Способ получения стабильных сухих порошков жирорастворимых витаминов или каротиноидов

Изобретение относится к области производства витаминсодержащих готовых форм субстанций, используемых в ветеринарии, животноводстве и птицеводстве для повышения естественной резистентности живого организма путем скармливания во всех видах витаминно-минеральных премиксов и белково-минеральных витаминных добавок, а именно к способу получения стабильных сухих порошков жирорастворимых витаминов. Способ осуществляют путем сорбции на предварительно дегазированном в вакууме модифицированном углероде разбавленного в легколетучем растворителе масляного раствора или суспензии не менее одного жирорастворимого витамина или каротиноида с последующим добавлением раствора пленкообразующего полимера в легколетучем растворителе и антиспекателя и перемешиванием до получения однородного сухого порошка. Технический результат: повышение технологичности, снижение себестоимости продукта, уменьшение потерь активной субстанции, повышение биодоступности активной субстанции и расширение функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области производства витаминсодержащих готовых форм субстанций, используемых в ветеринарии, животноводстве и птицеводстве для повышения естественной резистентности живого организма путем скармливания во всех видах витаминно-минеральных премиксов и белково-минеральных витаминных добавок.

Известны способы получения стабильных, жирорастворимых витаминных и/или каротиноидных продуктов из водной эмульсии, состоящей из желатина, жирорастворимого витамина и/или каротиноида, эмульгатора, дубителя, антиоксиданта и других добавок. В процессе образования псевдоожиженного слоя эмульсию напыляют на частицы крахмала и превращают в сухой порошок, который затем нагревают до температуры от 55 до 180°С с целью формирования желатиновой оболочки, препятствующей агрессивному воздействию кислорода воздуха [ЕПВ-0-285682].

Европейский патент [ЕР-А-0494417] защищает процесс формирования микрогранул в процессе распылительной сушки аналогичной эмульсии, в которой в качестве дубителей используют водно-растворимые соли карбоновых кислот при температуре 55-180°С.

Недостатком описанных аналогов является применение дорогого и сложного оборудования (гомогенизатор, установка распылительной сушки, установка псевдоожиженного слоя, использование инертного газа), значительные энергетические затраты на вывод воды из микрогранул, потери активной термолабильной субстанции за счет применения высоких температур при сушке, ограничение концентрационных возможностей активной субстанции в готовой форме.

Сокращение времени сушки, т.е. периода пребывания активной субстанции в зоне высоких температур, достигнуто в способе по патенту США № 4519961, согласно которому предварительно готовят эмульсию и вводят ее в камеру распылительной сушки (либо в псевдоожиженный слой) одновременно с гидрофобным силикагелем, способным уменьшить время сушки и свести к минимуму слипание частиц. При этом силикагель легко отделяют сепарацией и снова вводят в процесс сушки. Однако технологический процесс не упростился, поскольку для получения конечного продукта используют ту же водную эмульсию и на первой стадии формируют гидрофильную защитную оболочку, которую необходимо дубить. Концентрационные пределы в готовой форме в сторону увеличения соответствуют прежним значениям. Для реализации способа применяется то же оборудование, что и в предыдущем аналоге, Известен также способ получения стабильных сухих порошков жирорастворимых витаминов на твердом носителе в виде высокопористого кремнезема - диоксида кремния, основанный на смешении рассчитанных количеств витамина Е, его ацетата и или других эфиров, а также витаминов А, D или К, и дискретных частиц диоксида кремния размером около 300 мкм, с последующим микрокапсулированием или таблетированием смеси [патент США № 4603143, опубл. 26.07.86]. Высокопористый кремнезем, используемый по этому способу в качестве твердого носителя, характеризуется высоким маслопоглощением, превышающим 3 см/г, но имеет свои специфические особенности.

Способ характеризуется простотой технологического оборудования и щадящим температурным режимом.

Недостатками способа являются ограниченные возможности кремнезема как твердого носителя. Он практически пригоден только к относительно устойчивым субстанциям витамина Е и D и обладает ограниченной концентрационной емкостью. Предположительно, упрощение способа по сравнению с предыдущими аналогами привело к сужению его функциональных возможностей.

Известны также твердая углеродная матрица, имеющая гидрофобную природу в виде модифицированного углерода, а также его разновидность - углеродная смесь высокой реакционной способности по патенту RU № 2163883, которые характеризуются высокоразвитой поверхностью и высокой маслоемкостью.

Таким образом, из технического уровня не выявлен прототип заявляемому изобретению как по совокупности существенных признаков, так и по достигаемым техническим результатам.

Задачей изобретения является упрощение способа получения стабильных сухих порошков активной субстанции в виде жирорастворимых витаминов или каротиноидов при одновременном расширении его функциональных возможностей.

Техническими результатами, которые могут быть получены при использовании способа, являются:

- повышение технологичности;

- снижение себестоимости продукта;

- уменьшение потерь активной субстанции;

- повышение биодоступности активной субстанции;

- расширение функциональных возможностей.

Решение указанной задачи и достижение вышеперечисленных результатов стало возможным благодаря тому, что способ получения стабильно сухих порошков жирорастворимых витаминов или каротиноидов, включающий сорбцию твердой гидрофобной матрицей не менее одного жирорастворимого витамина и каротиноида, в качестве твердой гидрофобной матрицы используют предварительно дегазированный в вакууме модифицированный углерод, к твердой гидрофобной матрице добавляют разбавленные в легколетучем растворителе масляный раствор или суспензию не менее одного жирорастворимого витамина или каротиноида, легколетучий растворитель отгоняют в вакууме при 40-60°С, затем к матрице добавляют раствор пленкообразующего полимера в легколетучем растворителе, легколетучий растворитель отгоняют в вакууме, затем в полученную сухую массу загружают антиспекатель и перемешивают до получения однородного сухого порошка.

В частном примере выполнения заявляемого способа в качестве модифицированного углерода используют углеродную смесь высокой реакционной способности.

Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет уменьшить до минимума потери термолабильной активной субстанции во время технологического процесса за счет ведения операций способа в вакууме, а также использования в технологическом процессе не воды, а легколетучего растворителя, который отгоняют в вакууме при 40-60°С, т.е. устраняется необходимость применения высокотемпературного режима в процессе сушки термолабильного готового продукта.

Использование в качестве твердой гидрофобной матрицы модифицированного углерода, т.е. углерода с высокоразвитой сорбционной поверхностью, обладающей сродством по отношению к жирорастворимым витаминам и каротиноидам, способной сорбировать их в количестве до 50 г на 1 г и его разновидности - углеродной смеси высокой реакционной способности, а также их предварительная дегазация в вакууме для удаления кислорода воздуха позволяет расширить функциональные возможности способа, т.е. достичь универсальности технологии для всех жирорастворимых витаминов и каротиноидов, а также возможного концентрационного предела активной субстанции в микрогранулах готовой формы.

Упрощение способа и применение недорогой технологической оснастки, а также снижение потерь активной субстанции и энергозатрат позволяют, соответственно, снизить себестоимость готового продукта.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

В реакционную емкость загружают расчетное количество модифицированного углерода или, в частном примере исполнения, углеродную смесь высокой реакционной способности. Затем в вакууме проводят дегазацию твердой гидрофобной матрицы до полного удаления кислорода. К подготовленной твердой гидрофобной матрице добавляют разбавленные в легколетучем растворителе расчетное количество масляного раствора или суспензию не менее одного жирорастворимого витамина или каротиноида, что позволяет равномерно распределить масляный раствор в модифицированном углероде, после чего легколетучий растворитель отгоняют в вакууме при 40-60°С. Затем аналогично загружают раствор пленкообразующего полимера в легколетучем растворителе. После равномерного распределения пленкообразующего полимера в модифицированном углероде легколетучий растворитель отгоняют под вакуумом, а в полученную сухую массу загружают антиспекатель и перемешивают до получения однородного сухого порошка.

Практическая применимость заявляемого способа показана на следующих примерах конкретного исполнения.

Пример 1.

В реакционную емкость, в качестве которой используют круглодонную колбу роторного испарителя, загружают 0,2 г твердой гидрофобной матрицы, в качестве которой используют модифицированный углерод, и проводят его дегазацию при 10 мм рт.ст. до удаления адсорбированного воздуха. Затем загружают 3,0 г масляного раствора витамина А-ацетата активностью 1,5 млн. МЕ/г, растворенного в 10 мл хлористого метилена, и отгоняют легколетучий растворитель в вакууме при 15 мм рт.ст. и температуре 40-60°С, после чего в круглодонную колбу загружают раствор пленкообразующего полимера, в качестве которого используют раствор 0,5 г поливинилпироллидона в 15 мм хлористого метилена. После отгонки хлористого метилена в вакууме загружают 4,0 г антиспекателя, в качестве которого берут Са₃(РО)₂ и перемешивают сухую массу до образования однородной массы мелких частиц сухого порошка. Получают 7,5 г. сухого порошка витамина А-ацетата с активностью 569625 МЕ/г.

При хранении в темном месте и температуре не выше 18°С в течение 15 месяцев активность витамина А-ацетата составила 536625 МЕ/г.

Пример 2.

В реакционную емкость, в качестве которой используют круглодонную колбу роторного испарителя, загружают 0,2 г твердой гидрофобной матрицы, в качестве которой используют модифицированный углерод, проводят его дегазацию при 10 мм рт.ст. до удаления адсорбированного воздуха. Затем загружают 4,0 г масляного раствора витамина А-ацетата активностью 1,85 млн. МЕ/г, растворенного в 10 мл хлористого метилена и отгоняют растворитель под вакуумом при 15 мм рт.ст. и температуре 40-60°С, после чего в колбу загружают раствор пленкообразующего полимера в виде раствора, содержащего 0,5 г поли-N-винилпироллидона в 15 мм хлористого метилена. После отгонки хлористого метилена в вакууме загружают 4,0 г антиспекателя, в качестве которого берут крахмал, и перемешивают сухую массу до образования однородной массы мелких частиц сухого порошка. Получают 9,0 г сухого порошка витамина А-ацетата с активностью 803848 МЕ/г.

При хранении сухого порошка в темном месте и температуре не выше 18°С в течение 15 месяцев активность витамина А-ацетата составляет 753618 МЕ/г

Пример 3.

В реакционную емкость, в качестве которой используют круглодонную колбу роторного испарителя, загружают 0,5 г твердой гидрофобной матрицы, в качестве которой используют модифицированный углерод в виде углеродной смеси высокой реакционной способности, проводят его дегазацию при 10 мм рт.ст. до удаления адсорбированного воздуха. Затем загружают 6,0 г масляного раствора витамина А-ацетата активностью 1,85 млн. МЕ/г, растворенного в 10 мл хлористого метилена, отгоняют хлористый метилен в вакууме при 15 мм рт.ст. и температуре 40-60°С, после чего в круглодонную колбу загружают раствор пленкообразующего полимера в виде раствора, содержащего 0,5 г поли-N-винилпироллидона в 15 мл хлористого метилена. После отгонки хлористого метилена в вакууме загружают 4,0 г антиспекателя, в качестве которого берут Са₃(РО₄)₂ и перемешивают сухую массу до образования однородной массы мелких частиц сухого порошка. Получают 11,2 г сухого порошка витамина А-ацетата с активностью 1141472 МЕ/г.

При хранении сухого порошка в темном месте при температуре не выше 18°С в течение 15 месяцев активность витамина А-ацетата составляет 1078692 МЕ/г.

Пример 4.

В реакционную емкость, в качестве которой используют круглодонную колбу роторного испарителя, загружают 0,2 г твердой гидрофобной матрицы, в качестве которой используют модифицированный углерод в виде углеродной смеси высокой реакционной способности, проводят его дегазацию при 10 мм рт.ст. до удаления адсорбированного воздуха. Затем загружают 4,0 г 30% суспензии бета-каротина, растворенной в 10 мл хлористого метилена, и отгоняют растворитель в вакууме при 15 мм рт.ст. и температуре 40-60°С, после чего в круглодонную колбу загружают раствор пленкообразующего полимера, который содержит 1,0 г колликута МАЕ 100Р в 25 мл легколетучего растворителя - изопропиловый спирт:ацетон = 6:4 в объемных отношениях. После отгонки легколетучего растворителя в вакууме загружают 3,0 г антиспекателя, в качестве которого берут Ca₃(PO₄)₂, и перемешивают сухую массу до образования однородной массы мелких частиц сухого порошка. Получают 11,2 г сухого порошка с содержанием бета-каротина 14,6%.

При хранении сухого порошка в темном месте и температуре не выше 18°С в течение 15 месяцев содержание бета-каротина составляет 13,87%.

Пример 5.

В реакционную емкость, в качестве которой используют круглодонную колбу роторного испарителя, загружают 0,2 г. твердой гидрофобной матрицы, в качестве которой используют модифицированный углерод, проводят его дегазацию при 10 мм рт.ст. до удаления адсорбированного воздуха. Затем загружают 2,3 г 30% суспензии бета-каротина, растворенной в 10 мл хлористого метилена, и отгоняют легколетучий растворитель в вакууме при 15 мм рт.ст. при температуре 40-60°С, после чего в круглодонную колбу загружают раствор пленкообразующего полимера в виде колликута МАЕ 100Р, содержащий 1,0 г колликута в 25 мл легколетучего растворителя - изопропиловый спирт:ацетон = 6:4 в объемных отношениях. После отгонки легколетучего растворителя в вакууме загружают 3,0 г антиспекателя, в качестве которого берут Са₃(РО₄)₂, перемешивают сухую массу до образования однородной массы мелких частиц сухого порошка. Получают 6,3 г сухого порошка с содержанием бета-каротина 10,6%.

При хранении сухого порошка в темном месте и температуре не выше 18°C в течение 15 месяцев содержание бета-каротина составляет 10,0%.

Пример 6.

В реакционную емкость, в качестве которой используют круглодонную колбу роторного испарителя, загружают 0,5 г твердой гидрофобной матрицы, в качестве которой используют модифицированный углерод в виде углеродной смеси высокой реакционной способности, проводят его дегазацию при 10 мм рт.ст. до удаления адсорбированного воздуха. Затем загружают 2,7 г масляного раствора витамина Е-ацетата активностью 741 МЕ/г, растворенного в 10 мл хлористого метилена, и отгоняют легколетучий растворитель в вакууме при 15 мм рт.ст. при температуре 40-60°С, после чего в круглодонную колбу загружают раствор пленкообразующего полимера, содержащий 10,5 г поли-N-винилпироллидона в 15 мл хлористого метилена. После отгонки легколетучего растворителя в вакууме загружают 0,2 г антиспекателя, в качестве которого берут аэросил марки Орисил М-300, и перемешивают сухую массу до образования однородной массы мелких частиц сухого порошка. Получают 3,8 г сухого порошка с содержанием витамина Е-ацетата 51,4%.

При хранении сухого порошка в темном месте и температуре не выше 18°С в течение 15 месяцев содержание витамина Е-ацетата составляет 49,3%.

Пример 7.

В реакционную емкость, в качестве которой используют круглодонную колбу роторного испарителя, загружают 0,15 г твердой гидрофобной матрицы, в качестве которой используют модифицированный углерод, проводят его дегазацию при 10 мм рт.ст. до удаления адсорбированного воздуха. Затем загружают 1,2 г масляного раствора D 1886792 МЕ/г, растворенного в 10 мл хлористого метилена, и отгоняют легколетучий растворитель в вакууме при 15 мм рт.ст. при температуре 40-60°С, после чего в круглодонную колбу загружают раствор пленкообразующего полимера, содержащего 0,3 г поливинилпироллидона в 15 мл хлористого метилена, после отгонки легколетучего растворителя в вакууме загружают 2,5 г антиспекателя, в качестве которого берут Са₃(РО₄)₂, и перемешивают сухую массу до образования однородной массы мелких частиц сухого порошка. Получают 4,03 г. сухого порошка с содержанием витамина D с активностью 546896 МЕ/г.

При хранении сухого порошка в темном месте и температуре не выше 18°С в течение 15 месяцев активность витамина D составляет 520681.

Как видно из вышеприведенных примеров, способ получения стабильных сухих порошков жирорастворимых витаминов или каротиноидов путем сорбции активной субстанции является оптимальным и характеризуется простотой аппаратурного оформления, мягким температурным режимом от 40 до 60°С (примеры 1-7), что является благоприятным для лабильных витаминов. Способ позволяет варьировать концентрацию витаминов в широком интервале, например для витамина А-ацетата от 500000 до 1000000 МЕ/г (примеры 1-3), для каротиноидов от 2 до 15% (примеры 4-5). Биодоступность полученного продукта повышается за счет достижения синергизма воздействия активной субстанции на живой организм на первом этапе, и модифицированного углерода, сорбирующего токсины с выведением их из кишечно-желудочного тракта при утилизации в помет, на втором этапе.

Заявляемый способ универсален для всех жирорастворимых витаминов и каротиноидов (примеры 1-7).

1. Способ получения стабильных сухих порошков жирорастворимых витаминов или каротиноидов, включающий сорбцию твердой гидрофобной матрицей не менее одного жирорастворимого витамина или каротиноида, характеризующийся тем, что в качестве твердой гидрофобной матрицы используют предварительно дегазированный в вакууме модифицированный углерод, к твердой гидрофобной матрице добавляют разбавленные в легколетучем растворителе масляный раствор или суспензию не менее одного жирорастворимого витамина или каротиноида, легколетучий растворитель отгоняют в вакууме при 40-60°С, затем к матрице добавляют раствор пленкообразующего полимера в легколетучем растворителе, легколетучий растворитель отгоняют в вакууме, затем в полученную сухую массу загружают антиспекатель и перемешивают до получения однородного сухого порошка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве модифицированного углерода используют углеродную смесь высокой реакционной способности.