專利名稱：細(xì)粉狀類胡蘿卜素制劑的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將類胡蘿卜素、視黃酸素(retinoids)或天然著色劑轉(zhuǎn)化為分散的細(xì)粉形式的連續(xù)方法，這些細(xì)粉特別符合給食品和動(dòng)物飼料著色的要求。
現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)記載了含有微晶小于1微米活性成分粉末的各種制備方法。其中大多數(shù)方法能很好地適應(yīng)批量加工操作。
例如，US3998753記載了一種含水可分散類胡蘿卜素粉末的批量制備方法，其中類胡蘿卜素的顆粒粒度小于1微米，該方法包括(a)形成類胡蘿卜素和抗氧化劑在一種揮發(fā)性溶劑中的溶液，該揮發(fā)性溶劑選自鹵代脂族烴如氯仿、四氯化碳和二氯甲烷；(b)形成十二烷基硫酸鈉、水溶性載體組份如明膠、防腐劑和穩(wěn)定劑的水溶液，調(diào)節(jié)該溶液的pH至約10-11；以及(c)通過在高速和高剪切下混合使步驟(a)和(b)的溶液形成乳液；除去有機(jī)溶劑，噴霧干燥所得的乳狀液，得到類胡蘿卜素粉末。
在歐洲專利申請(qǐng)EP-0065193B1或相應(yīng)的美國專利US4522743中，記載了一種連續(xù)制備細(xì)分散的類胡蘿卜素粉末的方法，其中類胡蘿卜素的顆粒粒度基本上小于0.5微米。將該類胡蘿卜素于50-200℃下在小于10秒鐘之內(nèi)溶解在揮發(fā)性水可溶混性的有機(jī)溶劑中。在0-50℃下，通過與溶脹膠體的水溶液快速混合，將該類胡蘿卜素立刻由所得的分子分散溶液沉淀為膠態(tài)分散的形式。該類胡蘿卜素溶液的制備和該類胡蘿卜素的沉淀在兩個(gè)混合室中連續(xù)進(jìn)行。所得的分散體通常不含有溶劑和分散介質(zhì)。
但是，在經(jīng)濟(jì)和生態(tài)學(xué)上說，該方法的缺點(diǎn)是必須使用大量溶劑。
本發(fā)明的目的是提供這樣一種方法它在該活性成分轉(zhuǎn)化為細(xì)分散粉末的同時(shí)還克服了上述的缺點(diǎn)。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)連續(xù)方法中通過使用水不可溶混性的有機(jī)溶劑能夠獲得其中活性成分被細(xì)分散的粉狀制劑。
因此，本發(fā)明涉及一種連續(xù)制備粉狀類胡蘿卜素、視黃酸素(retinoid)或天然著色劑的方法，其中的活性成分是細(xì)分散的，該方法包括以下步驟a)在水不可溶混性的有機(jī)溶劑中形成活性成分的懸浮液，該溶劑中可以含或不含抗氧化劑和/或油；b)將步驟a)的懸浮液輸入到熱交換器中，將該懸浮液加熱至100-250℃，在熱交換器中的停留時(shí)間小于5秒；c)在20-100℃的溫度下將步驟b)的溶液快速與選擇性含有穩(wěn)定劑的溶脹膠體的水溶液混合；d)除去有機(jī)溶劑；e)將步驟d)的分散體轉(zhuǎn)化為粉狀制劑。
“細(xì)分散”一詞在本發(fā)明范圍內(nèi)指的是顆粒粒度小于1.5微米，優(yōu)選小于l微米，較優(yōu)選小于0.4微米。
“活性成分”一詞在本發(fā)明范圍內(nèi)指的是類胡蘿卜素、視黃酸素或天然著色劑。
本發(fā)明目的中的類胡蘿卜素具體說包括β-胡蘿卜素、β-阿樸-4’-胡蘿卜醛(carotenal)、β-阿樸-8’-胡蘿卜醛、β-阿樸-12’-胡蘿卜醛、β-阿樸-8’-胡蘿卜酸(carotenic acid)、蝦青素、角黃素、玉米黃素、隱黃素、檸檬黃素(citranaxanthin)、葉黃素、番茄紅素、園紅酵母素(torularodin)-醛、園紅酵母素-乙酯、鏈孢霉黃素(neurosporaxanthin)-乙酯、ζ-胡蘿卜素或去氫紅盤菌黃素。還包括天然的類胡蘿卜素。優(yōu)選為β-胡蘿卜素、蝦青素、角黃素、β-阿樸-8’-胡蘿卜醛和番茄紅素；較優(yōu)選為β-胡蘿卜素。
本發(fā)明用的天然著色劑具體包括姜黃素、胭脂蟲紅、胭脂紅、胭脂樹橙和它們的混合物。
優(yōu)選使用類胡蘿卜素實(shí)施本發(fā)明的方法。
步驟b)的溫度優(yōu)選為120-180℃，較優(yōu)選140-170℃，步驟c)的溫度優(yōu)選為50-80℃。
在熱交換器中的停留時(shí)間優(yōu)選為0.5-4秒，較優(yōu)選為1-3秒。
在本發(fā)明范圍中，術(shù)語“水不可溶混性有機(jī)溶劑”是指在常壓下有機(jī)溶劑在水中的溶解度小于10％。完成本發(fā)明連續(xù)方法的合適的水不可溶混性有機(jī)溶劑是鹵代脂族烴如氯仿、四氯化碳和二氯甲烷，水不可溶混性酯例如碳酸二甲基酯、甲酸乙酯、乙酸甲基-、乙基-或異丙基酯；或者水不可溶混性醚例如甲基-叔丁基醚等。優(yōu)選為碳酸二甲基酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯或乙酸異丙基酯、甲基-叔丁基醚。
在本發(fā)明范圍中，術(shù)語“溶膠脹體”是指明膠、碳水化合物如淀粉或淀粉衍生物、糊精、果膠、阿拉伯樹脂、辛烯基(octenyl)丁二酸酯淀粉糊精(CAPSULTM)、乳蛋白如酪蛋白和植物蛋白質(zhì)以及它們的混合物。優(yōu)選為魚明膠或淀粉衍生物。
為提高類胡蘿卜素的穩(wěn)定性，添加抗氧化劑是有好處的，抗氧化劑選自抗壞血酸、抗壞血酸棕櫚酸酯、dl-α生育酚、混合的生育酚、卵磷脂、丁基羥基甲苯、丁基-4-甲氧基苯酚和這些化合物的混合物。
抗氧化劑可以添加到基質(zhì)溶液或類胡蘿卜素溶液或兩者的溶液中。對(duì)于類胡蘿卜素溶液，優(yōu)選的抗氧化劑是dl-α-生育酚，對(duì)于水相溶液，則是抗壞血酸棕櫚酸酯。
在類胡蘿卜素懸浮液中溶解一種油也是有好處的，優(yōu)選玉米油。
下面參照附

圖1進(jìn)行說明，其流程圖適合于完成本發(fā)明的方法。整個(gè)方法連續(xù)進(jìn)行。
流程圖解釋如下含有溶脹膠體并含或不含穩(wěn)定劑的含水基質(zhì)在釜1中制備。
類胡蘿卜素在被選擇的溶劑中的懸浮液在釜2中制備。該懸浮液還可以含有一種抗氧化劑和一種油。
類胡蘿卜素懸浮液經(jīng)泵6送入到熱交換器4中。根據(jù)需要的停留時(shí)間調(diào)整流速，該停留時(shí)間是在給定溫度下類胡蘿卜素溶解于溶劑中所必需的時(shí)間。在熱交換器4中，類胡蘿卜素懸浮液被加熱到100-250℃，優(yōu)選120-180℃，較優(yōu)選140-170℃，并使胡蘿卜素溶解，加熱可以通過熱交換器間接加熱或者與蒸汽8混合而直接加熱。在熱交換器中的停留時(shí)間小于5秒，優(yōu)選1-3秒。
釜1的基質(zhì)溶液經(jīng)泵7輸入到釜3中。該流速取決于懸浮液流速和所需的乳液組份。在釜3中，類胡蘿卜素懸浮液和基質(zhì)混合，使用旋轉(zhuǎn)定子均質(zhì)器(rotor stator homogenizer)進(jìn)行乳化，使內(nèi)相的顆粒粒度達(dá)到大約為150-400nm?；旌辖Y(jié)束，溫度降低至20-200℃。
所得的分散液通過第二個(gè)熱交換器5，使其冷卻?？刂茖毫κ怪抵脸?。
利用常規(guī)方法例如蒸發(fā)除去溶劑。經(jīng)常規(guī)方法例如噴霧干燥或利用粉末捕集技術(shù)(powder catch)從所得的分散液中分離粉狀組份。
利用本發(fā)明方法能夠制造顏色范圍很寬的粉末。
通過下面的實(shí)施例來說明容易實(shí)施本發(fā)明的方法的具體方案。在含有5ppm類胡蘿卜素的水分散體中測(cè)定顏色強(qiáng)度，并且在1cm比色杯(E1/1-值)中計(jì)算在1％溶液中的消光度，給出顏色強(qiáng)度。平均顆粒粒度由Couter顆粒分析儀N4S測(cè)量。經(jīng)UV-分光鏡測(cè)量類胡蘿卜素含量。
實(shí)施例1溶劑乙酸乙酯，間接熱交換。
在釜1中制備含水基質(zhì)。在60℃的27.8kg的水中分散1.0kg抗壞血酸棕櫚酸酯。用NaOH(20％)將該分散液的pH值調(diào)節(jié)到7.2-7.6。然后，添加3.4kg的魚明膠和7.2kg的蔗糖。攪拌最終的混合物直到獲得粘稠透明的溶液。
在釜2的90g dl-α-生育酚、330g玉米油和7.5kg乙酸乙酯的混合物中分散0.75kg全-反式-β-胡蘿卜素晶體。
通過泵6將胡蘿卜素懸浮液以6kg/h的速度連續(xù)地送入到熱交換器4中，加熱至160℃，且將胡蘿卜素溶液化。在熱交換器中的停留時(shí)間是4秒。
通過泵7以9.2kg/h的流速將釜1的基質(zhì)溶液輸入到釜3中，與胡蘿卜素溶液混合。
在第二熱交換器5中將所得的乳濁液冷卻到60℃，壓力降至大氣壓。
在薄膜蒸發(fā)器中除去乙酸乙酯。所得的乳濁液的內(nèi)相顆粒粒度為225nm，進(jìn)行噴霧干燥。得到具有以下規(guī)格的粉末胡蘿卜素含量11.6％，E1/1=1015,λmax.440-460nm。該粉末易于溶于冷水中且具有濃的紅色。
實(shí)施例2溶劑乙酸異丙酯，直接熱交換(蒸汽)根據(jù)實(shí)施例1將1.25kg抗壞血酸棕櫚酸酯分散到60℃的30.9kg的水中。用NaOH(20％)將該分散體的pH值調(diào)節(jié)到7.2-7.6 。然后，添加5.1kg的魚明膠和7.1kg的蔗糖。攪拌上述得到的混合物直到獲得粘稠、透明的溶液。
在釜2中將0.75kg的角黃素晶體分散到0.10kg dl-α-生育酚、0.36kg玉米油和6.25kg乙酸異丙酯的混合物中。
將角黃素懸浮液借助泵6以6kg/h的速度連續(xù)地送入到混合室中，其中混合室的溫度經(jīng)注射蒸汽提高到170℃。然后，熱的角黃素分散液在2秒鐘之內(nèi)通過熱交換器4，在其中角黃素被溶解。
通過泵7以8.1kg/h的流速將釜1的基質(zhì)溶液送入到釜3中，與角黃素溶液混合。
在熱交換器5中將所得的乳濁液冷卻到60℃，壓力降至大氣壓。
在薄膜蒸發(fā)器中除去乙酸異丙酯。所得的乳濁液的內(nèi)相顆粒粒度為213nm，進(jìn)行噴霧干燥。得到具有以下規(guī)格的粉末角黃素含量12.3％，E1/1=905,λmax.470-485nm。該粉末易溶于冷水中且具有濃的櫻桃紅色。
實(shí)施例3溶劑乙酸異丙酯，直接熱交換(蒸汽)在釜1的27.56kg的水中溶解10.3kg魚明膠、20.6kg糖和2.78kg抗壞血酸棕櫚酸酯。用NaOH(20％)將該基質(zhì)的pH值調(diào)節(jié)到7.2-7.6。
在釜2的33.4kg的乙酸異丙基酯中分散6.68kgβ-胡蘿卜素、0.84kgdl-α-生育酚和3.34kg玉米油。
β-胡蘿卜素懸浮液通過泵6以25kg/h的流速輸入到熱交換器4中，在其中混以蒸汽，使出口溫度達(dá)到160℃。在熱交換器4中的停留時(shí)間為1.0秒?；|(zhì)經(jīng)泵7以34.5kg/h的流速送至釜3，在其中溶解的β-胡蘿卜素與基質(zhì)混合，并乳化于其中。在熱交換器5中該乳液被冷卻至60℃。
使用立式蒸發(fā)器從上述乳液中除去乙酸異丙酯。最終的乳液的內(nèi)相顆粒粒度為220nm，并進(jìn)行噴霧干燥。
最后的產(chǎn)品具有β-胡蘿卜素含量11.3％；E1/1:1159,λ max.440-460nm。該粉末易溶于水，溶液呈現(xiàn)很濃的黃色。
實(shí)施例4溶劑乙酸異丙酯，直接熱交換(蒸汽)在釜1的30.25kg的水中溶解9.25kg魚明膠、18.5kg糖和2.5kg抗壞血酸棕櫚酸酯。用NaOH(20％)將該基質(zhì)的pH值調(diào)節(jié)到7.2-7.6。
在釜2的30.0kg的乙酸異丙酯中分散6.0kgβ-胡蘿卜素、0.75kg dl-α-生育酚和3.0kg玉米油。
β-胡蘿卜素懸浮液通過泵6以20kg/h的流速送入到熱交換器4中，在其中混以蒸汽，使出口溫度達(dá)到158℃。在熱交換器4中的停留時(shí)間為1.3秒?；|(zhì)經(jīng)泵7以30.4kg/h的流速送至釜3，在其中溶解的β-胡蘿卜素與基質(zhì)混合，并乳化于其中。在熱交換器5中該乳液被冷卻至60℃。
使用立式蒸發(fā)器從上述乳液中除去乙酸異丙酯。最終的乳液的內(nèi)相顆粒粒度為240nm，并進(jìn)行噴霧干燥。
最后的產(chǎn)品具有β-胡蘿卜素含量11.2％；E1/1:795,λ max.440-460nm。該粉末易溶于水，溶液呈現(xiàn)很濃的紅色。
實(shí)施例5溶劑二氯甲烷，直接熱交換(蒸汽)在釜1的30.25kg的水中溶解9.25kg魚明膠、18.5kg糖和2.5kg抗壞血酸棕櫚酸酯。用NaOH(20％)將該基質(zhì)的pH值調(diào)節(jié)到7.2-7.6。
在釜2的30.0kg的二氯甲烷中分散6.0kgβ-胡蘿卜素、0.75kg dl-α-生育酚和3.0kg玉米油。
β-胡蘿卜素懸浮液通過泵6以20kg/h的流速送入到熱交換器4中，在其中混以蒸汽，使出口溫度達(dá)到145℃。在熱交換器4中的停留時(shí)間為1.3秒?；|(zhì)經(jīng)泵7以30.4kg/h的流速送至釜3，在其中溶解的β-胡蘿卜素與基質(zhì)混合，并乳化于其中。在熱交換器5中該乳液被冷卻至35℃。
使用立式蒸發(fā)器從上述乳濁液中除去二氯甲烷。最終的乳濁液的內(nèi)相顆粒粒度為196nm，并進(jìn)行噴霧干燥。
最后的產(chǎn)品具有β-胡蘿卜素含量9.9％；E1/1:1120,λmax.440-460nm。該粉末易溶于水，溶液呈現(xiàn)很濃的黃色。
權(quán)利要求
1．一種粉狀類胡蘿卜素、視黃酸素或天然著色劑的連續(xù)制備方法，其中的活性成分是細(xì)分散的，該方法包括以下步驟a)在水不可溶混性的有機(jī)溶劑中形成活性成分的懸浮液，該溶劑中可以含或不含抗氧化劑和/或油；b)將步驟a)的懸浮液輸入到熱交換器中，將該懸浮液加熱至100-250℃，在熱交換器中的停留時(shí)間小于5秒；c)在20-100℃的溫度范圍下將步驟b)的溶液快速與選擇性含有穩(wěn)定劑的溶脹膠體的水溶液混合d)除去有機(jī)溶劑；e)將步驟d)的分散體轉(zhuǎn)化為粉狀制劑。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中活性成分的顆粒粒度小于1.0微米，優(yōu)選小于0.4微米。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中步驟b)的溫度為120-180℃，優(yōu)選140-170℃，步驟c)的溫度為50-80℃。
4．根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其中在熱交換器中的停留時(shí)間為0.5-4秒，優(yōu)選1-3秒。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其中水不可溶混性有機(jī)溶劑是碳酸二甲基酯、甲酸乙酯、乙酸乙基-或異丙基酯、甲基-叔丁基醚或二氯甲烷。
6．根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其中活性成分是類胡蘿卜素。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中類胡蘿卜素選自β-胡蘿卜素、β-阿樸-4′-胡蘿卜醛、β-阿樸-8′-胡蘿卜醛、β-阿樸-12’-胡蘿卜醛、β-阿樸-8′-胡蘿卜酸、蝦青素、角黃素、玉米黃素、隱黃素、檸檬黃素、葉黃素、番茄紅素、園紅酵母素-醛、園紅酵母素-乙酯、鏈孢霉黃素-乙酯、ξ-胡蘿卜素或去氫紅盤菌黃素。
8．根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的方法，其中溶脹膠體選自明膠、淀粉或淀粉衍生物、糊精、果膠、阿拉伯樹膠、辛烯基丁二酸酯淀粉糊精、乳蛋白和植物蛋白質(zhì)以及它們的混合物。
9．根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其中抗氧化劑自抗壞血酸、抗壞血酸棕櫚酸酯、dl-α生育酚、混合的生育酚、卵磷脂、丁基羥基甲苯、丁基-4-甲氧基苯酚和這些化合物的混合物。
10．根據(jù)權(quán)利要求l-9中任一項(xiàng)的方法，其中活性成分溶液通過熱交換器進(jìn)行間接加熱或與蒸汽混合進(jìn)行直接加熱，并且在串聯(lián)連接的混合設(shè)備中對(duì)在溶脹膠體中的活性成分連續(xù)進(jìn)行沉淀。
11．根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述方法制備的并含有0.5-25％重量的活性成分的粉狀制劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)制備粉狀類胡蘿卜素、視黃酸素或天然著色劑的方法,其中的活性成分是細(xì)分散的,該方法包括以下步驟:a)在水不可溶混性有機(jī)溶劑中形成活性成分的懸浮液,該溶劑中可以含或不含抗氧化劑和/或油;b)將步驟a)的懸浮液輸入到熱交換器中,將該懸浮液加熱至100—250℃,在熱交換器中的停留時(shí)間小于5秒;c)在20—100℃的溫度范圍下將步驟b)的溶液快速與選擇性含有穩(wěn)定劑的溶脹膠體的水溶液混合;d)除去有機(jī)溶劑;e)將步驟d)的分散體轉(zhuǎn)化為粉狀制劑。
文檔編號(hào)C07C403/24GK1231843SQ99102900
公開日1999年10月20日 申請(qǐng)日期1999年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月23日
發(fā)明者赫爾曼·斯坦, 克勞斯·維爾多特, 楊賓 申請(qǐng)人:霍夫曼-拉羅奇有限公司