따라서 본 발명의 목적은 펙틴과 글리세린을 혼합시킨 용액을 제조한 후, 용해 완료된 셀룰로오스 수용액에 첨가시키고 다시 상기 혼합 용액에 소량의 빙초산,글루콘산칼슘, 자당지방산에스테르 등의 첨가제를 투입한 후 정치시키면서 점도를 조절 성형시킴을 특징으로 하는 셀룰로오스 캅셀의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 셀룰로오스 캅셀을 제공하는 것이다.
또한 이때 펙틴은 저메톡실 아미드 펙틴임을 특징으로 하고, 셀룰로오스는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스임을 특징으로 하고, 또한 셀룰로오스 캅셀제조용 혼합 용액의 성분은 수용액의 전체 중량을 100%로 할 때 셀룰로오스는 15∼23 중량%이고, 저메톡실 아미드 펙틴은 0.3∼1.1 중량%, 글리세린은 0.04∼0.6 중량%임을 특징으로 하고, 상기 셀룰로오스 캅셀제조용 혼합 용액의 성분은 수용액의 전체 중량을 100%로 할 때 셀룰로오스는 18∼20 중량%이고, 저메톡실 아미드 펙틴은 0.6∼0.8 중량%, 글리세린은 0.1∼0.3 중량%, 빙초산은 0.03∼0.05 중량%, 글루콘산칼슘은 0.03∼0.05 중량%, 자당 지방산 에스테르는 0.2∼0.5 중량%임을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
셀룰로오스 캅셀 제조 공정 특성상 캅셀을 연속적으로 만들기 위해서는 수용액의 용해 완료 후 최소한 20시간 이상은 겔화력이 유지되어야 하므로 펙틴의 가수분해를 억제시키기 위한 방법으로서, 글리세린과 펙틴을 배합한 (펙틴+글리세린) 용액을 제조하여 사용하면 가수분해가 억제된다는 새로운 사실을 발견하게 되었다.
한편으로 수용액 제조시 첨가물의 첨가 순서도 매우 많은 영향을 미친다는 것을 알게 되어 다음과 같은 배합과 순서에 따라 실시해 보았다.
먼저 80∼85℃의 정제수 중에 HPMC를 덩어리가 발생하지 않도록 서서히 투여하고 난 후 교반기의 속도를 250∼350rpm으로 90∼150분간 교반하여 분산시키고 분산이 완료된 수용액을 용해시키기 위하여 용해 온도인 45∼50℃에 이를 때까지 4시간 주기로 교반하면서 24∼36시간 동안 자연 상태로 방치하여 냉각시킨다.
수용액이 용해되어 진한 갈색을 나타낼 때쯤 (펙틴+글리세린) 용액을 만든다. 제조 방법은 약 60℃의 정제수를 교반하면서 여기에 펙틴을 서서히 투여한 후 교반속도를 8,000∼10,000rpm으로 조정한다. 이후 펙틴이 완전히 용해된 다음 글리세린을 투여하고 교반을 계속하여 (펙틴+글리세린) 배합 용액을 만들어 둔다.
다음으로 약 60℃의 정제수를 준비된 용기에 칭량한 후 여기에 글루콘산칼슘을 투여하고 3,000rpm으로 3분간 교반하여 완전히 용해시켜 준비해 둔다.
(펙틴+글리세린) 배합 용액의 준비가 완료되면 용해된 HPMC 수용액에 교반을 시작하면서 정해진 순서에 따라서 다음과 같이 투여한다.
ⅰ) HPMC 수용액 용해 완료후 5분간 교반한다.
ⅱ) (펙틴+글리세린) 배합 용액 첨가후 5분간 교반한다.
ⅲ) 빙초산 첨가후 2분간 교반한다.
ⅳ) 글루콘산칼슘 용액 첨가후 2분간 교반한다.
ⅴ) 자당지방산에스테르 첨가후 10분간 교반한다.
ⅵ) 준비된 수용액을 대기시킨다.
상기와 같이 투입을 완료한 후 수용액 용기를 밀봉하여 침적 성형에 적합한 온도인 53∼55℃에 이를 때까지 10∼14시간 정도 정치하면서 점도를 조절하고 수용액 중에 있는 기포를 부상시켜 완전히 제거시킨 후 캅셀 제조 기계에 투입하여 성형 핀으로 침적한 결과, 하드 캅셀에 적합한 피막 두께와 중량을 얻을 수 있었다.
특히 48시간 연속 생산 시험에 있어서도 펙틴이 가수분해되어 성형 핀에서 수용액이 흘러내리는 문제는 전혀 없었으며, 겔화된 피막을 장시간 동안 건조하여도 처음 상태와 같은 필름 분포를 유지하여 기존의 젤라틴 하드 캅셀과 동일한 품질의 식물성 하드 캅셀을 제조할 수 있게 되었다.
이하 본 발명을 실시예 및 제조참고예를 통해 더욱 상세히 설명한다.
(제조참고예)
정제수(80∼85℃) 70.1ℓ중에 글루콘산칼슘 37g(농도 : 0.04%)을 가하여 5분간 용해하고 이 수용액 중에 HPMC 18.5 ㎏(농도 : 19.34%)을 덩어리가 발생하지 않도록 서서히 투여하고 난 후 교반기의 속도를 300 rpm으로 120분간 교반하여 분산시킨다.
분산이 완료된 수용액을 용해시키기 위하여 용해 온도인 45∼50℃에 이를 때까지 4시간 주기로 교반하면서 24∼36시간 동안 자연상태로 방치하여 냉각시킨다.
수용액이 용해되어 진한 갈색을 나타낼 때쯤 펙틴 용액을 만드는데 펙틴 용액 제조방법은 약 60℃의 정제수 6.3ℓ을 준비된 용기에 칭량한 후 믹서기로 8,000 rpm으로 교반하면서 여기에 펙틴 703 g(농도 : 0.74%)을 서서히 투여한 후 9,700 rpm으로 교반하여 만든다.
펙틴 용액의 준비가 완료되면 수용액의 교반을 시작하면서 펙틴 용액을 투여한다. 이후 침적 성형에 적합한 온도인 53∼55℃에 이를 때까지 12시간 동안 정치하면서 점도조절과 동시에 수용액 중에 있는 기포를 부상시켜 완전히 제거한다.
다음으로 하드캅셀 제조 방법에 따라 성형 핀을 상기 수용액에 침적시키고 끌어 올려 겔화 건조하는 방법으로 제조해 보았지만 전술한 바와 같이 시간이 많이경과한 사유로 펙틴이 수용액 중에서 가수분해되어 겔화력이 약해지고 상실되어 피막이 균일한 품질의 캅셀을 얻을 수 없었다.
(실시예 1)
펙틴이 가수분해되는 결점을 보강하고 겔화력을 더욱 상승시키기 위하여 가소제인 글리세린(glycerin), 빙초산(glacial acetic acid)과 자당지방산에스테르(sucrose fatty acid esters)를 첨가해 보았다.
제조참고예에서와 같이 수용액을 만들고 용해시킨 후 이 수용액 중에 펙틴 용액 703 g(농도 : 0.74%)을 먼저 투여하고 이어서 글리세린 185 g(농도 : 0.19%)와 빙초산 37 g(농도 : 0.04%), 자당지방산에스테르 314.5 g(농도 : 0.33%)을 추가로 투여하여 수용액 제조를 완료하고 12시간 동안 정치한 후 상기와 같이 캅셀 제조 방법에 따라 시도해 보았을 때 제조참고예보다는 성형 핀에서 수용액이 흘러내리고 멈추는 상태가 비교적 향상된 겔화력을 유지하였지만 아직도 요구되는 품질의 수준은 아니었다.
(실시예 2)
셀룰로오스 캅셀 제조 공정 특성상 캅셀을 연속적으로 만들기 위해서는 수용액의 용해 완료 후 최소한 20시간 이상은 겔화력이 유지되어야 하므로 펙틴의 가수분해를 억제시키기 위한 방법으로서 각 첨가 물질들을 새롭게 배합하여 시도해 본 결과 글리세린과 펙틴을 배합한 (펙틴+글리세린) 용액을 제조하여 사용하면 가수분해가 억제된다는 새로운 사실을 발견하게 되었고 한편으로 수용액 제조시 첨가물의 첨가 순서도 매우 많은 영향을 미친다는 것을 알게 되어 다음과 같은 배합과 순서에 따라 실시해 보았다.
먼저 80∼85℃의 정제수 68.3ℓ중에 HPMC 18.5kg(농도:19.24%)을 덩어리가 발생하지 않도록 서서히 투여하고 난 후 교반기의 속도를 300rpm으로 120분간 교반하여 분산시키고 분산이 완료된 수용액을 용해시키기 위하여 용해 온도인 45∼50℃에 이를 때까지 4시간 주기로 교반하면서 24∼36시간 동안 자연 상태로 방치하여 냉각시킨다.
수용액이 용해되어 진한 갈색을 나타낼 때쯤 (펙틴+글리세린) 용액을 만드는 데 제조 방법은 약 60℃의 정제수 6.3ℓ를 준비된 용기에 칭량한 후 믹서기로 8,000rpm으로 교반하면서 여기에 펙틴 703g(농도:0.73%)을 서서히 투여한 후 9,700rpm으로 조정한다. 이후 펙틴이 완전히 용해된 다음 글리세린 185g(농도:0.19%)을 투여하고 교반을 계속하여 (펙틴+글리세린) 배합 용액을 만들어 둔다.
다음으로 약 60℃의 정제수 1.8ℓ를 준비된 용기에 칭량한 후 여기에 글루콘산칼슘 37g(농도:0.04%)을 투여하고 3,000rpm으로 3분간 교반하여 완전히 용해시켜 준비해 둔다.
수용액 조성 일람표
구 성 성 분 |
조 성 비 |
투여량 |
농 도 |
정제수(Purified Water) |
76.4ℓ |
79.43% |
HPMC(Hydroxyl Propyl Methyl Cellulose) |
18.5kg |
19.24% |
LM 아미드 펙틴(LM Amide Pectin) |
703.0g |
0.73% |
글리세린(Glycerin) |
185.0g |
0.19% |
빙초산(Glacial Acetic Acid) |
37.0g |
0.04% |
글루콘산칼슘(Calcium Gluconate) |
37.0g |
0.04% |
자당 지방산 에스테르(Sucrose Fatty Acid Esters) |
314.5g |
0.33% |
(펙틴+글리세린) 배합 용액의 준비가 완료되면 용해된 HPMC 수용액에 교반을 시작하면서 정해진 순서에 따라서 다음과 같이 투여한다.
ⅰ) HPMC 수용액 용해 완료후 5분간 교반한다.
ⅱ) (펙틴+글리세린) 배합 용액 첨가후 5분간 교반한다.
ⅲ) 빙초산 첨가후 2분간 교반한다.
ⅳ) 글루콘산칼슘 용액 첨가후 2분간 교반한다.
ⅴ) 자당지방산에스테르 첨가후 10분간 교반한다.
ⅵ) 준비된 수용액을 대기시킨다.
상기와 같이 투입을 완료한 후 수용액 용기를 밀봉하여 침적 성형에 적합한 온도인 53∼55℃에 이를 때까지 12시간 정도 정치하면서 점도를 조절하고 수용액 중에 있는 기포를 부상시켜 완전히 제거시킨 후 캅셀 제조 기계에 투입하여 성형 핀으로 침적한 결과, 하드 캅셀에 적합한 피막 두께와 중량을 얻을 수 있었다.
특히 48시간 연속 생산 시험에 있어서도 펙틴이 가수분해되어 성형 핀에서 수용액이 흘러내리는 문제는 전혀 없었으며, 겔화된 피막을 장시간 동안 건조하여도 처음 상태와 같은 필름 분포를 유지하여 기존의 젤라틴 하드 캅셀과 동일한 품질의 식물성 하드 캅셀을 제조할 수 있게 되었다.
본 발명에 관한 "수용액의 온도에 따른 점도를 시간별로 나타낸 특성곡선"을 도 1에 나타내었다. 도 1은 본 발명의 수용액의 점도를 시간별로 나타낸 것으로 T1에 해당하는 분산시 온도는 80∼85℃이고, T2에 해당하는 용해시 온도는 45∼50℃이고, T3에 해당하는 안정화시 온도는 53∼55℃이고, T4에 해당하는 침적성형시 온도는 53∼55℃이다.
본 발명의 셀룰로오스 캅셀과 종래의 젤라틴 하드 캅셀이 대조된 "시험비교표"는 다음과 같다. 표 2는 필름 분포 비교 시험 결과를 나타낸 것이다.
필름 분포 비교
구 분 |
본발명품 |
대조품 |
비 고 |
필름분포크기 : #0(n=30)(mm) |
CE |
캡 |
X : 0.103max : 0.114min : 0.091 |
X : 0.102max : 0.111min : 0.090 |
CE는 캅셀의 측면을, Top는 캅셀의 볼록한 정면을 뜻한다.캡은 공캅셀의 상부 캅셀이고, 바디는 공캅셀의 하부 캅셀로서 캡속에 넣는 캅셀을 뜻한다. |
바디 |
X : 0.102max : 0.110min : 0.093 |
X : 0.101max : 0.109min : 0.095 |
Top |
캡 |
X : 0.130max : 0.160min : 0.110 |
X : 0.121max : 0.140min : 0.102 |
바디 |
X : 0.129max : 0.150min : 0.101 |
X : 0.125max : 0.135min : 0.102 |
본 발명품을 대조품과 비교해 보았을 때 겔화력 저하에 의한 필름 분포의 문제점은 일어나지 않았다. 다만 Top 두께의 증가가 약간 있었는데 이것은 수용액 특성에 기인한 것으로 판단된다.
본 발명의 셀룰로오스 캅셀과 종래의 젤라틴 하드 캅셀의 대조된 길이, 중량, 외경 비교 결과를 표 3에 나타내었다.
길이, 중량, 외경 비교
구 분 |
본발명품(#0) |
대조품(#0) |
비 고 |
길이(mm)n=30 |
캡 |
X : 11.2max : 11.4min : 10.9 |
X : 11.1max : 11.5min : 10.9 |
측정기기:Vernier Caliper측정감도:0.01mm |
바디 |
X : 18.7max : 18.9min : 18.5 |
X : 18.6max : 18.8min : 18.4 |
중량(mg)n=210 |
X : 98.0max : 102.1min : 93.0 |
X : 97.5max : 101.2min : 93.5 |
측정기기:AND Balance측정감도:0.0001g |
외경(mm)n=30 |
캡 |
X : 7.61max : 7.63min : 7.60 |
X : 7.63max : 7.65min : 7.62 |
측정기기:Profile project배 율:20배 |
바디 |
X : 7.33max : 7.35min : 7.31 |
X : 7.32max : 7.34min : 7.30 |
시험 생산 결과 길이, 중량, 외경이 규격 범위내에 있어 대조품과 동등한 품질 수준을 유지할 수 있다.
본 발명의 셀룰로오스 캅셀과 종래의 젤라틴 하드 캅셀의 윤활성 비교결과를 표 4에 나타내었다.
윤활성 비교
구분 |
본 발명품 |
대조품 |
비교 |
슬라이딩 테스트(sliding test) |
23 ㎝ |
28 ㎝ |
|
측정방법 |
당사 자체 제작한 기기로서 원통 드럼 하단 측면에 일정한 크기의 캅셀 토출구를 만들고 맞은 편에 높이를 측정할 수 있도록 고안된 측정기구로서 드럼의 하단에 있는 캅셀 토출구를 막고, 약 5만캅셀을 담은 후 하단의 캅셀 토출구를 열어 캅셀이 쏟아지게 하고 캅셀이 멈추었을 때 드럼내부 토출구 맞은편에 쌓여 있는 캅셀의 높이를 측정한다. |
윤활성은 대조품보다 매우 우수하며, 향후 충전 적합성이 향상되리라 기대된다.
본 발명의 셀룰로오스 캅셀과 종래의 젤라틴 하드 캅셀의 충전성 비교결과를 표 5에 나타내었다.
충전성 비교
구분 |
Zanasi AZ-20 |
Zanasi AZ-40 |
충전속도 |
15,600/시간 |
32,000/시간 |
진공압 |
20㎝Hg |
25㎝Hg |
충전수량 |
각 50,000EA |
각 100,000EA |
충전결과 |
구분 |
본발명품 |
대조품 |
구분 |
본발명품 |
대조품 |
수분함량 |
5.5% |
14.0% |
수분함량 |
5.0% |
13.5% |
깨짐불량 |
없음 |
없음 |
깨짐불량 |
없음 |
없음 |
본 발명품은 충전 시험 결과 윤활성이 매우 우수하며, 충전 작업시 치명불량인 텔레스코프(telescope) 및 베드 조인트(bad joint)와 같은 문제점은 없었고, 또한 수분함량 5% 에서도 깨어짐 현상은 없었다.
본 발명의 셀룰로오스 캅셀과 종래의 젤라틴 하드 캅셀의 용해성 비교결과를 표 6에 나타내었다.
용해성 비교
구분 |
본발명품 |
대조품 |
비고 |
용해도(pH 6.0∼7.0) |
평균 5분 50초최대 6분 10초최소 5분 30초 |
평균 2분 50초최대 3분 01초최소 2분 30초 |
* 측정방법 : JP100㎖ 플라스크에 정제수 50㎖를 넣고 37±0.5℃로 맞춘후 공캅셀 Cap, Body를 분리시켜 넣고, 때때로 흔들어서 완전히 용해되는 시간을 측정. 5회 측정*기준 : 10분이내 |
붕해도(pH 6.0∼7.0) |
평균 14분 00초최대 14분 00초최소 13분 35초 |
평균 13분 20초최대 13분 50초최소 13분 00초 |
* 측정방법 : JP붕해 테스트기의 정제수 온도를 37±0.5℃로 맞춘후 공캅셀이 완전히 붕해되는 시간을 측정*기준 : 20분이내 |
본 발명품은 대조품인 젤라틴 캅셀보다는 용해성이 약간 지연되지만, 기준이내이고 셀룰로오스 캅셀로서는 용해와 붕해가 우수했다.
본 발명의 셀룰로오스 캅셀과 종래의 젤라틴 하드 캅셀의 필름투명도 비교결과를 표 7에 나타내었다.
필름투명도 비교
구분 |
본발명품 |
대조품 |
비고 |
필름투명도(%) |
50% |
68% |
* 측정기기 : UV-visible SpectroscopyHP-8453제작처 : USA, "Hewlett Parkard |
캅셀 Body의 Top부분을 절단하고 다시 갈라서 필름을 펴고, 이 필름을 UV를 통과하여 570㎚에서 캅셀 투명도를 4회 측정한 결과 셀룰로오스 캅셀이 투명도가 우수했다.