專利名稱：制備分散體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備水分散體的方法。更確切地說，本發(fā)明涉及一種制備活性物質(zhì)或組合物在水相中的分散體的方法。按照本發(fā)明，制備活性物質(zhì)或組合物的水分散體的方法包括將這種活性物質(zhì)或組合物在二甲醚或C4烴或其混合物中的溶液以其超臨界或近臨界狀態(tài)分散在水相中、使混合物減壓并從氣態(tài)溶劑中分離出分散體。
這里使用的術(shù)語“分散體”包括乳液和懸浮液，并涉及其中分散顆粒處于微米或納米尺寸范圍內(nèi)且優(yōu)選平均粒徑為大約50nm至大約300nm的體系。術(shù)語“活性物質(zhì)或組合物”表示符合以下幾個特點(diǎn)的任何物質(zhì)或組合物，即可以溶于二甲醚或C4烴類且基本上不溶于水、在環(huán)境條件下可以是固體或液體并且通常具有生理活性。這種活性物質(zhì)的實(shí)例特別是脂溶性維生素A、D、E、K；和類胡蘿卜素如β-胡蘿卜素、角黃素、阿樸胡蘿卜素醛(apocarotenal)、蝦青素、阿樸酯(apoester)、葉黃素、番茄紅素、玉米黃質(zhì)、柑桔皮類胡蘿卜素(citranaxanthin)、圓酵母紅素；脂溶性藥物；其他脂溶性(衛(wèi)生保健)成分如PUFA(多不飽和脂肪酸)、姜黃素、輔酶Q10、α-硫辛酸。
C4烴類的實(shí)例是帶有4個碳原子的烴類，其可以是飽和的C4烴類如正丁烷和異丁烷，或不飽和的C4烴類如1-丁烯、反式丁烯和異丁烯。這些物質(zhì)中特別優(yōu)選反式丁烯、1-丁烯和二甲醚，尤其是1-丁烯用于制備β-胡蘿卜素水分散體。
本發(fā)明的方法適宜按照下述過程進(jìn)行，即將水相和處于超臨界或近臨界狀態(tài)的活性物質(zhì)或組合物在適當(dāng)溶劑中的溶液分別供入混合室，并使混合物減壓。示意地，本發(fā)明的方法可以如

圖1所示進(jìn)行。在高壓釜1中將活性物質(zhì)或組合物分散在合適的加壓溶劑如二甲醚中。高壓釜1中的溶劑壓力應(yīng)當(dāng)高于飽和蒸汽壓。所得的分散體借助高壓泵2(例如Lewa TypEL-3隔膜泵；供應(yīng)商HERBERT OTT AG，Missionsstrasse 22，CH-4003巴塞爾)經(jīng)換熱器(例如，套管換熱器)3在溫度和壓力接近或超過溶劑臨界常數(shù)的條件下(即溶劑達(dá)到超臨界或近臨界狀態(tài))供入混合室4。例如，壓力為大約45巴至大約2000巴，適宜地大約45巴至300巴，且優(yōu)選大約80巴至大約200巴。將第二高壓釜5中的可能含有額外試劑如穩(wěn)定劑或表面活性劑的水相經(jīng)過高壓泵6(例如，LABOMATIC HD-300活塞泵；供應(yīng)商LABOMATIC Instruments AG，Ringstr.13，CH-4123 Allschwil)和換熱器7(例如，套管換熱器)在大體上對應(yīng)泵2和6產(chǎn)生的壓力以及足以保持混合室4處于超臨界或近臨界條件的溫度下供入混合室4。在混合室4中，各相混合并經(jīng)孔8減壓，然后通過停留區(qū)9，由此產(chǎn)生了精細(xì)分散的不含溶劑的水懸浮液或水乳液。
泵2和6可以是任何通常在高壓技術(shù)中使用的泵例如隔膜泵或活塞泵。換熱器3和7可以是常規(guī)換熱器例如管狀換熱器或套管換熱器。適當(dāng)?shù)卦O(shè)計高壓釜1和5(例如，METIMEX Typ HPM，供應(yīng)商PREMEXREACTOR AG，Industriestrasse 11，Postfach 444)，允許其對內(nèi)容物預(yù)熱?；旌鲜?包括至少一個水相進(jìn)口、至少一個非水相(溶劑相)進(jìn)口和一個包含膨脹孔的出口。水相和溶劑相的進(jìn)口可以以0-180度的角度設(shè)置，即兩者相互平行或兩者相對，或經(jīng)設(shè)置后使兩股流體以0度和180度以外的角度，例如大約30度至90度的角度交匯?；旌鲜乙藶楣軤畈⑶移涑叽缈梢源_保湍流條件，即尺寸足夠小。
孔8宜為圓形，并且其直徑宜為大約0.05mm至大約1.0mm，優(yōu)選大約0.1mm至0.4mm。通過孔8將使分散體膨脹。該膨脹作用將使加壓溶劑蒸發(fā)且同時使顆粒沉淀。經(jīng)過管中的停留時間后，可以容易地將最終分散體從氣態(tài)溶劑中分離。
圖2顯示了由混合室4和膨脹孔8組成的示例性膨脹單元。通過在混合室中混合溶劑相10和水相11，得到了預(yù)制乳液(即，其中顆粒尺寸大于最終需要的尺寸的乳液)。通過孔8將使乳液膨脹。該膨脹作用將使加壓溶劑蒸發(fā)且同時使顆粒沉淀。經(jīng)過停留區(qū)9中的停留時間后，最終分散體離開(12)該單元并可以容易地將其從氣態(tài)溶劑中分離出來。
溫度和壓力必須根據(jù)本發(fā)明方法中使用的特殊溶劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而確保體系達(dá)到超臨界狀態(tài)，這一點(diǎn)是容易理解的。因此，當(dāng)使用二甲醚(臨界常數(shù)Tk=126.9℃、pk＝53.7巴)時，原料流進(jìn)入混合室的溫度應(yīng)當(dāng)至少為80℃。當(dāng)使用二甲醚時，溫度優(yōu)選調(diào)節(jié)為80-160℃。含有活性物質(zhì)的溶液在換熱器中的停留時間并不十分關(guān)鍵，且通常在秒范圍內(nèi)?；旌衔锶芤涸诨旌鲜抑械耐Ａ魰r間也不是十分關(guān)鍵，但是優(yōu)選僅為大約0.01-0.1秒。
活性物質(zhì)或組合物與溶劑之間的比例不是非常關(guān)鍵，并且該比例取決于特別選擇的組分。顯而易見的是溶劑量必須足以確保活性物質(zhì)或組合物在超臨界溶劑中完全溶解。水相和溶劑相之間的比例(即水相進(jìn)料流和含有活性物質(zhì)或組合物的超臨界溶劑之間的比例)也不是十分關(guān)鍵。用本發(fā)明方法制備的最終分散體中的活性物質(zhì)或組合物的濃度上限最終取決于活性物質(zhì)或組合物在溶劑中的溶解度。可以制備含有至多大約50重量％活性物質(zhì)或組合物的分散體。調(diào)整工藝條件宜使最終分散體含有大約0.1-20重量％活性物質(zhì)或組合物，例如大約10重量％。
水相以及某種程度上還有溶劑相可能含有附加成分，例如載體，即牛明膠、豬明膠或魚明膠、阿拉伯樹膠、改性食用淀粉、纖維素衍生物、果膠、木質(zhì)素磺酸鹽；表面活性劑，例如糖酯、聚甘油脂肪酸酯、吐溫；穩(wěn)定劑或抗氧劑，例如抗壞血酸鈉、抗壞血酰棕櫚酸酯、dl-α-生育酚、混合生育酚、2，6-二叔丁基對甲酚(BHT)、叔丁基對羥基茴香醚(BHA)或乙氧基喹(EMQ)。
所得的分散體或乳液可以借助本質(zhì)上已知的方法例如噴霧干燥或流化床進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成固體粉末。
本發(fā)明提供的乳液或分散體可以應(yīng)用于所有要求使用含有基本上不溶于水的脂溶性物質(zhì)或組合物的精細(xì)分散形態(tài)的場合，例如用類胡蘿卜素對食品或動物飼料上色。
以下實(shí)施例進(jìn)一步說明了本發(fā)明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例中采用了圖1示意說明的裝置。將1100g水、80g抗壞血酰棕櫚酸酯、258g魚明膠和550g糖裝入2升不銹鋼高壓釜5中。高壓釜5(預(yù)熱至60℃/6巴氮?dú)?中的水相經(jīng)活塞泵6(LABOMATIC HD 300)以90g/min的流速于150巴壓力下送至換熱器7，在那里水相在6-12秒的停留時間內(nèi)被加熱至68.5℃。將50g β-胡蘿卜素、6g α-生育酚、22.9g玉米油和740g二甲醚裝入高壓釜1中。高壓釜1(預(yù)熱至30℃/30巴氮?dú)?中的油相經(jīng)隔膜泵2(Lewa Typ EL 3)于150巴壓力下送至換熱器3，在那里油相在5-10秒的停留時間內(nèi)被加熱至155℃。水相和油相同時經(jīng)過混合室4和孔徑0.25mm的孔8到達(dá)停留區(qū)9，在那里使混合物減壓至常壓，生成大約5-6kg/h的不含溶劑的β-胡蘿卜素在明膠/糖基體中的水分散體。該分散體的平均顆粒尺寸為117nm(偏差為20nm)。
實(shí)施例2本實(shí)施例中采用實(shí)施例1中描述的裝置。將1100g水、80g抗壞血酰棕櫚酸酯、258g魚明膠和550g糖裝入2升不銹鋼高壓釜5中。高壓釜5(預(yù)熱至60℃/6巴氮?dú)?中的水相經(jīng)活塞泵6以120g/min的流速于149巴壓力下送至換熱器7，在那里水相在6-12秒的停留時間內(nèi)被加熱至64℃。將50gβ-胡蘿卜素、6g α-生育酚、22.9g玉米油和570g 1-丁烯裝入高壓釜1中。高壓釜1(預(yù)熱至30℃/30巴氮?dú)?中的油相經(jīng)隔膜泵2于149巴壓力下送至換熱器3，在那里油相在5-10秒的停留時間內(nèi)被加熱至127℃。水相和油相同時經(jīng)過混合室4和孔徑為0.25mm的孔8到達(dá)停留區(qū)9，在那里使混合物減壓至常壓，生成大約7-8kg/h的不含溶劑的β-胡蘿卜素在明膠/糖基體中的水分散體。該分散體的平均顆粒尺寸為223nm(偏差為87nm)。
實(shí)施例3本實(shí)施例中采用實(shí)施例1中描述的裝置。將1100g水、80g抗壞血酰棕櫚酸酯、258g魚明膠和550g糖裝入2升不銹鋼高壓釜5中。高壓釜5(預(yù)熱至60℃/6巴氮?dú)?中的水相經(jīng)活塞泵6以115g/min的流速于148巴壓力下送至換熱器7，在那里水相在6-12秒的停留時間內(nèi)被加熱至63.7℃。將100gβ-胡蘿卜素、12.5g α-生育酚、45.9g玉米油和590g反式丁烯裝入高壓釜1中。高壓釜1(預(yù)熱至30℃/30巴氮?dú)?中的油相經(jīng)隔膜泵2于148巴壓力下送至換熱器3，在那里油相在5-10秒的停留時間內(nèi)被加熱至137℃。水相和油相同時經(jīng)過混合室4和孔徑為0.2mm的孔8到達(dá)停留區(qū)9，在那里使混合物減壓至常壓，生成大約6-7kg/h的不含溶劑的β-胡蘿卜素在明膠/糖基體中的水分散體。所得分散體的平均顆粒尺寸為223nm(偏差為73nm)。
實(shí)施例4本實(shí)施例中采用實(shí)施例1中描述的裝置。將130g水、62g抗壞血酰棕櫚酸酯、242g魚明膠和384g糖裝入2升不銹鋼高壓釜5中。高壓釜5(預(yù)熱至60℃/6巴氮?dú)?中的水相經(jīng)活塞泵6以60g/min的流速于109巴壓力下送至換熱器7，在那里水相在6-12秒的停留時間內(nèi)被加熱至75.8℃。將25g番茄紅素、3.1g α-生育酚、11.5g玉米油和740g二甲醚裝入高壓釜1中。高壓釜1(預(yù)熱至30℃/30巴氮?dú)?中的油相經(jīng)隔膜泵2于109巴壓力下送至換熱器3，在那里油相在5-10秒的停留時間內(nèi)被加熱至137℃。水相和油相同時經(jīng)過混合室4和孔徑為0.25mm的孔8到達(dá)停留區(qū)9，在那里使混合物減壓至常壓，生成大約3-4kg/h的不含溶劑的番茄紅素在明膠/糖基體中的水分散體。所得分散體的平均顆粒尺寸為171nm(偏差為60nm)。
實(shí)施例5本實(shí)施例中采用實(shí)施例1中描述的裝置。將330g水、68g抗壞血酰棕櫚酸酯、188g卵磷脂和1412g lebboline裝入2升不銹鋼高壓釜5中。高壓釜5(預(yù)熱至60℃/6巴氮?dú)?中的水相經(jīng)活塞泵6以120g/min的流速于192巴壓力下送至換熱器7，在那里水相在6-12秒的停留時間內(nèi)被加熱至67℃。將50g β-胡蘿卜素、9.4g α-生育酚、34.4g玉米油和740g二甲醚裝入高壓釜1中。高壓釜1(預(yù)熱至30℃/30巴氮?dú)?中的油相經(jīng)隔膜泵2于192巴壓力下送至換熱器3，在那里油相在5-10秒的停留時間內(nèi)被加熱至170℃。水相和油相同時經(jīng)過混合室4和孔徑為0.2mm的孔8到達(dá)停留區(qū)9，在那里使混合物減壓至常壓，生成大約7-8kg/h的不含溶劑的β-胡蘿卜素在卵磷脂/lebboline基體中的水分散體。該分散體的平均顆粒尺寸為174nm(偏差為36nm)。
權(quán)利要求
1.一種制備分散體的方法，其包括將這種活性物質(zhì)或組合物在二甲醚或C4烴或其混合物中的溶液以其超臨界或近臨界狀態(tài)分散在水相中、使混合物減壓并從氣態(tài)溶劑中分離出分散體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中活性物質(zhì)或組合物選自脂溶性維生素、藥物、類胡蘿卜素和多不飽和脂肪酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中活性物質(zhì)或組合物為類胡蘿卜素。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中類胡蘿卜素為β-胡蘿卜素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的方法，其中溶劑為二甲醚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的方法，其中溶劑為1-丁烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的方法，其中溶劑為反式丁烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)的方法，其中分散顆粒的平均直徑為大約20至大約300nm。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項(xiàng)的方法，基本如本文所述，特別參考附圖和實(shí)施例所述。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備活性物質(zhì)或組合物在水相中的分散體的方法，其包括將這種活性物質(zhì)或組合物在二甲醚或C
文檔編號A61P3/02GK1516578SQ02812189
公開日2004年7月28日 申請日期2002年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月19日
發(fā)明者D·沙夫納, D 沙夫納 申請人:羅切維他命股份公司