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涂覆酶颗粒无效专利 发明

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本发明涉及涂覆酶颗粒,尤其涉及用于以下方面的涂覆酶颗粒:去 污剂组合物,如洗衣粉及洗碟组合物;漂白剂组合物;以及食品如焙烤 食品。本发明进一步涉及制备这类涂覆酶颗粒的方法。 在本发明所涉及的领域中,粉尘的形成是一个熟知的问题。颗粒之 间易于相互摩擦会导致颗粒部分地、甚至全部分化,以至降低其贮存稳 定性并促进粉尘的形成。酶粉尘会使酶颗粒的生产者及消费者感到不舒 服(例如皮肤刺激),尤其是当酶颗粒包含于洗涤剂组合物中时。此外, 长期与酶粉尘接触会导致过敏性及变应性反应。 业已开发出克服或减轻了粉尘问题的各种酶制剂及其制备方法。 例如,在U.S.Patent No.4,106,911及JP293167/85中,描述了涂覆 酶附聚物的方法:将酶颗粒加热后投入高速混合机中,加入熔化了的PEG 1500或PEG4000及TiO2,这样将颗粒涂上PEG/TiO2混合物。通过该 技术制得的颗粒其淘析粉尘值(elutriation dust figure)显著低于未涂 覆的颗粒,且淘析试验(elutriation test)测定的酶粉尘值约为90 AU/60g。 U.S.Patent No.4,973,417描述了一种方法,其中将温度约为60℃ 的、包括(甲基)丙烯酸酯共聚物的涂料水分散体喷到流化床干燥器中 的酶颗粒上,以提高去污剂组合物中的酶稳定性。 WO-92/11347中公开的方法也用到流化床涂覆机,其中将PEG 2000及TiO2的水溶液喷到热的颗粒上,以改善这些颗粒的颜色及粉尘 值。 欧洲专利申请0 139 829描述了一种方法,它包括下列步骤:在流 化床干燥器中将水溶性或分散性酶涂到核心颗粒表面;然后将可形成大 分子膜的涂覆剂溶液或分散体喷到流化床干燥器中干燥了的、酶包被的 核心颗粒上。 国际专利申请93/07263描述了一种颗粒状酶组合物,它包括核心、 酶层及一或多层涂层。其外层涂层是在流化床中涂上的。与此文的上述 文献中所述的产物相比,所得产物显示出相当低的酶粉尘值,按Heubach 磨耗试验测定的该值约为4-7μg。 在U.S.Patent No.4,242,219中描述了将一种涂料应用于酶颗粒,所 用的涂料应避免涂覆的颗粒失去水分。该涂料的用量可低于5wt%,它 含有选自下列物质的防水剂:石蜡油、亚麻子油、地蜡、可可蜡(cocoa wax)、小烛树蜡、加洛巴蜡、石蜡、蜂蜡、微晶蜡及羊毛脂及其混合 物。这类颗粒的粉尘值都高:按淘析试验测定的该值高达50DE,且该 文献并未明确说明实施保温涂层的任何方法。 在比利时专利申请BE-A-838125中描述了一种涂覆方法:当 将一种粉状产物涂到在旋转器(murmeriser)中高速旋转的颗粒上时, 同时加入一种液体。所得颗粒是疏松的粒子。 本发明旨在提出改善了的涂覆酶颗粒,它与现有技术中已知的酶颗 粒相比其酶粉尘值减小了,且无需广泛使用流化床涂覆器。除了该酶粉 尘减少外,用于本发明的涂料中可能掺入添加剂以改变颗粒的功能特性 如颜色、稳定性、溶剂化能力以及抗静电性。 本发明的目的之一尤其在于提出一种方法,其中提供低粉尘值所需 的外层涂料的用量低,少于25wt%。此外,与现有技术相比,按本发明 在流化床装置中形成该涂层的时间可减少50%或更多。 可通过应用液体或油性涂料而达到此目的,它无需在流化床装置中 实施。 因此,本发明提出一种制备涂覆酶颗粒的方法,它包括如下步骤: (i)将酶颗粒与涂料接触,所述涂料是 (a)一种非水液体或其水乳浊液,或是 (b)一种油性混合物,它包括至少一种(a)中的液体,液体中溶有熔点 在30~90℃范围内的第二种组分, 进行所述“接触”是为了在所述颗粒上提供所述涂料用量低于25wt%的 基本均匀的涂层,以及 (ii)将步骤(i)中形成的颗粒与防结块剂接触以获得由Heubach磨耗 试验测定的粉尘值低于2μg的自由流动颗粒。 本发明进一步提出按该方法制备的涂覆酶颗粒,以及包括它们的去 污剂组合物。 本发明的涂覆酶颗粒通过用已知的方法制备酶颗粒、接着按上述方 法涂覆这些酶颗粒而得到。 在一优选的实施方案中,涂料的实施方法是:将液态或油性涂料涂 在有待涂覆的颗粒上。 本发明的方法优势之一在于:涂料及有待涂覆的颗粒均不用加热。 这意味着酶活性不会受不利影响。涂料具有液态或油性的特点且可以简 单地实施及在室温下涂覆。涂料被涂到含酶颗粒上,可利用低速或低切 力混合装置如锥形螺杆混合器或行星式混合器、高速混合机或可将涂料 均匀地涂到颗粒上的任何型式混合或混合装置。 还有,本技术中已知的涂覆酶颗粒一般要求至少存在约25wt%但 通常高于30wt%(占整个颗粒的重量)的外层涂料以达到可接受的粉尘 值。而应用本发明的涂覆方法,该用量少于25%,例如1~25wt%,优 选地5~20wt%。 另一个优势是:用于本发明的方法中的涂料不需在流化床干燥器中 使用。因此在相当昂贵的流化床装置中,每批酶颗粒的涂覆操作时间至 少可缩短50%,技术人员知道这是一种兼具经济性及技术优势的方法。 通常地,按本发明,液态或油性涂料与颗粒是在混合装置中混在一 起的。例如,可以通过将液态涂料喷到含酶材料上而使涂料与有待涂覆 的颗粒相互接触。接着将此混合料混合成湿砂状的物质。当将物料混合 至这种程度:即流体涂料可均匀地分布在酶颗粒上后,可加入任意已知 的抗结块剂如锻制二氧化硅、滑石粉或淀粉材料使得涂覆颗粒变成自由 流动颗粒。 有待用本发明的液态或油性涂料涂覆的颗粒可以是本技术中已知的 任何种类的颗粒,尤其是那些与去污剂一起应用的颗粒。例如小球(如 NL-C-148807中所述的)、F-granules(US-A-4,242,219)、 Marums(NL-A-7110323)、T-granules(US-A-4,106,991)、Perls(WO 91/02340)、以及在流化床干燥器中制备的涂覆颗粒如WO-91/06638 及JP-A-58/79492中所述的那些。 一般地,大小约为150~3000、最好是300~2000μm的任何类别 的颗粒均可按本发明的方法涂覆。 有待涂覆的颗粒包括涂有含酶层的芯材。该芯材应能迅速溶于或分 散于水中,它的构成是:糖类如蔗糖的结晶,或是盐如NaCl、Na2SO4、 (NH4)2SO4、及Na2CO3的结晶;熔化组分如非离子表面活性剂、及 PEG 6000的小球;独特的东西例如包括粘土及粘合剂;以及如淀粉的粉 状物。颗粒的芯大小通常为200~1500μm且可被预涂覆以便使芯材更 耐磨。预涂覆物可以是例如:纤维素衍生物、淀粉或其衍生物、或聚合 物如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)。通常可在流化床 涂覆机中将酶涂到颗粒上。 本发明中用到的酶通常是液态的酶。该液态物可以是微过滤液 (microfiltrate)或超滤液、溶解的粉状物或得自发酵过程的任何其它 类型的液态物。合适的酶类有:蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、 氧化酶等等。此外,可将已知的粘合剂如:聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、 聚乙烯醇(PVA)、聚乙酸乙烯酯(PVAc)、羧甲基纤维素(CMC)、 羟丙基纤维素(HPC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素 (HPMC)、甲基纤维素(MC)及乙基纤维素(EC)加入该含酶的 液体中;还可加入增塑剂如PEG400、丙二醇、甘油;着色剂;pH调 节剂;酶稳定剂;及抗氧化剂。提到的所有这些辅助剂均是本领域技术 人员所熟知的。 如果需要的话,该含酶芯材可以在流化床装置中用现有技术中已知 的涂料进行预涂覆。对预涂覆的颗粒而言,本发明的优势当然也可获得, 即使那些颗粒被预涂了数遍。这种流化床预涂覆的实施可达到最佳化色 彩、改善稳定性、或影响颗粒的溶解速度。与本发明中涂料在未预涂下 实施的情形相比,该流化床涂覆对本发明的颗粒的粉尘值略有改善。 与该技术中已知的(涂覆)酶颗粒相比、尤其是与WO-93/07263 中所述的颗粒相比,本发明的颗粒其Heubach磨耗粉尘值降低了。此处 可参照所述的WO-93/07263,其中描述了Heubach磨耗试验。 如上所述,本发明的涂覆方法用到一种液态或油性涂料,与在流化 床中实施外层涂层的方法相比,本发明方法有多种优势。流化床涂覆颗 粒  WO-93/07263中所述的那些其制备方法是:在流化床涂覆机中相 继地将酶层、盐层及最后的涂层喷到芯材上。为了达到可接受的粉尘值, 这类颗粒包括至少约25wt%的涂料,比本发明的颗粒中存在的多得多。 本发明的方法有可能用显著低用量的涂料,而与本技术中已知的流 化床涂覆颗粒相比,该方法保持至少是可比的、但通常是提高了的特性。 事实上,有可能获得具有本发明的优势的颗粒、它基于根本不用任何流 化床涂层的颗粒。 按本发明,最好是将酶层(在流化床中)涂到芯材上,然后直接用 本发明的液态或油性涂料涂到该酶层上。按该技术制得的颗粒具有很低 的粉尘值。 本发明的、在混合装置而不是在流化床中涂覆的颗粒,所需涂料的 总量大约只有1~25wt%、优选是5~20wt%,可达到低于2μg、优 选低于1.5μg的相当低的粉尘值;已知的流化床涂覆颗粒需要至少25wt %的涂料,达到至少高2~4倍的粉尘值。 本发明中涂覆的涂层通常厚约4~5μm。 本发明的方法的其它优势之一在于:不再需要费时的、在流化床涂 覆机中喷涂的步骤。涂覆可在适当的混合或混合装置中实施。这就极大 地提高了流化床设备的生产力,因为为制得最终颗粒、在流化床装置中 所需的总涂覆时间与已知方法相比减少了50%以上、且通常是75%以 上。 还有,它不需将颗粒加热也不需将涂料溶于溶剂、否则就要在后面 的步骤中蒸发溶剂。液态或油性涂料通过例如喷涂而与待涂覆的颗粒接 触,颗粒是在室温下被涂覆的。 本发明的油性或液态涂料能被均匀地分布,它一般是在混合机中被 涂到酶颗粒上。这就意味着该液态或油性涂料不能太粘稠,太粘稠的液 态或油性物质会使颗粒被粘到涂料上而结块。同样地,涂料(将要涂覆 的)挥发性不能太大。本发明的颗粒将要用于其中的组合物优选地能维 持其性能至少达6周且更优选地达3个月或更久,这意味着该液态涂料 最好应在这段时间内保持稳定。 通常地,液态涂料应被粘附或被吸附到待涂覆的表面。而且本发明 的涂料最好不要对酶的特性产生不利影响,反之亦然。例如,含脂肪酶 的颗粒最好不用含甘油一硬脂酸酯的涂料来涂覆,因为脂肪酶能分解硬 脂酸酯。 用于本发明的方法中的液体通常是非水液体;但是如果用油性涂料 或者是液态或油性乳浊液形式的材料,则可以有水存在,例如,可以用 非极性连续相中的水乳液。 合适的非水液体有:油、聚醇、脂肪族醇及液态非离子表面活性剂。 合适的油例如石蜡油和亚麻子油,合适的聚醇包括聚乙二醇(PEG) 200~800(即平均分子量为200~800的PEG),脂肪醇例如C6~ C12 Lorols,而合适的液态非离子表面活性剂是Dobanol 45-11及Triton X-114。 本发明的油性涂料中除了包括上述的非水液体外还包括至少一种固 体物质,该固体物的熔点应在30~90℃范围内,优选是40~80℃, 最优选是50~70℃。此外,该固体物熔化时应可溶于此液体中。在此 液体中引入固体物质的优势例如在于提高涂层的防湿性和/或降低为得到 自由流动物质所需的防结块剂的用量。 合适的固体物包括:PEG≥900(平均分子量大于900的PEG)、 优选地≥1500,硬脂酸,甘油一硬脂酸酯,石蜡,非离子表面活性剂,月 桂酸钠,以及蜡如蜂蜡。 熔化态的固体物应能溶于此液体中,当冷却到室温时,一般形成均 匀的油性物质,其硬度和粘度使其在混合机中可被均匀地涂在颗粒上。 通常地,液体对固体的比率在约5∶1和约1∶2之间,例如5∶3或1∶1较为 合适。例如PEG4000∶400(1∶1)的混合物提供较硬的油性涂料,而 PEG4000∶400(1∶3)则几乎太软。本领域技术人员有能力发现其它具有这 些特性的合适的混合物。 液态或油性涂料可形成覆盖酶层的水不透性层。此外,这使它易于 加入酶稳定剂以改善酶在洗涤剂组合物中的稳定性。 任何合适的添加剂可被加入液态或油性涂料。首先,可加入着色剂 如TiO2、CaCO3、Na-Al-硅酸盐、Patent Blue V80、Tartrazine XX90等等。此外,可加入已知的抗氧化剂〔如叔丁基羟基甲苯(BHT)、 叔丁基羟基苯甲醚(BHA)、棓酸辛酯〕;已知的抗静电剂如Prpagen WK(Hoechst A.G.)、Cyastat SN(NVCP Chemicals)、Zelec NK(Internatio Alchemy Handelsmij B.V.);透湿调节剂如纤维素衍生物 (乙基纤维素、羟丙基纤维素)、纤维素酯〔(甲基)丙烯酸酯如Eudragit〕 及其它聚合物。对这些添加剂的要求只是:它们与颗粒中的酶及液态或 油性涂料的相容性,以及在油性或液态涂料中的溶解性或分散性。 此外,本发明的涂层的应用可起控制各种酶的释放的作用。通过改 变涂层的组成或厚度,可实现依赖于时间的酶的释放。 用于使本发明的涂覆颗粒自由流动的防结块剂可以是任何已知的防 结块剂例如:锻制二氧化硅(Aerosil,例如,Aerosil R972、 R200;Cab-o-sil,例如,TS610)、磷酸钙(Cafos)、TiO2、滑石粉、 玉米及其它谷物淀粉材料等等。 下述实施例将阐述本发明。 实施例1 将按NL-C-148807中所述方法制备的、1000g未涂覆的 Maxacal小颗粒(Gist-brocades)置于行星式混合器(HOBARTmodel N-50)中。往这些小颗粒中加入30g 55℃的、PEG 4000∶PEG 400(3∶5) 的油性混合物。混合30分钟之后,加入15g Cab-o-silTS-610,接着又 混合5分钟。 对所得自由流动的涂覆颗粒以及未处理的Maxacal颗粒进行淘析试 验。试验中,将60g该颗粒置于流化床中流化40分钟,保持空塔速度为 0.8m/s。将形成的粉尘收集到WhatmanGF/C滤器上,测定粉尘的质 量并测试酶活性。 此处可参照比利时专利申请No.838125中所述的淘析试验。 测得未涂覆Maxacal小颗粒的酶粉尘值为125DE/60g,而本发明的 颗粒的粉尘值只有12DE/60g。该酶粉尘值如GB-A-1,353,317中所 述的那样以DE(Delft Eenheden;Delft Units)表示。 实施例2 将按US-A-4,242,219中所述方法制备的、500g未涂覆的 MaxacalF置于行星式混合器(HOBART model N-50)中。往这些颗 粒中加入5g石蜡油∶甘油一硬脂酸酯(1∶1)的油性混合物,混合30分钟 后,加入5g AerosilR-972(Degussa AG),接着又混合5分钟。 按实施例1中所述方法测定的粉尘值分别为80DE/60g(未涂覆的 Maxacal F)和10 DE/60g(本发明的颗粒)。 实施例3 将按WO-93/07263中所述方法制备的、1000g未涂覆的Maxacal 流化床颗粒置于行星式混合器(HOBART model N-50)中。往这些颗 粒中加入30g石蜡油∶甘油一硬脂酸酯(3∶1)的油性混合物,混合混合分 钟后,加入24g AerosilR 972,接着又混合10分钟。 测定了未涂覆及涂覆颗粒的淘析粉尘值,但二者均低于检测极限。 而Heubach磨耗值则从580μg降至1.1μg酶粉尘/16.25ml颗粒。 该Heubach磨耗值是按流化床试验法测定的,其中质量大约为32g 的球遍及容积为16.25ml颗粒的床上,将201/min流速的空气流吹过该床 达20分钟,该空气流通过一个滤器,在试验前、后测定该滤器的质量, 并分析收集的粉尘以测定以μg表示的酶含量。 实施例4 往按NL-C-148807中所述方法制备的、1000g未涂覆的 Lipomax小颗粒中加入25g Triton x114(Union Carbide)。 混合30分钟之后,加入10g Aerosil R972作为防结块剂。将全部混 合物又混合10分钟。测得涂覆及未涂覆的小颗粒的Heubach粉尘值分别 为<0.8μg及30μg。 实施例5 在流化床装置(MP-1 of Niro-Aeromatic)中,往6kg 400~600μm 的Na2SO4晶体上喷涂3.5kg、干固含量为26%且含1wt%的硼砂用作 酶稳定剂的2,800ADE/mg的MaxacalUF。紧接着往该酶层上喷涂含 5wt%TiO2(基于干物质重量)的、10kg 12%的Sepifilm046(SEPPIC) 涂料。 该过程的质量收率为98.5%而酶活性得率为95%。将所得产物用 1000μm及315μm的筛进行筛分。测得其Heubach磨耗试验值为1μg酶 粉尘。 在进一步的试验中,将流化床涂料换成羟丙基甲基纤维素 (HPMC)、羟乙基纤维素(HEC)、纤维素、TiO2、滑石及PEG -400的混合物水溶液。在流化床喷涂之前及期间,在一定的时间间隔 取样。在某些情况下用实施例3中所述的涂料涂覆试样。分别用淘析试 验法和Heubach试验法测定试样的特性并以酶粉尘(ED)表示,将上述测 试结果列于表1。                          表1                        酶粉尘值 涂料的量(流化床+膏状物)   Heubach(ED)μg     淘析(ED)     ADE/60g     0%FB*+5.4%U#     1.2     28     5%FB+5.4%U     <1.0     23     10%FB     186     134     20%FB     3.5     52 *FB:流化床涂料 #U:油性涂料 按本发明涂覆的颗粒其粉尘值大大低于只包括流化床涂料的颗粒。 实施例6 重复实施例5但此实施例中不用硼砂,不进行流化床涂覆。由于没 有流化床涂覆的步骤,所以该实施例的操作只需实施例5中操作所需时 间的25%。将所得产物用1000μm的筛筛分,筛后的产物被置于行星式 混合器中并用石蜡油:甘油一硬脂酸酯(3∶1)涂覆。测得未涂覆产物的 Heubach粉尘值大于1000μg酶粉尘/16.25ml颗粒,而按本发明涂覆的产 物其值小于0.2μg酶粉尘/16.25ml颗粒。 实施例7 往一个容积为7立方米的Nauta混合机(锥形螺杆)中通过隔板加 入4000kg Maxacal小颗粒,在室温下向加入的小颗粒流喷涂120kg温度 为70℃的实施例3中所述的油性涂料。 待加完所有的小颗粒及涂料之后,将全部混合物混合15分钟。加入 96kg作为防结块剂的Aerosil R972,继续混合15分钟。 其淘析值从72(未涂覆颗粒)减小至低于5 DE/60g(按本发明涂 覆的颗粒)。 实施例8 为了测定静电性的影响,重复实施例1,利用同样的油性涂料及加 有5wt%Zelec NK的涂料与加有5wt% Prpagen WK的涂料。 涂覆后,使小颗粒通入一个敞开的扁平塑料容器。上述三种不同的 小颗粒每种在容器中用手摇动1分钟而使其带电、接着将带电的粒子装 入一个30×30cm的木制容器,用Digital Stat-Arc Electronic Fieldmeter, Model 255 M-1(Monroe Electronics)测定其电场强度。该Fieldmeter与 颗粒表面间的距离约为1cm。 结果:未含任何抗静电剂的小颗粒只带上少量的初始电荷且在10 分钟内慢慢地消失;含Zelec NK的小颗粒未带任何初始电荷;含有 Prapagen WK的小颗粒在10秒内失去其初始电荷的50%。