ГРАНУЛЫ, СОДЕРЖАЩИЕ АКТИВНОЕ ВЕЩЕСТВО
GRANULES CONTAINING ACTIVE SUBSTANCE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к гранулам, содержащим активное вещество, полученным распылительной сушкой эмульсии, содержащей указанное активное вещество, твердые частицы, воду и водорастворимый биополимер, имеющий молекулярную массу ниже 100 кДа. Изобретение также относится к способу получения таких гранул и к продуктам, содержащим их.
Уровень техники
Распылительная сушка является хорошо известным методом инкапсулирования ароматизаторов и душистых веществ. Полученные распылительной сушкой гранулы обычно получают из эмульсии, которую распыляют в сушильную камеру. Эмульсия обычно содержит активное вещество, такое как ароматизатор или душистое вещество, носитель и эмульгатор.
В большинстве случаев в качестве носителей используют биополимеры с поверхностно-активными свойствами, такие как, например, аравийская камедь, модифицированные крахмалы, модифицированная целлюлоза, желатин, альгинаты или даже белки, такие как альбумин или бета-глобулин.
Например, в US 2009/253612 описывается способ инкапсулирования ароматизатора или душистого вещества распылительной сушкой, включающий сушку водной эмульсии, содержащей масло, подлежащее инкапсулированию, модифицированный крахмал и фосфатные соли.
Когда используют другие типы носителей, помимо носителя используют по меньшей мере один эмульгатор. Например, Hidefumi et al., Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2 (2001), pp.55-61, раскрывает способ микроинкапсулирования эмульгированного этилбутирата распылительной сушкой с использованием мальтодекстрина в качестве носителя и аравийской камеди в качестве эмульгатора.
Ряд параметров эмульсии влияет на качество полученных распылительной сушкой гранул. Содержание ароматизатора или душистого вещества в гранулах, достаточное для достижения удовлетворяющей ощутимой насыщенности активного вещества при конечном применении, зависит, в частности, от выхода инкапсулирования, который определяется как количество ароматизатора или душистого вещества, фактически инкапсулированное в гранулах, по сравнению с теоретическим количеством, которое могло бы присутствовать, если бы не было потерь ароматизатора или душистого вещества во время процесса распылительной сушки.
Поэтому желательно обеспечить гранулы, получаемые из эмульсий с высокой долей капель активного вещества, и ограничить, насколько возможно, потери активного вещества, в особенности, когда оно представляет собой летучее активное вещество, на стадии сушки способа.
Другим важным параметром эмульсии, подлежащей распылительной сушке, является дисперсия активного вещества в водной фазе. Поэтому было бы выгодно предоставление системы, дающей возможность хорошего диспергирования активного вещества в носителе и воде.
Поведение полученных распылительной сушкой гранул, когда их снова растворяют в воде, также определяет их качество. Во-первых, желательно, чтобы гранулы хорошо диспергировались в воде, с тем, чтобы образовывалась прозрачная суспензия или раствор. Во-вторых, то, каким образом гранулы способны высвобождать активное вещество в свободное пространство, когда они растворены в воде, также является существенной характеристикой гранул, полученных распылительной сушкой. Особенно выгодным является такой профиль высвобождения, при котором высвобождение активного вещества сохраняется и регулируется в течение длительного периода.
Поэтому желательно обеспечить новый способ инкапсулирования для получения гранул, в котором достигается высокое содержание активного вещества в сухих гранулах даже с летучими веществами, причем полученные гранулы образуют прозрачные растворы или суспензии, когда повторно диспергируются в воде, и подходящим образом высвобождают активное вещество в свободное пространство, когда растворены в воде.
Также было бы полезно избежать присутствия полимерных эмульгаторов в эмульсии, подлежащей распылительной сушке.
Насколько известно авторам изобретения, никакие гранулы, описанные в известном уровне техники, не решают указанные проблемы.
Краткое описание чертежей
Фигура 1. Вид дисперсий гранул В, С и D на протяжении первых 2 часов после повторного диспергирования гранул в воде.
Фигура 2. Профиль высвобождения лимонена в свободное пространство над повторными дисперсиями в воде гранул С (ромбы) и гранул D (кружки).
Раскрытие изобретения
Соответственно, изобретение относится к способу получения гранул, включающему стадии
a) получения эмульсии, содержащей
i) активное вещество;
ii) водорастворимый биополимер с молекулярной массой ниже 100 кДа и лишенный эмульгирующей способности;
iii) твердые частицы, которые нерастворимы в воде; и iv) воду;
b) распылительной сушки эмульсии, полученной на стадии а), с тем, чтобы получить гранулы.
В другом аспекте изобретение относится к полученным распылительной сушкой гранулам, содержащим
i) активное вещество;
ii) водорастворимый биополимер с молекулярной массой ниже 100 кДа и лишенный эмульгирующей способности; и
iii) твердые частицы, которые нерастворимы в воде.
В другом аспекте изобретение относится к потребительскому продукту, содержащему гранулы по изобретению.
Осуществление изобретения
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что когда эмульсию, предназначенную для распылительной сушки, получают с твердыми частицами вместо поверхностно-активного вещества или полимерного эмульгатора, потеря активного вещества во время стадии сушки небольшая, даже если активное вещество является летучим веществом, таким как ароматизаторы или душистые вещества. Доля капель активного вещества в такой эмульсии может быть высокой, так что можно получить высокое содержание активного вещества в конечных гранулах. Также неожиданно обнаружилось, что высвобождение ароматизатора или душистого вещества из гранул по изобретению обладают особенным преимуществом, поскольку наблюдают длительное высвобождение активного вещества в свободное пространство, когда гранулы повторно диспергированы в воде.
На первой стадии способа по изобретению получают эмульсию, содержащую
i) активное вещество;
ii) водорастворимый биополимер с молекулярной массой ниже 100 кДа и лишенный эмульгирующей способности;
iii) твердые частицы, которые нерастворимы в воде; и iv) воду.
Активное вещество может представлять собой один ингредиент или смесь активных ингредиентов. Предпочтительно, активное вещество содержит по меньшей мере 90 мас.% относительно общей массы активного вещества соединений, имеющих logP по меньшей мере 1, предпочтительнее, оно содержит по меньшей мере 90 мас.% ингредиентов, имеющих logP по меньшей мере 2. Даже предпочтительнее, активное вещество содержит по меньшей мере 99 мас.% относительно общей массы активного вещества соединений, имеющих logP по меньшей мере 1, наиболее предпочтительно, оно содержит по меньшей мере 99 мас.% ингредиентов, имеющих logP по меньшей мере 2. Для целей настоящего изобретения logP определяется как вычисленный logP, который получают вычислением с использованием пакета программ EPI suite, v.3.10, 2000, Управления по защите окружающей среды США.
В предпочтительном аспекте изобретения активное вещество выбирают из ароматизаторов и душистых веществ. Для цели настоящего изобретения термин «ароматизатор или душистое вещество» охватывает ароматные или душистые ингредиенты или композиции, используемые в настоящее время в производстве ароматизирующих и/или душистых веществ, как природного, так и синтетического происхождения. Они включают отдельные соединения и смеси. Конкретные примеры таких ароматизирующих и/или душистых ингредиентов можно найти в литературе, например, в Fenaroli's Handbook of flavour ingredients, 1975, CRC Press; Synthetic Food adjuncts, 1947, M.B. Jacobs, edited by Van Nostrand; или в Perfume and Flavor Chemicals, S. Arctander, 1969, Montclair, New Jersey (USA). Многие другие примеры существующих ароматизирующих и/или душистых ингредиентов можно найти в доступной патентной и общей литературе. Ароматизирующие или душистые ингредиенты могут присутствовать в форме смеси с растворителями, адъювантами, добавками и/или другими соединениями, как правило, соединениями, используемыми в настоящее время в производстве ароматизирующих и/или душистых веществ.
«Ароматизирующие ингредиенты» хорошо известны специалистам в области ароматизаторов как способные придавать запах или вкус потребительскому продукту или изменять вкус и/или запах указанного потребительского продукта или также его структуру или вкусовое впечатление.
Под «душистыми ингредиентами» в данном описании понимаются соединения, которые используют как активные ингредиенты в душистых препаратах или композициях для того, чтобы придать гедонистический эффект при нанесении на поверхность. Иными словами, такие соединения, которые рассматриваются как душистые соединения, должны распознаваться специалистами в области парфюмерии как способные придавать или изменять положительным или приятным образом запах композиции или изделия или поверхности, а не только как имеющие запах. Кроме того, такое определение также предназначено для включения соединений, которые необязательно имеют запах, но способны модулировать запах душистой композиции, содержащего отдушку изделия или поверхности, и в результате модифицировать восприятие потребителем запаха такой композиции, изделия или поверхности. Оно также содержит ингредиенты и композиции, противодействующие неприятному запаху. Термином «ингредиент, противодействующий неприятному запаху» авторы в данном описании обозначают соединения, которые способны ослаблять восприятие потребителем неприятного запаха, т.е., запаха, который неприятен или отвратителен для обоняния человека, путем противодействия и/или маскирования неприятных запахов. В отдельном воплощении такие соединения имеют способность взаимодействовать с основными соединениями, вызывающими известные неприятные запахи. Взаимодействия приводят к снижению уровней переносимых по воздуху материалов с неприятным запахом и последующему ослаблению восприятия неприятного запаха.
Соответственно, в одном воплощении активное вещество содержит по меньшей мере 5 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 10 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 20 мас.%, предпочтительнее по меньшей мере 30 мас.%, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 40 мас.%, химических соединений, имеющих давление пара по меньшей мере 0,007 Па при 25°C, предпочтительно по меньшей мере 0,1 Па при 25°C, предпочтительнее по меньшей мере 1 Па при 25°C, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 10 Па при 25°C, причем все проценты определяются как массовые относительно общей массы активного вещества. Соединения, удовлетворяющие таким критериям, обычно рассматриваются как имеющие летучий характер, и следовательно, имеют запах или аромат. Поэтому способ по настоящему изобретению обеспечивает эффективную инкапсуляцию больших количеств летучих ингредиентов. В предпочтительном воплощении изобретения активное вещество не содержит какое-либо соединение, которое остается непахнущим из-за летучести ниже любого из вышеупомянутых пороговых значений.
Для цели настоящего изобретения давление пара определяют путем вычисления. Соответственно, для определения величины давления пара конкретного соединения или компонента активного вещества используют метод, раскрытый в «EPI suite», 2000, Управления по защите окружающей среды США.
Количество активного вещества в эмульсии предпочтительно составляет от 5 до 67 мас.%, предпочтительнее, от 10 до 40 мас.%, относительно общей массы эмульсии. Такая концентрация соответствует концентрации активного вещества от 10 до 90 мас.%, предпочтительнее от 15 до 60 мас.%, относительно общей массы гранул (на массу в сухом состоянии).
Любой водорастворимый биополимер с молекулярной массой ниже 100 кДа и лишенный эмульгирующей способности может быть использован для цели изобретения.
Термин «водорастворимый биополимер» предназначен для цели настоящего изобретения как охватывающий любой биополимер, который образует однофазный раствор в воде. Предпочтительно, он образует однофазный раствор в воде, когда растворен в воде в такой высокой концентрации, как 20 мас.%, предпочтительнее, даже в такой высокой, как 50 мас.%. Наиболее предпочтительно, биополимер образует однофазный раствор, когда растворен в любой концентрации.
В качестве «биополимера, лишенного эмульгирующей способности» для цели настоящего изобретения предполагаются полимеры, которые не являются поверхностно-активными и лишены барьерных свойств и эмульгирующей способности. Подходящие биополимеры, лишенные эмульгирующей способности, растворяются в воде и лишены гидрофобных групп. Примеры биополимеров, которые рассматриваются как имеющие эмульгирующую способность, и которые предпочтительно исключаются, включают аравийскую камедь, модифицированный крахмал, такой как октинилсукцинированный крахмал Е1450 (Capsul™, Hicap™, Puritygum™, Emcap™ и т.д.), модифицированную целлюлозу, такую как этилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза или гидроксипропилметилцеллюлоза. Таких полимеров избегают, поскольку они могут влиять на определенный профиль высвобождения летучих веществ из гранул по настоящему изобретению.
Предпочтительными водорастворимыми биополимерами являются биополимеры, подобные полисахаридам, олигосахаридам и дисахаридам. Предпочтительными полисахаридами являются гидролизаты крахмала с декстрозным эквивалентом выше 2, и наиболее предпочтительные полисахариды выбирают из декстринов, мальтодекстринов и кукурузного сиропа. Наиболее предпочтительным биополимером для использования в настоящем изобретении является мальтодекстрин.
Также особенно выгодно использовать водорастворимые биополимеры, которые не имеют какого-либо химического замещения, что означает, что водорастворимый биополимер не модифицирован химически (т.е., искусственно).
Водорастворимый биополимер предпочтительно используют в количестве от 10 до 70 мас.%, предпочтительнее от 30 до 55 мас.%, относительно общей массы эмульсии. Такие концентрации определяют таким образом, чтобы вязкость эмульсии оставалась ниже 400 Па, что является предпочтительным интервалом вязкости в процессах распылительной сушки.
Твердые частицы, используемые в эмульсии, определяются как любая твердая частица, которая является нерастворимой в воде. Частица рассматривается как нерастворимая в воде, если ее растворимость ниже 0,5 мас.%.
Предпочтительными частицами являются частицы среднего диаметра не более 3 мкм, предпочтительно не более 500 нм.
Предпочтительные типы твердых частиц включают следующие:
- оксиды кремния, такие как диоксид кремния (например, коллоидный диоксид кремния, такой как продаваемый под товарным знаком Klebosol, AZ Electronic Materials) или силикаты (например, синтетический силикат, такой как продаваемый под товарным знаком Laponite, Rockwood Additives);
2
2
3
2
3
3
4
2
3
4
5
4
3
3
6
5
7
2
- оксиды металлов, гидроксиды металлов, соли металлов и неорганических или органических кислот и их смеси (например, TiO, FeO, Fe(OH), FeCO; MgO, Mg(OH), MgCO, Mg(PO); CaCO, CaSO, Ca(PO)(ОН), Ca(CHO));
- наночастицы серебра;
- силикаты магния и алюминия (глины);
- латексы;
- пищевые волокна, такие как микрокристаллическая целлюлоза, лигнин и хитин;
- клетки (например, дрожжевые клетки) или их фрагменты;
- гуминовые кислоты;
- энтеросолюбильные полимеры (такие как, например, Eudragit FS 30 D и Eudragit L 100-55 от Evonik); и
- кристаллы жиров или жирных кислот.
Также можно использовать смеси таких типов частиц. Предпочтительнее твердую частицу выбирают из
- оксидов кремния, таких как диоксид кремния (например, коллоидный диоксид кремния, такой как продаваемый под товарным знаком Klebosol, AZ Electronic Materials) или силикаты (например, синтетический силикат, такой как продаваемый под товарным знаком Laponite, Rockwood Additives);
2
2
3
2
3
3
4
2
3
4
5
4
3
3
6
5
7
2
- оксидов металлов, гидроксидов металлов, солей металлов и неорганических или органических кислот и их смесей (например, TiO, FeO, Fe(OH), FeCO; MgO, Mg(OH), MgCO, Mg(PO); CaCO, CaSO, Ca(PO)(ОН), Ca(CHO));
- наночастиц серебра;
- клеток (например, дрожжевых клеток) или их фрагментов;
- пищевых волокон, таких как микрокристаллическая целлюлоза, декстрины, лигнин и хитин.
Наиболее предпочтительно, твердая частица представляет собой диоксид кремния (например, коллоидный диоксид кремния, такой как продаваемый под товарным знаком Klebosol, AZ Electronic Materials).
В предпочтительном аспекте изобретения активное вещество является гидрофобным, как определено по logP выше 1, предпочтительнее, выше 2, и твердая частица является гидрофильной, т.е., легко диспергируемой в воде с образованием однородной суспензии частиц. Предпочтительно в эмульсии частица будет образовывать с маслом и водой краевой угол θ<90°, предпочтительнее, 10°≤θ≤90°. Краевой угол θ является краевым углом трех фаз, измеренным через водную фазу, который образован поверхностью раздела воды и масла на поверхности частицы. Практически, когда краевой угол находится в указанном выше интервале, частица обеспечивает получение эмульсии масла в воде. В области коллоидов хорошо известно, что краевой угол является количественной мерой смачиваемости частиц на поверхности раздела масло/вода. Более подробное определение краевого угла можно найти в работе Dickinson Е., Use of nanoparticles and microparticles in the formation and stabilization of food emulsions, Trends in Food Science & Technology (2011).
Относительное содержание твердых частиц относительно активного вещества предпочтительно составляет от 1:1 до 1:30. В другом предпочтительном воплощении твердые частицы присутствуют в количестве от 0,1 до 30 мас.%, предпочтительнее от 1 до 16 мас.%, относительно общей массы эмульсии.
В предпочтительном аспекте изобретения количество воды в эмульсии составляет от 20 до 80 мас.%, относительно общей массы эмульсии.
1
12
1
12
Эмульсия также может содержать необязательные ингредиенты. В частности, она также может содержать эффективное количество антипирена или подавляющего взрыв вещества. Тип и концентрация таких веществ в подвергаемых распылительной сушке эмульсиях известны специалистам в данной области техники. В качестве неограничительных примеров таких антипиренов или подавляющих взрыв веществ можно привести неорганические соли, карбоновые кислоты С-С, соли карбоновых кислот С-С и их смеси. Предпочтительными подавляющими взрыв веществами являются салициловая кислота, уксусная кислота, пропионовая кислота, масляная кислота, изомасляная кислота, валериановая кислота, капроновая кислота, лимонная кислота, янтарная кислота, гидроксиянтарная кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, щавелевая кислота, глиоксиловая кислота, адипиновая кислота, молочная кислота, винная кислота, аскорбиновая кислота, калиевые, кальциевые и/или натриевые соли любой из вышеуказанных кислот и смеси любых из них.
Другие необязательные ингредиенты включают антиоксиданты, консерванты, красящие вещества и красители.
Эмульсию можно получить любым известным способом эмульгирования, таким как смешивание с большими сдвиговыми усилиями, ультразвуковая обработка или гомогенизация. Такие способы эмульгирования хорошо известны специалистам в данной области техники.
Предпочтительно эмульсия не содержит эмульгаторов.
Размер d(v,0.9) капель эмульсии предпочтительно находится от 0,5 до 15 мкм, предпочтительнее от 0,5 до 10 мкм.
На стадии b) эмульсию подвергают распылительной сушке с тем, чтобы получить гранулы.
Эмульсию сначала подвергают стадии распыления, во время которой эмульсию диспергируют в форме капель в распылительную колонну. Любое устройство, способное диспергировать эмульсию в форме капель, можно использовать для осуществления такого диспергирования. Например, эмульсию можно пропустить через распылительное сопло или через центробежный диск. Также можно использовать вибрационные головки.
В одном аспекте изобретения эмульсию диспергируют в форме капель в облако опудривающего средства, присутствующего в сухой колонне. Такой тип способа подробно описан в WO 2007/054853 или в WO 2007/135583.
Для конкретной композиции на размер гранул влияет размер капель, которые диспергируют в колонну. Когда для диспергирования капель используют распылительное сопло, размер таких капель можно регулировать, например, расходом распыляющего газа через сопло. В случае, когда для диспергирования используют центробежный диск, основным фактором для регулирования размера капель является центробежная сила, с которой капли диспергируются с диска в колонну. Центробежная сила, в свою очередь, зависит от скорости вращения и диаметра диска. Расход подачи эмульсии, ее поверхностное натяжение и ее вязкость также являются параметрами, регулирующими конечный размер капель и распределение по размерам. Путем подбора таких параметров специалист может регулировать размер капель эмульсии, диспергируемой в колонне.
Распыленные в камере капли сушат с использованием любого метода, известного в технике. Такие методы превосходно документированы в патентной и непатентной литературе в области распылительной сушки. Например, в Spray-Drying Handbook, 3rd ed., К. Masters; Jhon Wiley (1979), описывается широкий ряд способов распылительной сушки.
Способ по настоящему изобретению можно выполнять в любой удобной распылительной колонне. Например, подходящей для проведения стадий данного способа является обычная многоступенчатая сушильная установка. Она может включать распылительную колонну и, на дне колонны, псевдоожиженный слой отделяющихся гранул, частично высушенных после оседания по колонне.
Количество ароматизатора или душистого вещества, потерянного во время стадии распылительной сушки, предпочтительно составляет менее 15%, предпочтительнее менее 10%, наиболее предпочтительно менее 5%, причем указанные проценты определяют по массе относительно теоретического количества, которое могло бы присутствовать в гранулах, если во время стадии распылительной сушки совершенно отсутствуют потери ароматизатора или душистого вещества.
Полученные распылительной сушкой гранулы по настоящему изобретению обычно содержат
i) активное вещество;
ii) водорастворимый биополимер с молекулярной массой ниже 100 кДа и лишенный эмульгирующей способности;
iii) твердые частицы, которые нерастворимы в воде; и
iv) воду.
Все компоненты гранул являются такими, как указано выше.
Гранулы по изобретению также могут содержать остаточные количества воды, но, как правило, менее 15 мас.%, предпочтительно менее 10 мас.%, предпочтительнее менее 2 мас.%), относительно общей массы гранул.
Предпочтительно такие гранулы можно получить и/или получены способом, описанным в любом из приведенных выше воплощений изобретения.
В предпочтительном аспекте изобретения размер гранул составляет обычно по меньшей мере 10 мкм, предпочтительно по меньшей мере 20 мкм. В зависимости от используемого способа распылительной сушки, в частности, когда в сушильной колонне присутствует опудривающее средство, как описано выше, сухие гранулы могут иметь средний размер до 300 или даже до 750 мкм. В предпочтительном воплощении изобретения средний размер гранул по меньшей мере в пять раз больше, чем средний размер капель масла в эмульсии.
В другом аспекте изобретение относится к потребительскому продукту, содержащему гранулы по изобретению. Предпочтительно, такой продукт представляет собой ароматизированный или отдушенный продукт.
Предпочтительно ароматизированный продукт представляет собой пищевой продукт. Потребительский продукт по изобретению предпочтительно представляет собой ароматизированный или отдушенный твердыми частицами или порошком продукт. В таком случае гранулы по изобретению можно легко добавить в него смешиванием в сухом состоянии.
В предпочтительном аспекте изобретения пищевой продукт выбирают из группы, состоящей из растворимого супа или соуса, зернового завтрака, порошкового молока, продукта детского питания, напитка в порошке, шоколадного напитка в порошке, спреда, зернового напитка в порошке, жевательной резинки, шипучей таблетки, брикетированного зернового продукта, плитки или батончика шоколада. Пищевые продукты или напитки в порошке могут предназначаться для потребления после восстановления продукта с помощью воды, молока и/или сока или другой водной жидкости.
В одном воплощении отдушенный продукт представляет собой продукт в форме порошка. Предпочтительно, он представляет собой порошок или таблетку моющего средства, дезодорант или антиперспирант. В другом воплощении он представляет собой средство для ухода за телом, и наиболее предпочтительно, он представляет собой дезодорант или антиперспирант.
Гранулы по настоящему изобретению имеют преимущество хорошего диспергирования в водных средах, и в частности, в содержащих воду основах потребительских продуктов.
Примеры
Теперь изобретение будет описываться подробнее с помощью приведенных далее примеров.
Пример 1
Получение гранул по изобретению
Получают эмульсию А, содержащую ингредиенты, указанные далее.
К дисперсии 18 г Klebosol в 52 г дистиллированной воды, содержащей антибактериальное средство, добавляют лимонное масло (30 г). Доводят рН до 3, добавляя лимонную кислоту. Полученную смесь гоиогенизируют с использованием ультразвукового зонда в холодных условиях (водяная баня со льдом). Средний размер капелек масла оценивают визуально под микроскопом как составляющий примерно 3 мкм. Затем полученную эмульсию смешивают с 70 г Glucidex с использованием мешалки пропеллерного типа.
Гранулы А получают распылительной сушкой эмульсии А с использованием распылительной сушилки Buchi Mini Spray-Dryer В-290, поставляемой Biichi, Flawil, Швейцария, при установке температуры воздуха на входе 180°C и количества пропускаемого материала 500 мл в час. Температура воздуха на выходе составляет 90°C. Эмульсия перед распылением имеет температуру окружающей среды.
Содержание лимонного масла в полученных распылительной сушкой гранулах измеряют слабопольным ЯМР с использованием надлежащей калибровки. Эффективность инкапсулирования оценивают, измеряя количество масла в гранулах и сравнивая с теоретическим содержанием, которого можно было бы достигнуть без потери во время процесса распылительной сушки. Количество потерянного лимонного масла составляет менее 5%, причем конечное содержание лимонного масла в гранулах составляет примерно 28,4 мас.% относительно общей массы гранул.
Пример 2
Получение гранул с модифицированным крахмалом в качестве эмульгатора (сравнительный пример)
Получают эмульсию В, содержащую ингредиенты, указанные далее.
Эмульсию В получают с использованием такого же протокола, какой описан в примере 1, за исключением того, что твердые частицы заменяют эмульгатором.
Средний размер капелек масла контролируют визуально с помощью микроскопа и измеряют методом гранулометрии (Malvern Nanosizer), и он почти такой же, как для эмульсии А, т.е., примерно 3 мкм.
Гранулы В получают, следуя такому же протоколу, как в примере 1.
Также следуя такому же протоколу, как в примере 1, измеряют количество лимонного масла, потерянное во время процесса распылительной сушки. Теряется примерно 11% масла, что ведет к конечному содержанию масла в гранулах В примерно 26,6 мас.%.
Отношения твердый материал/активный материал (масло) в обоих примерах 1 и 2 являются сравнимыми, основным различием между указанными двумя примерами является использование твердых частиц вместо полимерного эмульгатора. Сравнение указанных двух примеров показывает, что в схожих условиях образования композиции и процесса распылительной сушки теряется меньше ароматизатора (лимонного масла), когда эмульсия, которую подвергают распылительной сушке, содержит твердые частицы (диоксид кремния) вместо обычного эмульгатора (модифицированный крахмал), что также приводит к улучшенному содержанию масла в полученных распылительной сушкой гранулах по изобретению по сравнению с гранулами известного уровня техники.
Средний размер полученных распылительной сушкой гранул составляет примерно 50 мкм при оценке методом микроскопии.
Пример 3
Получение гранул по изобретению
Получают эмульсию С, содержащую ингредиенты, указанные далее.
Эмульсию С получают с использованием такого же протокола, как в примере 1, только отличается количество каждого ингредиента. Затем распылительной сушкой эмульсии С получают гранулы С с использованием способа, описанного в примере 1.
Пример 4
Получение гранул с модифицированным крахмалом в качестве эмульгатора (сравнительный пример")
Для сравнительного исследования получают эмульсию D, содержащую ингредиенты, указанные далее.
Эмульсию D получают с использованием такого же протокола, как в примере 2, только отличается количество каждого ингредиента. Затем распылительной сушкой эмульсии D получают гранулы D с использованием способа, раскрытого в примере 1.
Пример 5
Повторное диспергирование гранул по изобретению в воде
Гранулы В, С и D на основе лимонного масла повторно диспергируют в деминерализованной воде с использованием магнитной мешалки для достижения конечной концентрации лимонного масла 0,005 мас.% относительно общей массы дисперсии.
Мутность полученной дисперсии оценивают визуально. Неожиданно повторное диспергирование в воде гранул по изобретению (гранулы С, стабилизированные твердыми частицами) сразу же дало чистый почти прозрачный раствор. При сравнении растворы были оптически мутными, когда в воде ресуспендировали сравнительные гранулы В и D. Вид дисперсий остается одним и тем же в течение двух часов (см. фигуру 1). Способность гранул по настоящему изобретению быстро повторно диспергироваться в воде с образованием прозрачной дисперсии является очень выгодной, в частности, в применениях, где в целом необходима прозрачность, например, в напитках.
Пример 6
Высвобождение летучего соединения из гранул по изобретению
Гранулы С и D повторно диспергируют в деминерализованной воде для достижения конечной концентрации лимонного масла 0,5 мас.% относительно общей массы дисперсии в обоих случаях. Профиль высвобождения лимонена - основного компонента лимонного масла, определяют с течением времени в свободном пространстве над каждым раствором в идентичных условиях анализа. Статическое свободное пространство представляют при 32°C как обозначение концентрации лимонена . Измерения в свободном пространстве выполняют в динамических условиях в токе азота 45 мл/мин при 32°C (Р'). Измерения осуществляют при трехкратном повторе.
Как видно на фигуре 2, высвобождение лимонена из гранул D (сравнение) представляет собой почти линейное снижение концентрации лимонена в газе как функции времени. При сравнении для гранул С (изобретение) наблюдают резкое снижение в течение первых 10 минут с последующей точкой резкого перегиба и более постоянной концентрацией лимонена в газе на протяжении 10 часов анализа.
Следствием такого различия в профиле высвобождения является то, что через примерно семь часов количество лимонена в свободном пространстве над повторно диспергированными гранулами D (сравнение) меньше, чем в пространстве над повторно диспергированными гранулами С (изобретение). Таким образом, регулируемое высвобождение из гранул по изобретению ведет к длительному действию, что выгодно для ароматизаторов и применений в парфюмерии, таких как антиперспиранты, или применений для ухода за телом.
Пример 7
Получение гранул из стандартной эмульсии Пикеринга (для сравнения) Получают эмульсию Е, содержащую ингредиенты, указанные далее.
Эмульсию Е получают с использованием такого же протокола, какой описан в примере 1, за исключением того, что не добавляют водорастворимый биополимер.
Затем получают гранулы Е, следуя такому же протоколу, какой описан в примере 1.
Также, следуя такому же протоколу, как в примере 1, определяют количество лимонного масла, потерянное во время процесса распылительной сушки. Теряется примерно 84,4% масла, что ведет к конечному содержанию масла в гранулах Е примерно 4,69%.
Данный пример ясно показывает преимущество настоящего изобретения над полученными распылительной сушкой эмульсиями, стабилизированными твердыми частицами, но не содержащими водорастворимый биополимер, причем такие эмульсии неспособны защитить летучие вещества во время стадии сушки.
Пример 8
Получение гранул по изобретению
Получают эмульсию F, содержащую ингредиенты, указанные далее.
Эмульсию F получают с использованием такого же протокола, как в примере 1, только отличается тип твердых веществ и количество каждого ингредиента. Затем получают гранулы распылительной сушкой эмульсии F с использованием способа, описанного в примере 1.
Пример 9
Получение гранул по изобретению
Получают эмульсию G, содержащую ингредиенты, указанные далее.
Эмульсию G получают с использованием такого же протокола, как в примере 1, только отличается тип твердых веществ и количество каждого ингредиента. Затем получают гранулы распылительной сушкой эмульсии G с использованием способа, описанного в примере 1.
Пример 10
Получение гранул по изобретению
Получают эмульсию Н, содержащую ингредиенты, указанные далее.
Эмульсию Н получают с использованием такого же протокола, как в примере 1, только отличается тип твердых веществ и количество каждого ингредиента. Затем получают гранулы распылительной сушкой эмульсии Н с использованием способа, описанного в примере 1.
Пример 11
Получение гранул по изобретению
Получают эмульсию I, содержащую ингредиенты, указанные далее.
Эмульсию I получают с использованием такого же протокола, как в примере 1, только отличается тип твердых веществ и количество каждого ингредиента. Eudragit L100-55 не растворяется в воде в условиях эмульгирования. Затем получают гранулы распылительной сушкой эмульсии I с использованием способа, описанного в примере 1.
Пример 12
Получение гранул по изобретению
Получают эмульсию J, содержащую ингредиенты, указанные далее.
Эмульсию J получают с использованием такого же протокола, как в примере 1, только отличается тип твердых веществ и количество каждого ингредиента. Частицы латекса не растворяются в воде в условиях эмульгирования. Затем получают гранулы распылительной сушкой эмульсии J с использованием способа, описанного в примере 1.
Примеры 1, 3 и 8-12 показывают широкий ряд твердых частиц, которые можно использовать при получении эмульсий, таких, как описанные выше, и который включает, но не ограничивается указанным, гидроксид кремния, микрокристаллическую целлюлозу, Laponite, гуминовую кислоту, Eudragit и частицы латекса.