DD218113B5

DD218113B5 - Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung in Form einer molekularen Dispersion, Zusammensetzung sowie deren Verwendung

Info

Publication number: DD218113B5
Application number: DD26013384A
Authority: DD
Priority date: 1983-02-18
Filing date: 1984-02-16
Publication date: 2003-05-15
Also published as: NO840598L; NO170590B; IE840380L; BG46154A3; NO170590C; EP0118240A2; EP0118240B1; PT78123B; AU2465684A; FI840614A0; NZ207188A; PT78123A; MX170518B; TR23047A; DK76584D0; FI840614L; DD218113A5; DK76584A; AU572119B2; DE3479129D1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Massen für das Spritzformen von beispielsweise Kapseln auf der Basis von Stärke wie Mais-, Kartoffel-, Reis oder Tapiokastärke, welche im allgemeinen eine Molekularmasse zwischen 10 000 und 20 000 000 Dalton haben. Stärke enthält 0 bis 100 % Amylose und 100 bis 0 % Amylopectin, vorzugsweise 0 bis 70 % Amylose und 95 bis 10 % Amylopectin, und ist bevorzugt Kartoffel- oder Maisstärke.

Im folgenden umfasst der Begriff „Stärke" auch Schäume, Modifikationen und Derivate von Stärken und deren Kombination mit hydrophilen Polymeren, deren Eigenschaften für die beabsichtigte Spritzformung insbesondere als Kapselmaterial entsprechen. Hydrophile Polymere haben Molekularmassen in der Größenordnung von 10³ bis 10⁷ Dalton mit Molekülgruppen an ihrem Gerüst und/oder in Seitenketten und sind in der Lage, Wasserstoffbrücken zu bilden und/oder an solchen beteiligt zu sein. Derartige hydrophile Polymere zeigen in ihrer Wasseraufnahme-Isothermen (im Temperaturbereich zwischen etwa 0 und 200°C ) einen Knickpunkt nahe des Wasseraktivitätspunkts bei 0,5.

Hydrophile Polymere sind zu unterscheiden von sogenannten „Hydrokolloiden" durch ihre molekulare Dispersität, wobei ein Teil von Wasser -entsprechend dem Arbeitsbereich vorliegender Erfindung - von 5 bis 30 Gew.-% hydrophile Polymere enthalten sein muss, vorausgesetzt dass die Glasübergangs-Temperatur dieser hydrophilen Polymeren im Arbeitsbereich von 80 bis 24O⁰C nach der Erfindung liegt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Vorrichtung zur Herstellung von Kapseln oder Kapsel-Maschinen arbeiten im allgemeinen nach der Tauch/Form-Technik, wobei ein entsprechend der Kapsel geformter Finger in eine Gelatinelösung getaucht und dann wieder aus dieser herausgenommen wird, die Gelatine auf dem Finger getrocknet und der gebildete Kapselteil vom Finger abgezogen, auf Länge eingestellt, beschnitten, verbunden und ausgeworfen wird. Bei den bekannten Kapselmaschinen werden mechanische zusammen mit pneumatischen Elementen für all diese Funktionen für eine Leistung von bis etwa 1,200 min"¹ für Kapseln der Größe 0 eingesetzt. Diese Vorrichtungen sind im allgemeinen für den beabsichtigten Zweck geeignet, jedoch wird angestrebt, Kapseln durch Spritzformen mit beträchtlich höheren Geschwindigkeiten herzustellen, während gleichzeitig die Eigenschaften der Stärke exakt eingestellt sein müssen, um Kapseln mit der erforderlichen Hygiene und minimalen Dimensionsvariationen in Hochgeschwindigkeits-Anlagen herstellen zu können.

Eine Voraussetzung für jedes Material, welches durch Spritzformen verarbeitet werden soll, ist ein Glasübergangspunkt bei einer Temperatur, die mit der thermischen Stabilität des Materials und den technischen Möglichkeiten der Spritzform-Presse vereinbar ist. Eine Voraussetzung für jedes Material für geformte Gegenstände hoher Dimensionsstabilität durch Spritzformen ist ihre minimale elastische Erholung nach öffnen der Form. Dies lässt sich erreichen durch Festlegung der Dispersität des Materials hinsichtlich des Molekulargewichts oder der Molekulargewichtsverteilung während des Spritzvormens. Aus der US-PS 4 216 240 ist ein Verfahren zur Herstellung von orientierten Proteinfasern durch Spritzformen bekannt. Dieses faserige Material unterscheidet sich grundlegend von dem transparenten glasartigen Material von Kapseln, wie man sie nach der Erfindung erhält. Um für dieses bekannte Verfahren eine fließfähige Masse zu erhalten, musste das Proteingemisch denaturiert werden und verlor damit seine Lösungsfähigkeit.

Nach der US-PS 4 076 846 werden binäre Gemische von Stärke und Salzen von Proteinen zur Herstellung essbarer Formkörper durch Spritzformen verarbeitet. Im Gegensatz dazu benötigt man nach der Erfindung keine Salze von Proteinen. Aus der US-PS 3 911 159 ist die Herstellung von Protein-Filamentstrukturen für die Herstellung essbarer Produkte verbesserter Zartheit beschrieben. Nach der Erfindung sind keine Filamentstrukturen aus Proteinen erforderlich. In dem belgischen Patent Nr. 654 605 wird die Herstellung flexibler Filme aus Materialien mit einem hohen Amylosegehalt unter Verwendung von Extrudiertechniken beschrieben.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Masse auf der Basis von Stärke, welche sich durch Spritzformen auf Kapseln und dergleichen verarbeiten lässt. Für die Verarbeitung durch Spritzformen von Stärke für Kapseln und dergleichen sind hohe Formstabilität und minimale Dimensionsabweichungen gefordert. Außer Kapseln sollen sich aus der erfindungsgemäßen Masse auch Bonbons, Verpackungsbehälter für Nahrungsmittel, Pharmazeutika, Chemikalien, Farbstoffe, Gewürze, Düngemitteln , Saatgut, Kosmetika und Agrarprodukte herstellen lassen sowie auch Grundmassen verschiedener Formen.

Größen aus Stärkeprodukten enthaltend Substanzen und/oder aktive Bestandteile einschließlich Nahrungsmitteln, Pharmazeutika, Chemiekalien, Farbstoffen, Gewürzen, Düngemitteln, Saatgut, Kosmetika und landwirtschaftlichen Produkten, die sich mikrodispers innerhalb der Grundmasse befinden und aus dieser durch Zerstörung und/oder Auflösung und/oder Bioerosion und/oder Diffusion abhängig von ihren Löslichkeitseigenschaften freisetzen lassen. Einige dieser Produkte können auch zu geregelter Verabreichung solcher eingeschlossener Substanzen herangezogen werden. Durch Spritzformen von Massen auf Stärkebasis lassen sich medizinische und chirurgische Produkte herstellen. Die Bioabbaubarkeit der Stärken lassen solche Produkte aus ökologischen Gründen anderen Produkten überlegen erscheinen. Die nicht toxischen Gemische der Stoffe machen sie als Material für das Spritzformen besonders wünschenswert. Die Erfindung beruht darauf, dass die Stärke einen Auflösungspunkt innerhalb eines Temperaturbereichs besitzt, wie er für das Spritzformen geeignet ist, vorausgesetzt, dass der Wassergehalt der Stärke innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, so dass

schließlich mit den erfindungsgemäßen Massen bei der Herstellung von Kapseln und dergleichen Verfahrensstufen zur Trocknung, bzw. Anfeuchtung vermieden werden. Oberhalb des Auflösungspunktes befindet sich die Stärke im Zustand molekularer Dispersität. Die erfindungsgemäße Masse auf der Basis der Stärke befindet sich während des Spritzformens beträchtliche Zeit auf einer Temperatur, welche höher ist als die Temperatur des Auflösungspunktes. Wenn Stoffe wie Medikamente, Nahrungsmittel usw. in den Stärkemassen dispergiert sind, können solche Mengen nicht angewandt werden, die die Eigenschaften der Stärke beeinflussen und sie damit nicht mehr durch Spritzformen verarbeitbar machen.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzungen (Massen) in Form einer molekularen Dispersion von Stärke und Wasser bereitgestellt, dass durch die Schritte (a) bis (d) des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet ist.

Spezielle Ausführungsformen der in diesem Verfahren einzusetzenden Zusammensetzungen finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 8.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin eine Zusammensetzung in Form einer molekularen Dispersion von Stärke und Wasser erhältlich nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 8 bereitgestellt.

Die Erfindung betrifft schließlich auch die Verwendung dieser Zusammensetzungen (Masse) beim Spritzgießen.

Mit der erfindungsgemäßen Spritzform-Masse wird zumindest ein Nachteil der bekannten Massen vermieden. Darüber hinaus zeichnen sich die erfindungsgemäßen Massen dadurch aus, dass sie ein Formen mit hoher Geschwindigkeit und großer Präzision gestatten, so dass man im Falle von Kapseln diese mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Füllmaschinen zuführen

Die Erfindung bzw. die Verwendung der erfindungsgemäßen Masse wird an den beiliegenden Zeichnungen weiter erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer hin- und hergehenden Schneckenspritzform für die Herstellung von Kapselteilen und

Fig. 2 zeigt schematisch den Arbeitscyclus bei der Herstellung von Kapselteilen; Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer mit einem Mikroprozessor kombinierten Schneckenpresse zum Spritzformen von Kapselteilen;

Fig. 4 ist eine Detailansicht im Schnitt des Presskopfes;

Fig. 5 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit der Scherviskosität der Stärke von der Schergeschwindigkeit; Fig. 6 ist ein Diagramm über den Formbereich für Stärke, abhängig von Temperatur und Druck; Fig. 7 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit der Glasübergangstemperatur und der Schmelztemperatur vom

Wassergehalt der Stärke; Fig. 8 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit der Wärmeaufnahme der Stärke, ermittelt in einem Differentialkalorimeter,

von der Temperatur und schließlich ist Fig. 9 ein Diagramm über die Abhängigkeit des Gleichgewichts-Wassergehalts der Stärke von der Wasseraktivität.

Die Spritzform 29 nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus drei Einheiten, nämlich einem Vorratsbehälter 5, einer Spritzeinheit 1 und einer Formeinheit 2.

Die Aufgabe des Vorratsbehälters 5 ist die Aufnahme, Aufbewahrung und Zuführung der Stärke 4 mit konstanter Temperatur und konstantem Wassergehalt. Der Vorratsbehälter 5 wird von einem vertikalen Zylinder 30 mit Deckel 31, welcher eine Zuführung 32 für die Stärke 4 aufweist, gebildet. Am Boden des Zylinders 30 befindet sich ein geschlossener konischer Trichter 33 mit Auslass 34, um aus diesem Stärke in die Spritzeinheit 1 abgeben zu können. Zwischen Deckel 31 und Auslass 34 befindet sich eine Luftleitung 35 mit einem Gebläse 36 zum Umpumpen der Luft. Die Temperatur wird mit Hilfe eines Thyristors 37 und die relative Feuchte der Luft mit Hilfe eines Dampfinjektors 38 aufrechterhalten.

In der Spritzeinheit 1 wird die Stärke geschmolzen, in Wasser gelöst und im Aufnehmer 17 die aus dem Vorratsbehälter 5 zugeführte Stärke 6 plastifiziert, von wo die plastifizierte Stärke 14 in die Formeinheit 2 gespritzt wird.

Die Formeinheit 2 sorgt für die automatische öffnung und Schließung der Form 6 mit Formräume 19 für die Kapseln, aus welchen dann die fertigen Kapselteile 7 ausgeworfen werden.

In der Spritzeinheit 1 bewegt sich eine Schnecke 8 bei gleichzeitiger Drehung vor und zurück in Achsrichtung. Durch die Drehung der Schnecke 8 wird die Stärke geschmolzen, in Wasser gelöst und plastifiziert. Bewegt sich die Schnecke axial, so erfolgt das Einspritzen durch Vorschub und Einpressen der plastifizierten Stärke 14 in die Form 6. Die Schnecke 8 wird mit Hilfe eines hinsichtlich der Geschwindigkeit variierbar angetriebenen Motors 9 mit Übersetzung 10 gedreht. Die Axialbewegung der Schnecke erfolgt mit Hilfe eines Duplex-Hydraulikzylinders 11.

Die Verdichtung der plastifizierten Stärke 14 vor der sich drehenden Schnecke 8 drückt diese zurück in den Schneckenteil enthaltend die Schnecke 8, das Getriebe 10 und den Motor 9. Wenn der Schneckenteil 20 eine vorbestimmte hintere Stellung erreicht hat, berührt er einen Begrenzungsschalter 12. Nach einer gewissen Zeit ist die aufgegebene Stärke 4 vollständig plastiziert und der Hydraulikzylinder 11 presst die plastifizierte Stärke 14 mit dem Schneckenteil 20 nach vorne, wobei die Schnecke 8 als Stempel dient und die plastifizierte Stärke in eine Düseneinheit 50 drückt, welche ein Einwegventil 15, ein Nadelventil 23, eine Düse 22 und eine Öffnung 21 in der Formeinheit 2 umfasst. Das Einwegventil 15 verhindert ein Rückströmen der plastifizierten Stärke 14 in die Gänge 16 der Schnecke 8. Der Aufnehmer 17 weist Heizschlangen 18 auf, um die Stärke während ihres Durchgangs durch und Transports von der Schnecke bis zur Plastifizierung zu erwärmen.

Zweckmäßigerweise wird die plastifizierte Stärke 14 auf die geringstmögliche Temperatur erwärmt und mit der geringstmöglichen Geschwindigkeit der Schnecke 8 vorwärts geschoben. Die Schneckengeschwindigkeit und die Erwärmung der plastifizierten Stärke 14 innerhalb des Aufnehmers 17 mit Hilfe von Dampf in den Heizschlangen 18 gestatten die Einstellung der Qualität der Spritzlinge und der Leistung der Anlage. Die plastifizierte Stärke füllt die Formhohlräume 19 der Form 6 in der Formeinheit 2 und wird darin unter Druck gehalten. Kühlleitungen 24 umgeben die Form 6, so dass sich die darin befindende plastifizierte Stärke ausreichend verfestigt, worauf die Formeinheit 2 geöffnet, die Form 6 geteilt und die Kapselteile 7 ausgeworfen werden.

Anhand der Fig. 1 und 2 soll nun ein Arbeitscyclus zum Spritzformen von Stärke enthalten etwa 20 Gew.-% Wasser beschrieben werden:

a) Stärke 4 gelangt in den Vorratsbehälter 5, wo sie bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 100°C unter einem Druck von 1 — 5 10⁵ N/m² und einem Wassergehalt von 5 bis 30 Gew.-% gehalten wird;

b) die Stärke wird unter geregelten Bedingungen geschmolzen, nämlich bei 80 bis 240°C, einem Wassergehalt von 5 bis 30 Gew.-% unter einem Druck von 600 - 3 000 · 10⁵ N/cm²;

c) die geschmolzene Stärke wird unter geregelten Bedingungen in Wasser gelöst, nämlich bei 80 - 240°C unter einem Druck von 600 bis 3 000 · 10⁵ N/m² und einem Wassergehalt von 5-30 % oder mit anderen Worten unter den Bedingungen des Punkts b;

d) die gelöste Stärke aus c wird unter den Bedingungen von b plastifiziert;

e) die platifizierte Stärke 14 wird unter den Bedingungen b in die Form 6 gespritzt. Die Schließkraft der Form 6 liegt im Bereich von etwa 100 bis 10 000 kn ;

f) die kapseiförmigen Teile 7 werden aus der Form 6 ausgeworfen.

Beginnend bei A aus Fig. 2 bewegt sich die Schnecke 8 vorwärts und füllt die Form 6 mit plastifizierter Stärke 14 bis zu B und hält die eingespritzte, plastifizierte Stärke unter Druck während der sogenannten Verweilzeit von B bis C. Das Einwegventil am Ende der Schnecke 8 verhindert ein Rückströmen der plastifizierten Stärke 14 aus dem zylindrischen Raum vor der Schnecke in die Schneckengänge. Während der Verweilzeit wird plastifizierte Stärke nachgespeist zum Auffüllen des Volumens, der mit dem Abkühlen und Erstarrung zusammenhängenden Schrumpfung. Dann wird die Öffnung 21, d.i. ein enger Kanal zu der Formeinheit 2, geschlossen und damit die Formeinheit 2 von der Spritzeinheit 1 getrennt. In der Form befindet sich die plastifizierte Stärke unter hohem Druck. Beim Abkühlen und Erstarren der plastifizierten Stärke sinkt der Druck auf eine Höhe, die ausreicht, um Einsackstellen zu vermeiden, jedoch nicht so hoch ist, dass das Auswerfen der Kapselteile aus den Formhohlraümen 19 schwierig wird. Nach dem Schließen der Öffnung 21 an Punkt C des Arbeitscycluses beginnt sich die Schnecke zu drehen. Die plastifizierte Stärke gelangt in den zunehmend größer werdenden zylindrischen Raum vor der Schnecke 8 durch axiale Rückbewegung bis zum Punkt B. Die Fließgeschwindigkeit der plastifizierten Stärke wird mit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecke und der Druck durch den Staudruck bestimmt, d. h. der hydraulische Druck, der vom Schneckenteil 20 ausgeübt wird, welch letzterer den Druck in der plastifizierten Stärke vor der Schnecke bestimmt. Vor dem nächsten Arbeitstakt bleibt die Schnecke in Punkt D stehen. In der nun stehenden Schnecke wird von Punkt D bis zum Punkt E die Stärke 4 auf Schmelztemperatur gehalten mit Hilfe der Heizschlangen 18 um den Aufnehmer Währenddessen werden die verfestigten Kapselteile aus der Form ausgeworfen. Dann wird die Form für den nächsten Arbeitstakt geschlossen. All diese Verfahrensschritte sind - wie im folgenden noch näher beschrieben wird - von einem Mikroprozessor automatisiert und geregelt. Der Arbeitscyclus, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, wird in einer Spritzformanlage nach Fig. 3 mit Hilfe von hydraulischen und elektrischen Bauteilen und den entsprechenden von dem Mikroprozessor 28 gesteuerten Kreisen durchgeführt.

Durch die Anwendung von Festkörper-Schaltungen und Steuerorganen für Geschwindigkeit, Temperatur, Bewegungsgröße und Druck in den elektrischen und hydraulischen Systemen verarbeitet der Mikroprozessor 28 in einem Speicher 51 die Parameter für Zeit, Temperatur und Druck, wie sie in der folgenden Tabelle 1 für einen Arbeitscyclus nach Fig. 2 in einer Anlage nach Fig. 3 zur Herstellung von Kapselteilen 7 angegeben sind.

Tabelle 1

Zeit s	A -2 10-1	B -2 10-1	C -2 10-1	D -2 10-1	E -2 10-1
Temperatur ⁰C	20-100	80-240	80-190	80-240	80-2^
Druck •10⁵ N/cm²	A-B 600-3000	B-C 600-3000	C-D 10-1000	D-E 10-1000

Nach Figur. 3 weist die Anlage aus der Spritzformeinrichtung und dem Mikroprozessor 6 Regelkreise auf, von welchen geschlossen und vollständig analog sind und einer ein ja/nein-Kreis ist. Beginnt man den Arbeitscyclus bei Punkt A (Fig. 2), so arbeitet das System wie folgt:

Ist ausreichend plastifizierte Stärke 14 vor der Schnecke 8 (Begrenzungsregelung durch den Mikroprozessor) angesammelt und der Schneckenteil 20 mit Schnecke 8, Motor 9 und hydraulischem Antrieb 11 weit genug nach hinten gegen einen konstanten Staudruck (geregelt über Regel 32) wird der Begrenzugsschalter 12 über den Positionskreis⁴ /mit Sensor I4 betätigt. Die zwei Bedingungen für die Betätigung des Hydraulikantriebs 11 (Aufnehmereinheit nach vorne) sind

1. Aufbau der Schließkraft der Form und

2. Betätigung des Begrenzungsschalters 12

Dadurch wird der Aufnehmer 17 mit Ventil 15 und dem Schneckenteil 20 zur Abdichtung vorgeschoben. Der ausreichende Druck wird über den Regelkreis mit Drucksensor I2 eingestellt. Unter diesen Bedingungen schiebt der Hydraulikzylinder 11 den Schneckenteil 20 nach vorne und gleichzeitig die plastifizierte Stärke 14 in die Form 6, wenn Punkt B erreicht ist. Die Schnecke 8 - durch Einwirkung des Mikroprozessors - bleibt über eine gewisse Zeitspanne bis zum Punkt C in ihrer vorderen Stelle unter hohem Druck stationär.

Von Punkt B des Arbeitscyclus an kühlt sich die plastifizierte Stärke in der Form ab und die öffnung 21 schließt bei Punkt C. Nun beginnt die Schnecke sich wieder zu drehen und der hydraulische Druck nimmt ab bis auf den Staudruck im Hydraulikzylinder 11. Dieser Druck ist geringer als der bei Punkt C.

Der Aufnehmer 17 wird gegen die Form 6 unter konstantem Druck gehalten durch die rückwärtige Position des Hydraulikzylinders 11. Dies erreicht man mit Hilfe des Druck-Regelkreises, in welchem ein hydraulisches Proportionalitätsventil durch den Druck-Sensor I2 gesteuert wird.

In die drehende Schnecke wird eine neue charge Stärke 4 aus dem Vorratsbehälter 5 aufgenommen und nach einer bestimmten Zeit und bei der durch den Regelkreis 3 gesteuerter Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecke 8 wird eine genau dosierte Menge an Stärke in den Aufnehmer 17 abgegeben. Der Regelkreis 3 wird durch einen Geschwindigkeitssensor I3 betätigt, welcher die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecke bestimmt und die Messgröße an ein hydraulisches Strömungsventil 03 im Regelkreis 3 rückmeldet und damit eine konstante Umdrehungsgeschwindigkeit aus dem Antrieb 10, unabhängig von wechselnden Drehmomenten durch Einführung der nächsten Stärke-Charge, gewährleistet wird. Nach der Füll-Zeit wird die Schnecke gestoppt an Punkt D des Arbeitscyclus. Die Zeit von dem Punkt D bis A reicht aus, um die Stärke unter geregelter Temperatur (Regelkreis 1) zu plastifizieren.

Ein Temperatursensor IA fragt einen Thyristor-Wärmeregler 01 ab, der für die Beheizung des Aufnehmers 17 dient innerhalb des Regelkreises 1.

Während der Zeit zwischen den Punkten B und E wird die Form ausreichend gekühlt, dass sich die Kapselteile 7 aus der Form 6 auswerfen lassen.

Nach dem Auswerfen der Kapselteile 7 beginnt der Arbeitscyclus wieder bei Punkt A, wobei ein bestimmtes Volumen von plastifizierter Stärke 14 sich vor der Schnecke 8 ansammelt (Sensor I4 ist betätigt und die Zeit verstrichen), so dass der Arbeitscyclus, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, von neuem beginnen kann.

Es muss noch auf die Regelkreise 5 bzw. 6 Temperatur und Feuchtigkeit verwiesen werden, um den entsprechenden Wassergehalt der Stärke 4 im Vorratsbehälter 5 einzuhalten, was für ein Arbeiten mit der angestrebten Leistung wesentlich ist. Der Mikroprozessor 28 umfasst einen Speicher 51 für die Arbeitsparameter, eine Sensor- und Signaleinheit 52 für die Aufnahme der Ist-Werte und die Bestimmung der Abweichung zwischen Ist- und Soll-Arbeitsbedingungen und für die Signalgebung für die Stelleneinheit 53 an die Thyristoren und Ventile.

In Fig. 4 ist die Düseneinheit 50 mit Austrittsöffnung 21, Düse 22, Nadelventil 23 und Ventil 15 gezeigt. Die Arbeitsweise dieser Bauteile ist folgende:

In Punkt A des Arbeitscyclus nach Fig. 2 wird das Nadelventil 23 aus der öffnung 21 rückgeholt, wenn der Druck die Stärke 14 in dem Ventil 15 so gegen den Ventilkörper presst, dass eine Eintrittsöffnung 55 für plastifizierte Stärke 14 in Düse 22 gebildet wird, welche einen Laderaum für die plastifizierte Stärke bildet. Die plastifizierte Stärke 14 wird durch die Düse 22 in die Form 6 gespritzt während der Füllzeit zwischen den Punkten A und B. Bei Punkt C wird das Nadelventil 23 vorgeschoben und schließt damit die öffnung 21. Während der Zeit zwischen den Punkten C und E ist die Zuführung zu der Form 6 geschlossen und die Kapselteile 7 werden gekühlt. Das Nadelventil 23 verbleibt zwischen Punkt E und A geschlossen. Während dieser Zeit werden die Kapselteile 7 aus der Form 6 ausgeworfen.

Das Einwegventil 15 und das Nadelventil 23 werden durch einen mit einer Feder gespannten Arm 25, der normalerweise sowohl Öffnung 21 als auch Düse 22 verschließt bis er aufgrund von Signalen aus dem Mikroprozessor 28 betätigt wird, und über eine Nocke freigegeben.

Die thermomechanischen Eigenschaften von Stärke, d.h. Lagerung und geringe Verlustmoduli bei unterschiedlichen Temperaturen, sind stark wasserabhängig. Das Formen von Kapseln aus einer Masse nach der Erfindung kann mit einer Stärke vorgenommen werden, welche einen Wassergehalt von vorzugsweise 5 bis 30% hat. Der untere Grenzwert ergibt sich aus der maximalen Arbeitstemperatur von 240°C, der wegen der Gefahr des Stärkeabbaus nicht überschritten werden kann. Der obere Grenzwert ergibt sich aus der Klebrigkeit und Möglichkeit der Beschädigung der fertigen Kapseln. Ein Plastifizieren durch Wärme und Druck erreicht man bei einem thermoplastischen Material. Bei Stärke benötigt man jedoch noch hohe Scherkräfte

Im folgenden werden einige Zeichen bzw. Abkürzungen, deren Dimension und Bedeutung angegeben.

Ta, Pa ⁰C Raumtemperatur bzw. Normaldruck

H (T₁P) kJ/kg Enthalpie des Stärke/Wasser-Systems bei einer bestimmten Temperatur;

K (T,P) N"¹ m² Kompressibilität der Stärke bei gegebener (m) Temperatur und Druck. Der

Ziffernwert ist die relative Volumenänderung durch Druckänderung der

Mengeneinheit; (T₁P) K"¹ Volumetrischer Wärmedehnungskoeffizient von Stärke bei

gegebener Temperatur und Druck. Der Ziffernwert ist die relative Volumenänderung

durch Temperaturänderung der Mengeneinheit; V (g,T,P) kg/s ist die Strömungsgeschwindigkeit der Stärke bei gegebener (m) Temperatur und

Scherdeformationsrate (s'¹) und Druck. Der Ziffernwert ist das Volumen

einer die Querschnittsfläche einer Spritzformeinrichtung in der Zeiteinheit unter der

herrschenden Scherdeformationsrate austretenden Schmelze; Tgi , Tg2 °C Glasübergangstemperatur der Stärke;

Tmi , Tm2 ° C Schmelztemperatur der teilkristallinen Stärke;

Tm Schmelztemperatur;

T_n (t) °C Temperatur der Stärke im Düsenbereich der Anlage;

Tt (t) ⁰C Temperatur der Stärke in der Form;

Pt N/m² Druck der Stärke in der Form;

P_n N/iri2 Druck der Stärke im Düsenbereich;

X Gew. Teil Wassergehalt der Stärke, bezogen auf das

(%) Stärke/Wasser-System

Für die Einstellung und Steuerung des Spritzformverfahrens sind folgende Parameter erforderlich:

1. Wärmeaufnahme für das Schmelzen

H(T_n,P_n)-H (Ta, Pa)

2. Erwärmung der Stärke in der Spritzpresse. Zu deren Berechnung benötigt man die Wärmeleitzahl der Stärke und die Wärmeübergangszahl der Stärke so wie des Werkstoffs des Aufnehmers, der mit der Stärke in Berührung steht. Die Erwärmung und Wärmeaufnahme der Stärke ergibt die minimalen Zeiten, bis die Stärke zum Spritzen geeignet ist, und die dafür benötigte Heizleistung.

3. T_n ist abhängig von X der Stärke. Ist der Wassergehalt der Stärke in der Form zu gering, so wird T_n zu hoch und es kommt zu einem Abbau. Ein minimaler Wassergehalt von 5 Gew.-% ist erforderlich, um T_n unter 240 ⁰C zu halten.

4. Die Fließgeschwindigkeit V(g,T,P) ist ebenfalls stark abhängig vom Wassergehalt der Stärke. Um die Leistungsfähigkeit der Anlage zu erhöhen, muss die Fliessgeschwindigkeit hoch sein, was man durch einen höheren Wassergehalt erreicht.

Die obere Grenze für den Wassergehalt ergibt sich durch die Klebrigkeit und mechanische Unzulänglichkeit der Kapseln. Ein Wassergehalt von 30 % sollte daher im allgemeinen nicht überschritten werden.

In der Form schrumpft die Stärke bei Änderung der Temperatur von T_t auf T_a. Dies würde zu Hohlräumen und Untergröße der Kapseln führen, d.h. zu Ausschuss. Eine ganz wesentliche Anforderung bei der Kapselherstellung ist es, dass die Dimensionsabweichungen < 1 % sind.

Um das Schrumpfen bei Akühlen zu kompensieren, muss die Form bei einem bestimmten Druck P_n nachgefüllt werden. Dieser Fülldruck ergibt sich durch die Werte (T,P) und K (T₁P). Der Spritzdruck P_n hängt seinerseits von T_n ab, die ihrerseits wieder stark abhängig vom Wassergehalt X der Stärke ist.

Aus dem Diagramm der Fig. 5 ist die Abhängigkeit der !viskosität von Stärke mit 130⁰C und einem Wassergehalt X = 0,2 (20 % ) von der Schergeschwindigkeit ersichtlich.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm, in welchem der Arbeitsbereich für Stärke mit einem Wassergehalt von 0,24 (24 % ) gezeigt ist. Während des Spritzformens wird die plastifizierte Stärke diskontinuierlich extrudiert und dann sofort in einer Form entsprechend dem Kapselteil abgekühlt. Die Formbarkeit hängt von den Stärke-Eigenschaften und den Verfahrensbedingungen ab, von denen die thermomechanischen Eigenschaften der Stärke wie auch die Geometrie und die Temperatur- und Druckbedingungen der Form die wichtigsten sind. In dem Diagramm der Fig. 6 sind die Grenzen für Druck und Temperatur für die Verarbeitung durch Spritzformen angegeben. Die Maximaltemperatur von 240⁰C ergibt sich durch sichtlichen Abbau der Stärke bei einer höheren Temperatur. Die untere Temperaturgrenze von 80⁰C ergibt sich durch zu hohe Viskosität und Schmelzelastizität bei dem bevorzugten Wassergehalt von X = 0,05 bis 0,30 (5 bis 30 Gew. - % ).

Die obere Druckgrenze 3 · 10⁸ N/m ergibt sich durch ein beginnendes Kriechen (flashing ), wobei geschmolzene Stärke in Zwischenräumen zwischen verschiedenen Bauteilen der Metallform fließt und so zu Ansätzen an den Kapselteilen an den Trennlinien führt. Die untere Druckgrenze von etwa 6 10⁷ N/m² ergibt sich durch kurze Taktzeiten, bei denen die Form nicht vollständig mit Stärke gefüllt werden kann

In folgender Tabelle 2 sind die Arbeitsbedingungen zusammengestellt.

Tabelle 2

Dichte 1,5-x g/cm³

Kristallinität 20 bis 70 %

H (T_n, P_n) - H (Ta, Pa ) 63 kJ/kg

Heizleistung für

10 kg/h = 10⁶/h Kapseln 63OkJ

(Ta₁Pa) 3,1-10"⁴ZK

Kontraktionen durch Kristallisation vernachlässigbar

kritische Scherverformung 10⁴ -10⁶/s

Die extrudierte und geformte erfindungsgemäße Stärke wird im folgenden beschrieben.

In der Fig. 7 sind die Glasübergangs- und Schmelztemperaturen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Systems Stärke/Wasser angegeben. Der Schmelzbereich ist über 100⁰C im Vergleich zum Schmelzbereich von z.B. Gelatine, welche auf etwa 20°C kommt, sehr breit. Bei Temperaturen unterhalb des Glasübergangsbereichs ist handelsübliche Stärke ein teilweise kristallines Polymer mit etwa 30 bis 100 Vol.-% amorph und 70 bis 0 Vol.-% kristallin.

Wird die Temperatur der Stärke mit einem bestimmten Wassergehalt erhöht, so durchläuft sie den Glasübergangsbereich. Die Erwärmung der Stärke geschieht in dem Aufnehmer 17 (Fig. 1) während des ganzen Arbeitscyclus (Fig. 2). Bezeichnet man die Fläche zwischen dem Glasübergangsbereich und dem Schmelzbereich der Fig. 2 als II, so liegt in diesem Bereich kristalline Stärke neben geschmolzener Stärke vor. Der Glasübergang ist kein thermodynamischer Übergangsbereich irgendeiner Größenordnung, sondern zeigt sich in der Änderung der Molekularbewegungen der Stärkemoleküle und der Änderung des Lagermoduls (bulk storage module) amorpher Stärken und mehrere Größenordnungen. Geht man aus dem Bereich Il in Bereich I (Fig. 7), werden die Translationsbewegungen der Stärkemoleküle und die großer Teile dieser Moleküle

in dem Glasübergangstemperaturbereich eingefroren und dies zeigt sich in einer Änderung des spezifischen Wärme (c_p) und des volumetrische^ Wärmedehnungskoeffizienten (T₁P) in diesem Temperaturbereich. Geht man aus dem Bereich Il in den Bereich III durch Überschreiten des Schmelzbereichs der kristallinen Stärke, so schmilzt der schraubenförmig orientierte Teil der Stärke. Das Erwärmen der Stärke geschieht in dem Aufnehmer 17 (Fig. 1) und während des gesamten Arbeitscycluses (Fig. 2). Dieser Helixwindung-Übergang ist ein echter thermodynamischer Übergang erster Ordnung und endotherm. Solche Übergänge lassen sich abtast-kalorimetrisch oder durch Bestimmung der Änderung des linearen viskoelastischen „Bulk Storage" Moduls bei Temperaturänderungen bestimmen. In Fig. 8 sind derartige mit einem Differentialkalorimeter ermittelte Temperaturen aufgetragen. In der Ordinate ist die Geschwindigkeit der Wärmeaufnahme einer Probe gegenüber einem Standard (leerer Probenhalter). Die Geschwindigkeit der Wärmeaufnahme der Probe ergibt sich aus der Temperaturänderung der Stärkeprobe und diese Temperatur ist in der Abszisse in "C angegeben. Die Verschiebung der Grundlinie in dem Diagramm entspricht dem Glasübergang und die Bande dem Schmelzen oder dem Helixwindungs-Übergang. Der lineare viskoelastische (bulk storage) Modul E kann bei geringen sinodischen Scherdeformationen der Stärkeprobe bestimmt werden. Das Erwärmen der Stärke auf eine Temperatur über Tm erfolgt im vorderen Teil des Aufnehmers 17 (Fig. 1), und zwar nicht nur durch die Heizschlangen 8, sondern auch zu einem wesentlichen Ausmaß durch die Reibung bei der Drehung der Schnecke und dem Einspritzen durch hohe Deformation. Es wurde festgestellt, dass die reversible elastische Deformation der Formkörper nach öffnen der Form 6 vernachlässigbar ist, wenn die Temperatur der plastifizierten Stärke 14 während des Spritzvorgangs über Tm ist. Anderenfalls ist die Taktgeschwindigkeit und damit die Leistung um zumindest eine Größenordnung geringer.

Das Kühlen der plastifizierten Stärke in der Form, um eine reversible elastische Deformation zu verhindern, findet zwischen den Punkten B und E des Arbeitscycluses (Fig. 2) statt. Eine Verringerung der Taktfolge durch größere Taktzeiten gleichbedeutend mit erhöhter Verweilzeit der Stärke in der Form ist aus 2 Gründen unerwünscht, und zwar wegen der geringeren Leistung und einem Wasserverlust der Stärke im Extruder. Bei der erhöhten Spritztemperatur findet immer ein Wassertransport im Aufnehmer von der heißen zur kalten Stärke statt. Dieser Wassertransport lässt sich kompensieren durch Transport der Stärke in der Schnecke in entgegengesetzter Richtung.

Dieser Transport der Stärke erfolgt durch die Schnecke 8 (Fig. 1) und findet zwischen den Punkten C und D des Arbeitscycluses (Fig. 2) statt. Um einen stabilen Wassergehalt in der Stärke im Schmelzbereich des Aufnehmers einzuhalten, ist es notwendig, mit einer kurzen Taktzeit zu arbeiten. Für konstanten und ausreichend hohen Wassergehalt der Stärke in dem Aufnehmer ist es weiter notwendig, Stärke entsprechender Form der Sorptionsisotherme (Fig. 9) anzuwenden. Der konstante Wassergehalt der Stärke im Aufnehmer ist notwendig für die Einhaltung konstanter Produktionsbedingungen. Der Wassergehalt der Stärke während des Spritzens muss folgende Bedingungen erfüllen: X > 0,05, sonst wird Tm > 240°C und dies ist im Hinblick auf den Stärkeabbau unerwünscht.

Im Hinblick auf die Verzweigung und Vernetzung der Stärke ist es wichtig, Vernetzungsmittel insbesondere für kovalente Vernetzung unmittelbar vor dem Spritzen der geschmolzenen Stärke zuzusetzen.

Vor dem Mischsystem zwischen Aufnehmer 17 und Ventil 15 (Düse) wird eine wässrige Lösung von Vernetzungsmitteln (Fig. 1) eingeführt. Diese Zuführung ist in die Düseneinheit 50 (Fig. 4) integriert. So erfolgt beispielsweise die Vernetzungsreaktion hauptsächlich während des Spritzens und in der Zeit nach dem Auswerfen der Kapsel. Durch die oben beschriebene Technik des Verzweigens und Vernetzens ergibt sich kein Nachteil durch Änderung der thermomechanischen Eigenschaften der Stärke während des Schmelzens und Lösens

Die Arbeitsbedingungen und Parameter für das Spritzformen sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengestellt.

	mm	Tabelle 3	24	28	32	18
Spritzeinheit:	N/m²		2,2- 10⁸	1,6- 10⁸	10⁸
Schneckendurchmesser	cm³		38	51,7	67	21,3
Spritzdruck	L: D		18,8	16,1	13	18
berechnetes Volumen	kg/h (max.)		13,5 9,2	21,2 14,5	21 15
effektive Schneckenlänge			23,6	34	36
Plastifizierfähigkeit		1a) 11a)	17,5	27	27
	mm(max.)	1b)	84	84	84	84
	kW	11b)	30	30	30
Schneckenhub	mm/s(max.)		2000	2000	2000	2000
Spritzkapazität	kN		41,2	41,2	41,2	41,2
Spritzgeschwindigkeit
Düsenkontaktkraft

Schnecke

Anzahl der Heizzonen Installierte Heizleistung

Formeinheit: Schließkraft

UPM

Var.	1a)	20
	11a)	20
Var.	1b)	20
	11b)	20

-80 -17 -60 -40

kW

kN

6,1

Während sich das Spritzformverfahren und eine Spritzformpresse ganz allgemein für die verschiedensten Stärkearten eignen, wurde festgestellte, dass für die Herstellung qualitativ hochwertiger Kapseln nach der Erfindung eine Stärke verarbeitet werden soll, die modifiziert ist durch

a) Vernetzungsmittel wie Epichlorohydrin, Anhydride von Dicarbonsäuren, Formaldehyd, Phosphoroxychlorid, Metaphosphate, Acrolein oder organische Divinylsulfone;

b) das Vernetzen der Stärke mit beispielsweise Mikrowellen vorgenommen wurde ;

c) vor der Verarbeitung eine Behandlung mit Säuren und/oder Enzymen zur Bildung von Dextrinen und/oder eine Vorgelatinisierung und/oder eine Behandlung mit Ultraschall und/oder _y -Strahlung erfolgte;

d) Derivate von Stärken angewandt werden wie :

oxidierte Stärke, Stärkemonophosphate, Stärkediphosphate, Stärkeacetate, Stärkesulfate, Stärkehydroxyethylether, Carboxymethylstärke, Stärkeether, 2-Hydroxypropylstärke, alphatisierte Stärke, Stärkexanthide, Stärkechloressigsäure, Stärkeester, Formaldehydstärke, Natriumcarboxymethylstärke und schließlich

e) Gemische oder Kombinationen dieser modifizierten Stärken bzw. der Modifizierungsbehandlungen a) bis d) zur Anwendung gelangten.

Weiteres wurde festgestellt, dass sich qualitativ hochwertige Kapseln aus verschiedensten Stärken und/oder mit obigen modifizierten Stärken nach den Verfahrensweisen a) bis e) herstellen lassen in Verbindung mit Streckmitteln, wie Sonnenblumenproteine, Sojabohnenproteine, Baumwollsaatproteine, Erdnussproteine, Bluteiweiß, Ei-Eiweiß, Rapssamenproteinen und deren acetylierte Derivate, Gelatine, vernetzte Gelatine, (Poly)vinylacetat, Polysaccharide wie Cellulose, Methylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyprophylmethylcellulose, Hydroxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxycarboxymethylcellulose, Polyvinylpyrrolidon, Betonit, Agar-Agar, Gummi arabicum, Guar-Gummi, Dextran, Chitin, Polymaltose, Polyfructose, Pectin, Alginate und Alginsäuren, Monosaccharide wie Flucose, Fructose, Saccharose; Oligosaccharide wie Lactose; Silicate, Carbonate und Bicarbonate. Die Menge an Streckenmittel darf die Verarbeitbarkeit der Stärke beim Spritzformen nicht beeinträchtigen.

Schließlich wurde festgestellt, dass man Kapseln mit Entero-Eigenschaften (Beständigkeit von 2 h im Magensaft, jedoch in min löslich in der Darmflüssigkeit entsprechend USPXX) mit verschiedenen Arten von Stärke und/oder der oben erwähnten modifizierten Stärken aus den Verfahrensmaßnahmen a) bis e) in Verbindung mit Entero-Polymeren wie Hydroxypropylmethylcellulosephthalat (HPMCP), Celluloseacetylphthalat (CAP), (POLY)-acrylate und methacrylate, Polyvinylacetat /phthalate, (PVAP) mit Phthalsäure, Bernsteinsäure oder Crotonsäure behandelte Stärke oder Schellac herstellen kann. Die angewandte Menge an Streckmittel darf die Verarbeitbarkeit der Stärke durch Spritzformen nicht beeinträchtigen.

Für die Herstellung von Kapseln aus unterschiedlichen Stärken und/oder modifizierten Stärken und/oder Stärken mit Streckmitteln, wie oben aufgeführt, wirkt die Anwendung von Plastifiziermitteln, Gleit- oder Schmiermitteln und färbenden Stoffen, insbesondere pharmazeutischer Reinheit, zu optimalen Produkteigenschaften :

Pharmakologisch zulässige Plastifiziermittel sind beispielsweise Polyethylenglykol oder bevorzugt nieder-molekulare organische Plastifiziermittel wie Glycerin, Sorbit, Dioctylnatriumsulfosuccinat, Triethylcitrat, Tributylcitrat, 1,2-Propylenglykol, Mono-, Di- oder Triacetate von Glycerin in unterschiedlichen Konzentrationen von 0,5 bis 40, vorzugsweise 0,5 bis 10%, bezogen auf das Gewicht der Stärkemasse. Pharmakologisch zulässige Gleit- oder Schmiermittel wie Lipide, z.B. Glyceride (Öle und Fette), Wachse und Phospholipide wie ungesättigte und gesättigte pflanzliche Fettsäuren und Salze davon, wie die Stearate von Aluminium, Calcium, Magnesium oder Zinn; aber auch Talcum und Silicone sind in Konzentrationen von 0,001 bis 10%, bezogen auf das Gewicht der Stärkemasse, verwendbar.

Pharmazeutisch zulässige färbende Stoffe wie Azofarbstoffe und andere Farbstoffe und Pigmente, wie Eisenoxide, Titandioxid, natürliche Farbstoffe und dergleichen können in Konzentrationen 0,001 bis 10, vorzugsweise 0,001 bis 5%, bezogen auf das Gewicht der Stärkemasse, zur Anwendung gelangen.

Beispiele

Um Verfahren und Vorrichtung zu prüfen, wurden Ansätze handelsüblicher nativer Stärke mit unterschiedlichen Gehalten an Wasser und Streckmittel hergestellt, konditioniert und dann in eine Spritzformpresse unter unterschiedlichen

Arbeitsbedingungen geprüft.

Die Cycluszeiten (Fig. 2) waren wie folgt.

A-B 1s, variabel, abhängig von der Temperatur

B-C 1 s

C-D 1s

D-E variabel abhängig von der Temperatur

E-A 1 s

Druck in der Düse: 2 10⁸ N/m²

Temperatur an verschiedenen Punkten der Schnecke (variabel, siehe Beispiele)

T_b	Schneckenanfang
T_m	Schneckenmitte
Te	Schneckenende
T_n	an der Düse
LFV	lineare Fließgeschwindigkeit (mm/s)
L	Fließlänge (cm)
D	Filmdicke (cm)

Man erhielt qualitativ einwandfreie Stärkekapseln unter den Arbeitsbedingungen folgender Beispiele.

Beispiel 1

Stärkemasse: Weizenstärke 8,2 %, Gelatine 150 B 73,8 %, Wasser 18 % (Gew. - %)

Tb	T_m	Te	T_n	UD	LFV
125	130	140	140	m66	1000

Beispiel 2

Stärkemasse: 41 % Weizenstärke, 41 % Gelatine 150B, 18% Wasser

Beispiel 3

Stärkemasse: 67,6 % Weizenstärke, 24,6 % Gelatine 150 B, 15,8 % Wasser

Tb	Tm	Te	T_n	L/D	LFV
125	135	140	140	66	820

Tb	T_m	Te	T_n	L/D	LFV
125	135	140	140	66	1200

Beispiel 4

Stärkemasse: 79,4 % Weizenstärke, 20,6 % Wasser

Tb	T_n,	Te	T_n	L/D	LFV
115	130	140	140	66	820

Beispiel S

Stärkemasse: 78,32 % Weizenstärke, 21,6 % Wasser, 0,0078 % Erythrosin

Tb	Tm	Te	T_n	UD	LFV
110	125	135	135	66	1000

Beispiel 6

Stärkemasse: 9,2% Weizenstärke, 74,1% HPCMP, 5,1 % Gleitmittel und Plastifiziermittel, 7,5 % Wasser

Tb	Tm	Te	T_n	L/D	LFV
110	125	135	135	66	1000

Die Stärkemasse ergab Entero-Kapseln.

Beispiel 7

Stärkemasse: 78,5% Weizenstärke, 21,5 % Wasser

	Tb	Tm	Te	T_n	L/D	LFV
G	130	150	160	160	66	820
H	110	115	125	125	66	820

Beispiel 8

Stärkemasse: 87,3% Weizenstärke, 12,7% Wasser

Tb	Tn₁	Te	T_n	UD	LFV
150	160	170	170	66	820

Beispiel 9

Stärkemasse: 76,8 % Weizenstärke, 3 % Calciumstearat, 20,2 % Wasser

	Tb	Tm	T₉	T_n	UD	LFV
J	100	110	135	135	66	880
K	130	140	160	160	66	820

Beispiel 10

Stärkemasse: 77,20 % Weizenstärke, 3% Glycerin, 19,8% Wasser

	Tb	Tm	T₆	T_n	L/D	LFV
L	100	110	130	130	66	860
M	130	140	160	160	66	840

Beispiel 11

Stärkemasse: 72,5 % Weizenstärke, 3 % Polyethylenglykol, 22,5 % Wasser, 2 % Talcum

	Tb	Tm	T₈	T_n	L/D	LFV
N	100	110	130	130	66	840
O	130	140	160	160	66	840

Beispiel 12

Stärkemasse: 80,7 % Kartoffelstärke, 19,3 % Wasser

Tb	Tm	Te	T_n	UD	LFV
100	110	130	130	66	840

Beispiel 13

Dieses Beispiel zeigt die Abhängigkeit des Zerfallens der Kapseln von dem Amylosegehalt. Die Kapseln waren mit Lactose gefüllt.

Stärkemasse Tb, T_m, T_e, T_n, L/D, LFV Zerfallseigenschaften der

Kapseln

Maisstärke Ausflockung in Wasser 36°C,

(etwa 20 % Amylose) 110,120, 140 140, 66, 840°C zerfällt innerhalb 30 min

Maisstärke keine Öffnung in

(65 % Amylose) Wasser 36°C innerhalb

80 % und 20 % Wasser 110.-120, 140 140 , 66, 840°C 30 min

79,2 % Maisstärke zerfällt in Wasser

(100 % Amylopectin) 36°C innerhalb

20,8 % Wasser 110,120, 140,140, 66, 836°C 30 min

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung in Form einer molekularen Dispersion von Stärke und Wasser bei erhöhter Temperatur, welches Verfahren die Schritte umfasst:

(a) Halten einer Zusammensetzung, die Stärke mit einer Molekularmasse von 10 000-20 000 000 Dalton, die nicht chemisch modifiziert ist und die kein Proteinmaterial oder Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalz eines Proteins enthält, und Wasser bei einem Wassergehalt im Bereich von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, umfasst, unter gesteuerten Temperatur- und Druckbedingungen;

(b) Erhitzen der Zusammensetzung, unter Beibehaltung des Wassergehalts, unter erhöhtem Druck und unter Scherung in einem geschlossenen Volumen auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 240 ⁰C, über ihrer Glasumwandlungstemperatur und ihrem Schmelzpunkt, um dadurch eine Schmelze zu bilden; und

(c) weiteres Erhitzen der Schmelze bei erhöhtem Druck und unter Scherung im geschlossenen Volumen auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 240 ⁰C während einer Zeit, die zum Lösen und Plastifizieren der Schmelze in molekular dispergierte Form ausreicht; und

(d) worin gegebenenfalls die Zusammensetzung weiter ein oder mehrere Streckmittel und/oder einen oder mehrere Plastifikatoren und/oder ein oder mehrere Gleitmittel und/oder einen oder mehrere Farbstoffe enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Stärke insgesamt oder teilweise eine Mais-, Weizen-, Kartoffel-, Reis-, Tapiokastärke oder eine Mischung davon ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin der Farbstoff in einer Menge von 0,001 % bis 10 %, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin das Streckmittel ausgewählt ist aus Vinylacetat, Polysacchariden, wie Cellulose, Methylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose, Polyvinylpyrrolidon, Agar-Agar, Gummi arabicum, Guar, Dextran, Chitin, Polymaltose, Polyfructose, Pektin, Alginaten, Alginsäuren, Monosacchariden, vorzugsweise Glukose, Fruktose, oder Saccharose, und Oligosacchariden, vorzugsweise Laktose, Bentonit, Silikaten, Carbonaten und Bicarbonaten.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin der Plastifikator in einer Menge von 0,5 bis 40 %, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist und ausgewählt ist aus Polyethylenglykol und niedrigmolekulargewichtigen organischen Plastifikatoren, inklusive Glycerin, Sorbit, Dioctylnatriumsulfosuccinat, Triethylcitrat, Tributylcitrat, 1,2-Propylenglykol, Mono-, Di- und Triacetaten von Glycerin.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin das Gleitmittel in einer Menge von 0,001 bis 10 %, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist und ausgewählt ist aus Lipiden, ungesättigten und gesättigten Pflanzenfettsäuren und Salzen davon; Stearaten von Aluminium, Calcium, Magnesium und Zinn ; Talkum und Silikonen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, worin das Gleitmittel ein Glycerid, ein Phospholipid oder eine Mischung davon ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Stärke mit einem oder mehreren Polymeren mit enterischen Eigenschaften ausgewählt aus Hydroxypropylmethylcellulosephthalat (HPMCP), Celluloseacetylphthalat (CAP), Acrylaten und Methacrylaten, Polyvinylacetatphthalat (PVAP), Phthalat-Gelatine, Succinat-Gelatine, Krotonsäure und Schellack gemischt wird.

9. Zusammensetzung in Form einer molekularen Dispersion von Stärke und Wasser erhältlich nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 8.

10. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 9 in einem Spritzgussverfahren.

Hierzu 8 Seiten Zeichnungen