DE2148159B1

DE2148159B1 - Verfahren zur Herstellung eines freifließenden Lactulosepulvers

Info

Publication number: DE2148159B1
Application number: DE19712148159D
Authority: DE
Inventors: Taro Kawashima Takuji Tokio Suzuki Kiyoshi Taniyama Kagoshi ma Kawase Kouzo Tokio Nagasawa, (Japan)
Original assignee: Monnaga Milk Industry Co Ltd , Tokio
Priority date: 1971-09-27
Filing date: 1971-09-27
Publication date: 1972-08-17

Description

Gemäß der Erfindung kann eine nach irgendeinem Verfahren hergestellte wäßrige Lösung von Lactulose verwendet werden. Da jedoch gemäß der Erfindung Lactulosepulver mit einem Lactulosegehalt im Feststoff von über 55 Gewichtsprozent hergestellt werden soll, kann theoretisch eine wäßrige Lösung mit über 57,5 Gewichtsprozent Lactulose im enthaltenen Feststoff als Ausgangsmaterial verwendet werden. Tatsächlich wird jedoch eine wäßrige Lösung mit über 60 Gewichtsprozent Lactulose im Feststoffgehalt angewandt, da der Lactulosegehalt im Endprodukt infolge von enthaltener Feuchtigkeit usw. erniedrigt ist. Da sich die Lactulose außerdem in einer wäßrigen Lösung mit einem pH-Wert über 7,0 während einer Warmtrockenbehandlung zersetzt und der Lactulosegehalt dann ab- nimmt, liegt der pH-Wert der wäßrigen Lactuloselösung unter 7,0.
2. Wäßrige Lösung mit darin gelöstem Konnyakupulver (Nachfolgend kurz »Konnyakulösung« bezeichnet).
Gemäß der Erfindung wird die wäßrige Lactuloselösung mit einer Konnyakulösung gemischt, die, bezogen auf das Gewicht der Lactulose, über 0,3 01o Konnyakupulver enthält.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendetes Konnyakupulver ist ein handelsüblich erhältliches Konnyakupulver (gemahlenes Mehl), das bei Bedarf für die Verwendung vorzugsweise weiter vermahlen wird, um so seine Quellungsgeschwindigkeit in Wasser zu erhöhen. Dieses Konnyakupulver wird mit Wasser oder Warmwasser versetzt und für eine gleichmäßige Quellung gerührt. Bei dieser Gelegenheit wird das Konnyakupulver mit zunehmender Wassermenge vom viskosen Gelzustand in den Solzustand versetzt, und im Hinblick auf die Viskosität der Konnyakulösung liegt die zu verwendende Wassermenge zweckmäßig bei dem etwa 100- bis 300fachen des Konnyakupulvers, wie in Tabelle 1 gezeigt wird. An Stelle von Wasser kann Warmwasser genommen werden.
Tabelle 1 Viskosität der Konnyakulösung

Wassermenge (ml) pro 1 g Konnyakupulver

100 l 150 1, 200 1 250 1 300 ! 350

Viskosität (cP) . . | 2800 1 680 ; 200 I 113 | 53 | 32

Bemerkungen: 1. Die Viskosität wurde nach dem herkömmlichen Verfahren bei 20"C mit einem B-Typ-Viskosimeter gemessen; 2. das verwendete Wasser hatte einen pH-Wert von 6,5; 3. die Viskosität ist in »Centipoise« (cP) angegeben.
Wenn die Konnyakulösung unlösliche Anteile enthält, wird sie unter Verwendung eines Filtertuches mit etwa 0,1 bis 0,3 mm lichter Maschenweite filtriert. Das Filtrat wird dann mit der wäßrigen Lactuloselösung gemischt und gut gerührt. Die Filtration der Konnyakulösung kann nach dem Vermischen mit der wäßrigen Lactuloselösung vorgenommen werden.
3. Angewandte Menge an Konnyakupulver.
Da gemäß der Erfindung wäßrige Lactuloselösung und Konnyakulösung nach entsprechendem Vermischen zu einem brauchbaren Produkt getrocknet werden sollen, ist das Verhältnis von Konnyakupulver der Konnyakulösung zur Lactulose der wäßrigen Lactuloselösung von großer Bedeutung. Wie oben erwähnt, kann bei Verwendung von Konnyakupulver in einer Menge entsprechend 100/, derjenigen der Lactulose ein frei fließfähiges und wasserlösliches Lactulosepulver erhalten werden. Darüber hinaus wurde der Anwendungsbereich des Konnyakupulvers in der mit der Lactuloselösung zu mischenden Konnyakulösung untersucht. Dazu wurde die Lactuloselösung mit der obenerwähnten Zusammensetzung mit Konnyakulösungen vermischt, die durch jeweiliges Mischen von 00/o, 0,101,, 0,3 0/o, 0,5 0/o, 2 °/0, 5 0/o, 10 0/o bzw. 25 01o (bezogen auf das Gewicht der Lactulose) Konnyakupulver (gemahlenes Pulver) mit der 100fachen Menge an warmem Wasser (55"C) unter Rühren erhalten wurden. Die Mischlösung wurde dann zur Einstellung ihrer Viskosität auf 50 bis 250 cP eingeengt oder mit Wasser verdünnt und dann bei einer Heißlufteinlaßtemperatur von 170"C, einer Luftauslaßtemperatur von 90"C und einer Rotationsgeschwindigkeit des Zerstäubers von 9000 Upm unter Verwendung eines Sprühtrockners getrocknet. Als Ergebnis wurde gefunden, daß mit Konnyakupulvermengen von 00/0 und 0,1 0/o (bezogen auf das Gewicht der Lactulose) eine unmöglich zu pulverisierende, an der Innenwand des Trockners haftende viskose Masse oder Schmiere erhalten wurde. In allen Fällen, in denen, bezogen auf das Gewicht der Lactulose, mehr als 0,3 0/o Konnyakupulver verwendet wurde, wurde ein frei fließfähiges und in Wasser sehr leicht lösliches Pulver erhalten.
Von den so erhaltenen Lactulosepulvern wurden diejenigen Pulver mit Konnyakupulvermengen von 0,3 bis 250/0 bei Zimmertemperatur und einer mittleren relativen Feuchtigkeit von 53 0/o stehengelassen und ihr hygroskopisches Verhalten durch Bestimmung der Feuchtigkeitsaufnahme in Abhängigkeit von der Zeit untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.

Tabelle 2 Prüfung des hygroskopischen Verhaltens von Lactulosepulver (Angabe des prozentualen Feuchtigkeitsgehalts)

Prozentuale Menge des für die Lactulose Unmittelbar
verwendeten Konnyakupulvers nach dem Trocknen Nach 10 Tagen Nach 20 Tagen Nach 30 Tagen
0,3 0,51 2,20 3,49 5,00
0,5 0,51 2,24 3,63 5,40
2 0,53 2,31 4,38 6,49
5 0,57 2,55 4,91 7,30
10 0,95 2,70 5,75 i 8,71
25 1,16 3,15 5,99 9,32

Bei Verwendung von Konnyakupulver in Mengen von 0,3 0/o (bezogen auf das Gewicht der Lactulose) wurde das Lactulosepulver nach etwa 28 Tagen klumpig und verlor nach 30 Tagen vollständig seine freie Fließfähigkeit, während bei Verwendung von Konnyakupulver in Mengen von 0,5 bis 250/o die freie Fließfähigkeit noch erhalten blieb, obgleich - wie in Tabelle 2 zu sehen ist - der Feuchtigkeitsgehalt nach 30 Tagen höher war, wenn die angewandte Menge an Konnyakupulver größer war.

Aus obigen Ergebnissen folgt, daß die minimal zu verwendende Menge an Konnyakupulver 0,3 0/o beträgt (bezogen auf das Gewicht der Lactulose) und daß bei Verwendung von mehr als 0,30/0 Konnyakupulver ein Pulver erhalten werden kann, das frei fließfähig und im Wasser leicht löslich ist und bei Lagerung gutes Aussehen und Geschmack beibehält. Prinzipiell existiert keine obere Grenze für die anzuwendende Menge an Konnyakupulver. Da jedoch das Ziel der Erfindung die Herstellung eines Produktpulvers mit über 550/o Lactulose im Feststoffgehalt ist, sind der zu verwendenden Menge an Konnyakupulver Grenzen gesetzt. So kann beispielsweise bei Verwendung einer wäßrigen Lactuloselösung mit einem Lactulosegehalt im Gesamtfeststoffgehalt von 800/o die angewandte Konnyakupulvermenge, bezogen auf das Gewicht der Lactulose, etwa 50 0/, ausmachen. Eine solche Ausführungsform ist jedoch für speziellen Gebrauch bestimmt, wie beispielsweise zum Mischen des Pulvers mit einem anderen hochhygroskopischen Pulver mit einer Tendenz zum Verlust der freien Fließfähigkeit oder für die Herstellung von Tabletten aus dem erfindungsgemäßen Pulver; um jedoch lediglich ein Pulver mit hohem Lactulosegehalt zu erzielen, ist die angewandte Menge an Konnyakupulver vorzugsweise so gering wie möglich.
4. Mischen von wäßriger Lactuloselösung und Konnyakulösung.
Gemäß der Erfindung hat die gemischte Lösung aus wäßriger Lactuloselösung und Konnyakulösung, die wie vorstehend beschrieben hergestellt wird, einen pH-Wert unter 7. Wenn der pH-Wert der Mischlösung über 7 liegt, besteht die Gefahr einer Zersetzung der Lactulose beim Trocknen in der Wärme. Wie jedoch bereits unter 1. beschrieben wurde, genügt es, wenn der pH-Wert der wäßrigen Lactuloselösung auf unter 7 eingestellt wird. Die durch Auflösen von Konnyakupulver mit Leitungswasser, Trinkwasser, entionisiertem Wasser usw. hergestellte Konnyakulösung hat üblicherweise einen pH-Wert von etwa 6,5, da das Konnyakupulver eine Art von Pufferfähigkeit besitzt, und es ist daher ausreichend, wenn der pH-Wert der wäßrigen Lactuloselösung eingestellt wird.
5. Trocknen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die wäßrige Lactuloselösung und Konnyakulösung gemischt und dann zur Erzielung eines lactulosehaltigen Pulvers getrocknet. Dieses Trocknen kann praktisch durch irgendein Trockenverfahren, wie Sprühtrocknen, Trommeltrocknen, Gefriertrocknen usw., erfolgen, das für das Trocknen von Nahrungsmitteln üblich ist. Für eine möglichst wirksame Trocknung der Mischlösung wird diese vorzugsweise derart eingeengt oder mit Wasser verdünnt, daß ihre Viskosität bei 50 bis 250 cP liegt.
Wie vorstehend im einzelnen beschrieben wurde, kann gemäß der Erfindung ein Lactulosepulver mit über 550/o Lactulose im Feststoffgehalt, das frei fließfähig und in Wasser leicht löslich ist, erhalten werden.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind folgende: 1. Das erhaltene Pulver hat einen höheren Lactulosegehalt als das nach dem älteren Verfahren erhaltene Pulver; 2. das erhaltene Pulver hat den gleichen Grad an freier Fließfähigkeit wie das nach dem älteren Verfahren erhaltene Pulver mit geringerem Lactulosegehalt; 3. das erhaltene Pulver ist in Wasser leicht löslich; 4. das erhaltene Pulver ist gut lagerfähig und 5. das erhaltene Pulver ist weiß und bräunt selbst beim Warmtrocknen nicht ein.
Es folgen Beispiele für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beispiel 1 7,8 g (0,5 0/o, bezogen auf den Lactulosegehalt) handelsüblich erhältliches Konnyakupulver (gemahlenes Pulver von Fukushima Prefecture, Japan) wurden zu 1,5 1 Wasser unter Rühren zum gleichmäßigen Aufquellen hinzugegeben und unter Verwendung eines Filtertuchs mit etwa 0,15 mm lichter Maschenweite zur Abtrennung unlöslicher Anteile filtriert. Das Filtrat wurde zu 3 kg wäßriger Lactuloselösung von pH 6,5 mit einem Gehalt von 52,0 0/o Lactulose, 8,4 0/o Galactose, 6,5 0/o Lactose, 32,5 0/o Wasser und 0,6 0/o anderen Bestandteilen hinzugegeben und gut durchmischt. Die Mischlösung hatte bei 20"C eine Viskosität von 140 cP (gemessen mit einem B-Typ-Viskosimeter der Tokyo Keiki Co., Ltd. nach dem herkömmlichen Verfahren). Die Mischlösung wurde auf 45"C erhitzt und dann bei einer Lufteinlaßtemperatur von 170"C, einer Auslaßtemperatur von 90"C und einer Rotationsgeschwindigkeit des Zerstäubers von 9000 Upm mit einem Sprühtrockner getrocknet zur Erzielung von 1,75 kg eines weißen Pulvers mit 0,51 0/o Feuchtigkeitsgehalt, das frei fließfähig und in Wasser leicht löslich war. Dieses Pulver enthielt im Feststoff 76,6 0/o Lactulose.
Beispiel 2 31,2 g (0,5 0/o, bezogen auf den Lactulosegehalt) handelsüblich erhältliches Konnyakupulver wurden zu 6 1 Warmwasser von 55"C unter Rühren zum einheitlichen Aufquellen hinzugegeben und unter Verwendung eines Filtertuchs mit etwa 0,15 mm lichter Maschenweite zur Abtrennung unlöslicher Anteile filtriert. Das Filtrat wurde zu 3 kg wäßriger Lactuloselösung mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 hinzugegeben und gut durchmischt. Die Mischlösung hatte eine Viskosität von 170 cP bei 25"C.
Die Mischlösung wurde auf 45 ° C erwärmt und dann bei einer Heißlufteinlaßtemperatur von 170"C, einer Auslaßtemperatur von 900 C und einer Rotationsgeschwindigkeit des Zerstäubers von 9000 Upm mit einem Sprühtrockner getrocknet zur Erzielung von 1,82 kg eines weißen Pulvers mit 0,53 O/o Feuchtigkeit, das frei fließfähig und in Wasser leicht löslich war.
Dieses Pulver enthielt 75,9 0/o Lactulose im Feststoff.
Beispiel 3 78 g (0,5 0/o, bezogen auf den Lactulosegehalt) handelsüblich erhältliches Konnyakupulver wurden zu 15 1 Wasser gegeben und für ein gleichmäßiges Aufquellen gerührt und unter Verwendung eines Filtertuchs mit 0,15 mm lichter Maschenweite zur Entfernung unlöslicher Anteile filtriert. Das Filtrat wurde zu 3 kg wäßriger Lactuloselösung mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 hinzugegeben und gut durchmischt. Die Viskosität der Mischlösung lag bei 180 cP bei 20"C.
Die Mischlösung wurde mit einem Kestner-Vakuumtrommeltrockner bei 125"C Trommeloberflächentemperatur und 15 Upm Rotationsgeschwindigkeit getrocknet. Das getrocknete Produkt wurde in einem Grobmahlwerk zerstoßen bzw. gemahlen zur Erzielung von 1,90 kg eines weißen Pulvers mit 0,61 0/o Feuchtigkeit, das frei fließfähig und in Wasser leicht löslich war.
Dieses Pulver enthielt 74,3 0/o Lactulose im Feststoff.
Beispiel 4 20,4 g (0,5 0/o, bezogen auf den Lactulosegehalt) handelsüblich erhältliches Konnyakupulver wurden zu 4,5 1 Wasser unter Rühren zum gleichmäßigen Aufquellen hinzugegeben und unter Verwendung eines Filtertuchs mit 0,15 mm lichter Maschenweite zur Entfernung unlöslicher Anteile filtriert. Das Filtrat wurde zu 3 kg wäßriger Lactuloselösung von pH 6,4 mit einem Gehalt von 68,0 0/o Lactulose, 1,2 0/o Galactose, 0,1 0/o Lactose, 30,0 °/0 Wasser und 0,7 0/o anderen Bestandteilen, die durch Epimerisierung von Lactose nach dem Verfahren von L. G a t z s c h e und H. H ä n e 1 (Ernährungsforschung, Bd. 12, Nr. 4 [1967], S. 641) und nachfolgende Oxidation von als Nebenprodukt entstandener Aldose nach dem Verfahren von Edna M. M o n t g o m e r y (Method in Carbohydrate Chemistry, Bd. 1, S. 325, Academic Press, 1962) erhalten worden war, hinzugegeben und gut durchmischt. Die Mischlösung hatte eine Viskosität bei 20"C von 140 cP.
Die Mischlösung wurde zum Gefriertrocknen in eine Schale gegossen und nach einem Vorkühlen bei -30"C mit einem Gefriertrockner mit einer Öl-Rotationsvakuumpumpe mit einer Absaugung von 5001/ Minute und einem maximalen Vakuum von 10-S Torr getrocknet. Das getrocknete Produkt wurde zerstoßen bzw. gemahlen zur Erzielung von 2,02 kg eines weißen Pulvers mit 0,59 O/o Feuchtigkeit, das frei fließfähig und in Wasser leicht löslich war. Dieses Pulver enthielt 96,0 0/o Lactulose im Feststoff.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines frei fließenden Lactulosepulvers mit über 55 0/, Lactulose im Feststoff, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung mit mehr als 60 01o Lactulose im Gesamtfeststoffgehalt und einem pH-Wert unter 7,0 mit einer wäßrigen Lösung von, bezogen auf das Gewicht der Lactulose, über 0,3 0/o gelöstem Konnyakupulver mischt und die resultierende Mischung trocknet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität der Mischlösung vor dem Trocknen bei 50 bis 250 cP liegt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines im Feststoff mehr als 55 01o Lactulose enthaltenden frei fließenden Lactulosepulvers.

Lactulose ist speziell bei Obstipation und hepatischer Encephalopathie wirksam, und man weiß aus verschiedenen klinischen Untersuchungen, daß der Zusatz von Lactulose zum Kindermilchpulver ein Vorherrschen des L. bifidus in der Intestinalflora der damit gefütterten Kinder im Vergleich zu Kindern, die Muttermilch erhielten, ergibt. Lactulose ist mithin als Medikament und Nährzusatz wertvoll.

Bislang wurde Lactulose jedoch wegen ihres hygroskopischen Charakters hauptsächlich in Sirupform verwendet, und es ist schwierig, Lactulose zur Kristallisation zu bringen. Ein durch übliches Sprühtrocknen erhaltenes Lactulosepulver tendiert zu einer raschen Umwandlung in den Sirup. In der Japanese Patent Publication Gazette, No. 861/1965, wird zwar ein Verfahren zur Herstellung von Lactulosepulver beschrieben, der danach erhaltene Feststoff hat jedoch eine relativ geringe Lactulosekonzentration von unter 50O/o.

Bei diesem Verfahren wird wäßrige LactuloselosunE mit Getreidemilch, insbesondere Reismehl, getrocknet wobei der Lactulosegehalt im Feststoff praktisch unter 50 Gewichtsprozent bleibt.

Bezüglich der Herstellung von Lactulose durch Epimerisierung von Lactose wurden zahlreiche Untersuchungen über alkalische Mittel, ihre Kombinationen Fertigungsbedingungen usw. zur Erzielung einer wäßrigen Lösung mit über 50 Gewichtsprozent Lactose im Feststoffgehalt durchgeführt. Nach dem beschriebenen Verfahren kann jedoch eine wäßrige Lösung mii über 50 Gewichtsprozent Lactulose im Gesamtfeststoffgehalt nicht in ein gutes Pulver umgewandelt werden, wenn nicht ein Kohlehydrat, wie Lactose, zugesetzt wird, und dieses Verfahren hat somit den Mangel daß der Lactulosegehalt im pulverförmigen Produkt erniedrigt ist.

Ziel der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines Pulvers mit über 55 Gewichtsprozen Lactulose im Feststoff, dessen freie Fließfähigkei ähnlich hoch ist wie bei dem Pulver, das nach dem herkömmlichen Verfahren erhalten wird.

Als Ergebnis von Untersuchungen zur Auffindung eines Mittels zum Trocknen wäßriger Lactuloselösungen wurde nun festgestellt, daß die obengenannter Mängel des herkömmlichen Verfahrens durch Verwendung von Konnyakupulver vermieden werden können Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Lactulosepulver ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lactuloselösung mit über 600/o Lactulose im Gesamtfeststoffgehalt und einem pH-Wert unter 7,0 mit einer wäßrigen Lösung mit, bezogen auf das Gewicht der Lactulose, über 0,3 °/0 gelöstem Konnyakupulver (Amorphophallus Konjac K) mischt und die resultierende Mischung trocknet.

Die Erfinder haben eine wäßrige Lösung von Lactulose nach dem Verfahren von L. G a t z s c h e und H. H ä n e 1 (Ernährungsforschung, Bd. 12, Nr. 4 [1967] S.641), hergestellt und Lactose und Galactose soweit wie möglich durch Kristallisationsverfahren abgetrennt zur Erzielung einer wäßrigen Lactuloselösung mit einem pH-Wert von 6,5 und einer Zusammensetzung aus: 52 Gewichtsprozent Lactulose, 8,4 Gewichtsprozent Galactose, 6,5 Gewichtsprozent Lactose, 0,01 Gewichtsprozent Asche und 33,09 Gewichtsprozent Wasser und anderen Stoffen, die mit wäßrigen Lösungen von handelsüblich erhältlichem Konnyakupulver (gemahlenem Mehl), Gummiarabikumpulver, Pektin, Johannisbrotkernmehl (locust bean gum) oder Carboxymethylcellulose - jeweils gelöst in warmem Wasser in Mengen von 10%, bezogen auf die Lactose - gemischt oder direkt mit kristalliner Cellulose bzw. Aluminiummagnesiumsilicat versetzt wurde, wonach die resultierende Mischung einer Trockenbehandlung unter für das Trocknen von Nahrungsmitteln üblichen Bedingungen unterworfen wurde, und zwar mit einer Warmlufteinlaßtemperatur von 170"C, einer Auslaßtemperatur von 900 C und einer Rotationsgeschwindigkeit des Zerstäubers von 9000 Upm unter Verwendung eines Sprühtrockners. Dabei wurde bei Verwendung von handelsüblich erhältlichem Gummiarabikumpulver, Pektin, Johannisbrotkernmehl oder Carboxymethylcellulose eine an der Innenwand des Trockners haftende viskose Masse erhalten, und ein frei fließendes Pulver konnte nicht erzielt werden.

Bei Verwendung von kristalliner Cellulose oder Aluminiummagnesiumsilicat wurde ein gelbes Pulver erhalten, bei dem jedoch beim Lösen in Wasser Kristalle von Cellulose oder Aluminiummagnesiumsilicat ungelöst zurückblieben und eine einheitliche wäßrige Lösung von Lactulose nicht erhalten werden konnte.

Verwendet man dagegen handelsüblich erhältliches Konnyakumehl, so erhält man überraschenderweise ein frei fließfähiges weißes Pulver, das in Wasser sehr leicht löslich ist.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren mehr im einzelnen erläutert: 1. Lactulose enthaltende wäßrige Lösung.