by technology in a dynamic mode.
Одновременно регламентирована необходимость минимизации времени пребывания бета-каротина в горячей зоне, в особенности, в состоянии его гомогенного раствора. Причина этого требования непосредственно в описании не указана. По-видимому, подразумевается нестабильность бета-каротина к окислению. Однако в примере обращается внимание на соотношение изомеров в конечном продукте и указано, что размер частиц лежит в диапазоне 20 30 мм. At the same time, the need to minimize the residence time of beta-carotene in the hot zone, in particular, in the state of its homogeneous solution, is regulated. The reason for this requirement is not indicated directly in the description. Apparently, the instability of beta-carotene to oxidation is implied. However, the example draws attention to the ratio of isomers in the final product and indicates that the particle size lies in the range of 20-30 mm.
Основным недостатком данного способа является то, что, следуя принципу введения воды в горячий раствор, авторы вынуждены предложить весьма сложное и потому практически "неудобное" техническое решение проблемы. Помимо аппаратурной сложности процесс имеет избыточные контрольные точки, в том числе становится необходимым помимо температуры контролировать скорость подачи реагентов, причем для суспензии бета-каротина скорость прокачки через горячую зону является весьма критическим параметром. The main disadvantage of this method is that, following the principle of introducing water into a hot solution, the authors are forced to propose a very complex and therefore practically "inconvenient" technical solution to the problem. In addition to the hardware complexity, the process has redundant control points, including the need to control the feed rate of reagents in addition to temperature, and for a beta-carotene suspension, the pumping speed through the hot zone is a very critical parameter.
Проведение процесса в динамическом режиме далеком от равновесия должно сказываться на воспроизводимости и временах жизни системы в целом. Так в таблицах, характеризующих состояние системы, приведенных в примере, указанные технические и физико-химические параметры имеют явный статистический разброс, отклонения от среднего значения до 30 50% и более по размерам частиц и содержанию изомеров. The process in a dynamic mode far from equilibrium should affect the reproducibility and lifetimes of the system as a whole. So in the tables characterizing the state of the system shown in the example, the indicated technical and physico-chemical parameters have a clear statistical spread, deviations from the average value up to 30 50% or more in terms of particle size and isomer content.
Этот способ выбран в качестве прототипа по принципу принадлежности к "горячей" технологии и потому, что позволяет получать в качестве конечной формы водно-эмульсионную, для которой приведена оценка размеров частиц микроэмульсии и соотношение изомеров бета-каротина. Однако, роль и значимость стандартизации технологических режимов непосредственно не выявлена его авторами. Соотношение изомеров указано лишь в таблице примера, причем отсутствует информация с 15 15' цис-форме и возможном образовании дицисизомеров. This method is selected as a prototype on the principle of belonging to the "hot" technology and because it allows you to get as the final form of water-emulsion, for which the estimated particle size of the microemulsion and the ratio of beta-carotene isomers. However, the role and significance of standardization of technological modes is not directly identified by its authors. The ratio of isomers is indicated only in the table of the example, and there is no information with 15 15 'cis-form and the possible formation of dicycisomers.
Сущность предполагаемого изобретения заключается в следующем. The essence of the alleged invention is as follows.
На стадии приготовления раствора в неионогенном ПАВ устанавливают задаваемую терморегулятором верхнюю температуру, до которой нагревают среду (неионогенное ПАВ) еще до загрузки бета-каротина, причем эту температуру поддерживают ниже температуры плавления чистого кристаллического бета-каротина (полностью транс-формы). At the stage of solution preparation, in the nonionic surfactant, the upper temperature set by the temperature regulator is set to which the medium (nonionic surfactant) is heated even before beta-carotene loading, and this temperature is maintained below the melting temperature of pure crystalline beta-carotene (fully trans-form).
При загрузке бета-каротина, которую необходимо проводить максимально быстро и при постоянном перемешивании, содержимое реактора охлаждается, т.к. нагреватель инерционен и температура загружаемого бета-каротина много ниже заданной температуры, а его растворение эндотермический процесс. Поскольку терморегулятор остается включенным фаза охлаждения автоматически переходит в фазу нагрева до установленной температуры. Проводят контроль реакционной среды на гомогенность с помощью поляризационного микроскопа или сильной лупы и скрещенных поляроидов. When loading beta-carotene, which must be carried out as quickly as possible and with constant stirring, the contents of the reactor are cooled, because the heater is inertial and the temperature of the loaded beta-carotene is much lower than the set temperature, and its dissolution is an endothermic process. Since the thermostat remains on, the cooling phase automatically goes into the heating phase to the set temperature. Control the reaction medium for homogeneity using a polarizing microscope or a strong magnifier and crossed polaroids.
Введение пробного контроля состояния реакционной среды на гомогенность, позволяет с хорошей точностью и воспроизводимостью определять момент перехода в гомогенное состояние. В принципе при одинаковых исходных время пребывания бета-каротина в горячей зоне до образования однородного раствора и время до полного отключения нагрева может быть определено с точностью до 20 30 сек. The introduction of a test control of the state of the reaction medium for homogeneity allows one to determine the moment of transition to a homogeneous state with good accuracy and reproducibility. In principle, with the same initial values, the residence time of beta-carotene in the hot zone until a homogeneous solution is formed and the time until the heating is completely turned off can be determined with an accuracy of up to 20 30 sec.
Стационарные условия проведения процесса, минимизация и воспроизводимость времени пребывания бета-каротина при высокой температуре имеют существенное значение. Дело в том, что биоэффективность препаратов на основе бета-каротина определяется двумя факторами, зависящими от технологии. The stationary conditions of the process, the minimization and reproducibility of the residence time of beta-carotene at high temperature are essential. The fact is that the bioefficiency of beta-carotene-based drugs is determined by two technology-dependent factors.
Во-первых, это размер частиц-кристаллитов, определяющий усвояемость бета-каротина, диапазон изменения которой в зависимости отэтого параметра может изменяться от 2 3% до 90% Использование технологических методов с элементами молекулярного капсулирования ("горячая" технология в неионогенном ПАВ подходящего молекулярного строения) обеспечивает создание наиболее благоприятной для усвоения органической формы бета-каротина в препаратах. Firstly, this is the size of crystallite particles, which determines the digestibility of beta-carotene, the range of which, depending on this parameter, can vary from 2 3% to 90%. Using technological methods with molecular encapsulation elements (“hot” technology in nonionic surfactants of suitable molecular structure ) ensures the creation of the most favorable for the absorption of the organic form of beta-carotene in the preparations.
Такие препараты хорошо совместимы с пищевыми технологиями, могут быть использованы в различных вариантах для приема перорально и для прямого введения в кровь путем инъекций. Such drugs are well compatible with food technology, can be used in various versions for oral administration and for direct injection into the bloodstream.
Второй существенный фактор изомерный состав бета-каротина в готовой форме. Для молекулы бета-каротина характерно явление цис-транс изомерии. Причем теоретическое количество изомеров велико, поскольку в принципе возможны повороты относительно каждой двойной связи, за исключением двух, входящих в состав ионовых колец. Практическое значение имеют только те изомеры, время жизни которых достаточно велико. Это связано с тем, что повороты относительно некоторых связей затруднены, благодаря стерическим препятствиям. Обычно рассматривают основную форму полность транс-изомер бета-каротина и его 9, 13 и 15 цис-изомеры, а так же некоторые дицис-изомеры. The second significant factor is the isomeric composition of beta-carotene in the finished form. The beta-carotene molecule is characterized by cis-trans isomerism. Moreover, the theoretical number of isomers is large, since, in principle, rotations with respect to each double bond are possible, with the exception of two that are part of the ion rings. Only those isomers whose lifetime is long enough are of practical importance. This is due to the fact that turns with respect to some bonds are difficult due to steric obstacles. Usually, the main form is considered to be the full trans-isomer of beta-carotene and its 9, 13 and 15 cis isomers, as well as some dicyc isomers.
Биологическая значимость транс-цис изомерии связана с тем, что в организме бета-каротин подвергается ферментативному расщеплению с образованием спиртовых, альдегидных и кислотных производных, имеющих собственную высокую активность. The biological significance of trans-cis isomerism is due to the fact that in the body beta-carotene undergoes enzymatic cleavage with the formation of alcohol, aldehyde and acid derivatives having their own high activity.
При симметричном расщеплении по 15 15'-связи образуются продукты соответствующие витамину А ретиноидные компоненты, количество и активность которых зависит от соотношения цис-транс изомеров исходного бета-каротина. Кроме того, изомеры самого бета-каротина и продуктов его несимметричного расщепления обладают специфической часто до конца еще не выясненной биологической активностью. Т.о. готовая форма бета-каротина с точки зрения воздействия на организм является многокомпонентной системой, совокупное действие которой определяется соотношением стереоизомеров. Если принимать во внимание только обычные изомеры бета-каротина, преобладающие в готовой форме, в биохимическом равновесии в организме образуется как минимум 25 изомеров с различной величиной и спецификой воздействия. По-видимому, этим объясняется широкий спектр действия и уникальностьсвойств бета-каротина. Symmetric cleavage of 15 15'-bonds produces products corresponding to vitamin A retinoid components, the amount and activity of which depends on the ratio of cis-trans isomers of the initial beta-carotene. In addition, isomers of beta-carotene itself and the products of its asymmetric cleavage have specific biological activity that is often not yet fully understood. T.O. the finished form of beta-carotene in terms of effects on the body is a multicomponent system, the combined effect of which is determined by the ratio of stereoisomers. If we take into account only the usual beta-carotene isomers prevailing in the finished form, at least 25 isomers with different magnitude and specificity of action are formed in the body in biochemical equilibrium. Apparently, this explains the wide spectrum of action and uniqueness of beta-carotene properties.
Однако эти же причины имеют следствием то, что препараты, полученные различными технологическими методами, особенно такими, для которых стандартизация по изомерному составу не проводилась, обладают различным, иногда диаметрально противоположным действием. Отсюда и неоднозначность выводов, типичная для работ по изучению биоэффективности бета-каротина, в особенности для работ, выполненных с пользованием различных готовых форм, не охарактеризованных по изомерному составу. However, these same reasons result from the fact that preparations obtained by various technological methods, especially those for which standardization by isomeric composition was not carried out, have different, sometimes diametrically opposite effects. Hence the ambiguity of the conclusions typical for studies on the bioefficiency of beta-carotene, in particular for studies performed using various formulations not characterized by isomeric composition.
Обычный источник природного бета-каротина растительные продукты, в которых около 40 50% полностью транс-формы и примерно 15 17% основных цис-изомерных форм. По-видимому, это естественное равновесное соотношение. Наиболее доступные готовые формы различных фирм, полученные из синтетического бета-каротина методом "сухого" эмульгирования (технология диспергирования путем измельчения в конденсионированном состоянии, исключающая фазу раствора или расплава) могут быть обогащены по содержанию полностью транс-формы до 90% или несколько более. A common source of natural beta-carotene is plant products in which about 40 to 50% are fully trans and about 15 to 17% of the main cis-isomeric forms. Apparently, this is a natural equilibrium ratio. The most affordable ready-made forms of various companies obtained from synthetic beta-carotene by the method of "dry" emulsification (dispersion technology by grinding in a condensed state, excluding the phase of the solution or melt) can be enriched by the content of the fully trans-form up to 90% or several more.
При использовании микробиологического сырья или введении в технологический процесс диспергирования через молекулярно-дисперсное состояние (хотя бы частично) обычно получают промежуточные результаты, так что при длительном хранении при тепловом воздействии и действии света эти соотношения меняются в сторону приближения к равновесному распределению при комнатной температуре. When using microbiological raw materials or introducing dispersion through a molecularly dispersed state (at least partially) into the technological process, intermediate results are usually obtained, so that during long-term storage under thermal and light conditions, these ratios change toward an equilibrium distribution at room temperature.
Очевидно, что в принципе возможно несколько вариантов распределения. Одно из них достигается путем биохимических повреждений для изомеров бета-каротина, связанного растительными биополимерами. Obviously, in principle, several distribution options are possible. One of them is achieved by biochemical damage to beta-carotene isomers bound by plant biopolymers.
Второй вариант равновесие достигаемое естественным путем при комнатной температуре. И третий совокупность систем, получаемых в горячих процессах с последующим замораживанием достигнутого распределения при охлаждении. The second option is the equilibrium achieved naturally at room temperature. And the third set of systems obtained in hot processes, followed by freezing of the achieved distribution during cooling.
Таким образом сущность данного изобретения в части, касающейся 1-ой фазы "горячей" технологии, сводится к стандартизации технологического режима с выбором с помощью введенной методики контроля таких условий проведения 1-ой фазы получения гомогенной системы, когда не только прошло полное растворение, но и время пребываниябета-каротина при температуре гомогенизации строго фиксировано, что обеспечивает единообразие и воспроизводимость изомерного состава. Соотношение изомеров в этом варианте соответствует состоянию образования гомогенного раствора при температуре растворения. Thus, the essence of the present invention in terms of the first phase of the “hot” technology comes down to standardization of the technological regime with the choice of the conditions for the first phase of obtaining a homogeneous system using not only complete dissolution, but also the residence time of beta-carotene at a homogenization temperature is strictly fixed, which ensures uniformity and reproducibility of the isomeric composition. The ratio of isomers in this embodiment corresponds to the state of formation of a homogeneous solution at the temperature of dissolution.
На стадии собственно получения водной микроэмульсии происходит переход гомогенного горячего раствора в эмульгированное в воде в виде микрочастиц размером меньше 20 40 мм, в котором фиксируется и практически сохраняется длительное время состав с соотношением изомеров, полученным на первой фазе технологического процесса. At the stage of the actual production of an aqueous microemulsion, a homogeneous hot solution is converted to emulsified in water in the form of microparticles with a size of less than 20 40 mm, in which the composition with the ratio of isomers obtained in the first phase of the technological process is fixed and practically preserved for a long time.
В предлагаемом варианте реализации способа горячий раствор, имеющий удельный вес больше, чем у воды (1,12 1,16), подают постепенно в большой объем воды. Температурный градиент (около 100 град.С) и свойства растворимости твина 80 или подобного неионогенного ПАВ (ГЛБ примерно 17 20) приводят к быстрому образованию микроэмульсии. Бета-каротин в виде раствора в неионогенном ПАВ сольватированные молекулы и ассоциаты, в которых длинные палочкообразные молекулы или гидрофобные микрокристаллиты ассоциаты стабилизированы за счет взаимодействия с гидрофобными частями дифильных молекул неионогенного ПАВ суть молекулярно капсулированы. В отсутствии воды границы раздела микрочастиц образованы полярными группами ПАВ и подвижность молекул бета-каротина или, что то же, между микрочастицами велика. При охлаждении такая система термодинамически неравновесна. При введении исходного горячего раствора в воду результат зависит от степени разбавления. Неоднородная в начале система претерпевает расслоение по полярным границам раздела микрочастиц с образованием визуально однородного псевдораствора. В начальный момент степень разбавления действует как кинетический фактор, а в последующем существенна концентрация микрочастиц. Критической является такая концентрация при данной температуре, когда частота соударений или время жизни слипшихся агрегатов сравнимы со временем миграции бета-каротина. In the proposed embodiment of the method, a hot solution having a specific gravity greater than that of water (1.12 1.16) is fed gradually into a large volume of water. The temperature gradient (about 100 degrees C) and the solubility properties of tween 80 or a similar nonionic surfactant (HLB approximately 17 20) lead to the rapid formation of a microemulsion. Beta-carotene in the form of a solution in a nonionic surfactant solvated molecules and associates in which long rod-shaped molecules or hydrophobic microcrystallites associates are stabilized by interaction with the hydrophobic parts of diphilic molecules of nonionic surfactants are molecularly encapsulated. In the absence of water, the microparticle interfaces are formed by polar groups of surfactants and the mobility of beta-carotene molecules or, what is the same, between the microparticles is great. Upon cooling, such a system is thermodynamically nonequilibrium. When introducing the initial hot solution into water, the result depends on the degree of dilution. The initially heterogeneous system undergoes stratification along the polar microparticle interfaces with the formation of a visually uniform pseudo-solution. At the initial moment, the degree of dilution acts as a kinetic factor, and subsequently a significant concentration of microparticles. Such a concentration is critical at a given temperature, when the frequency of collisions or the lifetime of adhering aggregates is comparable with the migration time of beta-carotene.
В этом случае возможен рост частиц с последующим расслоением и помутнением системы. In this case, particle growth is possible, followed by separation and cloudiness of the system.
Понижающими стабильность факторами, приводящими к коагуляции, является повышение температуры до критической, присутствие многовалентных катионов и крупных инородных примесей. Reducing stability factors leading to coagulation is a rise in temperature to critical, the presence of multivalent cations and large foreign impurities.
Предварительную очистку воды проводят с целью снижения влияния последних двух факторов, косвенно как бы понижающих температуру коагуляции. Preliminary water purification is carried out in order to reduce the influence of the last two factors, which indirectly lower the coagulation temperature.
Воду получают пропуская через систему фильтров, обеспечивающих удаление механических примесей и снижение содержания неорганических солей до концентрации менее 1 0,3%
Критическую температуру коагуляции необходимо оценить заранее в модельном эксперименте для данного исходного бета-каротина.Water is obtained by passing through a system of filters that remove mechanical impurities and reduce the content of inorganic salts to a concentration of less than 1 0.3%
The critical coagulation temperature must be estimated in advance in a model experiment for a given initial beta-carotene.
При введении горячего раствора в воду происходит как общий, так и локальный ее нагрев вплоть до кипения (при очень больших скоростях введения). Температура коагуляции, как правило, ниже 90oC.When a hot solution is introduced into water, both general and local heating occurs up to boiling (at very high rates of introduction). The coagulation temperature is usually below 90 o C.
С другой стороны, чем медленнее происходит процесс смешения, тем дольше раствор бета-каротина в неионогенном ПАВ остается в горячем состоянии. Это нежелательно, поскольку растут потери из-за окисления и неконтролируемо изменяется изомерный состав. Вообще время пребывания такого раствора в горячем состоянии желательно свести к минимуму. On the other hand, the slower the mixing process, the longer the solution of beta-carotene in a nonionic surfactant remains hot. This is undesirable since losses due to oxidation increase and the isomeric composition changes uncontrollably. In general, the residence time of such a solution in a hot state is desirable to minimize.
В связи с этим предлагается ввести предварительное определение температуры коагуляции и регулировать подачу горячей фазы так, чтобы температура водной фазы оставалась вблизи Т (Tкоаг. 10)oC, что дает оптимальные результаты.In this regard, it is proposed to introduce a preliminary determination of the coagulation temperature and adjust the flow of the hot phase so that the temperature of the aqueous phase remains near T (T coag. 10) o C, which gives optimal results.
Для определения температуры коагуляции берут несколько мл неионогенного ПАВ, выбранного для проведения процесса, и вводят в него навеску образца исходного бета-каротина. Смесь нагревают до образования гомогенного раствора и выливают в воду при перемешивании. To determine the coagulation temperature, several ml of nonionic surfactant selected for the process are taken and a sample of the initial beta-carotene sample is introduced into it. The mixture is heated until a homogeneous solution is formed and poured into water with stirring.
В результате получается интенсивно окрашенная визуально однородная и прозрачная микроэмульсия. Пробу этой эмульсии наливают в стеклянный стакан и устанавливают его в водяную баню так, чтобы легко можно было визуально оценить его степень прозрачности. Пробу медленно нагревают при перемешивании, фиксируя температуру по термометру. За температуру коагуляции принимают температуру начала необратимого помутнения пробы. Эксперимент повторяют до достоверного совпадения измеренных значений температуры коагуляции. The result is an intensely colored visually uniform and transparent microemulsion. A sample of this emulsion is poured into a glass beaker and placed in a water bath so that it can easily be visually assessed for its degree of transparency. The sample is slowly heated with stirring, fixing the temperature using a thermometer. The temperature of the coagulation is taken as the temperature of the beginning of irreversible turbidity of the sample. The experiment is repeated until the measured values of the coagulation temperature coincide.
Это определение проводят при масштабировании 1:(900 2000). This determination is carried out at a scale of 1: (900 2000).
Установленная таким образом величина температуры коагуляции является параметром, характеризующим в целом процесс смешения. Еезначение может меняться при смене исходного сырья бета-каротина, особенно при переходе от синтетического к микробиологическому бета-каротину, при изменении качества воды или типа и/или качества неионогенного ПАВ. The coagulation temperature set in this way is a parameter that characterizes the overall mixing process. The value can change when beta-carotene feedstock is changed, especially when switching from synthetic to microbiological beta-carotene, when water quality or type and / or quality of nonionic surfactant changes.
Колебания значения температуры коагуляции для различного сырья и воды различного качества наблюдались в интервале 60 85oC.Fluctuations in the coagulation temperature for various raw materials and water of different quality were observed in the range of 60 85 o C.
Своевременно проведенное измерение температуры коагуляции достаточно, чтобы приспособить способ к новому сырью и условиям. Timely measurement of the coagulation temperature is enough to adapt the method to new raw materials and conditions.
Потери бета-каротина при термоокислении и его распаде составляют обычно 3 5%
Необходимо принимать во внимание, что в коммерческих препаратах бета-каротина, полученного микробиологическим путем, содержание бета-каротина может колебаться от 40 до 70%
Микроэмульсию можно использовать с вкусовыми и ароматизирующими добавками. При этом можно проводить разведение в интервале 1:16 24.Losses of beta-carotene during thermal oxidation and its decay are usually 3 5%
It must be taken into account that in commercial preparations of beta-carotene obtained by the microbiological method, the content of beta-carotene can vary from 40 to 70%
The microemulsion can be used with flavoring and aromatic additives. In this case, a dilution in the range 1:16 24 can be carried out.
Осуществление способа подтверждается следующими примерами, но не исчерпывается ими. The implementation of the method is confirmed by the following examples, but is not limited to them.
Пример 1. Example 1
Для определения температуры коагуляции берут 30 мл твина-80 и вводят в него навеску образца 700 750 мг исходного бета-каротина. Смесь нагревают до образования гомогенного раствора и выливают в 100 мл воды при перемешивании. To determine the coagulation temperature, 30 ml of Tween-80 are taken and a sample of 700 750 mg of the initial beta-carotene is introduced into it. The mixture is heated until a homogeneous solution is formed and poured into 100 ml of water with stirring.
В результате получается интенсивно окрашенная визуально однородная и прозрачная микроэмульсия. Пробу этой эмульсии объемом 10 20 мл наливают в стеклянный стакан и устанавливают его в водяную баню так, чтобы легко можно было визуально оценить его степень прозрачности. Пробу медленно нагревают при перемешивании, фиксируя температуру по термометру. Температура начала необратимого помутнения пробы Ткоаг. 77oC.The result is an intensely colored visually uniform and transparent microemulsion. A sample of this emulsion with a volume of 10 to 20 ml is poured into a glass beaker and placed in a water bath so that it can easily be visually assessed for its degree of transparency. The sample is slowly heated with stirring, fixing the temperature using a thermometer. The temperature of the beginning of irreversible cloudiness of the sample T coag. 77 o C.
В реактор заливают 7 л твина 80, предварительно подготовленного путем предварительного прогрева при 180oC (заявка N 93-00917/04 от 25.02.93 с решением о выдаче патента) и содержащего1% альфа-токоферолацетата, рН 8 9.7 l of Tween 80, previously prepared by preheating at 180 o C (application N 93-00917 / 04 of 02.25.93 with a decision on the grant of a patent) and containing 1% alpha-tocopherol acetate, pH 8 9, are poured into the reactor.
Нагревают реактор до 170oC при перемешивании и быстро водят в него 800 г кристаллического бета-каротина (в пересчете на 100%-ное содержание общего бета-каротина). При введении бета-каротина при перемешивании, несмотря на подключенную систему терморегулирования, установленную на 170oC, наблюдают спад температуры до 146 148oC с последующим ее ростом. После начала подъема температуры реактора, используя подсветку верхней его зоны, визуально устанавливают момент снижения мутности реакционной смеси и на предметное стекло берут пробу, гомогенность которой оценивают с помощью поляризационного микроскопа.The reactor is heated to 170 ° C. with stirring and 800 g of crystalline beta-carotene are rapidly introduced into it (in terms of 100% total beta-carotene). With the introduction of beta-carotene with stirring, despite the connected temperature control system set to 170 o C, a drop in temperature to 146 148 o C is observed, followed by its increase. After the start of the rise in the temperature of the reactor, using the illumination of its upper zone, the moment of reducing the turbidity of the reaction mixture is visually established and a sample is taken on a glass slide, the homogeneity of which is assessed using a polarizing microscope.
Отбирают пробы через 3 5 минут. Samples are taken after 3 to 5 minutes.
Когда на темном фоне наблюдается не более 1 3 рассеивающих точек, отключают нагрев реактора и переводят весь объем горячего раствора бета-каротина в твине-890 в приемную емкость при перемешивании. Приемная емкость объемом 40 л заполнена 22 л обессоленной воды с температурой 18oC, в которую введена аскорбиновая кислота (1%) в качестве антиоксиданта.When no more than 1 3 scattering points are observed against a dark background, turn off the heating of the reactor and transfer the entire volume of the hot solution of beta-carotene in Tween-890 to the receiving tank with stirring. The receiving container with a volume of 40 l is filled with 22 l of demineralized water with a temperature of 18 o C, into which ascorbic acid (1%) is introduced as an antioxidant.
Вводят горячий раствор бета-каротина в воду постепенно, следя за тем, чтобы температура реакционной смеси не поднималась выше Tкоаг. - 10oC 67oC.A hot beta-carotene solution is introduced into the water gradually, making sure that the temperature of the reaction mixture does not rise above T coag. - 10 o C 67 o C.
В результате в приемной емкости получают 30 л водной микроэмульсии бета-каротина с содержанием транс-формы 2,11%
Остальное цис-изомеры бета-каротина: 15 15' 0,22%
Пример 2.As a result, 30 l of an aqueous beta-carotene microemulsion with a trans content of 2.11% is obtained in a receiving container
The rest of the cis isomers of beta-carotene: 15 15 '0.22%
Example 2
Способ осуществляют, как описано в примере 1, используя в качестве исходного бета-каротин, полученный микробиологическим путем. The method is carried out as described in example 1, using as the initial beta-carotene obtained by the microbiological method.
Получают водную микроэмульсию бета-каротина с концентрацией 2%
Пример 3.An aqueous beta-carotene microemulsion with a concentration of 2% is obtained
Example 3
Способ осуществляют, как описано в примере 1, используя 100 г бета-каротина. Получают водную микроэмульсию с содержанием бета-каротина 0,25%
Перед расфасовкой в нее добавляют вкусовые и ароматизирующие добавки из расчета на 30 л готового продукта:
сахар 3 кг,
лимонная кислота 75,0 г,
апельсиновая эмульсия 3,3
яблочная эссенция 3,0 г.The method is carried out as described in example 1, using 100 g of beta-carotene. An aqueous microemulsion is obtained with a beta-carotene content of 0.25%
Before packaging, flavoring and aromatic additives are added to it based on 30 l of the finished product:
sugar 3 kg
citric acid 75.0 g
orange emulsion 3.3
apple essence 3.0 g.
Пример 4. Example 4
Способ осуществляют, как описано в примере 1. Получают водную микроэмульсию с содержанием бета-каротина 2,0% После чего ее разбавляют водным раствором, содержащим вкусовые и ароматизирующие добавки, указанные в примере 3. Получают готовый к употреблению продукт с содержанием бета-каротина 0,25%
При осуществлении способа по примеру 1 воспроизводимость содержания изомерных форм: полностью транс-, 15 15'-, 9 9'-, 13 13' и дицис-) ± 4 6%
Микроэмульсия бета-каротина, полученная по предлагаемому способу, может быть использована для приготовления окрашивающего и витаминизирующего препарата, пригодного для использования в пищевой промышленности, фармацевтике, медицине и ветеринарии.The method is carried out as described in example 1. An aqueous microemulsion is obtained with a beta-carotene content of 2.0%. After that, it is diluted with an aqueous solution containing the flavoring and aromatic additives indicated in example 3. A product is prepared for use containing beta-carotene 0 25%
When implementing the method according to example 1, the reproducibility of the content of isomeric forms: fully trans-, 15 15'-, 9 9'-, 13 13 'and dicyc-) ± 4 6%
The micro-emulsion of beta-carotene obtained by the proposed method can be used to prepare a coloring and fortifying drug suitable for use in the food industry, pharmaceuticals, medicine and veterinary medicine.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU9494039251A RU2077529C1 (en) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | METHOD FOR PRODUCTION OF AQUEOUS DISPERSION OF MICROEMULSION OF β--CAROTENE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU9494039251A RU2077529C1 (en) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | METHOD FOR PRODUCTION OF AQUEOUS DISPERSION OF MICROEMULSION OF β--CAROTENE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94039251A RU94039251A (en) | 1996-06-10 |
| RU2077529C1 true RU2077529C1 (en) | 1997-04-20 |
Family
ID=20161891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU9494039251A RU2077529C1 (en) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | METHOD FOR PRODUCTION OF AQUEOUS DISPERSION OF MICROEMULSION OF β--CAROTENE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2077529C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006130048A2 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Viktor Alexandrovich Bykov | The method of producing aqueous solution of vitaminized preparation, vitaminized preparation (variants) |
-
1994
- 1994-10-18 RU RU9494039251A patent/RU2077529C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Выложенная заявка ФРГ N 3610191, кл. A 23 L 1/275, 1987. 2. Выложенная заявка ФРГ N 3611229, кл. A 23 L 1/275, 1987. 3. Заявка ЕПВ N 0055817, кл. A 61 K 9/00, 1982. 4. Опубликованная заявка ФРГ N 4031094, кл. A 61 K 9/08, 1992. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006130048A2 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Viktor Alexandrovich Bykov | The method of producing aqueous solution of vitaminized preparation, vitaminized preparation (variants) |
| WO2006130048A3 (en) * | 2005-05-31 | 2007-03-22 | Viktor Alexandrovich Bykov | The method of producing aqueous solution of vitaminized preparation, vitaminized preparation (variants) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94039251A (en) | 1996-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2120290C (en) | Process for preparing spherules of active agents | |
| JP3773275B2 (en) | Method for producing finely divided colorant or active substance preparation | |
| Komaiko et al. | Formation of food‐grade nanoemulsions using low‐energy preparation methods: A review of available methods | |
| US6406735B2 (en) | Process for preparing a finely divided pulverous carotenoid retinoid or natural colourant preparation | |
| JPH0366615A (en) | Manufacture of new colloid dispersion carotinoid preparation | |
| JP3302999B2 (en) | Carotenoid composition | |
| US3655406A (en) | Carotenoid compositions | |
| JP2620277B2 (en) | Powdery water-dispersible carotenoid preparation and process for producing the same | |
| Ribeiro et al. | The effect of adding oleic acid in the production of stearic acid lipid microparticles with a hydrophilic core by a spray-cooling process | |
| JPH1046041A (en) | Production of carotenoid composition | |
| JPH05304903A (en) | Stable liquid product containing fat-soluble material | |
| JPH10101954A (en) | Production of cold-water-dispersible carotenoid preparation, preparation of this kind, and its use | |
| JP3105307B2 (en) | Continuous production of solubilized β-carotene | |
| BRPI0609024A2 (en) | extruded solid product for use in food products | |
| Kukizaki et al. | Preparation and evaluation of uniformly sized solid lipid microcapsules using membrane emulsification | |
| CN110946285B (en) | Preparation method of water-in-oil Pickering emulsion based on phytosterol stabilization | |
| JP2009505809A (en) | Emulsifier system, its emulsion and its use | |
| JP2015528292A (en) | Hue-controlled β-carotene formulation | |
| JP2018509392A (en) | Microcapsules containing lutein or lutein esters | |
| RU2077529C1 (en) | METHOD FOR PRODUCTION OF AQUEOUS DISPERSION OF MICROEMULSION OF β--CAROTENE | |
| EP1227082B1 (en) | Process for producing carotenoid emulsion | |
| CN114190507A (en) | Method for preparing essential oil microcapsules by taking cassava starch alcohol-free esterification mixture as wall material | |
| JP4630545B2 (en) | Dispersion manufacturing process | |
| JPS6365945A (en) | Preparation of microcapsule | |
| RU2043339C1 (en) | Process for preparing solution of beta-carbonate and beta-carotene-based composition for vitaminizing and coloring food products |