(57)【要約】凝集、変質したシクロデキストリンが、二つのドラムドライヤーにおいて生成される。凝集した製品は、低いゴミ立ちの問題を有し、水中で好適に溶解する。凝集した製品の粒子サイズが、30〜200ミクロンである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
改善された複数のゴミ立ちと水溶特性を有する、乾燥、変質したシクロデキストリン製品を生成するプロセスが、
変質シクロデキストリンの水溶液をダブルドラムドライヤーにおいて乾燥させること、
改善された複数のゴミ立ちと水溶特性を有した、乾燥、変質したシクロデキストリン製品を回収すること、
を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項２】
前記シクロデキストリンが、ヒドロキシプロピル化ベータシクロデキストリンであることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記ドラムドライヤーが、毎分約一回転から五回転する複数の蒸気加熱ドラムを有することを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記複数のドラムが約100ゲージ psiの圧力の蒸気で加熱されることを特徴とする請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
乾燥した製品の重量の約90％またはそれよりも多くが、約200ミクロンか、またはそれ未満の粒子サイズを有し、前記製品の重量の約50％か、またはそれよりも多くが、約200ミクロンかそれよりも大きな粒子サイズを有することを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記水溶液が、重量の約45％か、またはそれよりも多くの個体含有量を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
乾燥、凝集、変質したシクロデキストリン製品を生成するプロセスが、
変質した水溶液をダブルドラムドライヤーにおいて乾燥させること；
重量の約90％またはそれよりも多くが200ミクロンか或いはそれ未満で、重量の約50％またはそれよりも多くが20ミクロンか或いはそれよりも多い、粒子の分布を有した乾燥、凝集、変質したシクロデキストリン製品を回収すること、
を含むことをを特徴とするプロセス。
【請求項８】
前記シクロデキストリンが、ヒドロキシプロピル化ベータシクロデキストリンであることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記ドラムドライヤーが、毎分約一回転から五回転する複数の蒸気加熱ドラムを有することを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記複数のドラムが、約100 ゲージpsiの圧力の蒸気で加熱されることを特徴とする請求項３に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記水溶液が、重量の約45％或いはそれよりも多い個体の含有量を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
乾燥、凝集、変質したシクロデキストリン製品は、前記製品の重量の約90％が約200ミクロン或いはそれ未満の粒子サイズで；前記製品の重量の約50％が約20ミクロン或いはそれよりも大きい粒子サイズであることを特徴とする製品。
【請求項１３】
前記製品が、水中において75°Fで約五分未満の溶解時間と、10％の個体を有することを特徴とする請求項１２に記載の製品。
【請求項１４】
前記製品が、
変質シクロデキストリンの水溶液をドラムドライヤーにおいて乾燥させること；
前記粒子サイズを有した乾燥、変質したシクロデキストリンを回収すること；
を含むプロセスによって生成されることを特徴とする請求項１２に記載の製品。
【請求項１５】
前記シクロデキストリンが、ベータシクロデキストリンであることを特徴とする請求項１２に記載の製品。
【請求項１６】
前記ドラムドライヤーが、毎分約一回転から五回転する、複数の蒸気加熱ドラムを有することを特徴とする請求項１４に記載の製品。
【請求項１７】
前記複数のドラムが、約100ゲージ psiの圧力の蒸気で加熱されることを特徴とする請求項１６に記載の製品。
【請求項１８】
前記水溶液が、重量の約45％か或いはそれよりも多い固体含有量を有することを特徴とする請求項１４に記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シクロデキストリン、特に凝集、変質したシクロデキストリンと、凝集シクロデキストリンを生成するプロセスに関するものである。凝集シクロデキストリンは、ごみ立ちの性質を改善し、水中で簡単に分解する。
【背景技術】
【０００２】
シクロデキストリンは、グルコースの大環状重合体であり、澱粉又は液状澱粉を酵素、シクロデキストリン、グリコシルトランスフェラーゼ（glycosyltransferase）（CGT）によって、酵素に関する適切な温度、pH、時間で、処理することによって、通常生成されている。6、7または8グリコース単位のシクロデキストリンポリマーが、個々にアルファ、ベータ及びガンマのシクロデキストリンに属している。
【０００３】
変質シクロデキストリンは、シクロデキストリンと化学反応物との間の反応の際に生成されている。反応物によるシクロデキストリンの置換度は、反応状態及び所望の結果に依存して変化する。通常はシクロデキストリンを変質させ、その水溶性を増し、特にヒドロキシプロピル化、メチル化、スルホブチエーテル、ヒドロキシエチル化、など幾つかの族に枝分かれするような、高い溶性の誘導体を生成する。
【０００４】
一般的に、変質シクロデキストリンは水性反応物に調製されており、結果的に生じた製品は脱水され、12％未満の水分含有量を有するパウダーになるのが望ましい。一般的に、乾燥段階は澱粉製造業において通常は利用されるタイプのスプレードライヤーにおいて、行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ゴミ立ちの問題は、スプレードライヤーにおいて乾燥、変質したシクロデキストリンを共に排出することであると考えられている。またスプレー乾燥されたシクロデキストリンは水に溶けるのが困難であると考えられている。例えば、ヒドロキシプロピル化シクロデキストリンが、シクロデキストリンと酸化プロピレンを水中で反応させることによって、調製され、生じた製品がスプレー乾燥されてパウダーになる。典型的に、パウダーは100ミクロンに満たない粒子サイズである。この小さな粒子のサイズは、ゴミ立ちの問題を生じさせ、水中での溶解を困難にし、しばしば塊になる。ゆえに乾燥、変質ヒシクロデキストリンに関連する、ゴミ立ちと遅い溶解の問題を、解決する必要がある。
【０００６】
ヒドロプロピルキシ化ベータシクロデキストリンに関して、一つの解決手段が、微紛状のヒドロキシプロピル化ベータシクロデキストリン合成物を形成する必要があった。米国特許明細書第5,756,484参照。微紛製品は、ヒドロキシプロピル化ベータシクロデキストリンの水性スラリーを乾燥製品の移動ベッドに噴霧することによって、調製される。また、微紛製品は特別なスプレータワーにおいて製造される。そのような特別な機器はコストが掛かるので、ゴミ立ちの問題を減らし、水の性質に良好な溶解性を有する、乾燥、変質したシクロデキストリンを生成するため、シンプルで安価な方法の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
凝集、変質したシクロデキストリンは簡単で安価なプロセスで生成できることは明らかであり；凝集シクロデキストリンは、特別なゴミ立ち特性と、通常のスプレー乾燥をし、変質したシクロデキストリンと比較して水の特性に関して溶解性を有している。
【０００８】
本発明の製品は、最小の攪拌によって、塊にならないで、直ぐに水中で単に溶解することは明らかである。
【０００９】
概して、本発明の製品は、薄片状の粒子を有する、乾燥、凝集、変質したシクロデキストリン製品であり；粒子のサイズ分布は、粒子の重量の約50％またはそれよりも多くが、約20ミクロンよりも大きな粒子のサイズを有し、粒子の重量の当たり約90％またはそれよりも多くが、約200ミクロン未満の粒子のサイズをしており；前記粒子は多孔性構造を有する。
【００１０】
概して、本発明のプロセスは、ダブルドラムドライヤーにおいて変質したシクロデキストリンの水溶液を乾燥すること、改善したゴミ立ち及び水溶特性を有した、乾燥、凝集、変質したシクロデキストリン製品を回収すること、を含んでおり、製品は、薄片状の粒子を有して；粒子のサイズの分布は、粒子の重量の約50％またはそれよりも多くが、約20ミクロンよりも大きな粒子のサイズを有し、粒子の重量の当たり約90％またはそれよりも多くが、約200ミクロン未満の粒子のサイズをしており；前記粒子は多孔性構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の製品は、多数の特徴を基にするスプレー乾燥した製品から特徴付けられる。第一に、本発明の製品は改善されたゴミ立ち特徴を有する。第二に、本発明の製品は改善された溶解性を有する。第三に、本発明の製品は薄片状の粒子であり、スプレー乾燥した製品は、ビード形状である。第四に、本発明の製品はスプレー乾燥した製品よりも多孔性である。本発明の製品は、乾燥製品よりも大きな粒子のサイズを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
凝集、変質したシクロデキストリンは、変質シクロデキストリンから生成されている。シクロデキストリンと反応物組の置換度は、関連しておらず、従ってそれは変質反応物から生じた製品により変化し得ない。また、本発明のプロセスを受ける、変質したシクロデキストリンは、置換度において同質または均質であり得るか、またはそれがランダムであり且つ変化し得る。変質反応物が、従来機器を使用した通常の方法で、導かれる。本発明がヒドロキシプロオピル化シクロデキストリンに関して、特別な利点があることは明らかである。
【００１３】
変質シクロデキストリンを生成するため使用される、シクロデキストリンは、無変質シクロデキストリンの何らかのタイプ、または無変質シクロデキストリンとの混合物である。適切なシクロデキストリンは、無変質アルファ、ベータ、及びガンマシクロデキストリン、並びに枝分かれシクロデキストリンを含んでいる。枝分かれシクロデキストリンは、シクロデキストリンの円環構造から発散する一つかそれよりも多い澱粉部分を有する。
【００１４】
本発明の製品を生成するために使用される、変質シクロデキストリンの水溶液は、水溶液の重量の約45％またはそれよりも多い個体含有量を有し、好ましい結果は、溶液の重量の約55％またはそれよりも多い個体含有量で、得られている。典型的に変質反応物から生じる水溶液が、溶液の重量の約5％〜約70％の個体含有量を有している。スラリーが、本発明に関する乾燥ステップを受ける前に、それは従来機器を使用した通常の方法で、脱水されて、重量の約45％またはそれよりも上の個体含有量を有する溶液を得る。
【００１５】
本発明の製品を生成するために使用される、変質シクロデキストリンの水溶液は、乾燥、変質したシクロデキストリンの水溶液を形成することによって、生成できる。例えば、スプレー乾燥、変質したシクロデキストリンは、水でスラリーされ、結果的に生じたスラリーが、本発明により乾燥されて、乾燥、凝集、変質したシクロデキストリンを生成する。
【００１６】
変質シクロデキストリンのスラリーは、合成されていない、変質シクロデキストリンと水から成る。またそれは、普通量の残留反応副産物と残留シクロデキストリンを含有し得る。本発明の乾燥ステップの前に、溶液が様々な（複数の）精製ステップを受けて、残留シクロデキストリンと副産物を取り除き、変質したシクロデキストリンの実質的な精製溶液を得ることができる。溶液の精製は、乾燥した製品の目的とする使用に依存している。一般的に、薬剤的な使用を目的とする乾燥した製品は、一般的な産業使用、例えば洗浄剤を目的とする変質したシクロデキストリンよりも、高い純度を有する。
【００１７】
本発明の乾燥ステップは、好ましくはドラムドライヤー、特に図１に示すタイプのダブルドラムドライヤーで行われる。ダブルドラムドライヤーは、澱粉を乾燥させる澱粉製造業に普通使用される機器の通常部品である。
【実施例】
【００１８】
図１を見ると、ダブルドラムドライヤー１０は二つの対向する回転ドラム１２を備えており、右側のドラムは逆時計回りに回転して、左側のドラムは時計回りに回転している。複数の供給ローラー１４は、複数のドラム１２の間でニップ１６の上に配置され、変質シクロデキストリン１８の溶液が、複数の供給ローラー１４の間を通り、ニップ１６に下がる。上記が複数のドラム１２の中に注入され、複数のドラムの壁が加熱され、溶液１８を乾かすため熱を供給し、熱が複数のドラム１２に接触する。任意に、複数の外部ヒーター２０を利用できる。
【００１９】
ニップ１６を介し通して乾燥した製品は、凝集され、個々のドラム１２の壁に貼り付く。スクラッパーブレード２２が、ドラム２２の外部から乾燥した製品を取り除き、乾燥した製品をプラットフォーム２４へ送る。
【００２０】
ドラム１２が回転する速度は、乾燥した製品に影響がある。適切には、ドラム１２が毎分約1〜5回転（rpm）で回転する。その好ましい結果は、1rpmと5rpmの両方で得られている。
【００２１】
ドラムに注入される蒸気の量は、製品がスクラッパーブレード２２に達する度に、製品を乾燥させる。製品が、約12％かまたはそれ未満の水分含有量に乾燥され、更に好ましくは重量の約5％かそれ未満の水分含有量に乾燥させられる。水分含有量は、従来の方法で測定される。
【００２２】
ドラムにもたらされる蒸気の量は、通常のものである。好適な結果は、100ゲージpsi（psig）の上記を使用して得られている。
【００２３】
本発明の製品は、約200ミクロンまでの寸法の粒子を有する、乾燥、凝集、変質したシクロデキストリンである。更に特に、本発明の製品が好ましくは約200ミクロンかそれ未満の粒子サイズの粒子を、重量の約90％またはそれよりも多く有する。
【００２４】
また好ましくは、本発明の製品は、約20ミクロン、好ましくは約30ミクロンか、それよりも大きな寸法サイズの粒子を、重量の約50％またはそれよりも多く有する。
【００２５】
更に特別には、凝集された製品が、粒子のサイズの分布があり、粒子の重量の約50％かそれよりも多くが、約20ミクロン（μm）かまたはそれよりも大きな粒子のサイズを有し、粒子の重量の約90％かまたはそれよりも多くが、200ミクロンかまたはそれ未満の粒子のサイズを有している。好適な結果は、粒子のサイズの分布について、重量の約50％かまたはそれよりも多くが、30ミクロンまたはそれよりも大きく、重量の約90％が200ミクロンかそれ未満である時に得られる。粒子のサイズは平均測定値であり、それは乾燥した製品の寸法によって決定され、従来機器を使用した従来方法で行われる。適切には、SYMPATEC粒子寸法測定器のような、光散乱技術によって粒子サイズを決定する機器が使用されている。
【００２６】
本発明の製品は、ビードよりも薄片の粒子形状を有している。図２〜図５は、本発明の薄片状の製品を図示しており、図６はスプレー乾燥し、変質したシクロデキストリンのビード形状の製品を図示している。
【００２７】
本発明の製品は、図２〜図５に示されているような特性で多孔性でもある。本発明の多孔性構造は、図６のビード形状製品（スプレー乾燥した製品）の無孔構造とは異なっている。
【００２８】
ここで引用された粒子サイズの分布を有し、凝集、乾燥、変質されたシクロデキストリンは、ゴミを少なくし、好適な水溶性をもたらすことは明らかである。特に、水の温度が75°F（24℃）で、溶液の重量の10％で溶解する一定量の乾燥した製品を有する時、本発明の製品は水中で約5分未満で溶解することが分かる。そのような溶解は、ゆるやかな攪拌により生じる。
【００２９】
また、凝集物のサイズのために、ゴミ立ちを実質的に減らす。
【００３０】
ダブルドラムドライヤーは好ましいが、凝集のほかの手段が、本発明の製品を生成するために利用することができる。例えば従来のスプレー乾燥し、変質したシクロデキストリンは、ドラム凝集装置において凝集することができる。従来のドラム凝集装置は、傾斜回転ドラムを備え、そこで乾燥製品が一端部に供給され、凝集された製品が他端部から取り除かれる。通常、材料の核が形成され、それは材料がドラムに入る前に材料を湿らせることによって、行うことができる。ブレードは、ドラムの内壁から製品を取り除くために使用される。凝集は、ドラムにおける製品のタンブリング作用（tumbling action）によって生じる。
【００３１】
本発明のそれら或いは別の概念は、以下の例の一つまたはそれ以上を参照することによって、充分に理解されるであろう。
【００３２】
例１
この例は、本発明の方法を示している。
【００３３】
55％の総個体を含んだヒドロキシプロピルベータシクロデキストリンが、図１に示されているタイプのロールドライヤーの塗布ロールへ徐々に導かれる。ドライヤーは、以下の条件で動作させられる。：
乾燥ロール上で1 rpm
乾燥ロール上で100 ゲージpsiの蒸気
2バレー供給（2 valley feed）
塗布ロール上に冷却水なし
【００３４】
乾燥した製品が、図１に示されているような乾燥ロールの上の固定位置に保持されたスクラッピングブレードによる乾燥プロセス中に、連続して回収される。
【００３５】
乾燥した製品が、例５における表に示されているような、粒子サイズの分布を有している。
【００３６】
例２
例１を繰り返すが、ドライヤードラムが5rpmで回転させられる。
【００３７】
乾燥した製品が、例５における表に示されているような、粒子サイズの分布を有している。
【００３８】
例３
重量の64％の個体レベルを有する溶液に関して、例１が繰り返される。
【００３９】
乾燥した製品が、例５における表に示されているような、粒子サイズの分布を有している。
【００４０】
例４
ドライヤードラムが5rpmで回転させられ、溶液が重量の64％の個体含有量を有することを除いて、例１を繰り返す。
【００４１】
乾燥した製品が、例５における表に示されているような、粒子サイズの分布を有している。
【００４２】
例５
この例は、従来のスプレー乾燥技術によって生成された製品と、本発明により生成された例１〜４の製品の溶解率と粒子サイズの分布を含んでいる。
【００４３】
スプレー乾燥させた、ヒドロシプロピルベータ―シクロデキストリンが、溶液（〜25％の総個体）を標準的なスプレータワーを使用したスプレー乾燥を受けることによって、得られる。乾燥動作中のインレット温度が200℃〜220℃の間で、アウトレット温度が95℃〜105℃の間である。
【００４４】
例１〜５に関する粒子サイズの分布と溶解データ
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【００４５】
示されているように、本発明の乾燥、凝集した製品は、30ミクロンよりも大きな粒子の実質的な数（50％）と、30ミクロンよりも小さいスプレー乾燥された粒子の実質的な数（90％）とを有している。
【００４６】
また示されているように、乾燥した製品の溶解時間は、スプレー乾燥した製品よりも約三倍から十倍早い。
【００４７】
また、乾燥した製品のゴミ立ちの問題が、本発明の製品によって実際に取り除かれる。
【００４８】
例６
この例は、スプレー乾燥した製品と比べた本発明の製品の形と有孔性を示している。
【００４９】
上記の例５に記した五つの製品をテストする。各製品から得られたサンプルは、以下のように定義される。：
2004525245.tif 000004
【００５０】
それら製品の各々は、立体顕微鏡によって観られる。各々のパウダーは、何らか別の調製無しで観られる。画像、顕微鏡写真が撮られ、それらは図２〜図６に示されている。
【００５１】
サンプル１〜４は、本発明であって、本発明の薄片形状を示しており、それらは図２〜図５に示されている。サンプル５、スプレー乾燥した製品は、ビードに似ており、殆どのビードは他のものとは独立している。
【００５２】
図２は上記のサンプル１を示している。有孔性はかなり変化している。最も大きな孔は、300μmを超えており、最も小さな孔は約10〜15マイクロメートルである。大きく変化するとはいえ、このサンプルは全ての観察されるサンプルの最も小さな孔のサイズも有する。
【００５３】
図３はサンプル２を示している。これと全ての次のサンプルは、サンプル１に関して記載された非常に小さな孔のあいた粒子が不足している。この相異点以外、このサンプルに関する孔のサイズは、サンプル１に似ている。平均的な粒子のサイズは、サンプル１よりも小さい。
【００５４】
図４は、サンプル３を示している。それらは平均して非常に大きな粒子で、全ての観察されるサンプルの最も大きなものである。規模の大きな端部における孔が、全てのサンプルの中で最大に見えることを除いて、孔のサイズはサンプル２に近い。
【００５５】
図５は、サンプル４を示している。粒子のサイズは、サンプル１に近い。孔のサイズはサンプル２に近い。
【００５６】
図６はサンプル５を示している。ビードは、殆どの部分に関して、互いに独立しており、密集する傾向がない。
【００５７】
請求項は、本発明の意図及び概念の範囲内で構成した図面の目的に関して、ここで選択された本発明の好ましい実施例の全ての変更及び変形を、含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に使用するダブルドラムドライヤー。
【図２】本発明の薄片状の製品。
【図３】本発明の薄片状の製品。
【図４】本発明の薄片状の製品。
【図５】本発明の薄片状の製品。
【図６】従来技術によるスプレー乾燥した製品のビード形状製品。
【国際公開パンフレット】
2004525245.tif 000005
2004525245.tif 000006
2004525245.tif 000007
2004525245.tif 000008
2004525245.tif 000009
2004525245.tif 000010
2004525245.tif 000011
2004525245.tif 000012
2004525245.tif 000013
2004525245.tif 000014
2004525245.tif 000015
2004525245.tif 000016
2004525245.tif 000017
2004525245.tif 000018
2004525245.tif 000019
2004525245.tif 000020
2004525245.tif 000021
2004525245.tif 000022
2004525245.tif 000023
2004525245.tif 000024
2004525245.tif 000025
2004525245.tif 000026
2004525245.tif 000027
2004525245.tif 000028
2004525245.tif 000029
2004525245.tif 000030
2004525245.tif 000031
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004525245.tif 000032
【国際調査報告】
2004525245.tif 000033