Gelatinekapseln und Verfahren zu ihrer Herstellung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Gelatinekap- sein bestehend aus einer Kapselhülle und einer Kapsel¬ füllung, wobei die Kapselhülle aus Gelatine, gegebenen¬ falls einem Weichmacher und weiteren Zusätzen besteht und die Kapselfüllung Wirkstoffe und/oder Diätmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusätze und eine Flüssig- keit oder Pulver enthält. Weiterhin betrifft die Erfin¬ dung Verfahren zur Herstellung derartiger Gelatinekap¬ seln.
Die Herstellung von Weichgelatinekapseln ist z.B. in Lachmann, Theory and Practice of Industrial Phar acy, Lea and Febiger, Philadelphia, 2. Ausgabe, ausführlich beschrieben. Es wird dort ausgeführt, daß die Art der Weichkapselfüllgüter im wesentlichen auf drei" Katego¬ rien beschränkt ist, nämlich nicht wassermischbare, nicht flüchtige oder leicht flüchtige Träger wie Öle, Fette, etherische öle, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Ester, Ether, höhere Alkohole und organische Säuren. Diese Kategorie von Hilfs- und Wirkstoffen ist daher relativ einfach zu verkapseln und läßt einen ziemlich großen Spielraum für die Formulierung der Kapselhülle.
Die zweite Kategorie umfaßt mit Wasser mischbare, nicht flüchtige Stoffe wie Polyethylenglykole öder Emulgato- ren. Diese Kategorie ist weitaus schwieriger zu verar- beiten. So beschreibt z.B. die DE-OS 33 07 353 ein Ver¬ fahren zur Herstellung von polyethylenglykolhaltigen Weichgelatinekapseln, wonach Polyethylenglykol nur dann zuverlässig verkapselt werden kann, wenn ganz bestimmte Parameter sowohl bezüglich der Kapselhülle als auch bezüglich des Kapselfüllgutes eingehalten werden.
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Die Verkapselungsprobleme können damit erklärt werden, daß polyethylenglykolhaltige Füllungen in starke Wech¬ selwirkungen mit der Kapselhülle treten und so die La¬ gerstabilität der Kapseln nicht mehr ohne weiteres ge- währleistet ist.
Die dritte Kategorie schließlich umfaßt wassermischbare und relativ schwer flüchtige Komponenten wie z.B. Gly- cerin, Propylenglykol oder Benzylalkohol. Bei dieser Kategorie sind die in der Kategorie (2) beschriebenen Wechselwirkungen so stark, daß Komponenten der letzten Kategorie nur in Konzentrationen bis zu maximal 10 % verkapselt werden können.
Als nicht verkäpselbar gelten nach Lachmann, loc.cit. Flüssigkeiten mit mehr als 5 % Wasser und niedermole¬ kulare, organische, wasserlösliche Verbindungen, ins¬ besondere niedere Alkohole wie Ethyialkohol, Ketone und Amine.
Besondere Probleme bereitet auch die Verarbeitung was¬ serlöslicher oder hygroskopischer Wirkstoffe in Gela¬ tinekapseln, da diese ebenso die Kapselwand negativ beeinflussen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese dritte, bisher nicht verkapselbare Gruppe von Substan¬ zen zu verkapseln, d.h. Kapselfüllungen herzustellen, welche mindestens einen mit Wasser mischbaren, wasser- löslichen, wasserempfindlichen oder hydrophilen, leicht flüchtigen Stoff enthalten. Weiterhin hat sie sich die Aufgabe gestellt, nur schwierig verkapselbare Substan¬ zen der zweiten Kategorie leichter zu verkapseln.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß diese Aufga¬ be gelöst werden kann, indem man der Kapselhülle als Zusatz mindestens 1 Gew.-% eines Mittels zusetzt, wel¬ ches in reiner Form mindestens 10 Gew.-% seines Eigen- gewichts an Wasser aufnehmen kann.
Zu diesen Stoffen zählen insbesondere Stärken, Stärke¬ derivate, Zellulosen, Zellulosederivate, Milchpulver, nicht hygroskopische Mono-, Di-, Oligosaccharide, Magne- siumtrisilikat und Siliciumdioxid sowie Gemische dersel¬ ben.
Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen Zusätze zur Kapsel¬ hülle ist es erstmals möglich, Kapselfüllungen einzuset- zen, die einen oder mehrere Stoffe enthalten aus der Gruppe der niederen Alkohole, Ether, Ester, Alkanale, Alkanone, Polyole und Amine. Weiterhin ist es erfin¬ dungsgemäß möglich, Kapselfüllungen herzustellen, wel¬ che eine oder mehrere Stoffe enthalten aus der Gruppe der konzentrierten wässrigen Zuckerlösungen, Stärkesi¬ rupe, hydrierten Stärkesirupe, Zuckerderivatlösungen und Honig. Schließlich ist es möglich, nur schwierig verkapselbare Substanzen wie mit Wasser mischbare, nicht flüchtige Stoffe wie Polyethylenglykole oder Emulgatoren problemlos zu verkapseln.
Von besonderer Bedeutung sind Weichgelatinekapseln, wie sie insbesondere im pharmazeutischen Sektor zum Einsatz kommen, und die unzerkaut geschluckt werden sollen. Erfindungsgemäß lassen sich aber auch weiche Kaukapseln herstellen, die insbesondere im Lebensmittel- und Diät¬ bereich zum Einsatz kommen können. Prinzipiell ist es aber auch möglich, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Zu¬ sätze zur Kapselhülle stabile Hartgelatinekapseln her¬ zustellen, die trotz der ungewöhnlichen Kapselfüllungen lagerbeständig sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit Gela¬ tinekapseln bestehend aus a) einer Kapselhülle und b) einer Kapselfüllung, wobei die Kapselhülle aus Gelatine, gegebenenfalls ei¬ nem Weichmacher und weiteren Zusätzen besteht und die Kapselfüllung Wirkstoffe und/oder Diätmittel sowie ge¬ gebenenfalls weitere Zusätze und eine Flüssigkeit oder Pulver enthält, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Kapselhülle als Zusatz mindestens 1 Gew.-% eines Mittels enthält, welches in reiner Form mindestens 10 Gew.-% seines Eigengewichts an Wasser aufnehmen kann, ohne sich äußerlich zu verändern und b) die Kapselfüllung mindestens einen mit Wasser misch- baren, wasserlöslichen, wasserempfindlichen oder hy¬ drophilen, leicht flüchtigen Stoff enthält.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist das< Verfahren zur Herstellung von derartigen Gelatinekapseln, insbe¬ sondere Weichgelatinekapseln bestehend aus a) einer Kapselhülle und b) einer Kapselfüllung, wobei die Kapselhülle aus Gelatine, gegebenenfalls ei- nem Weichmacher und weiteren Zusätzen besteht und die Kapselfüllung Wirkstoffe und/oder Diätmittel sowie ge¬ gebenenfalls weitere Zusätze und eine Flüssigkeit oder Pulver enthält in an sich bekannter Weise, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß a) dem Gelatinesud als Zusatz eine Suspension oder Lö¬ sung eines Mittels zugegeben wird, welches in reiner Form mindestens 10 Gew.-% seines Eigengewichts an Wasser aufnehmen kann, ohne sich äußerlich zu verän¬ dern und
b) als Kapselfüllung mindestens ein mit Wasser mischba¬ rer, wasserlöslicher, wasserempfindlicher oder hydro¬ philer, leicht flüchtiger Stoff eingesetzt wird.
Schließlich ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Gelatinekapseln bestehend aus a) einer Kapselhülle und b) einer Kapselfüllung, wobei die Kapselhülle aus Gelatine, gegebenenfalls ei- nem Weichmacher und weiteren Zusätzen besteht und die Kapselfüllung Wirkstoffe und/oder Diätmittel sowie ge¬ gebenenfalls weitere Zusätze und eine Flüssigkeit oder Pulver enthält in an sich bekannter Weise, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß a) dem Gelatinesud als Zusatz eine Suspension oder Lö¬ sung eines Mittels zugegeben wird, welches in reiner Form mindestens 10 Gew.-% seines Eigengewichts an Wasser aufnehmen kann, ohne sich äußerlich zu verän¬ dern und b) die Kapselfüllung einen oder mehrere Stoffe enthält aus der Gruppe der Pflanzenöle, halbsynthetischen oder synthetischen öle, Fettderivate, tierischen Fette oder le, Lecithine und/oder pharmazeutisch verwendbaren E ulgatoren.
Es ist bisher noch völlig ungeklärt, wieso der erfin¬ dungsgemäße Zusatz von Mitteln, welche in reiner Form mindestens 10 Gew.-% ihres Eigengewichts an Wasser auf¬ nehmen können, ohne sich äußerlich zu verändern, die Eigenschaften der Kapselhülle derartig verändert, daß bisher als nicht verkapselbar geltende Kapselfüllungen zum Einsatz kommen können.
Die Wahl und Konzentration dieses Mittels richten sich in gewissem Maße nach der speziellen Kapselfüllung. Ebenso ist die Art der Einarbeitung dieser Mittel in die Gelatinehülle bis zu einem gewissen Grade produkt- 5 abhängig. Dennoch sprechen alle bisherigen Ergebnisse dafür, daß es allein durch den Zusatz dieser Mittel gelingt, die Kapselhülle gegen Einflüsse aus der Kap¬ selfüllung und der Umwelt zu inertisieren und die Durch¬ lässigkeit für alle wasserlöslichen, hydrophilen und
10 leicht flüchtigen Stoffe zu verringern. Erstaunlicher¬ weise können diese Mittel bei der Verarbeitung entweder als Dispersion oder sogar als Lösung dem Gelatinesud zugegeben werden, d.h. also in einer Form, in der sie aufgrund der großen Wassermenge durchaus in der Lage
15 sind, sich äußerlich zu verändern. In der endgültigen Kapselhülle scheinen sie eine Art Pufferwirkung auf den Wassergehalt der Hülle und der Kapselfüllung auszuüben, ohne daß "jedoch diese Wirkung eine Erklärung dafür lie¬ fern kann, warum hierdurch erfindungsgemäß stabile und
20 brauchbare Kapseln entstehen.
Die erfindungsgemäßen Zusätze zu Kapselhülle können aus den verschiedensten Stoffen ausgewählt sein. Besonders bewährt haben sich zunächst Stärken und Stärkederivate
25. sowie Zellulosen und Zellulosederivate. Hierbei handelt es sich somit um native Kartoffel-, Mais-, Weizen- oder Tapiokast rke. Als Stärkederivate kommen physikalisch behandelte, modifizierte Stärken, oxidierte, hydroly- sierte, enzymbehandelte, vernetzte, veresterte oder
30 veretherte Stärken in Frage. Als . Zellulose ist insbe¬ sondere mikrokristalline Zellulose verwendbar sowie Zellulosederivate, welche die erfindungsgemäßen Bedin¬ gungen bezüglich des Verhaltens gegenüber Wasser er¬ füllen.
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Erstaunlicherweise sind auch nicht hygroskopische Mono-, Di- und Oligosaccharide geeignet. Die Lactose kann da¬ bei sowohl in reiner Form als auch als Milchpulver zum Einsatz kommen. Aber auch anorganische Stoffe wie Magne- siumtrisilikat und kolloidales Siliciumdioxid erfüllen die erfindungsgemäße Aufgabe.
Einige dieser Stoffe sind in der Lage, wesentlich mehr als 10 Gew.-% ihres Eigengewichts an Wasser aufzuneh- men, ohne sich äußerlich zu verändern. Andere Mittel dieser Stoffgruppe werden von größeren Mengen Wasser sogar klar gelöst. Dennoch erfüllen sie die erfindungs¬ gemäße Aufgabe bezüglich der Verbesserung der Kapsel¬ hülle.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Gelatinekapseln werden die Mittel in Form einer Suspension oder Lösung dem Gelatinesud zu- gegeben. Nach der üblichen Füllung und Trocknung der Kapseln entstehen unmittelbar brauchbare Produkte, auch wenn sie mit bisher als nicht verkapselbar geltenden Kapselfüllungen gefüllt wurden.
Als besonders problematisch galt bisher beispielsweise Ethanol. übliche Weichgelatinekapseln, die nach dem Stand der Technik hergestellt wurden, lassen Ethanol durch die Kapselwand unmittelbar nach der Trocknung diffundieren, so daß die Kapseln ständig an Gewicht und Form verlieren und nicht mehr völlig auftrocknen. Bei anderen, mit Wasser mischbaren, wasserlöslichen oder gegen Wasser empfindlichen Substanzen war es nach dem Stand der Technik nicht möglich, ein Diffundieren des Wassers in die Kapselfüllung bzw. ein Diffundieren der Kapselfüllung in die Kapselhülle zu vermeiden.
Beides führte zu qualitativ nicht akzeptablen Produk¬ ten. Erstaunlicherweise wird diese unerwünschte Wech¬ selwirkung zwischen Kapselhülle und Kapselfüllung durch den Zusatz der oben beschriebenen Mittel so weit unter- drückt, daß stabile und lagerfähige Kapseln entstehen. Leicht wasserlösliche . oder hygroskopische Arzneimittel haben beispielsweise der Gelatinehülle so viel des Rest¬ wassers entzogen, daß diese versprödeten. Bei Weichge¬ latinekapseln konnte man dieser Versprödung bis zu ei- nem gewissen Grad dadurch Einhalt gebieten, daß der Gelatinehülle größere Mengen ausgewählter Weichmacher zugesetzt wurden. Bei Hartgelatinekapseln, die keinen Weichmacher in der Hülle enthalten, ist jedoch eine solche Kompensation-nicht möglich. Durch den erfindungs- gemäßen Zusatz der oben erwähnten Mittel ist es somit auch möglich, hygroskopische Arzneimittel stabil in Hartgelatinekapseln abzufüllen.
Bei Weichgelatinekapseln hingegen haben gut wasserlös- liehe Substanzen stets dazu geführt, daß sie aus der Kapselfüllung in die Kapselhülle diffundiert sind und damit die Stabilität und Qualität der Kapselhülle be¬ einträchtigt haben. Auch nach dem Auftrocknen der Kap¬ sel kann dieser Diffusionsprozeß weiterlaufen, so daß es nach einiger Zeit zu völlig unakzeptabler Anreiche¬ rung der Wirkstoffe in der Gelatinehülle kommt. Dies hat dann dazu geführt, daß die Gelatinehülle nachträg¬ lich wieder weich wurde oder im Extremfall die Kapseln sogar an der Verschweißungsnaht aufgerissen sind. All diese unerwünschten Wechselwirkungen zwischen Kapsel¬ füllung und Kapselhülle können überraschenderweise er¬ findungsgemäß beseitigt oder in so starkem Maße zurück¬ gedrängt werden, daß sie nicht mehr stören.
Auch die Wechselwirkung zwischen Kapselhülle und Umwelt wird erfindungsgemäß erheblich zurückgedrängt. So sind Kapseln im allgemeinen nur bei 15 bis 25 °C und einer relativen Luftfeuchte unter 60 °C dauerhaft lagerfähig, da die Kapseln durch Aufnahme von Luftfeuchtigkeit weich werden und/oder beginnen zusammenzukleben. Die erfin¬ dungsgemäßen Kapseln sind weitaus weniger anfällig ge¬ gen Verkleben und Weichwerden, was durch eine verminder¬ te Aufnahme von Wasser aus der Umgebung erklärt werden könnte.
Es wurde weiterhin gefunden, daß es möglich ist, erfin¬ dungsgemäß brauchbare Kapselhüllen herzustellen, auch wenn diese mindestens 50 Gew.-% nicht hygroskopische Zucker enthalten, und in derartige Hüllen als Kapsel¬ füllung ein diätetisches Lebensmittel, ein Lebensmit¬ tel, ein Kosmetikum oder einen physiologisch verträgli¬ chen technischen Hilfsstoff einzufüllen. Kapselhüllen mit einem Gehalt von mindestens 50 Gew.-% nicht hygro- skopischer Zucker fallen ohne Berücksichtigung der Fül¬ lung unter die Definition von Zuckerwaren und dürfen daher wie diese mit den im Lebensmittelgesetz zugelas¬ senen Farbstoffen gefärbt . werden. Bei Verwendung von Sorbit fällt eine derartige Kapselhülle sogar unter die Definitionen diätetischer Lebensmittel. Derartige Kap¬ seln können daher mit einem Lebensmittel oder einem diätetischen Lebensmittel gefüllt und als Lebensmittel oder diätetisches Lebensmittel verkauft werden. Weiter¬ hin ist es möglich, derartige Kapselhüllen auch mit einem Kosmetikum oder physiologisch verträglichen tech¬ nischen Hilfsstoff zu füllen und diese in Form von Kap¬ seln anzubieten.
In den nachfolgenden Beispielen sind typische Ausfüh¬ rungsformen der erfindungsgemäßen Gelatinekapseln sowie das Verfahren zu ihrer Herstellung näher erläutert.
B e i s p i e l 1
Aus 48 kg Gelatine, 16 kg Glycerin und 36 kg Wasser wurde in an sich bekannter Weise ein Gelatinesud her- gestellt. Zu diesem Sud wurde eine homogene Verreibung aus 20 kg Maisstärke in 28 kg Glycerin zugefügt. Daraus wurden Gelatinekapseln hergestellt, die mit reinem Gly¬ cerin gefüllt waren.
Zum Vergleich wurde die identische Formulierung herge¬ stellt, jedoch ohne Zusatz von Maisstärke. Die erfin¬ dungsgemäße Formulierung ließ sich einwandfrei verar¬ beiten, zeigte eine feste Gelatinehülle und war lager¬ stabil, während die Vergleichsformulierung bereits nach der Verarbeitung deformiert war, weich und klebrig blieb und nicht weiterverarbeitbar war.
B e i s p i e l 2
Die gleiche Rezeptur wie im Beispiel (1) wurde mit Pro- pylencarbonat gefüllt. Zum Vergleich wurde wiederum eine Rezeptur ohne Zusatz von Maisstärke hergestellt. Wiederum zeigte sich, daß die erfindungsgemäßen Gelati¬ nekapseln sich einwandfrei verarbeiten ließen, eine feste Gelatinehülle aufwiesen und lagerstabil waren, während das Vergleichsbeispiel unmittelbar nach der Verarbeitung bereits deformiert, weich und klebrig war und nicht weiterverarbeitet werden konnte.
B e i s p i-e l e 3 u n d 4
Die gleiche Rezeptur wie im Beispiel (1) wurde mit ei¬ ner Mischung aus gleichen Teilen Polyethylenglykol 400 und Ethyialkohol sowie einer Mischung aus gleichen Tei¬ len Propandiol und Ethyialkohol gefüllt.
Wiederum waren die erfindungsgemäßen Rezepturen ein¬ wandfrei verarbeitbar und gaben lagerstabile, feste Produkte, während die Vergleichsbeispiele ohne Zusatz von Maisstärke schon unmittelbar nach der Verarbeitung deformiert waren, weich und klebrig blieben und daher nicht weiter verarbeitbar waren.
B e i s p i e l e 5 u n d 6
Aus 5 kg -Zucker, 3,8 kg Glucosesirup, 0,4 kg einer 70%igen wässrigen Sorbitlösung, 6 kg dünnkochendem Kar¬ toffelstärkeacetat und 5,8 kg Wasser wurde eine Lösung hergestellt und diese in 60 kg eines Gelatinesudes ein¬ gerührt, welcher aus 46 % Gelatine, 19,8 % Glycerin und 34,2 % Wasser bestand.
In dieses Material für die Kapselhülle wurde eine 70%ige wässrige. Sorbit/Sorbitanlösung bzw. eine Misc ung aus 80 % Glucosesirup, 10 % Glycerin und 10 % Wasser ge- füllt. Es entstanden stabile, weiche Kaukapseln. Als Vergleich wurde der gleiche Gelatinesud ohne Kartoffel- stärkeacetat und Zuckerzusatz hergestellt. Wiederum konnte festgestellt werden, daß die Gelatinehülle ohne Zuschlagstoffe nicht formstabil war.
B e i s p i e l
Aus 48 kg Gelatine, 16 kg Glycerin und 36 kg Wasser wurde wie im Beispiel (1) ein Gelatinesud hergestellt. Zu diesem Sud wurde eine Verreibung aus 28 kg Mager¬ milchpulver, 48 kg Glycerin und 16 kg Wasser gegeben. Daraus wurden Kapseln hergestellt, die pro Kapsel eine Lösung von 250 mg Chloralhydrat in 173 mg Polyethylen- glykol 400 enthielten.
Im Gegensatz zum Vergleichsbeispiel ohne Magermilchpul¬ ver war die Gelatinehülle noch so hart, daß bei leich¬ tem Druck keine Verformung der Gelatinehülle eintrat.
B e i s p i e l 8
Aus 48 kg Gelatine, 16 kg Glycerin und 36 kg Wasser wurde wie im Beispiel (1) ein Gelatinesud hergestellt. Zu diesem wurde eine homogene Verreibung aus 10 kg i- krokristalliner Zellulose und 14 kg Glycerin zugefügt. Daraus wurden Weichgelatinekapseln hergestellt, die im Füllgut 85 % Honig und 15 % Glycerin enthielten. Es entstanden feste und lagerstabile Gelatinekapseln, die qualitativ nicht zu beanstanden waren.
B e i s p i e l
Aus 33 kg Gelatine und 61 kg Glycerin wird ein Gelati¬ nesud hergestellt. Diese'm Sud wird eine Lösung von 5 kg Stärkeacetat in 5 kg Wasser zugesetzt. Dieser Gelatine¬ sud wird in bekannter Weise zu Hartgelatinekapseln wei¬ terverarbeitet. In diese Kapseln wird eine Mischung aus 60 % Cholinchlorid, 10 % Lactose, 19 % Maisstärke und 1 % Magnesiumstearat gefüllt. Im Gegensatz zum Vergleichs- beispiel ohne Stärkeacetat versprodet die Kapselhülle nicht.
B e i s p i e l 10
Aus 17,5 kg Gelatine, 6,93 kg Glycerin 85%ig und 12,32 kg Wasser wurde durch Erhitzen ein Gelatinesud herge¬ stellt. Dieser wurde vermischt mit 25 kg einer erhitz¬ ten Lösung, bestehend aus .10,53 kg Kristallzucker (Sac¬ charose), 13,16 kg Glucosesirup 80%ig und 1,31 kg Was¬ ser. Dieses Gemisch konnte in an sich bekannter Weise zu Kapselhüllen verarbeitet werden.
IS
In diese Kapselhüllen wurden vitaminisierte wässrige Lösungen von Fondant (Wassergehalt 25%) eingefüllt. Es entstanden Kaukapseln mit guten Kaueigenschaften und, je nach Trocknungsgrad, pastösem bzw. nahezu festem Inhalt. Weiterhin wurden sie mit einer aromatisierten, wässrigen Sorbitlösung (Wassergehalt 20%) gefüllt. Es entstanden ovale, elastische, gut kaubare Körper mit flüssigem Inhalt.
Schließlich wurden in diese Kapselhüllen Honig und Ho¬ nig mit Spitzwegerich-Extrakt abgefüllt. Man erhielt gut kaubare Honigkapseln.