專利名稱：低密度組合物和包含它們的顆粒的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及低密度組合物以及至少部分地從這樣的組合物形成的顆粒。更具體地說，本發(fā)明提供了低密度組合物，它們包含無孔的或孔隙極少的低密度物質。從本發(fā)明的低密度組合物形成的顆粒特別適用作酶顆粒的芯。
特別是在洗滌劑工業(yè)中，酶通常呈顆粒形式，目的在于實現(xiàn)一種或多種所需的貯存特性和/或工作特性，這取決于手頭的具體應用。在這些方面，工業(yè)提供了很多關于酶的制粒和酶的涂布的開發(fā)結果，其中的一些列舉于如下專利和出版物中美國專利4,106,991描述了酶顆粒的改良配方，即，通過在經(jīng)歷制粒的組合物中包含基于全部組合物干重為2～40％w/w的量的細分散纖維素纖維。此外，上述專利還描述了可被用來涂布?；镱w粒的蠟狀物質。
美國專利4,689,297描述了含酶顆粒，它們包含粒狀的水分散性芯(它的最長尺寸是150～2,000微米)，一層均勻的包覆芯顆粒的酶(它的量達芯顆粒重量的10wt％～35wt％)，以及一層均勻地包覆酶層的大分子、成膜的、水溶性或水分散性涂布劑，其中，酶和涂布劑的組合體是芯顆粒重量的25～55％。此專利中描述的芯物質包括陶土，包封于玉米淀粉層(它被涂布了一層糊精)中的糖晶體，附聚的馬鈴薯淀粉，粒狀鹽，附聚的檸檬酸三鈉，盤中結晶的NaCl片狀粉末，膨潤土顆粒或小顆粒，含膨潤土，高嶺土和硅藻土的顆?；驒幟仕徕c晶體。成膜物質可以是脂肪酸酯，烷氧基化醇，聚乙烯醇或乙氧基化烷基酚。
美國專利4,740,469描述了酶顆粒組合物，它基本上包含1～35wt％的酶和0.5～30wt％的合成纖維物質(它的平均長度為100～500微米，細度在0.05～0.7旦的范圍內)，余量為增充劑或填料。所述顆粒組合物還包含融化的蠟狀物質(例如聚乙二醇)和任選含著色劑(例如二氧化鈦)。
美國專利5,324,649描述了含酶顆粒，它具有芯、酶層和外涂層。酶層以及任選的芯和外涂層包含乙烯基聚合物。
WO91/09941描述了含酶制劑，其中，至少50％酶活性作為酶晶體存在于制劑中。這種制劑可呈漿狀或?；?。
WO97/12958描述了微粒狀酶組合物。這種顆粒是通過流化床附聚制備的，它導致顆粒與很多載體或種子顆粒被酶涂覆并通過粘合劑結合在一起。
雖然開發(fā)了這些制品，但仍需要具有另外的有益特性或改良的特性的酶顆粒。例如，雖然用于干的(例如粉狀)洗滌劑配制品的酶顆粒已廣為人知而且業(yè)已大量開發(fā)了(例如上面列舉的那些)，但是，可獲得的適合摻入液態(tài)洗滌劑的顆粒配制品卻如果有的話也很少。
在某些方面，液態(tài)洗滌劑的酶顆粒的配制者必須考慮與干洗滌劑制品遇到的很相似的關系。但是應懂得，液態(tài)洗滌劑環(huán)境面臨它自身的各種困難。下文討論了一些所考慮的問題。
在液態(tài)和干的洗滌劑制品中，酶顆粒都應當在洗滌中能提供足夠的酶活性。通常還希望顆粒具有較迅速的釋放分布。所以，需要保護每個顆粒的酶載荷以防液態(tài)制品的各種苛刻組分(例如過氧漂白劑，例如過硼酸鈉或過碳酸鈉等)，然而達到這樣的保護的方法必須不過度地阻礙酶的釋放。如本領域技術人員熟知的那樣，對于同時提供良好的酶保護作用和迅速的釋放分布來說通常成問題。
另一方面，幾乎所有的酶顆粒常常涉及耐磨耗性。鑒于目前對環(huán)境的關心日益提高和增強了對工業(yè)衛(wèi)生的認識這一狀況，重要的是將酶粉塵保持在可接受的水平。應懂得，人與氣載的酶粉塵接觸會引起嚴重的變態(tài)反應。為此，酶顆粒的配制者繼續(xù)他們的努力以控制(減小)酶顆粒對摩擦分解的敏感性。
特別是就液態(tài)洗滌劑制品來說，顆粒(它應包括酶顆粒)在液體中的應用的一個問題在于這樣的產(chǎn)品發(fā)生相分離的傾向，因為分散的不溶性固體顆粒物質從懸浮液中下落并沉積在盛裝液態(tài)洗滌劑產(chǎn)品的容器底部?？赏@樣的產(chǎn)品中添加相穩(wěn)定劑(例如增稠劑或粘度控制劑)而增強它的物理穩(wěn)定性。但是，這樣的物質會增加產(chǎn)品的成本和體積，卻對這樣的洗滌劑組合物的洗滌/清潔性能沒有作用。此外，還應注意，已知的酶顆粒一般不適用于典型的液態(tài)洗滌劑，因為這樣的顆粒通常具有高到不可接受的密度(例如1.45g/cm3或更高)，這樣會使它們在較短的時間內(即，遠遠小于典型產(chǎn)品的貯存期限)從懸浮液中析出。
與液體中的顆粒相關的另一個問題是，觀察到了顆粒會引起終產(chǎn)品的視覺不均勻性。這反映了一個問題，因為組合物的美感是消費者認可的一個關鍵因素。
鑒于上述情況，需要開發(fā)低密度的含酶顆粒從而為液態(tài)洗滌劑提供清潔益處。要求低密度，使顆粒在產(chǎn)品的期望使用周期內將懸浮于洗滌劑中。另外，要求保護酶以防苛刻的洗滌劑環(huán)境破壞，以致酶在產(chǎn)品的使用周期內保持活性。還要求較迅速的酶釋放分布。
因此，本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供適用于液態(tài)洗滌劑或清潔組合物的低密度粒狀組合物和酶顆粒。本發(fā)明優(yōu)選的粒狀組合物和顆粒的特征在于一個或多個如下所需的特點它們的真密度小于1.4g/cm3；它們在洗滌時表現(xiàn)足夠的酶活性；它們具有較迅速的酶釋放分布；它們具有較低的對摩擦分解的敏感性；它們在貯存和使用過程中(例如至少3周，優(yōu)選至少4周)傾向于保持分散和懸浮于液態(tài)洗滌劑或清潔劑中；它們在貯存期間具有足夠的殘余活性；它們提供可接受的(合意的)視覺外觀。
表現(xiàn)兩個或多個上述特點的這種顆粒的生產(chǎn)尤其在工業(yè)上有發(fā)展前途。例如，工業(yè)需要具有如下特性的酶?；锖陀糜谝簯B(tài)洗滌劑的顆粒具有低的真密度(例如小于1.4g/cm3，優(yōu)選小于約1.2g/cm3)，對摩擦分解的低敏感性(例如，不大于1.0ug/g)，以及貯存時保持活性(例如，大于50％)。此外，特別期望的顆粒應當另外在洗滌液中迅速崩解而釋放它的酶活性。本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供符合這些要求的顆粒。
本發(fā)明的又一個優(yōu)點是提供可以經(jīng)濟地、在工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的低密度酶顆粒。為此，本發(fā)明提供了生產(chǎn)這樣的顆粒的示范性方法，例如，通過一步制粒法(marumerization)、轉鼓制粒、流化床噴涂、盤-涂布法或其它合適的方法。
在本發(fā)明的一個實施方案中，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質由空心球(例如硼硅酸鹽玻璃空心球、熔凝的玻璃空心球、陶瓷空心球、塑料空心球等)構成。一類特別優(yōu)選的空心球是可從PQ公司以商品名“Q-cel”商購的。
優(yōu)選地，本發(fā)明的低密度組合物比重不大于約1.4g/cm3；更優(yōu)選不大于約1.2g/cm3(例如在0.95～1.15g/cm3的范圍內)。
本發(fā)明的另一方面提供了用于酶顆粒的攜帶酶的芯。按一個實施方案，攜帶酶的芯包含(i)低密度組合物，它包含(a)無孔的或孔隙極少的低密度物質和(b)粘合劑或粘合劑體系；以及(ii)包覆所述組合物的酶。
在攜帶酶的芯的一個實施方案中，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質選自下組物質空心球、在水中極微溶的和孔隙極少的低密度礦物質、低密度木質材料及其任意混合物。按一個優(yōu)選的實施方案，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質由空心球(例如得自PQ公司的“Q-cel”)構成。
本發(fā)明的攜帶酶的芯內部可能基本上不含酶(即，它可能是一種不含酶的芯)；或者這種芯可能含一種或多種酶。在一個實施方案中，這種芯是不含酶的芯，需要的話可用一種或多種酶涂布它。
優(yōu)選地，本發(fā)明的攜帶酶的芯比重不大于約1.4g/cm3，更優(yōu)選不大于約1.2g/cm3(在0.95～1.15g/cm3的范圍內)。
另一方面，本發(fā)明提供了一種低密度酶顆粒。在一個實施方案中，所述顆粒包含(i)由低密度組合物構成的芯，它包含無孔的或孔隙極少的低密度物質；(ii)一種或多種酶；以及(iii)外涂層。
按一個實施方案，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質選自下組物質空心球、在水中極微溶的和孔隙極少的低密度礦物質、低密度木質材料及其任意混合物。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質由空心球(例如硼硅酸鹽玻璃空心球)構成。
優(yōu)選地，本發(fā)明的顆粒比重低于1.4g/cm3。在一個實施方案中，所述顆粒比重不大于約1.2g/cm3(例如，在約0.95～1.15g/cm3的范圍內)。
本發(fā)明又一方面提供了一種制備低密度顆粒的方法。例如在一個實施方案中，所述方法包括如下步驟a)制備良好地混合的下列組分的摻合物(i)一種或多種酶，(ii)無孔的或孔隙極少的低密度物質，和(iii)粘合劑；以及b)將所述摻合物制粒成分散(discreet)的顆粒。
作為附加的一步，所述方法可進一步包括用裝飾性涂料(例如HPMC、PEG和TiO2)涂布顆粒。
在另一個實施方案中，本發(fā)明的顆粒通過進行下列步驟而制備a)選擇種子或載體顆粒；b)用包含無孔的或孔隙極少的低密度物質的低密度組合物涂布所述種子；c)用一種或多種酶涂布所述低密度組合物；以及d)用裝飾性涂料進行涂布。
所述無孔的或孔隙極少的低密度物質優(yōu)選選自下組物質空心球、在水中極微溶的和孔隙極少的低密度礦物質、低密度木質材料及其任意混合物。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述低密度物質由空心球(例如得自PQ公司的“Q-cel”)構成。
從下列詳細描述和實施例結合附后的權利要求書將會明白本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點。發(fā)明詳述本發(fā)明提供了低密度組合物以及至少部分地從這樣的組合物形成的?；铩１景l(fā)明的低密度組合物至少部分地包含無孔的或孔隙極少的低密度物質。從本發(fā)明的低密度組合物形成的粒化物特別適用作酶顆粒(例如一步制粒顆粒(marums)、多層式顆粒、小球(prills)、鼓形顆粒、附聚的顆粒等)的芯。在這方面，所述組合物可進一步包含一種或多種蛋白質(例如水解酶)；和/或所述組合物或由它所形成的?；锟捎眠@樣的蛋白質包覆。應用低密度物質(也稱為增量劑)的優(yōu)點在于，可生產(chǎn)密度遠遠小于可通過現(xiàn)有方法獲得的那些的?；?、芯和顆粒。這就可能影響到一些應用，例如懸浮的顆粒在液體中的分散，特殊應用(即，色譜柱)中顆粒的漂浮或靜浮控制，粉末應用中的分離操作等。
本文應用的術語“密度”表示“真密度”、“比重”或“容積密度與 “堆密度”不同(除非另外說明)。前者可這樣測定，例如，通過應用不溶解所述?；锘蝾w粒的液體進行容積置換(例如，通過礦物油浸漬)。
通常，按一個實施方案，本發(fā)明的低密度組合物包含無孔的或孔隙極少的(例如，通過水蒸氣氣孔度檢測小于0.25；優(yōu)選小于0.20；最優(yōu)選小于0.10)低密度物質(例如空心球、低密度礦物質、低密度木質材料或其任意組合)和粘合劑物質。任選可進一步在所述低密度組合物中包含一種或多種蛋白質(例如酶)。所述組合物例如可被加工成?；镄问?。如果?；飳⒂糜谝簯B(tài)洗滌液中，它們優(yōu)選易溶于或分散于洗滌液中。
如果希望產(chǎn)品是低密度顆粒，這樣的?；锟捎米餍?，可在其上涂布一層或多層。例如，可在本發(fā)明的?；锘蛐旧贤坎家粚踊蚨鄬酉铝型繉?i)包覆芯的酶層(尤其當應用不含酶的粒化物時)；(ii)任選的一層阻擋層，它保護酶以防潛在的滅活物質和/或防止酶滲漏；以及(iii)最外層(例如保護性外層或裝飾性外層)。就用于洗滌劑中的顆粒來說，最外層提供屏障以抗苛刻的洗滌劑組分并且賦予顆粒所要求的美感特性。
在列舉的本發(fā)明的顆粒中，無孔的或孔隙極少的低密度物質的量優(yōu)選約1～20％(w/w，相對于顆粒的重量)；酶的量優(yōu)選約0.5～30％(w/w，相對于顆粒的重量)；外層涂層的量優(yōu)選約1～50％(w/w，相對于顆粒的重量)。
優(yōu)選地，所述低密度物質在水中是無孔的或孔隙極少的，基本上是非活性的，而且具有低的堆密度(例如，小于1g/ml，優(yōu)選不大于0.6g/ml)。優(yōu)選的低密度物質包括例如空心球、在水中極微溶的和孔隙極少的低密度礦物質，以及低密度木質材料。合適的空心球例如包括硼硅酸鹽玻璃空心球、熔凝的玻璃空心球、陶瓷空心球和塑料空心球。一類特別優(yōu)選的空心球是可從PQ公司以商品名“Q-cel”商購的。低密度礦物質的實例尤其包括棕櫚酸鋁、三硬脂酸鋁、硼氫化鋰和硼氫化鉀。合適的低密度木質材料例如包括鋸木屑(例如來自輕木的鋸木屑)。
可被包含于所述低密度組合物中的其它任選的低密度物質尤其包括例如煅制二氧化硅、低密度形式的沸石(例如用于分子篩分的沸石)、低密度形式的硅酸鹽(例如用作粉末的助流劑的硅鋁酸鈉)、低密度形式的二氧化硅(例如用作粉末的助流劑的那些)、研磨的玉米芯、氣凝膠碎片、空心絲(例如，Dacron(DuPont))。前文已提及，本文優(yōu)選的是，本發(fā)明的低密度組合物應包含至少一種無孔的或孔隙極少的低密度物質。所以，如果通常應用多孔性低密度物質，優(yōu)選還應用一種或多種無孔的或孔隙極少的物質。
在一個實施方案中，本發(fā)明的低密度組合物被加工成?；锘蛐?，圍繞著小的種子或載體顆粒。種子或載體顆粒是一種惰性顆粒，其上可沉積(例如涂布、成層等)低密度物質(連同粘合劑和任選的一種或多種酶)。合適的種子顆粒包括無機鹽，糖，糖醇，小有機分子(例如有機酸或鹽)，礦物質(例如陶土或硅酸鹽)或者兩種或多種這些物質的組合。適合摻入種子顆粒中的可溶性組分包括氯化鈉、氯化鉀、硫酸銨、硫酸鈉、碳酸氫三鈉、脲、檸檬酸、檸檬酸鹽、山梨糖醇、甘露糖醇、油酸鹽、蔗糖、乳糖等?？扇苄越M分可與分散性組分(例如滑石、高嶺土或膨潤土)結合。種子顆?？赏ㄟ^各種制粒技術制作，包括結晶、沉淀、盤-涂布、流化床涂布、流化床附聚、旋轉霧化、擠出、造粒、團成顆粒、轉鼓制粒和/或高剪切附聚。在本發(fā)明的?；镏校绻麘梅N子顆粒，那么，種子顆粒與?；锏谋嚷适?∶1。同樣，在本發(fā)明的顆粒中，芯與顆粒的比率也是1∶1。優(yōu)選地，種子顆粒賦予可接受的強度但不會不利地影響最后的芯或顆粒的密度。
用于本文的合適的粘合劑包括普通的黃色很臼齒形淀粉，改性淀粉(例如添加了羥丙基的、乙氧基化的、乙?；?、酸稀釋等)，糖(例如蔗糖、葡萄糖、果糖、乳糖等)，麥芽糖糊精，聚乙烯吡咯烷(polyvinylpyrolidine，PVP)，聚乙二醇(PEG)，黃原酸膠(xanthum gum)，阿拉伯膠，金合歡膠，藻酸鹽，鹿角菜膠，蠟(例如巴西棕櫚蠟、蜂蠟、石蠟及其摻合物)，高熔點表面活性劑(例如，mp在40～80℃之間)。
本發(fā)明范圍內的蛋白質包括藥物上重要的蛋白質(例如激素)或其它治療蛋白質和工業(yè)上重要的蛋白質(例如酶)。
任何酶或酶的組合都可用于本發(fā)明。優(yōu)選的酶包括能水解底物(例如染色劑)的那些。這些酶(它們被稱為水解酶)包括但不限于蛋白酶(細菌的、真菌的、酸性的、中性的或堿性的)，淀粉酶(α或β)，脂肪酶，纖維素酶及其混合物。特別優(yōu)選的酶是枯草蛋白酶和纖維素酶?？莶莸鞍酌傅膶嵗枋鲇诿绹鴮＠?,760,025、EP專利130756B1和PCT申請WO91/06637中，將這些專利并入本文作參考。纖維素酶的實例包括Multifect L250TM和PuradaxTM(可從Genencor International商購)?？捎糜诒景l(fā)明中的其它酶包括氧化酶、轉移酶、脫水酶、還原酶、半纖維素酶和異構酶。
顆粒中可負載酶的位置包括低密度物質內的中央(例如圍繞位于中央的種子顆粒的層內)；與低密度物質拌和(例如均勻地)；作為覆蓋、或圍繞低密度物質的一層；作為與低密度物質隔離的一層(被一層或多層其它涂層隔離)；及其任意組合。
適用于本發(fā)明的合適的增塑劑包括多元醇，例如甘油、丙二醇、聚乙二醇(例如低MW PEGs)，脲，或者其它已知的增塑劑。合適的抗凝結劑包括細的不溶性或微溶性物質，例如滑石、TiO2、陶土、無定形二氧化硅、硬脂酸鎂、硬脂酸和碳酸鈣。增塑劑和抗凝結劑可被包含于例如涂到顆粒上的涂層中。
如前所述，可應用阻擋層減緩或防止物質的擴散(物質的擴散不利地影響顆粒中的蛋白質或酶)。阻擋層可由防護材料構成，它可被涂布到芯上和/或涂到圍繞芯的酶層上；和/或阻擋層可包含于芯內。合適的防護材料包括例如淀粉、無機鹽或者有機酸或鹽。在一個實施方案中，阻擋層包含淀粉和粘合劑(例如蔗糖)，它被涂布在含酶的或攜帶酶的低密度芯上。
如上所示，本發(fā)明的顆?？砂粚踊蚨鄬油繉?。例如，這樣的涂層可以是一層或多層中間涂層，或者這樣的涂層可以是一層或多層外部涂層或其組合。涂層可在顆粒組合物中起一些功能中的任意作用，這取決于酶顆粒的最終用途。例如，涂層可使酶耐漂白氧化，防止酶滲漏，在將顆粒引入水性介質時賦予所需的溶解速度，或者提供抗環(huán)境濕氣的阻擋作用從而增強酶的貯存穩(wěn)定性并減小顆粒內微生物生長的可能性。
合適的涂料包括水溶性或水分散性成膜聚合物，例如聚乙烯醇(PVA)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，纖維素衍生物，例如甲基纖維素(MC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素，聚乙二醇，聚環(huán)氧乙烷，阿拉伯膠，黃原酸膠，鹿角菜膠，脫乙酰殼多糖，膠乳聚合物和腸溶包衣。此外，涂布劑可與相同的或不同類型的其它活性劑組合應用。
適合摻入所述顆粒的涂層的PVAs包括具有低粘度到高粘度的部分水解的、完全水解的和中間水解的PVAs。優(yōu)選地，外部涂層包含低粘度的部分水解的PVA?？赡苡杏玫钠渌蚁┗酆衔锇ň垡宜嵋蚁ズ途垡蚁┻量┩橥＿m用的共聚物包括例如PVA-甲基丙烯酸甲酯共聚物和PVP-PVA共聚物和腸溶共聚物，例如以商品名Eudragit(Rhone Poulenc)出售的那些。
本發(fā)明的涂層可進一步包含一種或多種下列物質增塑劑，增充劑，潤滑劑，顏料和任選另外的酶。適用于本發(fā)明涂層中的合適的增塑劑包括例如多元醇(例如糖)，糖醇，或者聚乙二醇(PEGs)，脲，乙二醇，丙二醇，或者其它已知的增塑劑，例如檸檬酸三乙酯，鄰苯二甲酸二丁酯或二甲酯或者水。適用于本發(fā)明涂層中的合適的顏料包括但不限于細分散的增白劑(例如二氧化鈦或碳酸鈣)或者有色顏料和染料或其組合。優(yōu)選的這類顏料是溶解時低殘余的顏料。合適的增充劑包括糖(例如蔗糖)或者淀粉水解物(例如麥芽糖糊精和淀粉糖漿干粉)，陶土(例如高嶺土和膨潤土和滑石)。合適的潤滑劑包括非離子表面活性劑(例如Neodol)，牛油醇，脂肪酸，脂肪酸鹽(例如硬脂酸鎂)和脂肪酸酯。
可往本發(fā)明的酶顆粒中添加添加劑組分。添加劑組分可包括金屬鹽；增溶劑；活化劑；抗氧化劑；染料；抑制劑；粘合劑；香料；酶保護劑/清除劑，例如硫酸銨、檸檬酸銨、脲、鹽酸胍、碳酸胍、氨基磺酸胍、二氧化硫脲、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺，氨基酸，例如甘氨酸、谷氨酸鈉等，蛋白質，例如牛血清白蛋白、酪蛋白等；表面活性劑，包括陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑、非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和長鏈脂肪酸鹽；助洗劑；堿或無機電解質；漂白劑；上藍劑和熒光染料和增白劑；酶穩(wěn)定劑(例如甜菜堿)，肽和結塊抑制劑。
優(yōu)選地，按本發(fā)明生產(chǎn)的顆粒大致呈圓形或球形。
顆粒的真密度或容積密度可通過本領域熟知的方法測定，例如，通過應用所述顆粒不在其中溶解的液體進行容積置換(例如，礦物油浸漬)。優(yōu)選地，按本文的啟示生產(chǎn)的顆粒的真密度小于1.4g/cm3；更優(yōu)選不大于約1.2g/cm3。在一個實施方案中，所述顆粒的密度為0.95～1.4g/cm3；優(yōu)選約為0.95～1.2g/cm3；最優(yōu)選約為1～1.15g/cm3。
本發(fā)明的顆粒可能特別適用于和液態(tài)洗滌劑結合。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述顆粒被分散和懸浮于水含量大于50％、優(yōu)選至少約60％的液態(tài)洗滌劑中。在一個實施方案中，所述顆粒在35℃的這種液態(tài)洗滌劑中貯存3周后保持活性的至少50％，優(yōu)選至少60％，最優(yōu)選至少70％(例如85％或更大)。在另一個實施方案中，所述顆粒在37℃的這種液態(tài)洗滌劑中貯存4周后保持活性的至少50％，優(yōu)選至少60％，最優(yōu)選至少70％(例如85％或更大)。在又一個實施方案中，所述顆粒在環(huán)境條件或正常貯存條件的這種液態(tài)洗滌劑中貯存6個月后保持活性的至少50％，優(yōu)選至少60％，最優(yōu)選至少70％(例如85％或更大)。
本文描述的顆粒可通過顆粒生產(chǎn)領域中技術人員已知的方法制備，包括但不限于一步制粒法、轉鼓制粒、流化床噴涂、盤-涂布法或其它合適的方法，或者這些方法的組合。下文舉例描述了生產(chǎn)本發(fā)明的粒狀組合物和顆粒的數(shù)種方法。
在一個實施方案中，將種子顆粒裝入流化床涂布機中流化。將涂布液噴到種子上而產(chǎn)生低密度粒化物或芯，所述涂布液包含粘合劑或粘合劑體系和無孔的或孔隙極少的低密度物質(例如空心球)，任選還包含其它低密度物質。也可在盤或流化床涂布機中添加干的、無孔的或孔隙極少的低密度物質(和其它低密度物質-如果合適的話)，同時采取粘合劑噴涂。產(chǎn)生了芯之后，可將酶涂覆在芯上。任選接著涂覆其它層，目的可在于例如隔離，提供保護性屏障，脹大，提供添加了另一個價值/特性的材料。最后，可涂布裝飾性涂層而提供裝飾性和保護以防環(huán)境影響。如果需要的話，可在盤涂布機中進行整個操作。此外，該操作的任意部分可在盤涂布機或流化床涂布機中進行。
適用于剛才描述的方法的種子顆粒包括例如糖晶體、鹽晶體、獨立寶石狀顆粒(non-pareil)、具有可接受的熔點的小球、擠出的?；铩⑥D鼓制粒形成的?；锏取?br> 在形成顆粒的另一個實施方案中，可在包含融化的組分和很少或沒有水或其它溶劑的溶液中摻和無孔的或孔隙極少的低密度物質(例如空心球)?？蓪⒃撊芤杭恿系絿婌F轉盤、離心噴嘴(centrifugal nozzle)或任何其它類別的造粒裝置(它可用來生產(chǎn)尺寸為50～3000um的球形顆粒)中。在收集面上方一定高度產(chǎn)生小顆粒，這樣使它們在下落時冷卻和變硬。也可應用逆流冷卻氣流而促使小顆粒變硬和控制顆粒速度。任選可將下列形式的酶加到熱熔溶液中干粉末、酶晶體漿或糊、酶沉淀漿或糊，或者在水性溶劑或非水溶劑中呈溶解形式。在任何上述酶添加中，熱熔物中液體載體濃度的溶劑不能升到高于不再形成球狀、不易碎的小顆粒時的水平。然后就可以任選裝飾性地涂布這些酶顆粒。
在進一步的實施方案中，本發(fā)明的低密度酶顆粒是通過擠出法制備的，即，通過將無孔的或孔隙極少的低密度物質(例如空心球)加到干的摻合物中，然后按例如美國專利No.5,739,091(將它并入本文作參考)中描述的方法加工。
在又一個實施方案中，本發(fā)明的低密度酶顆粒是通過轉鼓制粒法制備的，即，通過將無孔的或孔隙極少的低密度物質(例如空心球)加到干的摻合物中，然后按例如PCT WO90/09440(將它并入本文作參考)中描述的方法加工。
在又一個實施方案中，可將無孔的或孔隙極少的低密度物質(例如空心球)摻入用來生產(chǎn)微囊化產(chǎn)品的芯的溶液/漿料中?？蓪⒃撊芤号c殼溶液一起通過二相噴嘴噴射，其中，芯溶液從內側液體噴嘴噴出，殼溶液從外側濃液體噴嘴噴出，并且通過離心力、機械振動、噴射切割(jetcuttlng)、超聲處理、從液流或氣流橫向剪切、電磁場等霧化。根據(jù)殼體而定，可將微囊化物收集于基于液體的收集浴中，促進產(chǎn)品自由流動的固體介質中，或者靜態(tài)或逆流氣流中(使產(chǎn)品在到達收集容器之前硬化/形成)。任選可將微囊化物干燥和/或裝飾性地涂布。
殼可由任何這樣的材料構成有效地包裹內部的芯和提供足夠的硬度以致可在相關的應用中操作微囊產(chǎn)品而不引起顯著變形、附聚、分裂或以其它方式變成無用的產(chǎn)品。
應注意，對于例如擠出和轉鼓制粒這樣的方法(其中，在顆粒的生產(chǎn)中采用較大的壓力)來說，如果某些低密度物質在制粒工作壓力下不能保持低密度結構，就可能不應用它們。就這些方法來說，必須應用具有令人滿意的壓力/擠壓耐性的低密度物質。
實施例如下實施例是代表性的，不能認為是限制性的。本領域技術人員能基于本文的啟示選擇其它酶、填充劑、粘合劑、種子顆粒、方法和涂布劑。
實施例1盤涂布的芯將50kg篩分到35～40標準篩目的獨立寶石狀顆粒裝入350L盤式涂布機中。使盤旋轉，將產(chǎn)品加熱到約50℃。將大約1535克蔗糖漿(62.5％w/w)噴到獨立寶石狀顆粒上直到將它們充分地潤濕。將432克硼硅酸鹽空心球(Q-cel 6042S，PQ公司生產(chǎn)的)加到盤中并在獨立寶石狀顆粒中分散開。使盤旋轉直到獨立寶石狀顆粒被充分干燥。將這種添加組分和干燥的操作再重復40次。41次添加后，將顆粒分入兩個相同的涂布盤。
對每個盤中噴涂1535克蔗糖漿。接著添加640克空心球。在每個盤中進行該添加操作18次。接著，在每個盤中又進行23次空心球添加，每次添加都噴涂1535克蔗糖漿和添加768克空心球。
完成所有的空心球添加之后，3次添加紫膠溶液(糖衣)，添加的量總計是終產(chǎn)品的2％w/w。
收獲這些低密度芯，分選到14～25標準篩目。最終收獲重量是232kg。
噴途將35kg盤-涂布的低密度芯裝入deseret-60流化床涂布機中流化。將65.8kg含有7.3％活性堿性蛋白酶和2.1％聚乙烯吡咯烷(來自BASF的Luviskol K-17)的溶液噴涂到芯上。隨后，將含有4.8kg干玉米淀粉、2.118kg蔗糖和0.142kg水合淀粉的40％固體物溶液噴涂到酶?；锷稀Ｗ詈?，作為末道涂層噴涂含有3.62kg羥甲基纖維素(來自Dow化學公司的Methocel E)、4.352kg二氧化鈦和.731kg聚乙二醇(PEG600)的裝飾性涂布液。噴涂參數(shù)出口 流化 霧化步驟 溫度(C) 氣流(CFM) 壓力(PSI)芯裝填 50 120050酶噴射 55 180070蔗糖/淀粉45 180070裝飾性涂布 65 180070收獲了61.2kg最終的產(chǎn)品。通過礦物油浸漬測定的容積密度是1.18g/ml。
實施例2在Hobard混合器內摻和了如下干組分a)600克硼硅酸鹽空心球(Q-cel 6042S)b)1050克黃色臼齒形玉米淀粉c)600克纖維素纖維(Arbosel 600-30)d)360毫克乳糖e)300克高MW聚乙二醇(來自Dow的PEG 3350)f)36克低MW聚乙二醇(來自Dow的PEG 2200)g)39克聚乙烯吡咯烷(來自BASF的Luviskol K-30)往該干摻合物中緩慢地摻入1615克水而生產(chǎn)合適的擠壓面團。然后用0.8mm模型將該面團擠出成條。再將擠出的條一步制粒以便生產(chǎn)大致球形的?；?。
將695克低密度一步制粒顆粒裝入Vector FL-1流化床噴涂器，用65 CFM 85℃流化空氣流化。為此，將1710克含25克聚乙烯吡咯烷和1685克液體酶濃縮液(含7.4％堿性蛋白酶)的17％w/w總固體物溶液噴涂到低密度一步制粒顆粒上。接著，將1318克含66克卵磷脂(來自ADM的Ultralec-G)和263克黃色臼齒形玉米淀粉的25％w/w總固體物溶液噴涂到酶一步制粒顆粒上。接著，將1520克含82克羥丙基甲基纖維素(Methocel E-15)、99克二氧化鈦和17克聚乙二醇(PEG 600)的13％w/w總固體物溶液作為裝飾性涂料涂布到一步制粒顆粒上。
回收了1322克產(chǎn)品，通過礦物油浸漬測定的容積密度是1.14g/ml。
實施例3在Hobard混合器內摻和了如下干組分a)600克硼硅酸鹽空心球(Q-cel 6042S)b)1050克黃色臼齒形玉米淀粉c)600克纖維素纖維(Arbosel 600-30)d)360毫克乳糖e)300克高MW聚乙二醇(來自Dow的PEG 3350)f)36克低MW聚乙二醇(來自Dow的PEG 2200)g)39克聚乙烯吡咯烷(來自BASF的Luviskol K-30)往該干摻合物中緩慢地摻入2413克含11.4％堿性蛋白酶的溶液而生產(chǎn)合適的擠壓面團。然后用0.8mm模型將該面團擠出成條。再將擠出的條一步制粒以便生產(chǎn)大致球形的粒化物。
將952克低密度酶一步制粒顆粒裝入Vector FL-1流化床噴涂器，用65 CFM 85℃流化空氣流化。為此，將1318克含66克卵磷脂(來自ADM的Ultralec-G)和263克黃色臼齒形玉米淀粉的25％w/w總固體物溶液噴涂到酶一步制粒顆粒上。接著，將1520克含74克羥丙基甲基纖維素(Methocel E-15)、89克二氧化鈦、20克neodol 23/6.5(Shellchemical)和15克聚乙二醇(PEG 600)的13％w/w總固體物溶液作為裝飾性涂料涂布到一步制粒顆粒上。
回收了1378克產(chǎn)品，通過礦物油浸漬測定的容積密度是0.96g/ml。
實施例4將7.81kg篩分到35～50標準篩目的蔗糖種子裝入Glatt GPCG-30流化床涂布器，用溫熱空氣的流化氣流流化。為此，將126kg含35kg酶溶液(含3718 PU/克堿性蛋白酶)、32kg黃色臼齒形玉米淀粉、56.2kg含3.1kg煮糊的黃色臼齒形淀粉的溶液、1.3kg蔗糖、1.9kg硼硅酸鹽空心球(Q-cel 6048)和76克98％甲酸的35％w/w總固體物溶液噴涂到蔗糖種子上。接著，將56.3kg含3.3kg羥丙基甲基纖維素(MethocelE-15)、3.3kg二氧化鈦和0.7kg聚乙二醇(PEG 600)的13％w/w總固體物溶液作為裝飾性涂料噴涂到酶?；锷稀?br> 回收了42.6kg產(chǎn)品，95.7％的產(chǎn)品大于600um而小于1.18mm。酶粒化物的活性為2314 PU/克。通過礦物油浸漬測定的容積密度是1.20g/ml。
實施例6顆粒的分析穩(wěn)定性就化學(洗滌劑)穩(wěn)定性來說，洗滌劑和清潔劑(例如碗碟洗滌劑、洗衣洗滌劑和熱表面清潔液)中的本發(fā)明的顆粒在37℃下4周貯存期間優(yōu)選表現(xiàn)不大于約50％的活性損失。更優(yōu)選地，本文講授的顆粒在37℃下4周之后最少保留70％的活性。進一步優(yōu)選地，本文講授的顆粒在37℃下4周之后最少保留85％的活性。在為了支持本發(fā)明而進行的試驗中，實施例1的顆粒在37℃下4周之后表現(xiàn)將近85％的活性保留。粉塵試驗兩種常用于測定酶顆粒粉塵的方法是Heubach磨損試驗和淘析試驗。這些試驗試圖定量分析酶顆粒產(chǎn)生氣載蛋白質氣溶膠(它們可能加重洗滌劑工廠中工人的變態(tài)反應)的傾向。設計這些試驗而模擬在工業(yè)規(guī)模上用來將酶顆?；烊胂礈靹┑难b卸、輸送和摻和操作中某些典型的機械作用。
在淘析試驗中，將酶顆粒置于高玻璃管內的玻璃料上，用恒定的干氣流在固定的時間段流化。在Heubach磨損試驗中，將顆粒置于裝備了旋轉槳和鋼球的小圓柱形鋼腔內；通過槳和鋼球將顆粒推來推去，同時一股干氣流往上滲流通過腔體。在兩種試驗中，通過氣流從顆粒剝落的粉塵被捕集到玻璃纖維濾器上供后續(xù)的重量測定和活性測定。淘析試驗模擬表面粉塵的除去是輕度的傾倒和流化作用；Heubach試驗是工業(yè)粉末混合、輸送和篩分操作中常遭遇的更劇烈的擠壓力模擬。這些試驗的另外細節(jié)見于例如“洗滌中的酶”(Enzymes In Detergency)，Jan H.vanEe等編輯，第15章，pp310～312(Marcel Dekker，Inc.，New York，NY(1997))，以及其中引用的文獻。
由淘析磨損試驗測定的本發(fā)明的顆粒優(yōu)選表現(xiàn)粉塵值小于1ug/g(活性粉塵)。為了支持本發(fā)明而測試的列舉的顆粒表現(xiàn)的粉塵值不大于1ug/g。酶釋放測定在典型液體的應用條件下從顆粒釋放酶的常用方法是酶溶出試驗。在該試驗中，將顆粒加到化學上與應用條件相當?shù)囊后w中?？蓪⒃囼炓后w設定在不同溫度以測定不同的應用溫度。在和應用條件相似的條件下攪拌含顆粒的液體，用過濾注射器在不同時間除去不含?；锏囊后w樣品。然后對樣品分析酶活性(例如，對蛋白酶來說，通過涉及酪蛋白底物的水解的標準分析)。
在15℃下5分鐘內，本發(fā)明的顆粒優(yōu)選有至少80％、更優(yōu)選至少90％的酶活性釋放入液體。更優(yōu)選的是，本文講授的顆粒在15℃下3分鐘內最少有90％的酶活性釋放入液體。為了支持本發(fā)明而測試的列舉的顆粒表現(xiàn)的酶釋放速度在15℃下5分鐘內不小于90％，最優(yōu)選表現(xiàn)的酶釋放速度在15℃下3分鐘內不小于90％。
歸納表
本領域技術人員在閱讀本公開內容后將懂得各種其它的實施例和對前面的描述和實施例的修飾而不偏離本發(fā)明的精神和范圍，希望這樣的實施例或修飾都包含于附后的權利要求書范圍內。本文引用的全部出版物和專利都以其全文并入作參考。
權利要求
1.一種低密度組合物，它包含無孔的或孔隙極少的低密度物質、粘合劑和酶。
2.權利要求1的組合物，其中，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質選自下組物質空心球、在水中極微溶的和孔隙極少的低密度礦物質、低密度木質材料及其任意混合物。
3.權利要求2的組合物，其中，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質由空心球構成。
4.權利要求1的組合物，它的比重不大于約1.2g/cm3。
5.權利要求4的組合物，它的比重為約0.95～1.15g/cm3。
6.一種用于酶顆粒的酶芯，它包含(i)低密度組合物，它包含(a)無孔的或孔隙極少的低密度物質和(b)粘合劑；以及(ii)包覆所述組合物的酶。
7.權利要求6的酶芯，其中，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質選自下組物質 空心球、在水中極微溶的和孔隙極少的低密度礦物質、低密度木質材料及其任意混合物。
8.權利要求7的酶芯，其中，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質由空心球構成。
9.權利要求6的酶芯，其中，所述低密度組合物內基本上不含酶。
10.權利要求6的酶芯，它的比重不大于約1.2g/cm3。
11.權利要求10的酶芯，它的比重為約0.95～1.15g/cm3。
12.一種低密度酶顆粒，它包含(i)由包含無孔的或孔隙極少的低密度物質的低密度組合物形成的芯；(ii)酶；以及(iii)外涂層。
13.權利要求12的顆粒，其中，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質選自下組物質空心球、在水中極微溶的和孔隙極少的低密度礦物質、低密度木質材料及其任意混合物。
14.權利要求13的顆粒，其中，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質由空心球構成。
15.權利要求14的顆粒，其中，所述空心球是硼硅酸鹽玻璃空心球。
16.權利要求12的顆粒，它的比重小于1.4g/cm3。
17.權利要求16的顆粒，它的比重不大于約1.2g/cm3。
18.權利要求17的顆粒，它的比重為約0.95～1.15g/cm3。
19.一種制備摻和了權利要求1定義的低密度組合物的顆粒的方法，它包括c)制備良好地混合的下列組分的摻合物(i)一種或多種酶，(ii)無孔的或孔隙極少的低密度物質，和(iii)粘合劑；以及d)將所述摻合物制粒成分散的?；?。
20.權利要求19的方法，它進一步包括用裝飾性涂料涂布所述?；镞@一步。
21.權利要求19的方法，其中，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質選自下組物質空心球、在水中極微溶的和孔隙極少的低密度礦物質、低密度木質材料及其任意混合物。
22.一種制備低密度酶顆粒的方法，它包括e)選擇種子或載體顆粒；f)用包含無孔的或孔隙極少的低密度物質的低密度組合物涂布所述種子；g)用一種或多種酶涂布所述低密度組合物；以及h)用裝飾性涂料進行涂布。
23.權利要求22的方法，其中，所述無孔的或孔隙極少的低密度物質選自下組物質空心球、在水中極微溶的和孔隙極少的低密度礦物質、低密度木質材料及其任意混合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了低密度組合物以及至少部分地從這樣的組合物形成的?；?。優(yōu)選的低密度材料包括例如:空心球、低密度礦物質和低密度木質材料(例如鋸木屑)。本發(fā)明的低密度組合物可作為粒化物或芯形成,適用于形成酶顆粒,例如一步制粒顆粒、多層式顆粒、小顆粒、鼓形顆粒、附聚的顆粒等。公開的顆粒具有有益的特性,例如低起塵性、貯存穩(wěn)定的、迅速的酶釋放分布、低真密度等。本發(fā)明的顆粒特別適用于例如液體洗滌劑和清潔劑(例如主要為水性、液態(tài)洗衣洗滌劑)。在一個實施方案中,提供的顆粒具有的真密度或容積密度在約0.95～約1.4g/cm
文檔編號C11D3/14GK1336954SQ00802597
公開日2002年2月20日 申請日期2000年1月7日 優(yōu)先權日1999年1月8日
發(fā)明者R·I·小克里斯坦森 申請人:金克克國際有限公司