使用低水平角叉菜聚糖制造牙膏的方法

专利名称：使用低水平角叉菜聚糖制造牙膏的方法
技术领域：
本发明关于一种低角叉菜聚糖含量牙膏的制造方法。本发明还特别涉及一种方法，其中牙膏配方成分可以从等于或大于45摄氏度静态冷却，配方成分包括以重量计至少0.05％的伊奥塔(iota)角叉菜聚糖、变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖或其混合物。
尽管具有这些优点，但角叉菜聚糖的使用受到了限制，这是由于和其他的粘合剂，尤其是羧甲基纤维素(CMC)相比其价格偏高。尽管牙齿健康非常重要，但在世界上有些连牙膏也买不起的地区，价格问题尤其重要。使用角叉菜聚糖带来的高价格部分因为从天然海藻中提取角叉菜聚糖需要相对较高的成本。高价格的另一部分原因源自制造含有粘合剂的牙膏所带来的问题，粘合剂增加了牙膏的粘滞性。例如，当配方成分变得更粘时，加热和冷却就需要更长的时间，从而热传递效率降低。当配方成分更粘时，它们变得不易混合，因此需要更多搅动使其正确混合。另外，高粘性的配方成分使得很难从填充设备获得连续和精确的计量。由于高粘性配方成分所需的混合和抽吸条件的限制，导致今天的大多数牙膏都采用分批法制造。连续法通常不能适用于角叉菜聚糖牙膏的制造，但连续法在理论上比分批法更经济。
另一个问题为含角叉菜聚糖牙膏的触变性。对牙膏进行例如混合和抽吸这样的机械加工降低了它的粘度。当机械加工结束后，牙膏虽然最终恢复其大部分粘度，但也无法完全回到机械加工前的粘度状态。为了补偿这些粘度的损失，经常加入过多的角叉菜聚糖，从而更加降低了成本效率。
为了降低使用角叉菜聚糖的成本，一直在探寻可以替代全部或部分角叉菜聚糖的低成本替代物。当角叉菜聚糖作为钙磨光剂牙膏中的唯一粘合剂时，以重量计牙膏通常包含0.6％到1.2％的角叉菜聚糖。当和天然或人工树胶以及其他增稠剂(如羧甲基纤维素CMC或黄原胶)混合时，角叉菜聚糖的使用量有时可以减少。当角叉菜聚糖被其他粘合剂部分取代时，总的粘合剂浓度必须大于当角叉菜聚糖作为唯一粘合剂时的浓度。
斯科特(Scott)在其第4,353,890号；第4,457,908号；第4,473,988号和第4,604,280号美国专利案中公布了一种方法，其中含角叉菜聚糖的组合物被微波辐射加热，并使温度至少升高到角叉菜聚糖的凝胶-溶胶(gel-sol)转变温度，此过程结束后静态冷却组合物。据称粘度提高了将近90％，于是在减少角叉菜聚糖使用量的情况下也可以提高粘度。牙膏中角叉菜聚糖的最佳含量以重量计为0.5％到2.0％。
斯科特(Scott)利用微波辐射将组合物加热至角叉菜聚糖的凝胶-溶胶(gel-sol)转变点。传统的加热方法并不令人满意，因为牙膏的局部过热和分解导致了水分和挥发性香料的损失以及香料成分和其他洁齿成分的改变。此外为避免损坏产品而进行的缓慢加热也导致了生产时间的延长。
粘度的增加使得可以用极低的角叉菜聚糖含量提供最终牙膏所期望的粘度。使牙膏获得适当粘度所需的角叉菜聚糖浓度和以前具有相同粘度的角叉菜聚糖牙膏相比，小大约二至二十倍。因此，减少到大约占0.05％牙膏重量的角叉菜聚糖也可以提供所期望的牙膏粘度。
本发明的一个方面涉及提高含角叉菜聚糖的洁齿组合物粘度的方法。术语“洁齿组合物”和“牙膏”可以互换使用。此方法包括让组合物从等于或大于45摄氏度静态冷却的步骤。此组合物包括粘合剂、磨光剂、湿润剂、表面活性剂和水。粘合剂包括至少占组合物重量约0.05％的角叉菜聚糖。此角叉菜聚糖选自伊奥塔(iota)角叉菜聚糖、变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖或其混合物。根据本发明方法制备的组合物和用相同方法制备的类似组合物相比(差异仅在于后者从不超过室温的温度静态冷却)，可观测到的粘度增加至少约100％到900％。
粘度的增加取决于角叉菜聚糖的用量和类型以及组合物静态冷却的起始温度。牙膏的较佳粘度通常约为在25摄氏度时400,000到1,400,000厘泊(cps)。牙膏粘度一般还可用下面将要介绍的Cuban拉伸实验测量。合适的Cuban值约为3到12，最好为4到9。因为Cuban值的记录一般不超过12，3到12表示至少为3，最大到12。使用此方法，根据不同的洁齿组合物和其静态冷却的起始温度，Cuban值的增加约为1到12，厘泊的增加约为160,000cps到1,400,000cps。除非特别说明，所给出的以厘泊为单位的粘度均在25摄氏度下用布氏HAT粘度计测量。
通过使组合物从等于或大于45摄氏度静态冷却来获得粘度增加。“静态冷却”意味着少量或没有机械加工，或在冷却时形成的凝胶的扰动很小或没有。通常，对冷却后牙膏的细微加工会导致少量或不导致粘度损失，如在挤压牙膏管时发生的加工。但对冷却的配方进行的更大规模的机械加工，如在生产过程中常规的抽吸或混合加工，将导致所不期望的显著粘度损失。在“静态冷却”中的术语“冷却”既可以指积极的也可以指消极的使洁齿组合物至少降到环境温度(即，室内温度，通常为18到22摄氏度)的冷却方法。例如，静态冷却既可以指冷冻组合物(积极方法)，也可以指将组合物置于环境温度下(消极方法)。除非特别指定，静态冷却指将组合物置于环境温度下。一种较佳的静态冷却牙膏的办法是使其在牙膏分配管或其他保存容器中冷却。这样避免了在注入牙膏管或容器时发生的机械干扰。
在一实施例中，使组合物从等于或大于55摄氏度静态冷却。在另一实施例中，使组合物从等于或大于65摄氏度静态冷却。在又一实施例中，使组合物从等于或大于75摄氏度静态冷却。当温度接近或超过85摄氏度时，需要特殊的方法以避免牙膏成分，尤其是香料的降解或挥发。考虑到温度和组合物，通常建议这样的高温加热仅限于几秒钟或更短的时间和/或在封闭系统中进行。因此，一般组合物的加热不高于95摄氏度并最好不高于85摄氏度。
在静态冷却前何时以及怎样将洁齿组合物加热至等于或大于45摄氏度已为本技术领域的人员所熟知，并且其不限制本发明的特点。例如，在静态冷却前，可以使用传统或微波加热法加热组合物以达到所期望的等于或大于45摄氏度。术语“传统加热法”指不使用微波辐射或微波发生器的其他方法。例如，合适的传统加热装置包括但不限于板型换热器和套管式换热器。在本发明的一个实施例中，牙膏在温度达到或接近期望温度时被注入管中。在本发明的另一实施例中，组合物的加热在其被注入管中后进行。在此实施例中，如可以使用恒温器将牙膏在管中加热。因此，牙膏管可能被注入热的配方并允许牙膏在其中冷却。或者，牙膏可能在管中被加热到期望的温度，从而连续的加热和冷却都在管中发生。
本发明的一个重要特征为洁齿组合物可以从远低于角叉菜聚糖的凝胶-溶胶(gel-sol)转变温度的温度范围被静态冷却。对于伊奥塔(iota)和卡帕(kappa)角叉菜聚糖，凝胶-溶胶(gel-sol)转变温度通常约为75到85摄氏度。因此，凝胶-溶胶(gel-sol)转变温度接近较佳温度范围的上部而不是下极限。本方法的优势还在于使用传统加热法以及微波加热法都不会对洁齿剂的香料和物理特性产生不良影响。
为了最大限度的提高粘度，选定的加工温度最好可以使角叉菜聚糖在静态冷却前充分的与水化合。例如，在加入角叉菜聚糖后的某个阶段，当加工温度达到约75到85摄氏度时，发现即使在组合物从较低温度被静态冷却的情况下也可以获得最大的粘度增加。观察到的粘度增量一般很微小，Cuban值大约增加1或更少，这归功于在更高温度下角叉菜聚糖更彻底的与水化合。
牙膏含有下列典型的配料磨光剂或研磨剂、湿润剂、粘合剂或增稠剂、表面活性剂和水。湿润剂和水也被共同称为媒介物。另外，具有治疗和美容效果的试剂也可选择性的加入牙膏中，如防腐剂、氟化物、增香剂、甜味剂和酒石控制剂。
通用术语“角叉菜聚糖”指代在海藻中发现的多种类似的聚糖。所有的角叉菜聚糖都部分的硫酸化，并含有由交替的α1→3和β1→4配糖键连接的重复的半乳糖链段。通过硫酸化的程度和位置可以在某种程度上区分不同类型的角叉菜聚糖。伊奥塔(iota)角叉菜聚糖具有D--半乳糖--4--硫酸酯--3，6--酐--D--半乳糖--2--硫酸酯的重复链段，其提供了大约25％到34％的硫酸酯含量。卡帕(kappa)角叉菜聚糖具有D--半乳糖--4--硫酸酯--3，6--酐--D--半乳糖的重复链段，其提供了大约18％到25％的硫酸酯含量。“卡帕-伊奥塔”(“kappa-iota”)角叉菜聚糖是卡帕(kappa)和伊奥塔(iota)角叉菜聚糖的组合物，其具有上述两种重复链段。
还可以通过海藻来源区分角叉菜聚糖。例如，伊奥塔(iota)角叉菜聚糖可能来自于红藻(Euchema spinosum)类而卡帕(kappa)角叉菜聚糖可能来自于科顿尼藻(Euchema cottonii)。卡帕-伊奥塔(kappa-iota)角叉菜聚糖指来自于茶叶菜、角叉菜和杉藻科各类其他物种的角叉菜聚糖。
在加工和从海藻中提取的过程中，由于高温下的碱处理，使角叉菜聚糖发生变型。斯坦利(Stanley)在其第3,094,517号美国专利案中描述了一种碱变型的方法。多种碱性物质，包括碱土金属氢氧化物将用于变型过程，例如氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锶、碳酸钠、磷酸三纳和偏硼酸钠。最佳的碱性物质包括氢氧化钙或其与氢氧化钠的组合物。变型过程时的PH值一般大于9，最好大约在9.5到13之间。碱处理的温度范围大约为80到150摄氏度，最好在90到100摄氏度之间。碱处理将3--羟基--D--半乳糖--6--硫酸酯链段转变为3，6--酐--D--半乳糖。在高的PH值和温度下，认为3--羟基基团在内部置换了6--硫酸酯基团，从而形成酐环。因此，在商业上通过“未变型”的卡帕(kappa)制取“变型”的卡帕(kappa)角叉菜聚糖。基于上述对未变型卡帕(kappa)在高温下的碱处理，发生6--硫酸酯的置换以形成酐键并提供变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖。术语“卡帕(kappa)”和“卡帕(kappa)角叉菜聚糖”指一种或多种卡帕(kappa)角叉菜聚糖科的成员，包括上述卡帕(kappa)和卡帕-伊奥塔(kappa-iota)角叉菜聚糖。术语“变型卡帕(kappa)”指任何经上述碱处理后变型的卡帕(kappa)科成员。
可用于本发明的较佳角叉菜聚糖为伊奥塔(iota)角叉菜聚糖、变型卡帕(kappa)角叉菜聚糖、或两者的组合物。所使用的角叉菜聚糖不必为纯化物。也可直接使用经过加工的包含一种或多种指定角叉菜聚糖的海藻。例如，对科顿尼海藻(Euchema cottonii)的碱处理过程将使海藻中的卡帕(kappa)角叉菜聚糖发生变型。这样加工过的麒麟菜属(Euchema)海藻在工业上被称为PES并在市场上可买到。用此方法处理后，麒麟菜属(Euchema)海藻粉末可直接使用。术语“角叉菜聚糖”不局限于角叉菜聚糖的纯化物。它还指加工后海藻中的角叉菜聚糖，如加工过的麒麟菜属(Euchema)海藻。“伊奥塔(iota)角叉菜聚糖”既可指变型的也可指未变型的角叉菜聚糖，两者均适用于本发明。
角叉菜聚糖可能与其他天然或人工的粘合剂或增稠剂相混合，例如羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素、羟基丙基纤维素、生物胶、角豆荚胶、刺梧桐、阿拉伯胶、查坎斯(tracanth)胶和聚羰乙烯。在一实施例中，粘合剂包括角叉菜聚糖和羧甲基纤维素。通过此过程制造的组合物的Cuban值最好为4到9。
所属技术领域的技术人员已知，使用的其他配料的特定类型和用量在某种意义上会有变化。概括地说，牙膏可能含有6到60％的水、20到60％的纯化湿润剂、5到50％的磨光剂、0.2到20％表面活性剂和0.1到25％的其他配料或辅剂。
将使用通常的牙膏媒介物、水和一种或多种湿润剂。水可以是任何卫生的洁净水，如经去离子处理的自来水、井水和泉水。适合的湿润剂为具有3到6个碳的低级直链或环多元醇和其组合物。较佳的湿润剂为甘油和山梨醇。很容易获得70％的山梨醇水溶液。除非特别说明，在此所述的湿润剂(如山梨醇)百分比指牙膏中所含纯的湿润剂。众所周知，可以采用甘油和山梨醇的组合物。还可以使用其他的液态多元醇，例如丙二醇、聚乙二醇、甘露醇、木糖醇、其他的糖醇和聚氧乙烯醇。
适合的磨光剂包括著名的钙基和硅石基磨光剂。它们为不溶或难溶于水的典型粉末物质，其具有常规的粒度分布，较佳粒度为直径1到40微米，但直径最好在2到20微米之间。所有这些具有磨光作用的试剂都不会产生有害的磨蚀作用。适合的钙基磨光剂包括磷酸二钙、磷酸三钙、碳酸钙、焦磷酸钙、硅酸钙、铝酸钙和其组合物。这些磨光剂将和其他研磨剂共同使用，例如石英、硅胶、复合铝硅酸盐、氢氧化铝(包括氧化铝三水合物)、磷酸镁、碳酸镁、膨润土、滑石、氧化铝、硅酸铝和干凝硅胶。较佳的钙基磨光剂为沉淀碳酸钙(碳酸钙)、磷酸二钙二水合物以及它们的组合物。
能满足所期望粘度的角叉菜聚糖用量部分取决于角叉菜聚糖的类型和其他类型配料的用量。一般来说，当使用钙基磨光剂时需要稍微多一点的角叉菜聚糖。例如，对于钙基牙膏，角叉菜聚糖可以只占牙膏重量的0.05到0.45％，但以0.075到0.35％较佳，最好为0.075到0.25％。对于硅石基牙膏，角叉菜聚糖可以只占牙膏重量的0.05到0.25％，但以0.075到0.15％较佳。当使用磷酸二钙(dical)作为磨光剂时，以重量计磷酸二钙的浓度为42到55％较佳，但最好为48到52％。对于磷酸二钙配方来说，湿润剂和水的联合重量百分比最好为40到60％，较佳的湿润剂为甘油/山梨醇组合物。当在含角叉菜聚糖牙膏的配方中使用碳酸钙(chalk)时，碳酸钙的较佳浓度约为35到55％，但最好为46到52％。对于碳酸钙配方来说，湿润剂和水的联合重量百分比最好为40到60％，较佳的湿润剂为山梨醇。
所使用的表面活性剂(清洁剂)通常具有乳化或均匀的分散牙膏成分的作用。较佳的清洁剂一般为阴离子或非离子物质或其混合物。适合的阴离子清洁剂类型包括硫酸月桂酯钠、硫酸单脂肪酸甘油酯、脂肪烷基硫酸酯、高级烷基芳基磺酸酯、高级烷基磺基乙酸酯、高级烯烃磺酸酯、低级脂肪族氨基羧酸的高级脂肪族酰胺、高烷基聚—低烷氧基(3到100个烷氧基基团)硫酸酯，和脂肪酸皂。这些阴离子清洁剂的例子包括硫酸月桂酯钠、氢化椰子油脂肪酸的单酸甘油酯单磺酸酯钠盐、N-月桂肌氨酸钠和可可脂酸钠。适合的非离子清洁剂类型包括低级环氧烷链，例如环氧乙烷和环氧丙烷。
可选择加入的附加物质包括香料、甜味剂、抗酒石剂、釉质硬化剂、牙齿洁白剂和抗菌化合物。香料中含有香油，例如留兰香、薄荷、鹿蹄草、桉树油、柠檬和酸橙。当将香油加入本发明的洁齿组合物中时，按重量计它们通常占0.1到2.0％。较佳的甜味剂包括糖精、山梨醇、环氨酸钠和木糖醇。其他适合的甜味剂包括蔗糖、乳糖、麦芽糖、紫苏糖、天冬氨酰基苯基丙氨酸和类似物质。当将甜味剂加入本发明的组合物中时，按重量计它们通常占0.1到2％。抗酒石剂的样本为焦磷酸盐，例如二碱或四碱金属焦磷酸盐，其包括Na4P2O7，K4P2O7，Na4K2P2O7，Na2H2P2O7，K2H2P2O7、长链焦磷酸盐，如六偏磷酸钠和环磷酸盐(如三偏磷酸钠)。当本发明的组合物中使用抗酒石剂时，按重量计它们通常占0.5到8.0％。硬化剂的样本包括单氟磷酸钠、氟化钠和氟化亚锡。较佳的抗菌剂为三氯生(triclosan)(2，2--三氯--2--。羟基--二苯醚)，其浓度范围为0.03％到1％。其他适合的抗菌剂包括苯甲酸钠以及甲基和乙基4-羟基苯甲酸甲酯。本发明使用的牙齿洁白剂包括过氧化钙、过氧化氢、过氧化脲、过醋酸和过碳酸钠。牙齿洁白剂的浓度范围为0.1％到5％。
在另一实施例中，本发明为一种由此方法制备的洁齿组合物。此组合物包括粘合剂、钙基磨光剂、湿润剂、表面活性剂和水。粘合剂包含角叉菜聚糖，其约占组合物重量的0.05到0.35％。包括如羧甲基纤维素的其他粘合剂的总粘合剂重量百分比不超过0.5％。磨光剂的重量百分比约为35到55％。湿润剂和水的联合重量百分比约为40到60％。角叉菜聚糖选自伊奥塔(iota)角叉菜聚糖、变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖或其混合物。组合物的Cuban值约为3到12，最好为4到9。
当在含角叉菜聚糖牙膏配方中使用硅石基磨光剂时，硅石的较佳浓度约为15到30重量百分比，湿润剂和水的联合重量百分比约为25到70％。含有硅石基磨光剂的组合物包括粘合剂、硅石基磨光剂、湿润剂、表面活性剂和水。包含角叉菜聚糖的粘合剂约占组合物重量的0.05到0.15％。包括如羧甲基纤维素的其他粘合剂的总粘合剂重量百分比不超过0.2％。磨光剂的重量百分比约为15到30％。湿润剂和水的联合重量百分比约为25到70％。角叉菜聚糖选自伊奥塔(iota)角叉菜聚糖、变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖或其混合物。组合物的Cuban值约为3到12，最好为4到9。
制备这种含角叉菜聚糖牙膏的方法包括让组合物从等于或大于45摄氏度静态冷却。组合物包括粘合剂、硅石基磨光剂、湿润剂、表面活性剂和水。包含角叉菜聚糖的粘合剂约占组合物重量的0.05到0.15％。角叉菜聚糖选自伊奥塔(iota)角叉菜聚糖、变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖或其混合物。组合物的Cuban值约为3到12，最好为4到9。
角叉菜聚糖的用量还取决于洁齿组合物在静态冷却前被加热到的温度。下面的表1显示了角叉菜聚糖浓度、温度和粘度的关系，关系基于一系列的变型的伊奥塔(iota)角叉菜聚糖配方，其区别仅在于使用磷酸二钙作为磨光剂的典型牙膏配方中角叉菜聚糖的用量不同。根据温度和角叉菜聚糖浓度，将Cuban值为3，6和9的点分别拟成近似直线。
表1温度、角叉菜聚糖浓度与粘度的关系 从表中可以看出，配方中的角叉菜聚糖用量和获得适当粘度所需的温度之间为反比关系。当配方中的角叉菜聚糖用量减少时，必须从更高的温度静态冷却以获得适当的粘度。因此，当含有0.1％伊奥塔(iota)角叉菜聚糖的配方从约77摄氏度静态冷却时，可获得Cuban粘度等级为6的冷却洁齿组合物。但是，要获得Cuban值为6的含有0.3％角叉菜聚糖的配方，只需从45摄氏度静态冷却。图表还显示了，对于给定的角叉菜聚糖浓度来说，可以通过从更高的温度静态冷却来获得更高的粘度。
在此描述的牙膏既可用分批法也可用连续法制备。这些方法为牙膏制造领域的技术人员所熟知。将通过下面的方法来说明本发明的分批法，但分批法并不局限于下面的方法。
方法A1)将糖精钠、四焦磷酸钠(TSPP)和单氟磷酸钠(MFP)干燥掺合成一种混合盐。通过搅动将掺和物溶入含水的烧杯中并将所得溶液加热到约75摄氏度。
2)在另一烧杯中，角叉菜聚糖被溶入70％的山梨醇溶液之中并混合5分钟。将所得混合溶液送入水锅中预加热到期望温度，接着加入步骤(1)中制备的溶液。将所得溶液加热到期望温度，大约75到85摄氏度之间，并保持温度15分钟。加水以补充蒸发掉的水分。
3)向含有磷酸二钙的二水合物和香油的开放式Ross混合器中，加入步骤(2)中制备的粘合剂溶液。用橡胶刮刀将组合物浸湿，即混合到获得均匀的糊状物为止。接着，糊状物在Ross混合器的真空状态下搅拌20分钟。
4)停止真空状态，在向糊状物中加入15g的硫酸月桂酯钠后，糊状物继续在真空状态下混合10分钟。
5)将糊状物装入烧杯，并使用水锅将其加热到期望温度。
6)将加热后的糊状物倒入罐或管中并储存。
方法B类似于方法A，除了在方法B中角叉菜聚糖和苯甲酸钠被干燥掺合作为混合盐的一部分。在混合盐被溶入70％的山梨醇溶液后，继续方法A的步骤。
方法C按照方法B的步骤，除了在方法C中用碳酸钙(chalk)取代磷酸二钙的二水合物。
方法D1)将角叉菜聚糖溶于甘油中并在室温下混合5分钟。
2)向步骤(1)制备的组合物中加入70％的山梨醇溶液和水，并将所得粘合剂溶液在室温下混合10分钟。
3)一种由糖精钠、四焦磷酸钠(TSPP)、单氟磷酸钠(MFP)和二氧化钛制备的干燥混合物。将干燥混合物溶入步骤(2)制备的粘合剂溶液中，并将所得溶液在室温下混合2分钟。
4)用水锅将步骤(3)制备的溶液加热到期望温度，并保持温度15分钟。
5)向含有硅石的开放式Ross混合器中，加入步骤(4)中制备的粘合剂溶液。用橡胶刮刀将组合物浸湿，即混合到获得均匀的糊状物为止。接着，糊状物在真空状态下搅拌20分钟。
6)停止真空状态，在向糊状物中加入香油后，糊状物继续在真空状态下混合5分钟。
7)停止真空状态，在向糊状物中加入硫酸月桂酯钠后，糊状物继续在真空状态下混合15分钟。
8)将糊状物装入烧杯，并一边搅动一边使用水锅将其加热到期望温度15分钟。
9)将加热后的糊状物倒入罐或管中并储存。
表格1显示了根据上述各分批法制备的典型配方成分。
表格1 由分批法制备的典型配方成分

Catiis在其第5,236,696号美国专利案中描述了一种适用的连续法。

图1中显示了一种类似的连续法，并说明了此方法的执行过程。根据图1，A1储罐10充满了在环境温度下已混合10分钟的角叉菜聚糖和甘油。将加热到55摄氏度的山梨醇加入到充满了70摄氏度的水的B1储罐12中并搅拌。将单氟磷酸钠、糖精钠和硫酸月桂酯钠加入到B1储罐12的组合物中，并在大约50到55摄氏度下持续混合5-10分钟。在50摄氏度时，将磷酸二钙加入储罐12中。将香料加入储罐10并搅拌，接着在约49摄氏度时添加saccosinate月桂酰钠并持续混合15-20分钟。此时，储罐10和12中都含有低粘度的软胶。
泵15将储罐10中的软胶抽入A管道16，泵14将储罐12中的软胶抽入B管道17。软胶在C管道18中汇合，接着被管线式混合器19混合。从管线式混合器19流出的混合后的软胶将经过真空装置20，在20中除去组合物中的空气，使压力降至大约710mm(0.93个大气压)。然后，组合物被送入管线式加热器21并加热到期望温度。从加热器21流出后，牙膏直接进入充填机22，从而被装入最终容器24中。
在加工过程中，和储罐10和12一样，在储罐11和13中也分别制备了相应的软胶。通过类似的方法连续加工从储罐对10/12和11/13流出的软胶以实现连续操作。
因为这些牙膏具有低的角叉菜聚糖含量，从而降低了加工粘度。加工粘度指牙膏在装入管或容器中前的制备过程中的粘度。下面的表格2基于上述方法A，比较了分别含有0.15％和0.60％伊奥塔(iota)角叉菜聚糖的配方的加工粘度。粘度值均由布氏LVF粘度计测出。
表格2 含0.15％和0.60％伊奥塔(iota)角叉菜聚糖的加工粘度比较

在Cuban值为3到12的牙膏制备过程中，加工粘度不会超过18，000cps。如表格2所示，当角叉菜聚糖的用量减少时，在牙膏生产过程中加工粘度的降低十分明显。在步骤#8中，0.15％和0.60％角叉菜聚糖的加工粘度相差将近40倍。在角叉菜聚糖用量较高的一栏中，可以发现实际上粘度随温度增加而增加(步骤#6到8)。此现象的发生是由于角叉菜聚糖在40和60摄氏度的不完全溶解，并且溶解度和温度成正比。
实验和结论通过测量所有样本的Cuban值以及测量选定样本的布氏粘度来进行粘度比较。Cuban实验值直接涉及牙膏的粘度。在Cuban实验(也称为“拉伸”实验)中，通过固定的管口从管中挤出糊状物，使其穿越由间距依次增大的平行杆组成的栅格。实验结果由最大的间隔数(从1-12)表示，此间隔数显示了牙膏带在断开前能支撑的最长杆间距离。栅格大约为300mm长100mm宽。不锈钢杆间的间距不断增加，起始杆1和2之间为3mm(间隔数1)，随后两杆间距依次增加3mm。因此杆2和3之间的间距为6mm，杆12和13之间的间距(间隔数12)为39mm。测定值在1-2和9-12之间为不合格，3和8为合格，4-7为优秀。
Cuban实验的执行，按下列程序进行。(1)一个管嘴被固定在装满牙膏的牙膏管上，以供实验。(2)将装满实验牙膏并附加管嘴的牙膏管以45度角置于栅格装置上。在管底施加压力，从管中挤出均匀的糊状带。当从管中挤出糊状带时，牙膏管沿直线穿过栅格。拉伸糊状带的时间通常为2到4秒。如果在横穿栅格前糊状带断开，则重复此过程。(3)使糊状带支持30秒。此时，糊状带断开的点被记为拉伸测定值或Cuban值。(4)实验进行5次，记录平均读数，并四舍五入最近的整数值。
通过向管中注入样本糊状物来进行稳定性实验。将管的管帽除去并在室温50摄氏度下储存12个星期整。接着，从管中挤出5cm长的牙膏带。然后将管切开，评定牙膏带和管中牙膏的香油和析相作用(脱水收缩作用)。在牙膏管尖端发生的香料和水相的分离被称为“湿盖”。对香料分离的评定为，0＝无，1＝微小，2＝适中，3＝严重。对稳定性的评定为，“不合格”，“合格”和“优秀”。“不合格”的样本容易表现出一些所不期望的特性，如香料分离、脱水收缩作用、在管中变得很硬或具有不合格的Cuban值。“合格”的样本不发生分离作用，但在某种程度上可能含颗粒较多以及缺乏光泽。“优秀”的样本不发生任何类型的分离作用并且样本在细节上也具有优势，如良好的质地或不含颗粒并且具有上乘的光泽或光彩。
比较用上述方法在不同的角叉菜聚糖用量以及不同的温度条件下制备的一系列牙膏配方。接着评定配方的粘度和物理稳定性，以及选定配方的香料保持力。
表格3显示了由上述方法A制备的使用伊奥塔(iota)角叉菜聚糖的典型配方。温度对应于配方在静态冷却前的最高温度。表格3的结果也在图表1中以图形表示。表格3使用伊奥塔(iota)角叉菜聚糖的配方的温度和粘度值关系

仍然用上述方法A制备使用变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖的配方。和卡帕(kappa)角叉菜聚糖相比，发现使用变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖获得相同的Cuban值需要更高的温度和用量。但是，和使用0.6％到1.2％的角叉菜聚糖的现有技术方法相比，本发明的变型卡帕(kappa)角叉菜聚糖用量显著降低。
表格4 不同粘合剂的热充填和冷充填比较

a.Iota指变型的伊奥塔(iota)角叉菜聚糖；unmd.K/L指未变型的卡帕和拉姆达(kappa和lambda)角叉菜聚糖；mod.K指变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖；unmd.K指未变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖；Kappa-2指卡帕-伊奥塔(kappa-iota)角叉菜聚糖组合物；CMC指羧甲基纤维素b.Cuban值在25摄氏度下测定表格4比较了使用不同类型的角叉菜聚糖和其他粘合剂的情况。表格中显示的方法对应于上述4种分批法。括号中的温度表示配方在静态冷却前被加热到的最高温度。在Cuban值一栏中，(a)“冷充填”表示牙膏装入容器后不需要静态冷却；(b)“热充填”表示将加热后的配方(在表格中所示温度下)装入管或容器中，接着进行静态冷却；以及(c)“加热充填”表示在静态冷却前，牙膏在管或容器中被加热。对于接受测试的粘合剂来说，将Cuban值为3到12的牙膏的冷充填与热充填相比，含有伊奥塔(iota)、变型的卡帕(kappa)和卡帕-2(Kappa-2)角叉菜聚糖的配方的Cuban值或粘度差异最为明显。对于这些类型的角叉菜聚糖来说，与相应的冷充填方法相比，采用本发明的方法将使粘度增加超过100％。
测试选定的样本的香料分离情况和稳定性。除了个别特例，根据本方法制备的样本的Cuban值为4到9，香料分离评定值为0或1并且稳定性评定为合格或优秀。
工业应用本发明的方法可用于牙膏的制造。因为这类牙膏只需相当少的角叉菜聚糖并且易于加工，所以大幅度的降低了成本。低粘度配方(1)在制造过程中具有更好的流动性，因此只需小功率的泵，从而减少了能量损耗，(2)由于低粘度配方所需的加热和冷却时间更短，固其热传递的效率更高，以及(3)其使得填充设备的计量更加连续和精确。基于这些优点，本方法非常适合于连续制造。
权利要求
1.一种增加含角叉菜聚糖的洁齿组合物的粘度的方法，该方法包括使组合物从等于或大于45摄氏度静态冷却到室温；其中所述的组合物包括粘合剂、磨光剂、湿润剂、表面活性剂和水；粘合剂包括至少占组合物重量0.05％的角叉菜聚糖；所述的角叉菜聚糖选自伊奥塔(iota)角叉菜聚糖、变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖或其混合物；以及粘度增加至少约100％。
2.如权利要求1所述的方法，其中使组合物从等于或大于55摄氏度静态冷却。
3.如权利要求1所述的方法，其中使组合物从等于或大于65摄氏度静态冷却。
4.如权利要求1所述的方法，其中使组合物从等于或大于75摄氏度静态冷却。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述的角叉菜聚糖的用量约占组合物重量的0.05到0.45％。
6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述的角叉菜聚糖的用量约占组合物重量的0.05到0.35％。
7.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述的角叉菜聚糖的用量约占组合物重量的0.05到0.25％。
8.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述的角叉菜聚糖的用量约占组合物重量的0.05到0.15％。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述的粘度增加约为100％到900％。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中在静态冷却结束后，组合物的Cuban值为3到12或粘度约为160,000到1,400,000cps。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中粘合剂包括角叉菜聚糖和羧甲基纤维素。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其另外包括在组合物静态冷却前，将组合物加热到等于或大于45摄氏度的步骤。
13.如权利要求12所述的方法，其中采用微波加热法加热。
14.如权利要求12所述的方法，其中采用传统加热法加热。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中组合物在牙膏管或分配器中被加热。
16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其中加工中粘度不会超过约18,000cps。
17.一种洁齿组合物，其包括粘合剂、钙基磨光剂、湿润剂、表面活性剂和水，其中粘合剂包含约占组合物重量0.05到0.35％的角叉菜聚糖，总粘合剂重量百分比小于0.5％，磨光剂的重量百分比约为35到55％，湿润剂和水的联合重量百分比约为40到60％，角叉菜聚糖选自伊奥塔(iota)、变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖或其混合物，组合物的Cuban值约为3到12。
18.一种洁齿组合物，其包括粘合剂、硅石基磨光剂、湿润剂、表面活性剂和水，其中粘合剂包含约占组合物重量0.05到0.15％的角叉菜聚糖，总粘合剂重量百分比小于0.2％，磨光剂的重量百分比约为15到30％，湿润剂和水的联合重量百分比约为25到70％，角叉菜聚糖选自伊奥塔(iota)角叉菜聚糖、变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖或其混合物，组合物的Cuban值约为3到12。
全文摘要
本发明公开了一种增加含角叉菜聚糖的洁齿组合物的粘度至少约100％的方法。此方法包括使组合物从等于或大于45摄氏度静态冷却。用此方法制造的牙膏在使用重量百分比为0.05的角叉菜聚糖的情况下，可具有适当粘度。洁齿组合物由一种或多种下列角叉菜聚糖组成伊奥塔(iota)角叉菜聚糖、变型的卡帕(kappa)角叉菜聚糖或其混合物。由此方法制备的牙膏和由以前方法制备的相同粘度的牙膏相比，更容易制造并且需要的角叉菜聚糖更少。
文档编号A61K8/73GK1454076SQ00819768
公开日2003年11月5日 申请日期2000年6月19日 优先权日2000年6月19日
发明者A·巴拉德 申请人:Fmc公司