Спосіб одержання багатошарових капсул

1. Спосіб одержання багатошарових капсул, який включає подачу капсулоутворювача, який є внутрішнім умістом капсули, до формуючого середовища, який відрізняється тим, що як внутрішній уміст використовують 0,5...2,0 ваг. % розчин водо C2 2 (19) 1 3 є основним принципом ефективного лікування, профілактики, підвищення біологічної цінності, терапії тощо. Для того, щоб таке лікування, профілактика або терапія стали звичайною процедурою, дуже важливо розробити такі системи, що забезпечували б пролонговане вивільнення та ефективну in vivo-доставку інкапсульованих речовин до органів або клітин-мішень, при цьому повністю зберігались властивості цих речовин. Технічним результатом заявленого винаходу є багатошарові капсули, одержані шляхом гелеутворення, що мають кулясту або близьку до кулястої геометричну форму, діаметром від 1,5 до 10,0мм, вкритої за потреби підвищення споживних характеристик відповідним зовнішнім покриттям різного кольору та складу. За своєю структурою винахід характеризується наявністю внутрішнього умісту та гелеподібної багатошарової оболонки заданої товщини, до складу якої входить кальцію альгінат. Гелеподібна оболонка може складатись з двох або більшої кількості шарів, до складу яких входить кальцію альгінат в різних концентраціях або суміш кальцію альгінату з речовинами неіоногенної полісахаридної природи (ксантан, карагенан, гарофін, гуміарабік, геланова камідь, крохмаль модифікований, гуарова камідь, агарова камідь, міскитова камідь, похідні целюлози, камідь подорожника, камідь тамаринда, камідь ріжкового дерева та інш.), білкової природи (желатин, білкові ізоляти, білкові препарати тощо) або їх сумішами, при цьому шляхом іонотропно-термотропного гелеутворення утворюються змішані гелі. Внутрішній уміст капсул представляє собою гідрофільну речовину, та/або емульсію, та/або водну суспензію, та/або дисперсію, в якій складові частини знаходяться у вигляді непрозорого або прозорого колоїдного розчину та/або в емульгованому стані. Капсули за даним винаходом стійкі до дії кислих середовищ, пепсину, володіють термостабільними властивостями, гідролітичною та ферментативною стійкістю, підвищеною міцністю та стабільністю до зовнішньої дії або втручання, механічною та осмотичною стійкістю до дії зовнішніх фізико-хімічних чинників, таких як механічний вплив, підвищення температури, зміна тиску. Капсули за даним винаходом створюють перешкоду щодо проникненню речовини, що знаходиться в капсулі, до зовнішнього середовища. Капсули за даним винаходом мають тривалий термін зберігання. Сутність способу що заявляється виходить із суті хімічної реакції заміщення, яка лежить в основі утворення кальцію альгінату: n(AlgNa) + m(СаСІ2) x(AlgCa) + yNaCI, де n, m, х, у - стехіометричні коефіцієнти. Згідно з законом збереження мас реакція проходить кількісно, що враховано стехіометричними коефіцієнтами, тобто кількісно n (ваг.%) натрію альгінату відповідає m (ваг.%) кальцію хлориду. Якщо приготувати розчин солі у воді і дозувати його до розчину натрію альгінату, то на поверхні каплі виникає оболонка кальцію альгінату, маса та товщина якої буде пропорційна кількості кальцію хлориду та часу витримки в розчині натрію альгі 92250 4 нату. Процес виникнення оболонки розтягнуто в часі. Тому є можливість переносити одержану капсулу із одного розчину натрію альгінату до іншого, у якому концентрація натрію альгінату буде відмінна за попередню, що дає можливість утворити іншу за властивостями додаткову оболонку. Такий підхід може реалізуватися багатократно за умови, що концентрація кальцію хлориду буде достатня для виникнення нової оболонки. За необхідності до складу розчинів натрію альгінату можна додатково вносити інші речовини, які не будуть блокувати хімічну реакцію, в т.ч. неіоногенні полісахариди, білки, барвники, вітаміни, що дозволяє створювати капсули з регульованим складом та властивостями. Відомий спосіб [1] одержання складу оболонки твердої капсули, що містить желатин та гідрофільне з'єднання, відмінний тим, що, з метою підвищення міцності капсул, вони містять гідрофільну речовину - поперечно-зшиту натрієву сіль карбоксиметилцелюлози з довжиною волокон 50...300мкм в кількості 1...2%. Недоліком цього способу є неможливість регулювання товщини оболонки, капсули не володіють термостабільними властивостями. Відомий спосіб [2] одержання желатинової основи для капсулювання жиророзчинних харчових продуктів, яка містить желатин харчовий, гліцерин, антисептик, натрію альгінат і дистильовану воду. Введення вказаного компоненту до складу желатинової основи дозволяє збільшити вихід готового продукту на 14,2% при збереженні якості капсульованого продукту, підвищує межу пружності оболонки капсул в 1,2 рази. За вказаним способом відсутня можливість регулювання товщини оболонки капсул, капсули мають недостатню стійкість до кислих середовищ, не мають стійкість до дії зовнішніх чинників, таких як механічний вплив, підвищення температури, зміна тиску тощо. Відомий спосіб [3] одержання м'якої желатинової капсули, що складається з оболонки та ядра, що містить водорозчинні біологічно-активні речовини та розчин жиророзчинних біологічно-активних речовин в олії; згідно винаходу, водо- і жиророзчинні біологічно-активні речовини включені до різних структурних елементів капсули, при цьому водорозчинні речовини включені в матеріал оболонки, а жиророзчинні речовини включені до ядра з утворенням гомогенної фази в кожному із структурних елементів капсули. Недоліком винаходу є те, що капсули не володіють підвищеною міцністю та стійкістю до зовнішньої дії або втручання, механічною стійкістю до дії таких фізико-хімічних чинників, як підвищення температури або зміна тиску. За цим способом немає можливості регулювання товщини оболонки. За прототип винаходу, що заявляється, вибрано спосіб виробництва капсульованих харчових продуктів [4], що полягає в приготуванні суміші для формування капсул, формуванні гранул шляхом подання приготованої суміші під тиском у пристрій, який відрізняється тим, що суміш готують із стабілізатором-капсулоутворювачем (натрієм альгінатом або пектином) у пароварильних котлах, під час 5 нагрівання до температури від 80... 95 С додають туди ароматизатори, регулятори кислотності, консерванти, моносахариди та дисахариди, після чого суміш охолоджують, а в іншій ємності готують кислотну або кальцієву ванну та під тиском насоса подають приготовану суміш до екструдера для формування шматочків, які поміщають у кислотну або кальцієву ванну, де під дією кислоти або хлориду кальцію формуються капсули, всередині яких знаходиться в'язка маса, а зовні - жорстка оболонка, після цього готовий продукт виймають з ванни та видаляють зайву рідину. Недоліки цього винаходу базуються в самій його суті, оскільки капсулоутворювач (натрію альгінат або пектин) подаються до кислотної або кальцієвої ванни, що не дає можливості одержувати багатошарову капсулу, регулювати склад оболонок, контролювати дифузію кальцію та призводить до виникнення неконтрольованого за властивостями гелю. Крім цього даний спосіб характеризується складністю та високими трудо- та енергоємністю. Перелічені недоліки зазначених способів та прототипу ліквідуються при використанні наступного способу. Для реалізації винаходу передбачається приготування двох або більшої кількості розчинів формуючого середовища на основі натрію альгінату різної концентрації та розчину та/або емульсії, та/або суспензії, та/або дисперсії рецептурної суміші для капсулювання на основі водорозчинної солі кальцію, наприклад кальцію хлориду. Кількість кальцію хлориду розраховують таким чином, щоб його було достатньо для послідовного реагування з усіма розчинами натрію альгінату. Кожен з цих розчинів тимчасово ізольований один від одного до контакту при змішуванні та має як мінімум один компонент з високим хімічним потенціалом, наявність якого призводить до хімічної реакції при змішуванні з виникненням нової речовини з низькими хімічним потенціалом та спорідненістю до розчинника, що призводить до її виділення в окрему фазу. При взаємодії вищезазначених речовин в технологічному потоці виникає кальцію альгінат - речовина не розчинна у воді, яка здатна виділятися в окрему фазу й характеризується низьким хімічним потенціалом. У розчинному стані натрію альгінат та кальцію хлорид володіють високою хімічною спорідненістю, яка при контакті визначає перебіг хімічної реакції, пов'язаної зі зміною складу системи. При взаємодії розчинів цих речовин в системі порушується термодинамічна та хімічна рівновага, що спричиняє виникненню іонообмінного процесу, який призводить до певного структурування системи та з хімічної точки зору цей процес є іонообмінною реакцією, під час перебігу якої однозарядні іони натрію заміщуються на двозарядні іони кальцію. Основними етапами одержання винаходу у формі капсул за зазначеним способом є наступні: - переведення речовин, що вступають до реакції іонообміну при змішуванні, у розчинний стан за обґрунтованих концентрацій та структурномеханічних показників; 92250 6 - монодисперсний розпад кальційвміщуючої рецептурної суміші на краплини з необхідними фізичними характеристиками та утворення першого шару оболонки капсул шляхом екструзійного введення сформованих краплин до першого формуючого розчину натрію альгінату; - відділення сформованих капсул з однією оболонкою від першого формуючого середовища, внесення капсул до наступного формуючого середовища; - контрольоване масоперенесення іонів кальцію в другому формуючому розчині натрію альгінату з поступовим одержанням фізичної форми багатошарової капсули з заданими структурномеханічними показниками. - відділення двошарової капсули від другого формуючого середовища з одержанням кінцевого продукту. Для створення першого шару капсул доцільно використовувати низько концентровані (0,5...2,0ваг.%) розчини натрію альгінату, що дозволяє легко екструдувати внутрішній уміст капсули із-за низької в'язкості формуючого середовища. Концентрація водорозчинної солі кальцію у внутрішньому умісті може бути не обмеженою, але обов'язково має перевищувати стехіометричне співвідношення, яке характерне для виникнення першого шару. Кількість водорозчинної солі кальцію вноситься із необхідності утворення кількості шарів, тобто для двошарової капсули вона буде меншою, чим для тришарової за той же час обробки, але обов'язково більшою, чим за стехіометричне співвідношення при одержанні першого шару. Експериментальне встановлено, що мінімальне співвідношення, за якого виникають капсули - натрію альгінату (%) до водорозчинної солі кальцію (%) як 1:0,3, тобто для 1,0% розчину натрію альгінату це концентрація кальцію хлориду 0,3%, для 0,5% розчину натрію альгінату -0,15%; максимальне співвідношення - 1:5,0, так як за вищих концентрацій утворені капсули першого шару мають пористу структуру та втрачають форму за рахунок витікання внутрішнього умісту. Концентрація натрію альгінату в другому і наступних формуючих розчинах може бути значно вищою (0,5...10,0ваг.%), ніж у першому, так як в'язкість за цих умов не є перепоною для внесення капсули до розчину. Для кожного з формуючих розчинів, а також до внутрішнього умісту можливо вносити додаткові речовини для збагачування багатошарових кінцевих продуктів з точки зору їх харчової та біологічної цінності, за умови, що ці речовини не будуть блокувати реакцію іонообміну. Більш детально спосіб пояснюється на наступних прикладах. Приклад 1. Готують 100г водного розчину внутрішнього умісту, який складається з 0,5г (0,5ваг.%) кальцію хлориду, 0,3г (0,3ваг.%) полісахариду ксантану та 99,2г (99,2ваг.%) води питної. Цей розчин представляє собою суміш для капсулювання. Готують 100г формуючого розчину для утворення першого шару оболонки капсули, який складається з 0,5г (0,5ваг.%) натрію альгінату та 99,5г (99,5ваг.%) води питної. Співвідношення (г/г) 7 натрію альгінату до солі кальцію становить 1:1, що перевищує критичне 1:0,3. Готують формуючий розчин для утворення наступного шару оболонки капсули, який складається з 0,5г (0,5ваг.%) натрію альгінату, 0,3г (0,3ваг.%) ксантану та 99,2г (99,2ваг.%) води питної. Формуючі розчини окремо один від одного поміщають до скляних стаканів та приводять до кругового руху. До першого розчину через повітря екструдують краплі діаметром 1,0мм і витримують у розчині 60 секунд до одержання капсул з діаметром 1,2мм з одним шаром оболонки. Одержані одношарові капсули відділяють від першого та поміщають до наступного формуючого розчину, де витримують до тих пір, поки не вирівнюється концентрація іонів кальцію у внутрішньому умісті та оболонках і закінчується приріст маси. Капсули відділяють від формуючого середовища, промивають питною водою від надлишків розчину натрію альгінату. Одержують двошарові капсули з рідким внутрішнім умістом діаметром 2,0мм. Мета способу досягається. Приклад 2. Готують 100г водного розчину внутрішнього умісту, який складається з 2,0г (2,0ваг.%) кальцію цитрату, 1,0г (1,0ваг.%) натрій карбоксиметилцелюлози, 5,0г (5,0ваг.%) цукру та 92,0 (92,0ваг.%) води питної. Цей розчин представляє собою суміш для капсулювання. Готують формуючий розчин для утворення першого шару оболонки капсули, до складу якого входить 2,0г (2,0ваг.%) натрію альгінату та 98,0г (98,0ваг.%) води питної. Готують формуючий розчин для утворення другого шару оболонки капсули, який складається з 0,5г (0,5ваг.%) натрію альгінату, 1,0г (1,0ваг.%) суспендованого активованого вугілля та 98,5г (98,5ваг.%) води питної. Готують формуючий розчин для утворення наступного шару оболонки капсули, до складу якого входить 10,0г (10,0ваг.%) натрію альгінату та 90,0г (90,0ваг.%) води питної. Співвідношення (г/г) натрію альгінату до водорозчинної солі кальцію складає 1:5. Всі розчини окремо один від одного поміщають до функціональних ємностей та приводять до кругового руху. Внутрішній уміст у вигляді крапель діаметром 5,0мм через повітря екструдують до першого формуючого середовища та витримують в ньому 120 секунд. Одержують одношарові капсули діаметром 5,2мм. Капсули відділяють від першого формуючого розчину та поміщають до другого, де витримують 120 секунд. Одержують двошарові капсули діаметром 5,5мм. Капсули відділяють від другого формуючого середовища та поміщають до наступного, де витримують протягом часу, що забезпечує вирівнювання концентрації іонів кальцію у внутрішньому умісті та оболонках капсул, після якого не відбувається подальше зростання маси та діаметру капсул. Одержують капсули діаметром 7,0мм, що мають внутрішній уміст та тришарову оболонку, кожен шар якої має свої певні властивості. Мета способу досягається. Приклад 3. Готують 100г водного розчину внутрішнього умісту, до складу якого входить 0,6г 92250 8 (0,бваг.%) кальцію хлориду, 0,1г (0,1ваг.%) вітаміну В1, 2,0г (2,0ваг.%) гуарової камеді та 97,3г (97,3ваг.%) води питної. Цей розчин представляє собою суміш для капсулювання. Готують 100,0г формуючого розчину для утворення першого шару оболонки капсули, до складу якого входить 2,0г (2,0ваг.%) натрію альгінату, 0,7г (0,7ваг.%) вітаміну С та 97,3г (97,3ваг.%) води питної. Співвідношення (г/г) натрію альгінату до водорозчинної солі кальцію складає 1:0,3. Готують 100,0г формуючого розчину для утворення наступного шару оболонки капсули, до складу якого входить 3,0г (3,0ваг.%) натрію альгінату, 2,0г (2,0ваг.%) альбуміну яєць та 95,0г (95,0ваг.%) води питної. Формуючі розчини окремо один від одного поміщають до функціональних ємностей та приводять до кругового руху. Внутрішній уміст у вигляді крапель діаметром 8,5мм через повітря екструдують до першого формуючого розчину та витримують в ньому 100 секунд. Одержують одношарові капсули діаметром 9,0мм. Капсули відділяють від першого формуючого розчину та поміщають до наступного, де витримують протягом часу, що забезпечує вирівнювання концентрації іонів кальцію у внутрішньому умісті та оболонках, після якого не відбувається подальше зростання маси та діаметру капсул. Капсули відділяють від формуючого розчину, промивають питною водою. Одержують капсули діаметром 10,0мм, що містять вітаміни В1, С та складаються з внутрішнього умісту та двошарової оболонки. Мета способу досягається. Приклад 4. Готують 100,0г внутрішнього умісту, що складається з 0,15г (0,15ваг.%) кальцію хлориду, 0,3г (0,3ваг.%) ксантану та 99,55г (99,55ваг.%) води питної. Цей розчин представляє собою суміш для капсулювання. Готують 100,0г формуючого розчину для утворення першого шару оболонки капсули, який складається з 0,4г (0,4ваг.%) натрію альгінату та 99,6г (99,6ваг.%) води питної. Співвідношення (г/г) натрію альгінату до водорозчинної солі кальцію складає 1;0,27. Готують 100,0г формуючого розчину для утворення наступного шару оболонки капсули, до складу якого входить 1,1г (1,1ваг.%) натрію альгінату, 0,3г (0,3ваг.%) ксантану та 98,6г (98,бваг.%) води питної. При введенні внутрішнього умісту до першого формуючого розчину та витримки 125 секунд капсули не утворюються за причини низької концентрації натрію альгінату та невідповідності співвідношення концентрацій натрію альгінату до водорозчинної солі кальцію. При введенні внутрішнього умісту до другого формуючого розчину за причини невідповідності співвідношень оболонка не утворюється. Мета способу не досягається. Приклад 5. Те ж саме, що у прикладі 2, але відрізняється тим, що для утворення першого формуючого розчину використовують натрію альгінат з концентрацією 2,1ваг.%, а в суміші для капсулювання - 3,0ваг.% кальцію хлориду. За високої в'язкості натрію альгінату, не зважаючи на достатнє співвідношення натрію альгінату та кальцію хло 9 92250 риду, капсули не утворюються. Мета способу не досягається. Реалізація запропонованого способу дозволяє одержувати багатошарові капсули з порожниною, які характеризуються заданою міцністю, проникністю, складом, структурно-механічними та органолептичними властивостями. Література: 1. Пат. SU 1743333 A3 СССР, А 61 К 9/48. Состав оболочки твердой капсулы / Брайан Эллвуд Джоунз. - 4356546/14; Заявл. 09.09.1988; Опубл. 23.06.1992. Бюл. №23. 2. Пат. RU 2223014 С2 Россия, МПК7 А 23 Р 1/04, А 23 L 1/325, А 61 К 9/48. Желатиновая осно Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 10 ва для капсулирования жирорастворимых пищевых продуктов / Деркач С.Р., Воронько Н.Г., Петров Б.Ф. - 2002102110/13; Заявл. 23.01.2002; Опубл. 10.02.2004. 3. Пат. RU 2157192 СІ Россия, А 61 К 9/48. Мягкая желатиновая капсула / Макаров В.Г., Дадали В.А., Шиков А.Н. - 99111660/14; Заявл. 01.06.1999; Опубл. 10.10.2000. 4. Пат. 5808 Україна, МПК7 А 23 В 7/14. Спосіб виробництва капсулованих харчових продуктів / Калина В.П., Коваленко І.А., Пісчанський B.I. 20040807160; Заявл. 30.08.2004; Опубл. 15.03.2005. Бюл. №3/2005. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601