制备核黄素的喷雾颗粒的方法 本发明涉及一种制备可流动的无粉末无粘合剂的核黄素颗粒的新方法。
例如，可以用压制法制备核黄素颗粒，因而欧洲公开的申请EP 0414 115 B1记载了一种压制法，其中将平均颗粒直径小于25μm的核黄素粉压制成芯。压制后经粉碎得到平均颗粒直径为50-1000μm的核黄素颗粒。
欧洲公开的申请EP 0 457 075 B1描述了一种从细微核黄素颗粒制备颗粒直径为50μm至450μm的可流动的无粉末无粘合剂的核黄素颗粒的方法。该方法包括在20-100℃，将含有至少5-30％重量的纯核黄素的水混悬液或至少含有10％重量水的混悬液，用流化床喷雾干燥、单流体喷口喷雾干燥或盘式喷雾干燥过程处理，而不向混悬液中添加粘合剂。此处所用的核黄素是将核黄素的水混悬液简单喷雾干燥或在50℃温度以下将酸化的核黄素水溶液快速沉淀，或将pH在0.8-6.5之间的核黄素地热水溶液快速沉淀并冷却制得。未公开所使用的核黄素的结晶型。然而，通常已知EP 0 457 075 B1记载的核黄素的制备产生A型结晶的核黄素。
欧洲专利申请98119686.8记载了制备枝状核黄素晶体的方法。此方法包括预纯化、结晶和干燥过程，还包括将针状的稳定的A型核黄素溶解在30℃无机酸水溶液中，并在所得的溶液中加入活性炭以吸附溶液中的杂质。随后将含有活性炭的介质在孔径为20nm至200nm的陶瓷膜上经横向流过滤。在约30℃温度下向所产生的沉淀中加入5-10倍(v/v)的水。离心或过滤分离沉淀出的球形核黄素晶体。
如果需要，可用水洗核黄素晶体，然后用已知方法干燥。
在制备食品时，所用的初始原料是A型针状核黄素。此核黄素含有约85％至98％重量的纯核黄素。根据不同的制备途径，会有不同量的化学副产品和/或发酵残余物及水。
在制备的第一阶段，干的或过滤过程中湿润的A型的针状核黄素溶解在无机酸的水溶液中。由质子化反应产生溶解。在溶解过程中，释放发酵残余物，如蛋白质、肽和氨基酸，和/或化学副产品，这些物质部分存在溶液中，部分以固体形式存在。最适合的无机酸是盐酸和硝酸，重量百分浓度为10-65％，尤其优选重量百分浓度为18-24％的盐酸。将至多约19％重量的干核黄素溶解在此盐酸水溶液中。此溶液几乎饱和。在最高为30℃的温度下进行溶解过程，通常溶解温度约为5-25℃，优选约为10-20℃，通常加以强烈的混合，如剧烈地搅拌。可以提高温度和/或加强搅拌以降低溶解时间。根据温度和混合方式的不同，整个溶解过程通常需要至多30分钟。
在制备的第二阶段，在核黄素的无机酸水溶液中加入活性炭，从而使溶液中的杂质被吸附在活性炭上。这种活性炭可被粉碎或颗粒化。通常，加入核黄素含量0.5-9％重量的活性炭，优选3％重量的活性炭。根据杂质的不同，可将活性炭留在溶液中达12小时，优选0.5-3小时。适合的活性炭为：密度为250-400kg/m3，优选300kg/m3，比表面积为1200至1600m2/g，优选1400m2/g，平均颗粒尺寸为20-70μm的经酸洗的活性炭。例如，适合的活性炭为特别适于吸附生物杂质的Norit CA1和Bentonorit和特别适于分离化学杂质的NoritSX 2。
除活性炭外，还可以在无机酸水溶液中加入助滤剂，其浓度通常为所用核黄素含量的2-9％。适宜的助滤剂为Rettenmaier &Shne GmbH+Co公司生产的Arbocel BWW 40和B 800。
随后用横向流过滤分离活性炭、可能使用的助滤剂和不溶解的发酵残余物。活性炭除具有吸附作用外，还对形成膜的覆盖层有研磨作用。通过此作用，可以在一个较长的周期内按稳定方式使用膜，这样会比不用活性炭有几乎两倍的生产率。因此活性炭不仅有研磨性质，而且有吸附性质。在孔径为20-200nm，优选50nm的陶瓷膜上进行横向流过滤。通过研磨清洗在膜上形成的炭覆盖层和发酵残余物，使活性炭注入循环中。通常，通过膜的速率较高，一般为5-6m/s。为不过度压迫覆盖膜，交换膜的压力通常为1-2bar(0.1-0.2MPa)。
横向流过滤后，通过加入5-10倍的水，将几乎不含杂质、活性炭和可能使用的助滤剂的核黄素溶液进行结晶。随后发生在无机酸水溶液中的核黄素的去质子化导致发生核黄素的沉淀。
根据核黄素的制备方法和其纯度级别，发生结晶的介质的温度应在0-30℃。尤其是在使用合成制备的原料时，温度可以增加到30℃，使用发酵或相对纯净的原料时，一般优选低于10℃的温度。最优选的温度是4-10℃。可以分批结晶或连续结晶，优选连续结晶。可以使用分级串联或单独的反应釜作为结晶器。尤其是使用单独的反应釜时，在反应釜的不同位置加料是合理的。在结晶器中，在各种情况下都要有很好的大范围的混合。这可以通过例如使用两级搅拌装置实现，使供料液分开180度，加到上和下搅拌层。通常，这样做时，水加到上层，核黄素的无机酸溶液被加到下层。应小心搅拌以免破坏结晶。停留时间范围为5-20分钟，优选10-13分钟。随后用过滤器或离心器进行过滤；优选使用一在其上可以进行洗涤的带状过滤器(band filter)将是高效的。可以用已知的方法进行干燥。
可以通过回收母液和流入结晶器中的水来调节结晶器的初始的相对过饱和(加入水之前)。母液与水的比例通常约为1∶1至1∶8。可以通过结晶器中的电导率判断相对过饱和状态。理想的情况下电导率约为170-200mS/cm。可以根据电导率终止母液回收。在回收母液的情况下，优选通过结晶器中的电导率调节这种回收。
通过选择合适的混合率、温度和停留时间，能使不稳定型的核黄素晶体，此类型为有尖锐表面的球形颗粒，表面积明显大于已知的A型针状结晶。球形结晶不是通过现今通常记载于文献中的球形结晶的团聚过程(例如，见欧洲专利0 307 767 B1和加拿大化学工程杂志，47,166-170(1969))而产生的；相反在新方法的情况下，从初始结晶出的、小的非晶态的晶种生长出针状结晶。所得的对应于更易溶解的B型和C型的枝状结晶，有充足的储存稳定性，并且由于它的不稳定形态和大的表面积，因而具有突出的溶解性质。
如上所述，用过滤或离心法分离晶体。用水清洗滤饼。随后，将湿滤饼干燥。
由此产生的枝状结晶是B与C型的结晶的混合物，与A型相比更不稳定。
意外地发现，可以从按以上所述方法制备的B和C型核黄素的混合物，制备可流动的无粉末无粘合剂的核黄素颗粒。从而B型和C型结晶都不能转化为更稳定的A型针状结晶。
本发明的目的是提供一种制备可流动的无粉末无粘合剂的核黄素颗粒，包括将B型/C型结晶态的核黄素晶体的水的混悬液经过流化床干燥、单流体喷口喷雾干燥或盘式喷雾干燥法处理。
在本发明的范围内，术语“流化床干燥法”、“单流体喷口喷雾干燥法”或“盘式喷雾干燥法”分别代表欧洲专利EP 0 457 075 B1和US 5 300 303所述的方法。优选的干燥方法是单流体喷口喷雾干燥法。
使用以水的混悬液状态存在的核黄素。混悬液中核黄素的重量百分含量约为5-25％，优选约为9-12％。
为实施单流体喷口喷雾干燥法，使用如Schlick公司或Spraying系统公司提供的离心压力喷口。然而，其他离心压力喷口也是适用的。
核黄素的水混悬液通过离心压力喷口喷雾进入干燥塔。喷雾压力不超过150bar，但优选15-40bar。
干燥气体的温度，在干燥塔的入口处约为150-240℃，优选170-200℃，在干燥塔的出口处约为70-150℃，优选80-110℃。
按本发明的方法得到的核黄素颗粒含有粒度为20-400μm的颗粒。
喷雾干燥的颗粒的表面结构是有皱褶的球形，明显不同于用A型核黄素晶体得到的喷雾干燥颗粒的表面结构，后者具有平滑的表面。
意外地，用本发明的方法得到的喷雾干燥颗粒有如下区别于已知的A型结晶的核黄素颗粒的优点：
核黄素颗粒有很好的压制性能。结果示于表4和6。
将颗粒溶解在水中，B型结晶的核黄素与A型结晶的核黄素相比显示高的溶解度。得到核黄素浓度高于15mg核黄素/100ml水-优选约16mg核黄素/100ml水-的溶液。当颗粒溶解在0.1NHCl时，得到约18mg核黄素/100ml 0.1HCl至20mg核黄素/100ml 0.1HCl的溶液。结果示于表2。
如果根据本发明方法得到的核黄素颗粒压制的片剂溶解，则观察到B型核黄素晶体的高溶解度。45分钟后约98％重量的核黄素进入溶液中，而相对地，使用A型核黄素晶体的颗粒时，约47％重量的核黄素进入溶液中。
即使不加入粘合剂，核黄素的颗粒仍有好的机械稳定性。
核黄素颗粒有好的化学稳定性。即使在高温储存，仍保留好的稳定性。
在以下实施例的基础上说明本发明。
例1-3涉及制备B型和C型核黄素晶体的混合物。
例4-6描述了本发明的核黄素颗粒。
例7是一对比实施例。
例8和9描述了片剂的制备。
实施例1
下述制备过程所用的初始原料为发酵所得的核黄素，其核黄素的含量为97.02％(根据HPLC)，残余水分(H2O)为0.8％，氨基酸含量为1.11％，其为稳定的A型针状核黄素晶体。
将350.0g此初始原料在搅拌条件下溶解在22℃的1708.6g 24％盐酸中。在15-20分钟的溶解过程后，得到一含有17％核黄素的棕黑色溶液。
随后将16g(核黄素量的3％)活性炭(Norit CA1)加入溶液中，进一步搅拌混合物4小时。将混合物加入实验用膜装置的双套进料罐中。将罐冷却以保持最高温度为35℃。使用离心泵将溶液泵到一有效表面积为0.0055m2的陶瓷膜上。将通过膜的压力调整到1.5bar(0.15MPa)，将通过膜的横向流的流速调整为6m/s。此时产生的渗透率约为1001/m2/h，几乎可以保持到过滤结束。
然后在连续运行的沉淀结晶器中将盐酸核黄素溶液结晶。
首先将2l水注入3l沉淀结晶器中，用两级倾斜桨片搅拌器以100rpm的转速搅拌液体，随后冷却到10℃。此后，在约10℃，同时连续地，将盐酸核黄素溶液按1590g/h投入上搅拌器，将水按9000g/h投入下搅拌器。开始2-4分钟后，核黄素开始结晶出橙黄色的晶体。初始分离出的晶体为絮凝状，但20-30分钟后变成颗粒状。然后连续排出结晶混悬液，直至达到3l(在双层的底部)的标记(7分钟后)。调整体积使液面控制在3l的标记处。将排出的混悬液直接加入一P3真空过滤器，分离其中的固体。
每15分钟约收集2500ml混悬液，得到约1cm厚的滤饼。然后用1300ml水分次洗涤滤饼，直至洗液的pH达到5。
随后将湿的黄色晶体(65-75％残留水分)干燥。干燥后的结晶为B型结晶。
实施例2
按实施例1的方法制备核黄素溶液并用活性炭处理。与例1不同的是，用孔径为50nm的膜纯化溶液。交换膜的压力为1.5-1.7bar(0.15-0.17MPa)，横向流的流速为5-6m/s。此时得到的渗透率为70l/m/h。按类似于例1的方式进行结晶、过滤、洗涤。将结晶温度设定在9-10℃，在100℃的实验用干燥箱内干燥。
实施例3
采用含量为98％的化学制备的核黄素作为初始原料。按实施例1的方式将其溶解。按例2所述的方式进行横向流过滤。在20℃下结晶，盐酸核黄素溶液的投入速度为1030g/h，水的投入速度为15060g/h。按类似于例2的方式过滤/洗涤和干燥。
以上3个实施例的结果汇于以下的表1。干燥后的结晶呈B型。
表1实施例结晶类型(根据X-射线结构分析所 得)HPLC测得的核黄素含量HPLC测得的光 色素的含量HPLC测得的光黄素的含 量 氨基酸 的含量 1 B 98％ 0.08％ - 0.1％ 2 B 98.9％ 0.15％ - 0.06％ 3 B 99％ 0.15％ 0.25％ -
各实施例所差的百分数包含水和其他杂质。
实施例4
用水稀释实施例1的滤饼得到核黄素重量百分含量为9.3％的混悬液。
实施例5
用水稀释实施例1的滤饼得到核黄素重量百分含量为11.4％的混悬液。
实施例6
用水稀释实施例1的滤饼得到核黄素重量百分含量为11.1％的混悬液。
实施例7
将合成的市售A型核黄素用水稀释得到核黄素重量百分含量为32.0％的混悬液。得到在低的机械压力下即崩解成粉末的非常不稳定的颗粒，因而不具有理想的产品性质。
用离心压力喷口将例4-7的混悬液喷入干燥塔。表2显示了工作参数，和按本发明的方法制备的核黄素颗粒及用A型核黄素晶体制备的核黄素颗粒相比，核黄素在溶解性方面的改善。
表2 例 4 5 6 7 结晶类型 B/C B/C B/C A 核黄素加入量(kg/h) 56 41 56 103 核黄素混悬液中干物质的百分比 9.3 11.4 11.1 32.0 核黄素混悬液的温度(℃) 22 27 22 14 喷雾压力(bar) 20 21 15 29 干燥空气的量(kg/h) 2500 1670 1851 1797 入口空气温度(℃) 180 165 200 190 出口空气温度(℃) 115 97 106 110 核黄素在水中的溶解度(mg/100ml) 17.3 17.7 16.3 8.4 核黄素在盐酸中的溶解度(mg/100ml ) 19.2 19.6 18.4 10.1在45℃/75％的环境下，在聚乙烯瓶中储存9个月后核黄素在水中的溶解度(mg/100ml) 17.7 17.7 15.6 9.2在45℃/75％的环境下，在聚乙烯瓶中储存9 个月后核黄素在盐酸中的溶解度 (mg/100ml) 18.9 18.4 18.1 10.0
实施例8
按已知的直接压片法制备含有约100mg核黄素的片剂。使用实施例4-7的混悬液。各片剂的组分示于表3。
表3 实施例4、5、6的核黄素 110mg 实施例7的按薄层色谱法测得的 纯度为98％的核黄素 112.2mg 微晶纤维素Avicel pH 102 10.7mg 10.7mg聚乙烯吡咯烷酮PolyplasdoneXL 8.3mg 8.3mg 硬脂酸镁 1.0mg 1.0mg 总量 130.0mg 132.2mg
以下的表4显示了用B型核黄素晶体制备的核黄素颗粒与已知的用A型核黄素晶体制备的核黄素颗粒相比，在压制性能方面的改善。表4各实施例的核黄素 4 5 6 7 压力 700kp 700kp 700kp 700kp 硬度 195N 191N 207N 159N
实施例9
按已知的直接压片法制备含150mg核黄素的片剂。使用实施例4-7所述的混悬液。以下的表5显示了片剂的组分。
表5实施例4、5、6的核黄素 165mg实施例7的按薄层色谱法测得 的纯度为98％的核黄素 168.4mg微晶纤维素Avicel pH 102 11.0mg 11.2 mg 聚乙烯吡咯烷酮 PolyplasdoneXL 3.0mg 3.07mg 硬脂酸镁 1.0mg 1.03mg 总量 180.0mg 183.7mg
以下的表6显示了用B型核黄素晶体制备的核黄素颗粒与已知的用A型核黄素晶体制备的核黄素颗粒相比，在压制性能方面的改善。表6各实施例的核黄素 4 5 6 7 压力 500kp 500kp 500kp 500kp 硬度 194N 207N 176N 76N 压力 800kp 800kp 800kp 800kp 硬度 199KN 233N 225N 115N 压力 1000kp 1000kp 1000kp 1000kp 硬度 254N 268N 244N 146N
可以用“USP溶解实验”测定用B型核黄素晶体制备的核黄素颗粒与已知的用A型核黄素晶体制备的核黄素颗粒相比，在水溶解度方面的改善。45分钟后，按本发明制备的片剂中98-100％的核黄素溶解，而用A型结晶核黄素制备的片剂，仅47％的核黄素溶解。