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Dokumentenidentifikation DE69836098T2 03.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001037968
Titel IN EINEM WIRBELSCHICHTBETT HERGESTELLTES MATRIXGRANULAT
Anmelder Genencor International, Inc., Palo Alto, Calif., US
Erfinder BECKER, T., Nathaniel, Palo Alto, CA 94304-1013, US;
CHRISTENSEN, I., Robert, Pinole, CA 94564, US;
GREEN, S., Thomas, Montara, CA 94307, US
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69836098
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.12.1998
EP-Aktenzeichen 989648233
WO-Anmeldetag 18.12.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/27119
WO-Veröffentlichungsnummer 1999032613
WO-Veröffentlichungsdatum 01.07.1999
EP-Offenlegungsdatum 27.09.2000
EP date of grant 04.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse C12N 9/98(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Proteine, wie pharmazeutisch wichtige Proteine wie Hormone und industriell wichtige Proteine wie Enzyme, werden immer breit gefächerter verwendet. Enzyme werden in verschiedenen Industrien verwendet, einschließlich zum Beispiel der Stärkeindustrie, der Milch- bzw. Molkereiindustrie und der Reinigungsindustrie. Es ist in der Reinigungsindustrie allgemein bekannt, dass die Verwendung von Enzymen, besonders von proteolytischen Enzymen, Bedenken bzgl. der industriellen Hygiene für Reinigungsfabrikarbeiter hervorgerufen hat, besonders aufgrund der Gesundheitsrisiken, die mit der Staubigkeit der verfügbaren Enzyme verbunden sind.

Seit der Einführung von Enzymen in das Reinigungsgeschäft, sind viele Entwicklungen bzgl. des Granulierens und Beschichtens von Enzymen von der Industrie angeboten worden.

Das US-Patent 4 106 991 beschreibt eine verbesserte Formulierung von Enzymgranulaten durch das Einschließen fein verteilter Cellulosefasern innerhalb der dem Granulieren unterzogenen Zusammensetzung, und zwar in einer Menge von 2–40% (w/w) basierend auf dem Trockengewicht der gesamten Zusammensetzung. Zusätzlich beschreibt dieses Patent, dass wachsartige Substanzen verwendet werden können, um die Partikel des Granulats zu überziehen.

Das US-Patent 4 689 297 beschreibt enzymhaltige Partikel, welche einen partikulären, in Wasser dispergierbaren Kern umfassen, der in seiner längsten Dimension 150–2000 Mikrometer aufweist, eine gleichmäßige Enzymschicht um das Kernpartikel herum, die 10–35 Gew.-% des Gewichts des Kernpartikels beträgt, und eine Schicht von einem makromolekularen, filmbildenden, wasserlöslichen oder dispergierbaren Überzugsmittel, das die Enzymschicht gleichmäßig umgibt, wobei die Kombination aus Enzym und Überzugsmittel 25–55% des Gewichts des Kernpartikels beträgt. Das in diesem Patent beschriebene Kernmaterial schließt Ton, einen Zuckerkristall, der in Schichten aus Maisstärke, die mit einer Dextrinschicht überzogen ist, eingeschlossen ist, agglomerierte Kartoffelstärke, partikuläres Salz, agglomeriertes Trinatriumcitrat, Schalen- bzw. Tellerkristallisierte NaCl-Flocken, Bentonitgranulate oder -sprühkristalle, Granulate, die Bentonit, Kaolin und Diatomerde enthalten, oder Natriumcitratkristalle ein. Das filmbildende Material kann ein Fettsäureester, ein alkoxylierter Alkohol, ein Polyvinylalkohol oder ein ethoxyliertes Alkylphenol sein.

Das US-Patent 4 740 469 beschreibt eine Enzymgranulatzusammensetzung, die im Wesentlichen zu 1–35 Gew.-% aus einem Enzym und zu 0,5–30 Gew.-% aus einem synthetischen fibrösen Material mit einer mittleren Länge von 100–500 Mikrometern und einer Feinheit im Bereich von 0,05–0,7 Denier besteht, wobei der Rest ein Extender bzw. Streckmittel oder Füllstoff bzw. Füller ist. Die granulöse Zusammensetzung kann ferner ein geschmolzenes Wachsmaterial wie Polyethylenglykol und optional einen Farbstoff wie Titandioxid umfassen.

Das US-Patent 5 324 649 beschreibt enzymhaltige Granulate mit einem Kern, einer Enzymschicht und einer äußeren Überzugsschicht. Die Enzymschicht und optional der Kern und die äußere Überzugsschicht enthalten ein Vinylpolymer.

Die WO 91/09941 beschreibt eine enzymhaltige Zubereitung, wobei mindestens 50% der enzymatischen Aktivität in der Zubereitung als Enzymkristalle vorliegen. Die Zubereitung kann entweder eine Aufschlämmung oder ein Granulat sein.

Die WO 97/12958 beschreibt eine mikrogranulöse Enzymzusammensetzung. Die Granulate werden durch Fließbettagglomeration hergestellt, die zu Granulaten mit zahlreichen Träger- oder Keimpartikeln führt, die mit Enzym überzogen und durch einen Binder miteinander verbunden sind.

Zwei der bekannten Verfahren für die Zubereitung granulierter Enzyme in Fließbettüberzugsmaschinen schließen Fließbettagglomeration und Fließbettsprühbeschichten ein. In der Fließbettagglomeration werden ein oder mehrere Enzyme und ein Binder auf feinpulverige Trägerfeststoffe gesprüht, die durch das Zusammenagglomerieren von Trägerpartikeln an Größe aufgebaut werden. In diesen Agglomeraten dienen der Binder und das Enzym dazu, mehrere Trägerpartikel zu Granulaten von unregelmäßiger Größe und Form zu verbrücken. Bei dem Fließbettsprühbeschichten kann ein Enzym zusammen mit einem optionalen Binder auf gleichförmige Kernpartikel geschichtet werden.

Es wäre wünschenswert, Enzymgranulate mit verbesserter Stabilität herzustellen, besonders in Bleichmittel enthaltenden Detergenzien bei hoher Feuchtigkeit und Temperatur. Gegenwärtige fließbettsprühüberzogene Enzymgranulate enthalten das Enzym in einer relativ dünnen Schicht nahe der Oberfläche des Granulats. Diese Geometrie macht das Enzym anfälliger dafür, während Handhabungs- und Beförderungsarbeitsvorgängen vom Granulat in eine konzentrierte Schicht abgebröckelt zu werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit und die Spiegel von in der Luft befindlichen Enzymaerosolen in der Arbeitsumgebung steigen. Diese Geometrie macht das Enzym auch anfälliger für einen Angriff durch eindringende Feuchtigkeit und inaktivierende Substanzen.

Selbst angesichts dieser von der Industrie angebotenen Entwicklungen (wie oben beschrieben) besteht jedoch weiterhin ein Bedarf an staubarmen Enzymgranulaten, welche zusätzliche vorteilhafte Charakteristika besitzen. Zusätzliche vorteilhafte Charakteristika, die in der Enzymgranulierungsindustrie benötigt werden, sind rückstandsarme Granulatformulierungen (wobei rückstandsarm als eine verminderte Tendenz definiert wird, merkliche ungelöste Rückstände auf Kleidung und anderem Material zu hinterlassen) und verbesserte Stabilität während der Lagerung zum Beispiel in Bleiche enthaltenden Detergensformeln, zum Beispiel denen, die Peroxygen-Bleichmittel enthalten, wie Natriumperborat oder Natriumpercarborat. Alle diese gewünschten Charakteristika gleichzeitig zu erfüllen, ist eine besonders herausfordernde Aufgabe, da zum Beispiel viele Mittel verzögerter Freisetzung oder geringen Staubs, wie fibröse Cellulose oder Kaolin, unlösliche Rückstände hinterlassen.

Dementsprechend besteht ein Bedarf an zum Beispiel einem Reinigungsenzymgranulat, das gleichzeitig nicht staubt, stabil beim Lagern in Detergenzien und leicht in einer kontrollierten Größenverteilung herzustellen ist. Granulate von einer kontrollierten Größenverteilung sind erwünscht, um gute Fließverhaltenseigenschaften für die Handhabung und Vermischung in Detergenzien zu gewähren, und um einer Segregation und Ablagerung Widerstand zu leisten, sobald sie in Detergenzien formuliert wurden. Eine kontrollierte Partikel-Größenverteilung und gleichmäßige Form von Partikeln leisten ebenfalls einen wichtigen Beitrag, um ein staubarmes Granulat zu erzielen.

Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, staubarme, rückstandsarme, hochlösliche Enzymgranulate mit erhöhter Stabilität, besonders in Bleiche enthaltenden Detergenzien, bereitzustellen. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Verfahren bereitzustellen, welche die Bildung solcher verbesserter Granulate gewähren.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein geschichtetes Granulat mit einem einzigen Keimpartikel bereit, wobei Schichten des geschichteten Granulats eine über das Keimpartikel geschichtete Proteinmatrix und eine Sperrschicht oder Überzugsschicht einschließen. Die Proteinmatrix schließt ein Protein ein, das zusammen mit einer Kombination aus einem Zucker oder Zuckeralkohol und einem Strukturierungsmittel vermischt wird. Die Sperrschicht kann über die Proteinmatrix geschichtet werden. Außerdem kann der Überzug über die Proteinmatrix und/oder die Sperrschicht aufgetragen werden. Das Strukturierungsmittel ist ein Polysaccharid.

Die vorliegende Erfindung stellt zusätzlich ein geschichtetes Granulat mit einem einzigen Keimpartikel bereit, wobei Schichten des geschichteten Granulats eine über das Keimpartikel geschichtete Enzymmatrix und eine Sperrschicht oder Überzugsschicht einschließen. Die Enzymmatrix schließt ein Protein ein, das zusammen mit einer Kombination aus einem Zucker oder Zuckeralkohol und einem Strukturierungsmittel vermischt wird. Die Sperrschicht kann über die Enzymmatrix geschichtet werden. Außerdem kann der Überzug über die Enzymmatrix und/oder die Sperrschicht aufgetragen werden. Das Strukturierungsmittel ist ein Polysaccharid.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Eine Ausführungsform der Erfindung stellt ein geschichtetes Granulat mit einem einzigen Keimpartikel dar, wobei Schichten des geschichteten Granulats eine über das Keimpartikel geschichtete Proteinmatrix und eine Sperrschicht oder Überzugsschicht einschließen. Die Proteinmatrix schließt ein Protein ein, das zusammen mit einer Kombination aus einem Zucker oder Zuckeralkohol und einem Strukturierungsmittel vermischt wird. Die Sperrschicht kann über die Proteinmatrix geschichtet werden. Außerdem kann der Überzug über die Proteinmatrix und/oder die Sperrschicht aufgetragen werden. Das Strukturierungsmittel ist ein Polysaccharid.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung stellt ein geschichtetes Granulat mit einem einzigen Keimpartikel dar, wobei Schichten des geschichteten Granulats eine über das Keimpartikel geschichtete Enzymmatrix und eine Sperrschicht oder Überzugsschicht einschließen. Die Enzymmatrix schließt ein Protein ein, das zusammen mit einer Kombination aus einem Zucker oder Zuckeralkohol und einem Strukturierungsmittel vermischt wird. Die Sperrschicht kann über die Enzymmatrix geschichtet werden. Außerdem kann der Überzug über die Enzymmatrix und/oder die Sperrschicht aufgetragen werden. Das Strukturierungsmittel ist ein Polysaccharid.

Die Matrix wird über ein Keimpartikel geschichtet. Es können eine oder mehrere Schichten zwischen dem Keimpartikel und der Matrix oder der Matrix und der Sperrschicht vorhanden sein, zum Beispiel ein Überzug wie Polyvinylalkohol (PVA).

Keimpartikel sind inerte Partikel, auf welche die Enzymmatrix geschichtet werden kann, die aus anorganischen Salzen, Zuckern, Zuckeralkoholen, kleinen organischen Molekülen, wie organischen Säuren und Salzen, Mineralien, wie Tonen oder Silikaten, oder einer Kombination aus zwei oder mehreren von diesen bestehen kann. Geeignete lösliche Bestandteile für den Einbau in Keimpartikeln schließen folgendes ein: Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Ammoniumsulfat, Natriumsulfat, Natriumsesquicarbonat, Harnstoff, Zitronensäure, Citrat, Sorbit, Mannitol, Oleat, Sucrose, Lactose und dergleichen. Lösliche Bestandteile können mit dispergierbaren Bestandteilen, wie Talk, Kaolin oder Bentonit, kombiniert werden. Keimpartikel können durch eine Vielfalt von Granulierungstechniken fabriziert werden, einschließlich: Kristallisation, Ausfällung, Trogbeschichten, Fließbettbeschichten, Fließbettagglomeration, Rotationsatomisierung, Extrusion, Sprühkristallisation, Sphäronisation, Trommelgranulierung und Agglomeration mit hoher Scherkraft. Sofern ein Keimpartikel in den Granulaten der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, beträgt das Verhältnis von Keimpartikeln zu Granulaten 1:1.

Die „Proteinmatrix", „Enzymmatrix" oder „Matrix" ist eine Mischung aus einem oder mehreren Proteinen, wie einem Enzym, einem Zucker oder Zuckeralkohol und einem Strukturierungsmittel. Das Protein, der Zucker oder Zuckeralkohol und das Strukturierungsmittel können zum Beispiel in Lösung oder als eine Aufschlämmung vermischt werden. Das Protein kann aus einer Lösung verwendet werden oder in Form einer Aufschlämmung als eine Suspension von Kristallen oder ausgefälltem Protein verwendet werden. Die Matrix der vorliegenden Erfindung umfasst zwischen etwa 20–80% des Gewichts des Granulats.

Durch das Verbergen eines Proteins innerhalb einer Matrix kann das Protein besser vor den doppelten Gefahren von Abrieb und Aktivitätsverlust geschützt werden. Es ist jedoch zuvor nicht möglich gewesen, Enzyme in Zucker- oder Zuckeralkoholmatrizen zu granulieren, da Zucker und Zuckeralkohole „Binder"-Charakteristika zeigen, d.h. sie sind klebrig und tendieren dazu, Partikel zusammenzukleben (wie im Fall von Granulierung durch Agglomeration beabsichtigt stattfindet).

Um ein staubarmes granulöses Proteinprodukt zu erhalten, ist es auch notwendig, die Form und Größenverteilung der Granulate zu kontrollieren. Eine gleichmäßige und reproduzierbare Größe und Form tragen auch zur Granulatstabilität bei, da Partikelbruch und Reagglomeration etwas Protein nahe der Granulatoberfläche bringen würden.

Erstaunlicherweise wurde festgestellt, dass durch die Zugabe von einem Strukturierungsmittel zu der Zuckermatrixformel, Protein gleichmäßig auf individuelle Keimpartikel bei rapiden Raten ohne Agglomeration oder Abrieb angewendet werden kann. Die resultierende Partikel-Größenverteilung kann genau kontrolliert werden, und zwar basierend auf der Kenntnis der Größenverteilung des Ausgangskeims und der Menge an Feststoffen, die zugegeben werden müssen. Die resultierenden Partikel sind in der Form ungefähr sphärisch, weisen eine hohe Kohäsionskraft auf und sind resistent gegen Abrieb und Penetration von Feuchtigkeit und inaktivierenden Substanzen.

Geeignete Zucker schließen Zucker, wie Sucrose, Glucose, Fructose, Raffinose, Trehalose, Lactose und Maltose ein. Geeignete Zuckeralkohole schließen Sorbit, Mannitol und Inositol ein. Die Menge an Zucker oder Zuckeralkohol in der Matrix macht vorzugsweise 0,1–90 Gew.-% der Proteinmatrix aus. Der Zucker oder Zuckeralkohol in der Matrix kann Zucker oder Zuckeralkohol sein, der zu dem Protein gegeben wurde, oder kann aus der Fermentationsbrühe stammen, in der das Protein vorliegt.

Das Strukturierungsmittel ist ein Polysaccharid. Diese Klasse von Verbindungen besitzt die gewünschten simultanen Eigenschaften von hohem Molekulargewicht und hoher Wasserlöslichkeit. Ohne durch eine Theorie gebunden werden zu wollen, wird angenommen, dass das hohe Molekulargewicht des Strukturierungsmittels zwei wichtige Eigenschaften beisteuert, die einer Zucker- oder Zuckeralkoholmatrix allein fehlen würden: (1) das Verleihen von Kohäsion und Festigkeit an das Partikel, wodurch die Tendenz des Partikels zu stauben deutlich reduziert wird; und (2) das Fungieren als eine Diffusionsbarriere gegenüber Wasser und kleinen Molekülen aufgrund der Bildung eines Polymernetzwerks oder „Käfigs" durch die ganze Matrixstruktur. Dies verbessert die Stabilität des Granulats in starkem Maße.

Die besonderen Strukturierungsmittel, die ausgewählt wurden, weisen typischerweise auch eine Antihaftungseigenschaft auf, welche bei der Reduzierung der Binder-Charakteristik des Zuckers oder Zuckeralkohols hilfreich ist, und wodurch der Aufbau von Matrixschichten – zum Beispiel beim Fließbettbeschichten – bei rapiden Raten ohne Agglomeration ermöglicht wird.

Zucker und Zuckeralkohole und Strukturierungsmittel weisen auch hohe Wasserlöslichkeit oder Dispersionsvermögen auf. Eine Matrixformel kann leicht hergestellt werden, die Zucker oder Zuckeralkohole, Strukturierungsmittel und Enzyme als Lösung oder Aufschlämmung mit hoher Feststoffgesamtkonzentration einschließt. Lösungs- oder Aufschlämmungs-Feststoffgesamtkonzentrationen von 20–50% (w/w) oder mehr können formuliert werden. Diese konzentrierten Mischungen sind in starkem Maße erwünscht, weil sie zu Granulaten mit einem minimalen Bedarf zur Verdunstung von Wasser geformt werden können, was einen Vorteil in jedem beliebigen Granulierungs- und Trocknungsverfahren darstellt.

Bevorzugte Strukturierungsmittel schließen Stärke, modifizierte Stärke, Carrageenan, Cellulose, modifizierte Cellulose, Gummiarabikum, Guargummi, Xanthangummi und Johannisbrotkernmehl ein. Vorzugsweise weist das Strukturierungsmittel eine niedrige Allergenität auf. Eine Kombination aus zwei oder mehreren Strukturierungsmitteln kann in den Granulaten der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Proteine innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung schließen pharmazeutisch wichtige Proteine, wie Hormone oder andere therapeutische Proteine, und industriell wichtige Proteine wie Enzyme ein.

Jede(s) beliebige Enzym oder Kombination von Enzymen kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Bevorzugte Enzyme schließen die Enzyme ein, die fähig sind, Substrate, z.B. Flecken, zu hydrolysieren. Diese Enzyme sind als Hydrolasen bekannt, die Proteasen (bakterielle, Pilz-, saure, neutrale oder alkalische), Amylasen (alpha oder beta), Lipasen, Cellulasen und Mischungen davon einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Besonders bevorzugte Enzyme sind Subtilisine und Cellulasen. Am meisten bevorzugt sind Subtilisine, wie in dem US-Patent 4 760 025, EP-Patent 130 756 B1 und der EP-Patent-Anmeldung WO 91/06637 beschrieben, und Cellulasen, wie Multifect L250TM und PuradaxTM, die kommerziell von Genencor International erhältlich sind. Andere Enzyme, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Oxidasen, Transferasen, Dehydratasen, Reduktasen, Hemicellulasen und Isomerasen ein.

Die Matrix der Granulate der vorliegenden Erfindung können ferner ein oder mehrere synthetische Polymere oder andere Exzipientien umfassen, wie dem Fachmann bekannt. Geeignete synthetische Polymere schließen Polyethylenoxid, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglykol und Polyethylenoxid/Polypropylenoxid ein.

Die Matrix kann ferner auch Weichmacher und Antiagglomerationsmittel umfassen. Geeignete Weichmacher, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, schließen Polyole, wie Glycerol, Propylenglykol, Polyethylenglykol (PEG), Harnstoff oder andere bekannte Weichmacher, wie Triethylcitrat, Dibutyl- oder Dimethylphthalat oder Wasser, ein. Geeignete Antiagglomerationsmittel schließen zag unlösliche oder geringlösliche Materialien ein, wie Talk, TiO2, Tone, amorphes Silica, Magnesiumstearat, Stearinsäure und Calciumcarbonat.

Die Granulate der vorliegenden Erfindung können ferner eine Sperrschicht umfassen. Eine Sperrschicht wird verwendet, um die Diffusion von Substanzen, die das Protein oder Enzym in der Matrix nachteilig beeinflussen können, zu verlangsamen oder zu verhindern. Die Sperrschicht besteht aus einem Sperrmaterial und kann über den Proteinkern übergezogen werden, oder das Sperrmaterial kann in den Proteinkern eingeschlossen werden. Geeignete Sperrmaterialien schließen zum Beispiel anorganische Salze oder organische Säuren oder Salze ein. Die Matrix ohne das Protein kann ebenfalls als eine Sperrschicht verwendet werden.

Die Granulate der vorliegenden Erfindung können auch eine oder mehrere Überzugsschichten umfassen. Zum Beispiel können solche Überzugsschichten eine oder mehrere Zwischenüberzugsschichten sein, oder solche Überzugsschichten können eine oder mehrere Außenüberzugsschichten oder eine Kombination davon sein. Überzugsschichten können jede beliebige aus einer Anzahl von Funktionen in einer Granulatzusammensetzung ausüben, abhängig von dem Endverbrauch des Enzymgranulats. Zum Beispiel können Überzüge das Enzym resistent gegen Oxidation durch Bleiche machen, die gewünschten Lösungsraten nach Einführung des Granulats in ein wässriges Medium bewirken oder eine Barriere gegen Umgebungsfeuchtigkeit bereitstellen, um die Lagerungsstabilität des Enzyms zu erhöhen und die Möglichkeit von mikrobiellem Wachstum innerhalb des Granulats zu verringern.

Geeignete Überzüge schließen wasserlösliche oder in Wasser dispergierbare filmbildende Polymere, wie Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Cellulosederivate, wie Methylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxycellulose, Ethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Polyethylenglykol, Polyethylenoxid, Gummiarabikum, Xanthan, Carrageenan, Chitosan, Latexpolymere und enterische Überzüge ein. Außerdem können Überzugsmittel zusammen mit anderen aktiven Mitteln aus derselben oder verschiedenen Kategorien verwendet werden.

Geeignete PVAs zur Einführung in die Überzugsschicht(en) des Granulats schließen teilhydrolysierte, vollständig hydrolysierte und intermediär hydrolysierte PVAs mit niedrigen bis hohen Viskositätsgraden ein. Vorzugsweise umfasst die äußere Überzugsschicht teilhydrolysierten PVA mit niedriger Viskosität. Andere Vinylpolymere, die verwendbar sein können, schließen Polyvinylacetat und Polyvinylpyrrolidon ein. Verwendbare Copolymere schließen zum Beispiel PVA-Methylmethacrylat-Copolymer und PVP-PVA-Copolymer ein.

Die Überzugsschichten der vorliegenden Erfindung können ferner eines oder mehrere von den folgenden umfassen: Weichmacher, Extender bzw. Streckmittel, Gleitmittel, Pigmente und optional zusätzliche Enzyme. Geeignete Weichmacher, die in den Überzugsschichten der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, sind Weichmacher, die zum Beispiel Polyole, wie Zucker, Zuckeralkohole oder Polyethylenglykole (PEGs), Harnstoff, Glykol, Propylenglykol oder andere bekannte Weichmacher, wie Triethylcitrat, Dibutyl- oder Dimethylphthalat oder Wasser, einschließen. Geeignete Pigmente, die in den Überzugsschichten der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, schließen fein verteilte Weißmacher, wie Titandioxid oder Calciumcarbonat oder farbige Pigmente und Farbstoffe oder eine Kombination davon ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Vorzugsweise sind solche Pigmente nach der Auflösung rückstandsarme Pigmente. Geeignete Extender bzw. Streckmittel schließen Zucker wie Sucrose oder Stärkehydrolysate wie Maltodextrin und Maissirupfeststoffe, Tone, wie Kaolin und Bentonit, und Talk ein. Geeignete Gleitmittel schließen nichtionische Tenside wie Neodol, Talgalkohole, Fettsäuren, Fettsäuresalze wie Magnesiumstearat und Fettsäureester ein.

Es können Zusatzbestandteile zu den Enzymgranulaten der vorliegenden Erfindung gegeben werden. Zusatzbestandteile können folgendes einschließen: Metallsalze; Solubilisierer; Aktivatoren; Antioxidantien; Farbstoffe; Inhibitoren; Binder; Düfte; enzymschützende Mittel/Fänger, wie Ammoniumsulfat, Ammoniumcitrat, Harnstoff, Guanidinhydrochlorid, Guanidincarbonat, Guanidinsulfamat, Thioharnstoffdioxid, Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Aminosäuren wie Glycin, Natriumglutamat und dergleichen, Proteine, wie Rinderserumalbumin, Casein und dergleichen etc.; Tenside, einschließlich anionischer Tenside, ampholytischer Tenside, nichtionischer Tenside, kationischer Tenside und langkettiger Fettsäuresalze; Builder; Alkalis oder anorganische Elektrolyte; Bleichmittel; Brünierungsmittel und fluoreszierende Farbstoffe und Weißmacher; und Verklumpungsinhibitoren.

Die hierin beschriebenen Granulate können durch Verfahren hergestellt werden, die dem Fachmann im Bereich der Enzymgranulierung bekannt sind, einschließlich Trogbeschichten, Fließbettbeschichten, Sprühkristallisation, Scheibengranulierung, Sprühtrocknung, Extrusion, Zentrifugalextrusion, Sphäronisation, Trommelgranulierung, Agglomeration mit hoher Scherkraft oder Kombinationen aus diesen Techniken.

Die folgenden Beispiele sind repräsentativ und nicht als beschränkend beabsichtigt. Ein Fachmann könnte andere Enzyme, Matrices, Keimpartikel, Verfahren und Überzugsmittel auswählen, basierend auf dem, was hierin gelehrt wurde.

Beispiele Beispiel 1 Fließbettsprühbeschichten von alkalischer Protease im Labor

1119 Gramm „Non-Pareil"-Partikel (hergestellt durch Sprühen einer kolloidalen Sucrose- und Maisstärkemischung auf Sucrosekristalle und gefolgt von Sprühen eines letzten Überzugs von PVA und Maisstärke und anschließend gesiebt auf eine Maschenzahl (mesh) von 20 bis 50) wurden in eine Vektor-FL1-Fließbettüberzugsmaschine geladen und fluidisiert. 159 Gramm einer wässrigen Lösung, die 15% (w/w) Elvanol 51-05 (PVA vertrieben durch Dow Chemical) enthielt, wurden zu 1128 Gramm einer wässrigen Proteaselösung mit insgesamt 19,7% trockenen Feststoffen und 8,4% (w/w) aktiver Protease gegeben. Die Protease/PVA-Lösung wurde auf die „Non-Pareil"-Partikel unter den folgenden Bedingungen gesprüht: Fluid-Zufuhrrate 18 g/min Atomisierungsdruck 3,7 bar (54 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft 100°C Temperaturbereich der Auslassluft 55 bis 58°C Einlassluftrate 43 m3/s (81 ft3/min)

Die überzogenen Partikel wurden anschließend mit einer wässrigen Lösung überzogen, die 444 Gramm (40% (w/w)) Magnesiumsulfatheptahydrat enthielt. Dieser Überzug wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen: Fluid-Zufuhrrate 23 g/min Atomisierungsdruck 3,7 bar (54 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft 100°C Temperaturbereich der Auslassluft 55 bis 58°C Einlassluftrate 47 m3/s (80 ft3/min)

Die mit Magnesiumsulfat überzogenen Partikel wurden anschließend mit 2356 Gramm einer wässrigen Lösung kosmetisch überzogen, die 146 Gramm (6,2% (w/w)) Titandioxid, 118 Gramm (5% (w/w)) Methylcellulose (Methocel A15-LV, Dow Chemical), 24 Gramm (1% (w/w)) Neodol 23/6,5 (Shell Chemical Co.) und 39 Gramm (1,67% (w/w)) Polyethylenglykol bei einem Molekulargewicht (MW) von 600 enthielt. Der kosmetische Überzug wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen: Fluid-Zufuhrrate 24 g/min Atomisierungsdruck 3,7 bar (54 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft 100°C Temperaturbereich der Auslassluft 51 bis 58°C Einlassluftrate 52 m3/s (88 ft3/min)

Insgesamt wurden 1912 Gramm Enzymgranulate als Charge A gesammelt. Die Massengesamtbilanz für dieses Experiment betrug 78%.

Beispiel 2 Fließbettsprühbeschichten einer alkalischen Protease/Sucrose-Stärkematrix im Labor

404 Gramm wasserfreier Natriumsulfatkristalle, die auf eine Maschenzahl von 50 bis 70 gesiebt worden waren, wurden in eine Vektor-FL1-Fließbettüberzugsmaschine geladen und fluidisiert. 781 Gramm einer wässrigen Proteaselösung mit insgesamt 19,7% trockenen Feststoffen und 8,4% (w/w) aktiver Protease wurden zu 1605 Gramm einer wässrigen Lösung gegeben, die 670 Gramm Sucrose, 186 Gramm herkömmliche gelbe Zahnstärke und 74 Gramm Ethylex 2015 (A. E. Staley, Decatur, Illinois), das durch „Auskochen" bei 88°C (190°F) 15 Minuten lang vollständig hydratisiert worden war, enthielt. Das Verhältnis von Enzymfeststoffen zu anderen Feststoffen in der kombinierten Lösung wurde identisch zu dem aus dem Beispiel 1 gehalten, aber die Mengen wurden reduziert, um einen extra Schritt in diesem Beispiel zu berücksichtigen. Die kombinierte Lösung wurde auf das Natriumsulfat unter den folgenden Bedingungen gesprüht: Fluid-Zufuhrrate 27 g/min Atomisierungsdruck 3,7 bar (54 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft 100°C Temperaturbereich der Auslassluft 56 bis 61 °C Einlassluftrate 47 m3/s (80 ft3/min)

Die überzogenen Partikel wurden anschließend mit einer wässrigen Lösung überzogen, die 444 Gramm (40% (w/w)) Magnesiumsulfatheptahydrat enthielt. Dieser Überzug wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen: Fluid-Zufuhrrate 27 g/min Atomisierungsdruck 3,4 bar (50 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft 100°C Temperaturbereich der Auslassluft 55 bis 58°C Einlassluftrate 46,5 m3/s (79 ft3/min)

Die mit Magnesiumsulfat überzogenen Partikel wurden anschließend mit 2356 Gramm einer wässrigen Lösung kosmetisch überzogen, die 146 Gramm (6,2% (w/w)) Titandioxid, 118 Gramm (5% (w/w)) Methylcellulose, 24 Gramm (1% (w/w)) Neodol 23/6,5 und 39 Gramm (1,67% (w/w)) Polyethylenglykol bei einem MW von 600 enthielt. Der kosmetische Überzug wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen: Fluid-Zufuhrrate 23 g/min Atomisierungsdruck 3,9 bar (56 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft 100°C Temperaturbereich der Auslassluft 53 bis 58°C Einlassluftrate 49 m3/s (83 ft3/min)

Insgesamt wurden 2050 Gramm Enzymgranulate als Charge B gesammelt. Die Massengesamtbilanz für dieses Experiment betrug 88,6%.

Beispiel 3 Analyse der Chargen

Die Granulate aus den Beispielen 1 und 2 wurden analysiert, um die Menge an Staub, den sie erzeugt haben, und ihre Stabilität in einem dreitägigen Stressstabilitätstest zu bestimmen. Die Verfahren für diese Vorgehensweisen sind wie folgt, und die Ergebnisse werden in der Tabelle 1 dargestellt.

Beschleunigter Stabilitätstest

Die Stabilität von vielen Enzymgranulaten, die in Bleiche enthaltenden Detergenzien formuliert werden, ist im Allgemeinen ausgezeichnet, wobei sie im Allgemeinen nicht mehr als etwa 10 bis 20% Verlust in der Aktivität über eine 6-wöchige Lagerung bei 30 bis 37°C und 70% bis 80% R.H. zeigen. Um die Entwicklung und das Screenen von granulösen Formulierungen jedoch zu unterstützen, ist es wünschenswert, eine schnellere Methode zur Bestimmung der relativen Granulatstabilität vorzuweisen. Die Bedingungen des beschleunigten Stabilitätstests (AST) sind weit stärker als Enzymgranulate oder Detergenzien je unter realistischer Lagerung oder Transport erfahren würden. Der AST ist ein „Stresstest", der entwickelt wurde, um Unterschiede zwischen Formulierungen auszumachen, die sonst über Wochen oder Monate nicht ersichtlich wären.

In diesem Test wurde eine Test-Detergensgrundlage aus den folgenden Bestandteilen hergestellt: 72% WFK-1 Detergensgrundlage (WFK, Forschungsinstitut für Reinigungstechnologie e.V., Krefeld, Deutschland) 25% Natriumperboratmonohydrat (Degussa Corp., Allendale Park, New Jersey) 3% TAED Bleichaktivator

(= Tetraacetylethylendiamin)
(Warwick International, Mostyn, GB)

Für jede Enzymprobe, die zu testen war, wurden drei identische Röhrchen durch Zugabe von 1 Gramm Testgrundlage und 30 mg Enzymgranulat in ein konisches 15-ml-Röhrchen vorbereitet und gemischt, indem das verschlossene Röhrchen 5–8 mal per Hand umgewendet wurde. Ein Loch wurde in den Röhrchenverschluss mit einer 1/16-Zoll-Bohrspitze gebohrt. Eins von den drei Röhrchen wurde umgehend untersucht, und die anderen beiden wurden in einer Feuchtigkeitskammer gelagert, die auf 50°C und 70% R.H. eingestellt war. Eins von den beiden gelagerten Röhrchen wurde nach 1 Lagerungstag untersucht; das zweite nach 3 Lagerungstagen. Die Lagerungsstabilität wurde für den Tag 1 und den Tag 3 dargestellt, indem die verbleibende Aktivität durch die ursprüngliche Aktivität an dem Tag 0 dividiert wurde, und zwar ausgedrückt in Prozent.

Die Enzymaktivität wurde durch Zugabe von 30 ml 0,25M-MES-Puffer pH 5,5, das 20 &mgr;l Catalase HP L5000 (Genencor International, Rochester, NY) enthielt, zu jedem Röhrchen und Inkubation 40 Minuten lang, um das Perborat zu inaktivieren, bestimmt. Im Anschluss hieran wurde das Enzym untersucht, und zwar durch Zugabe von 10 &mgr;l der Teströhrchenmischung und 10 &mgr;l sAAPF-Proteasesubstrat zu 980 &mgr;l 0,1M-Tris pH 8,6, anschließender Inkubation bei 25°C 3 Minuten lang und Messung der optischen Extinktion bzw. dem Absorptionsmaß bei 410 nm. Die Extinktionssteigung vs. Zeit wurde anschließend mit dem Verdünnungsfaktor und dem bekannten Extinktionskoeffizienten für die spezifische Protease multipliziert, um eine Enzymaktivität als Konzentration in mg/ml zu erhalten.

Heubach Abriebs- und Schlämmungs-Staubtests

Zwei Verfahren, die gewöhnlich für die Messung des Enzymgranulatstaubs verwendet werden, sind der Heubach-Abriebstest und der Schlämmungstest. Diese Tests versuchen die Tendenz von Enzymgranulaten, in der Luft gehaltene Proteinaerosole zu erzeugen, die allergische Reaktionen unter Arbeitern in Reinigungsbetrieben hervorrufen kann, zu quantifizieren. Diese Tests wurden entwickelt, um bestimmte mechanische Wirkungen zu reproduzieren, die typisch für Handhabungs-, Beförderungs- und Vermischungsarbeitsvorgänge sind, die angewendet werden, um Enzymgranulate auf kommerzieller Ebene zu Detergenzien zu mischen.

In dem Schlämmungstest wurden 60 Gramm Enzymgranulate auf eine Glasfritte innerhalb eines Glasröhrchens gegeben, das 175 cm hoch und 3,54 cm im Durchmesser war, und mit einem konstanten Trockenluftstrom bei 0,8 Meter/s 40 Minuten lang fluidisiert.

In dem Heubach-Abriebstest wurden 13,5 g Granulate in eine kleine zylindrische Kammer gegeben, die mit einem rotierenden Paddel und vier Stahlbällen ausgestattet war; die Granulate wurden durch das Paddel und die Bälle herumgestoßen, während trockene Luft durch die Kammer bei 20 Ipm 20 Minuten lang hoch strömte.

In beiden Tests wurde der Staub, der von den Partikeln durch die Luft abgestreift wurde, auf einem tarierten 15-cm-Glasfaserfilter zur anschließenden Gewichtsmessung und Aktivitätsbestimmung durch das sAAPF-Verfahren, das oben beschrieben wurde, aufgefangen. Der Heubach-Enzymstaub wurde als ng Enzym pro Gramm Granulate dargestellt. Der Enzymstaub von der Schlämmung wurde von Aktivität zu GU pro 60 g Granulate konvertiert, indem enzymspezifische Konvertierungsfaktoren verwendet wurden.

Beispiel 4 Fließbettsprühbeschichten einer alkalischen Protease/Sucrose-Stärkematrix im Versuchsmaßstab

73,4 kg Sucrosekristalle, die auf eine Maschenzahl von 35 bis 50 gesiebt worden waren, wurden in eine modifizierte Glatt-WSG-120-Fließbettüberzugsmaschine geladen und fluidisiert. 174,67 kg einer wässrigen Proteaselösung mit insgesamt 19,98% Feststoffen und 6,365% (w/w) aktiver Protease wurden zu 117 kg einer wässrigen Lösung gegeben, die 36,25 kg Sucrose, 29 kg herkömmliche gelbe Zahnstärke und 7,25 kg Ethylex 2015, das durch „Auskochen" bei 88°C (190°F) 15 Minuten lang vollständig hydratisiert worden war, enthielt. Die kombinierte Lösung wurde auf die Sucrose unter den folgenden Bedingungen gesprüht: Fluid-Zufuhrrate 1,0 LPM Atomisierungsdruck 5,2 bar (75 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft NA Einstelltemperatur des Produktes 70°C Einlassluftrate 70 Kubikmeter/min

Die überzogenen Partikel wurden anschließend mit einer wässrigen Lösung überzogen, die 75 kg (40,3% (w/w)) Magnesiumsulfatheptahydrat enthielt. Dieser Überzug wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen: Fluid-Zufuhrrate 2,3 LPM Atomisierungsdruck 3,4 bar (50 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft NA Einstelltemperatur des Produktes 70°C Einlassluftrate 70 Kubikmeter/min

Die mit Magnesiumsulfat überzogenen Partikel wurden anschließend mit 208,93 kg einer wässrigen Lösung kosmetisch überzogen, die 12,97 kg (6,2% (w/w)) Titandioxid, 10,59 kg (5% (w/w)) Methylcellulose, 2,12 kg (1% (w/w)) Neodol 23/6,5 und 3,57 kg (1,67% (w/w)) Polyethylenglykol bei einem MW von 600 enthielt. Der kosmetische Überzug wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen: Fluid-Zufuhrrate 1,1 LPM Atomisierungsdruck 5,2 bar (75 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft NA Einstelltemperatur des Produktes 75°C Einlassluftrate 70 Kubikmeter/min

Insgesamt wurden 199,35 kg Enzymgranulate als Charge D gesammelt. Die Massengesamtbilanz für dieses Experiment betrug 83,84%.

Beispiel 5 Fließbettsprühbeschichten einer alkalischen Protease/Sucrose-Stärkematrix im Versuchsmaßstab A.

65,75 kg Sucrosekristalle, die auf eine Maschenzahl von 35 bis 50 gesiebt worden waren, wurden in eine modifizierte Glatt-WSG-120-Fließbettüberzugsmaschine geladen und fluidisiert. 180,42 kg einer wässrigen Proteaselösung mit insgesamt 20,74% Feststoffen und 6,71% (w/w) aktiver Protease wurden zu 145,13 kg einer wässrigen Lösung gegeben, die 37,57 kg Sucrose, 29,94 kg herkömmliche gelbe Zahnstärke und 7,62 kg Ethylex 2015, das durch „Auskochen" bei 88°C (190°F) 15 Minuten lang vollständig hydratisiert worden war, enthielt. Die kombinierte Lösung wurde auf die Sucrose unter den folgenden Bedingungen gesprüht:

B.

Die überzogenen Partikel wurden anschließend mit einer wässrigen Lösung überzogen, die 86,95 kg (40,3% (w/w)) Magnesiumsulfatheptahydrat enthielt. Dieser Überzug wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen:

Die mit Magnesiumsulfat überzogenen Partikel wurden anschließend mit 240,79 kg einer wässrigen Lösung kosmetisch überzogen, die 16,97 kg (6,2% (w/w)) Titandioxid, 6,84 kg (2,5% (w/w)) Methylcellulose, 6,84 kg (2,5% (w/w)) Maltodextrin M150 (DE = 15 aus Grain Processing Corp., Muscatine, Iowa), 2,74 kg (1% (w/w)) Neodol 23/6,5 und 4,57 kg (1,67% (w/w)) Polyethylenglykol bei einem MW von 600 enthielt. Der kosmetische Überzug wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen: Fluid-Zufuhrrate 1,2 LPM Atomisierungsdruck 5,2 bar (75 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft NA Einstelltemperatur des Produktes 60°C Einlassluftrate 58 Kubikmeter/min

Insgesamt wurden 199,35 kg Enzymgranulate als Charge E gesammelt. Die Massengesamtbilanz für dieses Experiment betrug 97,13%.

Beispiel 6 Fließbettsprühbeschichten einer alkalischen Protease/Sucrose-Stärkematrix im Versuchsmaßstab

Die Enzymkerne wurden gemäß des Abschnitts A aus dem Beispiel 5 hergestellt.

In den folgenden drei Granulaten wurde das Magnesiumsulfatheptahydrat als eine 50%ige Lösung aufgetragen, so dass sie 15 Gew.-% des Gewichts des Endgranulats ausmachte. Die Bedingungen waren wie folgt: Atomisierungsdruck 3,4 bar (50 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft NA Einstelltemperatur des Produktes 47–54°C Einlassluftrate 58 Kubikmeter/min

Die überzogenen Polymere wurden als 15%ige (w/w) Lösungen von löslichen Feststoffen aufgetragen, zusammengetragen, um die folgenden Überzugszusammensetzungen zu erhalten, die als Gewichtsprozente der Endgranulate in der Tabelle 2 angegeben werden. Die Bedingungen waren wie folgt: Atomisierungsdruck 3,4 bar (50 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft NA Einstelltemperatur des Produktes 46–55°C Einlassluftrate 58 Kubikmeter/min

Die Granulate wurden, wie in dem Beispiel 3 beschrieben, analysiert, und die Ergebnisse werden in der Tabelle 3 dargestellt.

Beispiel 7

Die großskaligen Matrixgranulate wurden in einer modifizierten Glatt-WSG-120-Fluidisierbettüberzugsmaschine hergestellt. Bei der Charge J wurden 50,5 kg –35/+50-maschenzahlige Sucrosekeime in die Maschine geladen und fluidisiert. Eine Matrix-Trägerlösung wurde durch Auskochen von 0,4 kg Ethylex-2015-Stärke, wie in den vorherigen Beispielen, und Zugabe von 46,7 kg Sucrose und 23,4 kg trockener gelber Zahnstärke zubereitet, wobei Wasser zugegeben wurde, um ein Endlösungsgewicht von 337,4 kg zu erhalten. Die Matrix-Trägerlösung wurde mit 243,2 kg einer wässrigen Proteaselösung vereinigt, die 51,89 g/L GG36-Subtilisin und 19% Gesamtfeststoffe enthielt, um die Enzymmatrixlösung zu bilden. Die Enzymmatrixlösung wurde auf die Sucrosekeime unter den folgenden Bedingungen gesprüht: Betttemperatur: 60°C Fluidisierungsluft: 28 m3/s bei Standardbedingungen (48 scfm) Sprühratenrampe: 0,3 bis 1,0 Ipm über 240 Minuten Atomisierungsluft: 3,4–5,2 bar Überdruck (50–75 psig) über 240 Minuten

Eine Lösung von Ammoniumsulfat wurde durch Lösen von 58,3 kg Ammoniumsulfat in 135,9 kg Wasser hergestellt, und diese wurde über die mit Matrix überzogenen Keime unter den folgenden Bedingungen gesprüht: Betttemperatur: 70°C Fluidisierungsluft: 28–34 m3/s bei Standardbedingungen (48–57 scfm) Sprühratenrampe: 1,5 Ipm Atomisierungsluft: 5,2 bar Überdruck (75 psig)

Schließlich wurde eine Überzugslösung durch Lösen oder Suspendieren von 17,9 kg Elvanol-51-05-Polyvinylalkohol, 22,4 kg Titandioxid und 4,5 kg nichtionisches Neodol-23,5-6T-Tensid in Wasser hergestellt, und zwar zu einem Nettogewicht von 224,1 kg. Diese Überzugslösung wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen: Betttemperatur: 72°C Fluidisierungsluft: 33 m3/s bei Standardbedingungen (56 scfm) Sprühratenrampe: 0,5 bis 1,2 Ipm über 300 Minuten Atomisierungsluft: 5,2 bar Überdruck (75 psig)

Nachdem das Beschichten abgeschlossen war, wurden 255,5 kg Granulate aus der Überzugsmaschine gesammelt und gesiebt, um den –16/+50-Mesh-Schnitt zu behalten. Das Granulat wurde bei 4,54% (w/w) aktivem Subtilisin untersucht, und es wurden Staub- und Stabilitätsmessungen durchgeführt, die in der untenstehenden Tabelle angegeben werden.

Zwei zusätzliche Sätze von Matrixgranulaten, die Chargen K und L, wurden in der modifizierten Glatt-WSG-120-Überzugsmaschine hergestellt, und zwar im Wesentlichen unter den gleichen Verfahrensbedingungen, aber mit den Formulierungsänderungen, die in der untenstehenden Tabelle aufgeführt sind. Ein geschichtetes Granulat wurde, wie in dem Beispiel 1 beschrieben, hergestellt.

Die Tabelle 4 fasst die vier Formulierungen zusammen und gibt sowohl die Stabilität wie auch den Staub für jede Probe an.

Beispiel 8 Fließbettsprühbeschichten einer Amylase/Stärke-Matrix im Versuchsmaßstab

26 kg Sucrosekristalle, die auf eine Maschenzahl von 35 bis 50 gesiebt worden waren, wurden in eine Deseret-60-Fließbettüberzugsmaschine und -fluidisierer geladen. 15,3 kg einer wässrigen Amylaselösung mit insgesamt 31% Feststoffen und 12,5% (w/w) aktiver Amylase wurden zu 43,5 kg einer wässrigen Lösung gegeben, die 23,5 kg Maisstärke enthielt. Die vereinigte Lösung wurde auf die Sucrose unter den folgenden Bedingungen gesprüht: Fluid-Zufuhrrate 0,8 kg/min Atomisierungsdruck 5,2 bar (75 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft NA Einstelltemperatur des Produktes 45°C Einlassluftrate 770 m3/s (1300 ft3/min)

Die überzogenen Partikel wurden anschließend mit einer wässrigen Lösung überzogen, die 66,7 kg (40% (w/w)) Magnesiumsulfatheptahydrat enthielt. Dieser Überzug wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen: Fluid-Zufuhrrate 1,1 kg/min Atomisierungsdruck 4,1 bar (60 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft NA Einstelltemperatur des Produktes 47°C Einlassluftrate 1060 m3/s (1800 ft3/min)

Die mit Magnesiumsulfat überzogenen Partikel wurden anschließend mit 92,6 kg einer wässrigen Lösung kosmetisch überzogen, die 7,1 kg (6,2% (w/w)) Titandioxid, 2,9 kg (2,5% (w/w)) Methylcellulose, 2,9 kg (2,5%) Purecote B790, 1,2 kg (1,5% (w/w)) Neodol 23/6,5 und 2,0 kg (1,67% (w/w)) Polyethylenglykol bei einem MW von 600 enthielt. Der kosmetische Überzug wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen: Fluid-Zufuhrrate 0,5 kg/min Atomisierungsdruck 5,2 bar (75 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft NA Einstelltemperatur des Produktes 47°C Einlassluftrate 1060 m3/s (1800 ft3/min)

Beispiel 9 Fließbettsprühbeschichten einer Amylase/Sucrose-Stärkematrix im Versuchsmaßstab

26 kg Sucrosekristalle, die auf eine Maschenzahl von 35 bis 50 gesiebt worden waren, wurden in eine Deseret-60-Fließbettüberzugsmaschine und -fluidisierer geladen. 15,3 kg einer wässrigen Amylaselösung mit insgesamt 31% Feststoffen und 12,5% (w/w) aktiver Amylase wurden zu 59,3 kg einer wässrigen Lösung gegeben, die 7,8 kg Sucrose und 23,5 kg Maisstärke enthielt. Die kombinierte Lösung wurde auf die Sucrose unter den folgenden Bedingungen gesprüht: Fluid-Zufuhrrate 0,8 kg/min Atomisierungsdruck 5,2 bar (75 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft NA Einstelltemperatur des Produktes 45°C Einlassluftrate 770 m3/s (1300 ft3/min)

Der MgSO4- und kosmetische Überzug wurden genau, wie oben im Bespiel beschrieben, durchgeführt.

Beispiel 10

In eine modifizierte Glatt-WSG-120-Fluidisierbettsprühüberzugsmaschine wurden 30-50-Mesh große 47,37 kg Sucrosekristalle gegeben und bei 40–60 m3/min und 45 Grad C fluidisiert. Eine Amylase-Enzymsuspension wurde durch Aufschlämmen von 67,72 kg herkömmlicher gelber Zahnstärke in 105 kg Amylase-UF-Konzentrat (LAT) mit einer Aktivität von 30 000 TAU/g oder 85,7 mg/g Amylase hergestellt, die 24,2 mg/ml Zucker enthielt, die von den Fermentations- und Gewinnungsverfahren übertragen wurden. Die Enzymsuspension wurde auf die Sucrosekeime unter den folgenden Bedingungen überzogen (bei Angabe eines Bereiches wurden die Werte linear über einen Rampenzeitraum erhöht): Rampenzeit: 90 Minuten Fluid-Zufuhrrate 0,9–1,35 Liter/min Atomisierungsdruck 3,1–5,2 bar (45–75 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft so eingestellt, um die Temperatur der Auslassluft beizubehalten Einstelltemperatur der Auslassluft 45°C Fluidisierungsluftrate 40–60 m3/min

Nachdem die Enzymsuspension auf die Sucrosekristalle überzogen worden war, wurden 80 kg einer 50%igen MgSO4-Heptahydratlösung auf die fluidisierten Granulate unter den folgenden Bedingungen überzogen: Rampenzeit: 30 Minuten Fluid-Zufuhrrate 1,12–2,15 Liter/min Atomisierungsdruck 4,1 bar (60 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft so eingestellt, um die Temperatur der Auslassluft beizubehalten Einstelltemperatur der Auslassluft 45°C Fluidisierungsluftrate 60 m3/min

Schließlich wurde eine Überzugslösung durch Zugabe von 5,29 kg Methocel-A-15-Methylcellulose (Dow Chemical), 12,71 kg Titandioxid (DuPont), 5,29 kg modifizierter Pure-Cote-B-790-Stärke (Grain Processing Corp.), 2,12 kg Neodol 23-6,5T (Shell) und 3,54 kg Polyethylenglykol, Molekulargewicht 600 (Union Carbide), zu 174,91 kg erhitztem Wasser und Abkühlen auf etwa 20 Grad C, um die Polymere gänzlich zu lösen, hergestellt. Die Überzugslösung wurde unter den folgenden Bedingungen aufgetragen: Rampenzeit 60 Minuten Fluid-Zufuhrrate 0,75–1,3 Liter/min Atomisierungsdruck 5,2 bar (75 psi) Einstelltemperatur der Einlassluft so eingestellt, um die Temperatur der Auslassluft beizubehalten Einstelltemperatur der Auslassluft 45°C Fluidisierungsluftrate 60 m3/min

Die resultierenden 180 kg überzogener Amylase-Matrixgranulate wurden aus der Überzugsmaschine mit einer Enzymausbeute von 85% gesammelt.


Anspruch[de]
Geschichtetes Granulat mit einem einzelnen Keimpartikel, wobei Schichten des geschichteten Granulats folgendes umfassen:

a) eine über das Keimpartikel geschichtete Proteinmatrix, wobei die Matrix eine Mischung aus einem Protein und einer Kombination eines Zuckers oder Zuckeralkohols und eines Polysaccharid-Strukturierungsmittels umfasst; und

b) eine Sperrschicht oder Überzugsschicht.
Granulat nach Anspruch 1, wobei die Matrix eine Mischung aus einem Protein und einer Kombination eines Zuckers und eines Polysaccharid-Strukturierungsmittels ist. Granulat nach Anspruch 2, wobei der Zucker gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glucose, Fructose, Raffinose, Maltose, Lactose, Trehalose und Sucrose. Granulat nach Anspruch 3, wobei der Zucker Sucrose ist. Granulat nach Anspruch 1, wobei das Polysaccharid-Strukturierungsmittel gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stärke, modifizierter Stärke, Cellulose, modifizierter Cellulose, Carrageenan, Gummiarabikum, Xanthangummi, Johannisbrotgummi und Guar Gum. Granulat nach Anspruch 5, wobei das Polysaccharid-Strukturierungsmittel eine Stärke oder modifizierte Stärke ist. Granulat nach Anspruch 1, wobei das Protein ein Enzym ist. Granulat nach Anspruch 7, wobei das Enzym gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Proteasen, Amylasen, Lipasen und Cellulasen. Granulat nach Anspruch 7, wobei das Enzym zusammen mit einem Zucker und einem Polysaccharid-Strukturierungsmittel vermischt wird. Granulat nach Anspruch 1 mit einer Überzugsschicht über der Proteinmatrix. Granulat nach Anspruch 10, wobei die Überzugsschicht gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Cellulosederivaten, Polyethylenglykol, Polyethylenoxid, Chitosan, Gummiarabikum, Xanthan und Carrageenan. Granulat nach Anspruch 11, wobei die Überzugsschicht ein Cellulosederivat umfasst. Granulat nach Anspruch 12, wobei das Cellulosederivat gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxycellulose, Ethylcellulose, Carboxymethylcellulose und Hydroxypropylcellulose. Granulat nach Anspruch 1, wobei die Proteinmatrix ferner ein synthetisches Polymer umfasst, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenoxid, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglykol und Polyethylenoxid/Polypropylenoxid. Geschichtetes Enzymgranulat nach Anspruch 7 mit einem einzelnen Keimpartikel, wobei das Granulat Folgendes umfasst:

a) eine über das Keimpartikel geschichtete Proteinmatrix, wobei die Matrix 20 bis 80 Gew.-% des geschichteten Granulats ausmacht und ein zusammen mit einem Zucker und einem Polysaccharid-Strukturierungsmittel vermischtes Enzym umfasst, wobei das Enzym gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Proteasen, Amylasen, Lipasen und Cellulasen, und das Polysaccharid-Strukturierungsmittel gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stärke, modifizierter Stärke, Cellulose, modifizierter Cellulose, Carrageenan, Gummiarabikum, Xanthangummi, Johannisbrotgummi und Guar Gum; und

b) eine Sperr- oder Überzugsschicht.
Enzymgranulat nach Anspruch 15, weiterhin umfassend eine Überzugsschicht über der Enzymmatrix. Granulat nach Anspruch 15, wobei der Zucker gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glucose, Fructose, Raffinose, Maltose, Lactose, Trehalose und Sucrose. Granulat nach Anspruch 17, wobei der Zucker Sucrose ist und das Polysaccharid Stärke oder modifizierte Stärke ist. Granulat nach Anspruch 15, wobei das Enzym Protease ist. Granulat nach Anspruch 15, wobei das Enzym Cellulase ist. Granulat nach Anspruch 1, wobei die Menge des Zuckers oder Zuckeralkohols in der Proteinmatrix 0,1 bis 90 Gew.-% der Proteinmatrix ausmacht. Granulat nach Anspruch 15, wobei die Menge des Zuckers in der Enzymmatrix 0,1 bis 90 Gew.-% der Enzymmatrix ausmacht. Granulat nach Anspruch 1 mit einer Sperrschicht über der Proteinmatrixschicht. Granulat nach Anspruch 23, wobei die Sperrschicht gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Salzen, organischen Salzen und der Kombination des Zuckers oder Zuckeralkohols und Strukturierungsmittels. Granulat nach Anspruch 1, wobei die Sperrschicht ein anorganisches Salz ist. Granulat nach Anspruch 1, wobei die Sperrschicht Magnesiumsulfat ist. Granulat nach Anspruch 15 mit einer Sperrschicht über der Enzymmatrixschicht. Granulat nach Anspruch 27, wobei die Sperrschicht gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Salzen, organischen Salzen und der Kombination des Zuckers und Strukturierungsmittels.






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