(57)【要約】【課題】溶液中における感染性微粒子の増殖、溶質の変質、凝集、沈殿、溶液の変色といった溶質の不安定性は、品質管理上の課題となる。またこうした課題への対策として追加成分の添加が、膜分離の目詰まりという新たな製造工程上の課題となる。【解決手段】目詰まりの発生を抑制した膜分離法によって微粒子を除去する。また必要に応じて膜分離の前あるいは後にゆるやかな成分調整を組み合わせることで、高い品質安定性を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
採取後あるいは抽出後あるいは成分調整後の不安定な成分を含有する溶液を相分離を起こさずに滅菌処理する過程において、０．０１〜１００μｍの平均孔径をもつ多孔性平膜を使用し、膜分離装置の一次側および二次側に流速調整機構を設け、一次側の流体は平膜表面でのずり速度で２／秒以上の流速で流し、該流速調整機構で間接的に膜間差圧が０．１ＭＰａ以下になるように調整して膜分離することによって水溶液中の微粒子を除去することを特徴とする溶液中の成分安定化方法。
【請求項２】
請求項１において、膜分離前あるいは膜分離後に成分調整用成分として酸性成分あるいはアルカリ性成分あるいは還元性成分の水溶液、あるいはアルコール類を、１ｋｇの成分安定化水溶液中に毎秒１ｇ以下の速度で加えて成分調整することを特徴とする溶液中の成分安定化方法。
【請求項３】
請求項２において、成分調整用成分のアルカリ性成分が水酸化カリウムであり、濃度が０．１規定以下であり、成分調整した後のカリウムイオン濃度が１００ｍｇ／ｋｇ以上であることを特徴とする溶液中の成分安定化方法。
【請求項４】
請求項３において、不安定な成分を含有する水溶液が源泉温度摂氏６０度以上で外気に触れさせることなく採取された地下水であり、使用する平膜の平均孔径が０．０１〜１μｍであり、膜間差圧が０．０１ＭＰａ以下であり、成分調整した後のカリウムイオン濃度が２００ｍｇ／ｋｇ以上であることを特徴とする溶液中の成分安定化方法。
【請求項５】
請求項２において、不安定な成分を含有する溶液がプラセンタエキスであり、使用する平膜の平均孔径が０．０１〜１μｍであり、膜間差圧が０．０１ＭＰａ以下であり、成分調整にフェノキシエタノールあるいはプロピオン酸ナトリウムを使用することを特徴とする溶液中の成分安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液状商品の品質保持や成分調整において問題となる感染性粒子や沈殿を誘発する核となる微粒子、あるいは変性を誘発する酵素などが付着した微粒子を膜分離法によって除去し、さらに場合により、膜分離の前あるいは後に緩慢な速度で特定の濃度以下の成分調整用成分を加えることによって、品質管理や成分調整時における溶質の不安定要素を取り除く方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
溶液状の商品、すなわち水溶性成分によって調整した水溶液や、海水、地下水、動植物からの抽出液や組織液、油脂など、自然界の有用な溶液を利用して商品を製造する場合、溶液中の溶質は品質管理や製造工程において溶液が不安定化する要因となる。たとえばウイルスや微生物といった感染性微粒子の混入はそれ自体の増殖が品質の悪化となり、酵素が付着した微粒子はたんぱく質などの溶質の変性を引き起こし、あるいは溶質の凝集にともなう沈殿現象は、品質保持や製造プロセス上の問題となる。
【０００３】
具体的には、豚から抽出したプラセンタエキス中に含まれる感染性微粒子は増殖によって品質に悪影響を与える。温泉水などの地下水に水酸化ナトリウムなどのアルカリを添加するとミネラルイオンが溶解度の低い水酸化物となり沈殿を生じる。特に添加するポイントにおいて局所的に発生することが多い。
【０００４】
またプラセンタエキスやエラスチンエキスなどたんぱく質がコロイドを形成している動植物からの抽出液に同じくアルカリやアルコール類を添加すると塩析や変性に伴う凝集によってやはり沈殿を生じる。
【０００５】
また、溶液をミキサーで攪拌すると溶質である微粒子同士の衝突で凝集が進み、最終的に沈殿を起こす。特にその溶液に酵素や酵素が付着した微粒子が存在する場合は、攪拌によって与えられる熱や力学的エネルギーによって分解反応が進み、水溶液中のたんぱく質を変性させ、分散度を下げ、凝集の一因となる。いずれも水溶液中の微粒子が沈殿を誘発する核となり、凝集して沈殿するなど、溶質を不安定化するものである。
【０００６】
こうした溶質の不安定化は、品質、外観、製造プロセス上の課題となる。沈殿によって成分に変化が生じたり、白濁するなど外観が変化したりする。また凝集が進むと、膜分離プロセスにおける目詰まりの要因となる。成分調整を滅菌後に行う場合で、滅菌工程が膜分離の場合、成分調整によって凝集が進むと、それを取り除くために膜分離を複数回行わなければならなくなる。
【０００７】
こうした不安定化を防ぐためにいくつかの方法が提案されている。特許３９０９０６３では、使用の直前に混合する二つの水溶液に分けることで、成分同士が凝集沈殿することを防いでいる。
【０００８】
また、特開２０１３−２２４３２７では、リン酸イオンとカリウムイオンを共存させることによって、炭酸水素イオンとカルシウムイオン、マグネシウムイオンによる沈殿反応を抑制している。
【０００９】
しかし食品、日用品、化粧品といった商品では医薬品ほど重大な事故につながりにくいため、沈殿が生じる場合がある点について商品に表示するだけで済ませていることが多い。沈殿を抑制する手法については、上述したような工場内での応急措置的な対策に留まり、検討があまり進んでいない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許３９０９０６３
【特許文献２】特開２０１３−２２４３２７
【特許文献３】特許６２７７３４６
【特許文献４】特開２０１７−０２４９９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
溶質の不安定化による弊害は、成分や外観の変化や、膜分離を複数化行わなければならないといったプロセス上の課題がある。特に凝集により発生する微粒子は、さらにお互い凝集を繰り返すことで大きな粒子となり、膜の目詰まりに直結し、処理速度の低下、膜交換のコスト高、製造プロセスの煩雑化、といった課題となる。
【００１２】
特に膜の目詰まりを誘発する沈殿の発生状況について、発明者が所属する株式会社ＦＩＬＴＯＭ（以下ＦＩＬＴＯＭ社）の化粧品製造工場で調査したところ、上記の微粒子以外に主に３つの影響因子が関係していることが分かった。一つは温度差であり、大きな温度変化、特に凍結融解を経た場合は、沈殿が発生していた。二つ目に、追加成分を添加する場合、その添加水溶液の濃度が高い場合は、添加時の添加ポイントにおいて凝集物が発生していた。三つ目に、その添加成分の種類において、特に水酸化物とフェノキシエタノールを加えた際に沈殿が生じていた。
【００１３】
特許３９０９０６３で提案されている二つの水溶液に分ける方法については、使用上の手間が増え、日用品としては使いにくい課題がある。
【００１４】
特開２０１３−２２４３２７で提案されている追加の添加剤を用いる手法については、医薬品においてはその効果効能が最優先されるが、食品、飲料水、化粧品においてはむしろ目的が分かりにくい添加物は消費者に無用な誤解を与えるという問題が無視できない。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
発明者は、溶液を不安定化させる要因として、特に結晶化や凝集時に核となる微粒子について注目した。それは上述したような化粧品の製造プロセス上の複数の問題点をつぶさに調査したことによって辿り着いた視点である。
【００１６】
不安定化現象は様々であり、感染性粒子の増殖、微粒子の凝集、イオンの結晶化、酵素による変性に伴う沈殿、衝突による大粒子化である。たとえば沈殿が生じる要因や、沈殿が生じるポイントも様々である。
【００１７】
しかし膜分離工程の前後の状況から、沈殿が生じる初期段階で重要な役割を担っているのは微粒子であり、その微粒子を膜分離によって高度に取り除けば、沈殿はある程度抑制できると考え、その手法をベースに、沈殿が抑制された水溶液の製造方法、および沈殿を抑制した成分調整方法について検討を行えば、他の不安定化現象も包括的に改善できると考えた。
【００１８】
上述の化粧品の製造工場において、その原料となるプラセンタ原液と温泉水原液をまず４５０ｎｍ、８０ｎｍ、２０ｎｍの３種類の孔径を持つセルロース製分離膜を用いて膜分離し、それぞれに、フェノキシエタノールと０．１規定の水酸化カリウムを、従来のように一度に加えるのではなく、１ｋｇの水溶液中に毎秒１ｇ以下の速度でゆっくりと添加したところ、沈殿が生じなかった。長期的には、４５０ｎｍについてのみ一か月後に結晶の発生が確認された。
【００１９】
これらの結果は、膜分離を行わない場合と比べて劇的な変化であり、二つの水溶液に分ける方法論や、添加物を加える方法論を選ぶ必要がなくなった。
【００２０】
そして微粒子を取り除く膜分離を、成分調整の前に行うか、後に行うかを選ぶことで、その効果はより鮮明となった。具体的にはフェノキシエタノールは膜分離前に実施することで、膜分離後の沈殿の発生が改善され、水酸化カリウムを温泉水に添加する工程においては、膜分離後に添加することで、膜分離時の目詰まりを抑制しつつ、成分調整後の沈殿の発生も改善することができた。
【００２１】
これによって膜分離時の目詰まりの発生メカニズムを、溶液中の微粒子発生の視点で理解することができた。その結果、膜交換の頻度と膜分離工程の短縮につながり、コスト削減を達成できた。これらは特に化粧品や飲料水といった日用品にとっては大変有益な方法論であり、よりシンプルな成分構成で、より高い品質安定性を備えた商品を製造することができるようになった。さらに膜分離の高度化や、成分調整時の添加物の濃度、添加速度等を検討することで本手法を発展させ、医薬品や医薬部外品においても既存技術が抱える使い辛さや添加物の増加といった課題を本発明によって克服できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、日用品、飲料水、化粧品、医薬部外品、医薬品において、長期間安定的に沈殿が抑制され、成分品質や外観を安定化させることができる。製造プロセスにおいては膜分離時の目詰まりを抑制し、また成分調整時の沈殿化を抑制し、処理速度を向上させ、製造コストを低減する効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】各温泉水の成分表
【図２】ｐHとカリウム濃度
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施するための形態をプラセンタ原液と温泉水について例示的に示すが、本発明の用途を限定するものではない。プラセンタ原液は膜分離する前において、凍結融解を伴う温度変化や、フェノキシエタノールを添加する際、沈殿が生じやすい。また温泉水原液については採取直後に膜分離するが、その後長期的に冷蔵保存している際や、成分調整時に沈殿が生じる。それら原液中に含まれる微粒子を多孔性の平膜で膜分離することで、膜分離前後の成分調整による成分の変化を最小限に抑制する。膜分離において使用する平均孔径と、成分調整時の成分濃度と添加速度を相関させることも重要なノウハウとなる。
【００２５】
本発明で使用する多孔性の平膜とは平均孔径５ｎｍ以上５００μm以下、望ましくは平均孔径１０ｎｍ〜１００μmで、材質は特に選ばないが、望ましい材質としては親水性高分子であるセルロース製平膜で、膜の再生の容易さと、目詰まりの起こりにくさ、加工しやすさが特徴である。その他、ろ紙や不織布を用いる場合もある。平膜の平均孔径が小さいほど、沈殿抑制効果は大きくなるが、膜分離処理速度は小さくなる。また、成分調整時の成分濃度と添加速度によっては、平均孔径を大きくしても品質上問題のないレベルにできる。そのバランスによって使用する平膜の孔径を決定する。
【００２６】
平膜の平均孔径は「（粘度・膜厚・濾過速度）／（膜間差圧・空孔率）」の平方根の２倍で与えられる。ここで濾過速度は一平方メートル当りの純水の濾過速度でｍｌ／ｍｉｎの単位で測定され、膜厚はミクロンメートル単位、粘度はセンチポイズ単位、膜間差圧はｍｍＨｇ単位で、空孔率は無次元単位である。この際の平均孔径はｎｍ単位となる。空孔率は「１−膜の密度／素材高分子の密度」で与えられる。膜の密度は「膜の重量／（膜の面積・膜の厚さ）」で算出される。素材高分子の密度は空孔率０％の時の膜の密度で、これはすでに文献で与えられている。
【００２７】
平膜を使用するための膜分離装置は特許６２７７３４６に与えられている。すなわち膜を挟んで原液が流れる一次側流路と、ろ液が排出される二次側流路があり、一次側流路と二次側流路にそれぞれ流体を循環させるためのポンプ、循環流路、流速調整弁、流体用タンクを有する。ここでポンプと流速調整弁が流速調整機構となる。一次側の流体用タンクに導入された流体（原液、水溶液）は、ポンプによって一定のずり速度以上で平膜表面を通って膜分離装置内を循環する。ずり速度τは次式で与えられる。「τ=Ｖ／Ｔ」ここでＶは流速（ｍｍ／秒）、Ｔは流路高（ｍｍ）である。ずり速度の条件は除去対象粒子によるが、たとえば除去対象粒子が０．数ミクロンメートルである場合、ずり速度を２０／秒以上、および膜間差圧（原液と拡散液との静圧の差）を０．０２ＭＰａに設定することによって目詰まりをほぼ起こさずに膜分離を行うことができる。また、一次側の流体は膜表面でのずり速度で２／秒以上の流速で流し、膜間差圧が０．０１ＭＰａ以下になるように調整することで、目詰まりをほぼ起こさずに平膜の平均孔径以下の粒子径の微粒子を分離できる。ゆるやかな目詰まりの進行を工程上許容できる場合は、０．１〜０．０１ＭＰａ以下の範囲において任意の処理速度と圧力を選ぶ。
【００２８】
以上の膜分離によって沈殿が生じにくくなった溶液をそのまま商品とすることもあるが、膜分離の前後にさらに成分調整する工程が生じる場合は、その工程における成分安定化方法として、添加する水溶液の濃度と添加速度を定める。
【００２９】
添加する成分調整用成分は、酸性成分あるいはアルカリ性成分あるいは還元性成分の水溶液、あるいはアルコール類であり、濃度は特に定めないが望ましくは０．１規定以下の濃度である。添加速度は１ｋｇの成分安定化水溶液中に毎秒１ｇ以下である。
【００３０】
酸性成分は、無機酸および有機酸といった酸性成分全般であるが、望ましくは塩酸、硫酸、クエン酸、カルボン酸類およびプロピオン酸である。これら酸性成分はアルカリ金属との塩の水溶液として添加される場合もある。
【００３１】
アルカリ性成分は、アルカリ金属の水酸化物であるが、望ましくは水酸化カリウムである。
【００３２】
還元性成分はアスコルビン酸、シュウ酸、尿素、硫化水素、カーボン、ジブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、没食子酸プロピル、トコフェロール、システイン、チオグリコール酸、ハイドロキノン、亜硫酸塩、ソルビン酸ナトリウム、カテキン、二酸化硫黄であり、望ましくはアスコルビン酸である。
【００３３】
アルコール類は、エタノール、フェノキシエタノール、ブタンジオール、グリセリン、ベンジルアルコールなど、食品、飲料水、化粧品で使用されるアルコール類であり、望ましくはフェノキシエタノールである。
【００３４】
プラセンタ原液の場合は主に酸性成分や還元性成分やアルコール類を添加し、温泉水原液の場合は主にアルカリ性成分や還元性成分やアルコール類を添加する。
【００３５】
添加する場合は添加ポイントで急激に濃度が上昇して沈殿が生じることを避けるために、原液を撹拌しながら所定の濃度の添加水溶液あるいはアルコール類を所定の添加速度でゆっくり添加する。
【００３６】
温泉水原液の場合、まず温泉水の源泉から外気に触れさせることなく温泉水を採取する。具体的には地下１０Ｍ以下から外気に触れることなく湧出している源泉の温泉水温度を測定し、２４時間以上に経過後も一定して６５度以上であることを確認する。望ましくは８５度以上であることを確認する。源泉温度確認後、滅菌済み温泉水採水チューブを源泉に差し込み、滅菌済み非接触型ポンプに、温泉水を通水し、滅菌済み採水タンクにて採水する。その後、上述の手法によって膜分離した後、必要に応じてたとえばアルカリ性成分であれば、０．１規定の水酸化カリウム水溶液をゆっくりと添加することによって成分を安定化させた水溶液を得ることができる。この手法によって成分調整した後のカリウムイオン濃度が２００ｍｇ／ｋｇ以上であることを特徴とする高濃度カリウムを含有する成分安定化水溶液を得ることができる。
【実施例】
【００３７】
地下１０Ｍ以下から湧出している源泉（別府市、双葉荘）の温泉水温度を測定し、２４時間以上に経過後も一定して８５度以上であることを確認した。この時点での温泉水中のカリウム濃度は１６９ｍｇ／ｋｇであった。滅菌済み温泉水採水チューブを源泉湧出口に差し込み、滅菌済み非接触型ポンプに、温泉水を通水し、滅菌済み採水タンクにて採水した。
【００３８】
その後、２０ｎｍの平均孔径をもつ再生セルロース製多孔性平膜（ＦＩＬＴＯＭ社製）を使用し、膜分離装置の一次側および二次側に流速調整機構を設け、一次側のプラセンタ原液は平膜表面でのずり速度で２／秒以上の流速で流し、該流速調整機構で間接的に膜間差圧が０．０１ＭＰａになるように調整して膜分離後、アルカリ性成分として０．１規定の水酸化カリウム水溶液を１ｋｇの温泉水中に毎秒１ｇ以下の速度で添加することによって成分を安定化させた温泉水を得ることができた。この時点での温泉水中のカリウム濃度は２１９ｍｇ／ｋｇであった。
【００３９】
その結果、膜分離をしていない場合は１週間後に沈殿の発生を目視確認できたが、膜分離をした場合は、２か月後を経ても目視確認において沈殿が生じなかった。
【００４０】
豚胎盤組織液から抽出したプラセンタ原液（ＦＩＬＴＯＭ社製）に成分調整用成分としてフェノキシエタノールを０．３％の割合で添加した後、２０ｎｍの平均孔径をもつ再生セルロース製多孔性平膜（ＦＩＬＴＯＭ社製）を使用し、膜分離装置の一次側および二次側に流速調整機構を設け、一次側のプラセンタ原液は平膜表面でのずり速度で２／秒以上の流速で流し、該流速調整機構で間接的に膜間差圧が０．０１ＭＰａになるように調整して膜分離することによって水溶液中の微粒子を除去した。
【００４１】
その結果、膜分離をしていない場合は１週間後に沈殿の発生を目視確認できたが、膜分離をした場合は、２か月後を経ても目視確認において沈殿が生じなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によって得られる成分を安定化させた水溶液は、長期間を経ても成分変化を最小限に抑制した食品、飲料水、化粧品、医薬部外品、医薬品に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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