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現在市場に出回っているほとんどの薬物カプセルは、次の 2 つの基材のいずれかで作られています。 ゼラチン 、動物性コラーゲン(ウシまたは魚の皮と骨)由来、または HPMC(ヒドロキシプロピルメチルセルロース) 、木材パルプまたはコットンリンターを原料とする植物ベースのセルロースポリマー。市場シェアは小さいものの急速に成長しており、 プルラン 、プレミアムベジタリアン製剤用の発酵由来の多糖類、および特殊な放出プロファイルのためにデンプン、アルギン酸塩、または修飾カラギーナンブレンドを扱う少数のニッチメーカーが取り組んでいます。魚ゼラチンと植物セルロースは豚肉由来の材料の懸念を完全に回避するため、ハラールカプセルシェルは通常、HPMC、またはハラール準拠の屠殺および加工ラインを通じて供給されるウシゼラチンから製造されます。
すべてのカプセルシェルには、ベースポリマー以外に、少量の水(ゼラチンの場合は通常 13 ~ 16 パーセントの水分含量、HPMC の場合はそれより低い水分含量)が含まれており、さらにオプションの着色剤、二酸化チタンなどの不透明剤、および一部の HPMC 配合物では、浸漬成形中にシェルが固まるのを助けるカラギーナンやジェランガムなどのゲル化剤が含まれています。これらの素材はいずれもランダムに選択されるものではありません。それぞれの製品には、明確なコストプロファイル、溶解速度、耐湿性、食事適合性があり、製造業者によるシェル材料の選択は、保管条件から最終製品が現実的に到達できる輸出市場の賞味期限まで、下流のほぼすべての決定を決定します。
この記事の残りの部分では、各材料について詳しく説明します。材料の産地、完成したシェルになった後の挙動、ディップ成形ラインで実際にどのように製造されるか、一般的にどのような添加剤が含まれるのか、カプセルのサイジングの仕組み、購入者が品質証明書で何を確認する必要があるか、サステナビリティとパッケージングの考慮事項が業界全体の調達決定をどのように再構築し始めているかについて説明します。
ゼラチンは、現代のツーピースハードカプセルが 1800 年代後半に初めて商品化されて以来、デフォルトのカプセル材料であり、今でも世界のカプセル生産の大部分を占めています。これは、動物の皮膚、結合組織、骨から抽出されたコラーゲンの部分加水分解によって生成され、最も一般的には牛の皮 (ウシゼラチン)、豚の皮 (豚ゼラチン)、または魚の皮 (魚または海洋ゼラチン) から抽出されます。コラーゲン源は、制御された酸またはアルカリ前処理によって分解され、その後、熱水で抽出、濾過、濃縮され、顆粒または粉末の形に乾燥され、カプセルメーカーは浸漬成形のために再溶解します。
ゼラチンのカテゴリ内では、メーカーは通常 2 つのサブタイプを扱っています。タイプ A ゼラチンは、豚の皮膚に最も一般的に適用される酸前処理プロセスから得られ、ブルーム強度範囲がわずかに高い傾向があります。タイプ B ゼラチンは、アルカリ (石灰) 前処理プロセスで作られ、牛の皮や骨に最も一般的に適用され、その安定したゲル強度と透明性により、一般に医薬品グレードのカプセルシェルに好まれる選択肢です。ゲルの剛性の測定値であるブルーム強度は、通常、カプセルグレードのゼラチンでは 150 ~ 280 ブルームの範囲内にあり、メーカーは、目標の粘度に達するようにさまざまなブルーム強度のバッチをブレンドし、特定のディップ成形装置の設定時間を設定します。
ゼラチンカプセルは湿気や熱に弱いです。乾燥した環境では、シェルがもろくなり、亀裂が入る可能性があります。湿気の多い状態では、保管中や輸送中に柔らかくなったり、変形したり、くっついたりする可能性があります。このため、ゼラチン カプセルは通常、乾燥剤で梱包され、摂氏 25 度、相対湿度 45 パーセント以下で保管されます。また、ゼラチンは、特に魚やハラール認証を受けた牛の系統から供給されていない限り、ベジタリアン、ビーガン、コーシャーポーク制限、または特定のハラール製剤には適していません。これにより、供給者の選択肢が狭まり、多くの購入者が完全に避けたがるトレーサビリティ要件が追加されます。
あまり議論されていない制限は架橋です。これは、アルデヒドや還元糖などの特定の反応性充填成分と一緒に保存した場合、または長期間高温多湿にさらされた場合に、ゼラチンシェルが時間の経過とともに不溶性になる現象です。架橋されたシェルは、表示された溶解時間が長く経過した場合でも適切に崩壊しません。これが、長い保存期限を主張するためにゼラチンベースの製品を完成させる前に、配合者が加速安定性テストを実行する理由の 1 つです。
HPMC カプセルは、木材パルプまたは綿繊維から得られる化学的に修飾されたセルロースであるヒドロキシプロピル メチルセルロースから作られています。セルロースはプロピレンオキシドと塩化メチルで処理され、ゼラチンとほぼ同じ方法で溶解、ゲル化、浸漬成形できる水溶性ポリマーが生成されますが、動物の入力は一切ありません。セルロース主鎖上のメトキシ基とヒドロキシプロポキシ基の置換パターンは、最終的なポリマーのゲル化温度、粘度、およびフィルム形成挙動を決定するものであるため、カプセルグレードの HPMC は、建築用接着剤や塗料増粘剤に使用される HPMC よりも厳しい置換仕様に従って製造されます。
| プロパティ | ゼラチン | HPMC |
|---|---|---|
| ソース | 動物性コラーゲン(牛、豚、魚) | 木材パルプまたは綿セルロース |
| 水分含有量 | 13パーセントから16パーセント | 4パーセントから6パーセント |
| 崩壊時間 | 10~15分程度 | 25~35分程度 |
| 保存安定性 | 湿度の変化に敏感 | より広い湿度範囲にわたって安定 |
| 乾燥した気候では脆くなる | 相対湿度が 30% 未満になると亀裂が発生しやすくなります | より広い湿度範囲にわたって柔軟性を維持 |
| 食事との適合性 | ベジタリアンではありません。ハラールステータスは原料動物によって異なります | デフォルトでベジタリアン、ビーガン、ハラルに対応 |
| 典型的な単価の位置 | 下位 | やや高い |
HPMCには動物性原料がまったく含まれていないため、ベジタリアン、ビーガン、 ハラールカプセル 動物のサプライチェーンを屠殺方法まで遡る必要がなく、製品ラインを構築できます。これが、HPMC が、中東、東南アジア、およびバイヤーにとってハラール適合配合が重要なその他の地域の市場に輸出するブランドにとって好ましいシェル素材となっている主な理由です。また、HPMC は、輸送中や倉庫保管中の高温多湿な気候においてゼラチンよりも優れた性能を発揮する傾向があります。これは、温度と湿度を完全に制御することが難しい熱帯の輸送ルートを通じて完成したカプセルを海上輸送する輸出業者にとって非常に重要です。
純粋な HPMC 溶液はゼラチンのように冷えても自然にはゲル化しないため、製造業者は乾燥トンネルに移動する前に浸漬フィルムがピン上で固まるのを助けるために二次ゲル化剤を追加します。カラギーナンは紅海藻から抽出された多糖類で、HPMC カプセルで最も広く使用されているゲル化剤であり、通常は溶液全体の 2 パーセントを十分に下回る濃度で使用されます。ジェランガムは、特にメーカーが特定の充填材料との適合性を考慮して最終シェルのカリウムまたはカルシウムイオン含有量を削減したい場合に、一部の配合物で代替品として使用されます。
プルランは、真菌 Aureovasidium pullulans によるデンプンの発酵によって生成される多糖類です。非常に薄い、耐酸素性のフィルムを形成するため、酸素透過性の高い殻の中で分解されてしまう特定のビタミン、プロバイオティクス、魚油誘導体など、酸化に敏感な製品にとって魅力的です。プルラン カプセルはゼラチンや HPMC よりも製造コストが高いため、大衆向けの医薬品ではなく高級サプリメント ライン向けに予約されていることがほとんどですが、ベジタリアン ステータスと標準的な HPMC よりも速い崩壊性を兼ね備えたシェルを求めるブランドが増えているため、需要は着実に増加しています。
デンプンベースのカプセルシェルは、加工ジャガイモまたはタピオカデンプンから作られることが多く、プルランに代わる低コストのベジタリアン代替品として、生産量は少なくなります。これらのシェルは一般にゼラチンや HPMC よりも機械的強度が低いため、超高速充填ラインでの使用は制限されますが、小規模なバッチ処理やシンプルな成分リストを優先する職人のサプリメント ブランドにとっては、依然として実行可能な選択肢です。
褐藻から抽出されたアルギン酸塩とさまざまなカラギーナンのブレンドは、特殊なカプセル製剤に時折登場します。通常、メーカーが特定のゲルのテクスチャーや、特定のミネラルベースの充填材料と予測どおりに相互作用するシェルを必要とする場合に使用されます。これらは、上記の 4 つの素材と比較すると依然としてニッチなものですが、ブランドが次のような前提を超えたときに、配合の柔軟性がどれほど存在するかを示しています。 「カプセル」は常にゼラチンを意味します .
ハラールカプセルは、シェルの物理的な形状、サイズ、機能の変更ではなく、原材料とその材料の加工方法によって定義されます。現在の運用環境では 2 つのパスが一般的です。
魚は牛と同じ屠殺方法の考慮を必要としないため、魚ゼラチンはハラール製品ラインと並行して販売されることもあります。実際には、バイヤーによる調達 ハラールカプセル 輸出用の貝殻は HPMC を好む傾向にあります。それはまさに、HPMC が調達の問題を完全に取り除き、サプライチェーンの監査を簡素化し、単一の屠畜場、皮なめし工場、皮革仲介業者への依存を軽減するためであり、さもなければバッチごとに慣行が変わる可能性があります。
湾岸協力会議加盟国、マレーシア、インドネシア、北アフリカの一部の市場にサプリメントを販売するブランドは、ゼラチンとハラール由来のゼラチンという 2 つの並行した生産ラインを稼働させるのではなく、カプセル ライン全体を HPMC で標準化することがよくあります。単一のシェル材料に統合することで、在庫の複雑さが軽減され、共有充填ラインでシェルの種類が混在するリスクが回避され、複数のサプライヤーのオプションを一度に評価している販売代理店や小売バイヤーに伝えるための、よりシンプルでわかりやすいストーリーが営業チームに提供されます。
ハラールを意識する消費者を対象としたサプリメントを配合するブランドの場合、実際的なチェックリストは通常、シェルポリマー自体の確認、使用されている着色料や乳白剤が制限された動物由来のものではないことの確認、カプセル内の充填材料がシェルと同じ調達ロジックに従っていることの確認の3点をカバーしています。 HPMC であるシェルは、完成品の他のすべての入力が同じ基準を満たしていることを自動的に確認するわけではありません。そのため、真剣な購入者は、シェルだけではなく部品表全体をカバーする文書を要求します。
基材がゼラチンであるか HPMC であるかに関係なく、ほとんどの硬質 2 ピース カプセルは浸漬成形プロセスを使用して製造されます。このプロセスは、装置の高速化、自動化、および監視の厳重化にもかかわらず、数十年にわたって基本的な仕組みはほとんど変わっていません。
1 つの生産ラインでサイクルごとに数万本のピンを処理でき、最新の設備では浸漬乾燥トンネル全体で湿度と温度を継続的に制御して、その日の最初のシェルから最後のシェルまで肉厚を一定に保ちます。製造ホール自体の内部の環境モニタリングは、浸漬溶液のレシピと同じくらい重要です。周囲の湿度がわずかに変化しても、フィルムがピン上に固まる速度や、乾燥中にどれだけ収縮するかが変化するためです。
評判の良い施設では、シフトごとに浸漬溶液の粘度を複数回チェックし、乾燥減量試験を使用して完成したシェルの水分含量をサンプリングし、バッチ終了後の単一の試験のみに依存するのではなく、ラインから直接取り出したランダムなバッチに対して定期的な崩壊試験を実行します。カメラベースの選別装置は通常、手動検査よりもはるかに速い速度で目に見える欠陥のあるシェルを排除できます。これは、医薬品グレードのカプセルを供給する大量生産者にとって標準的なアプローチとなっています。
カプセルシェルは、材料がゼラチンであるか HPMC であるかに関係なく、標準化された一連のサイズで製造されるため、配合者は充填装置を再設計することなくシェル材料を切り替えることができます。以下の表は、サプリメントおよび医薬品の製造全体で使用される最も一般的なサイズの概要を示しています。
| サイズ | おおよその体積 | 共用 |
|---|---|---|
| 000 | 約1.37ml | 大量の動物用製剤または高用量製剤 |
| 00 | 約0.95ml | 一般的な大型サプリメントのサイズ |
| 0 | 約0.68ml | 広く使用されている汎用サイズ |
| 1 | 約0.50ml | 一般的な医薬品およびサプリメントのサイズ |
| 2 | 約0.37ml | コンパクトな投与量で飲み込みやすい |
| 3 | 約0.30ml | 低用量または小児向けの製品 |
| 4 | 約0.21ml | 少量、低用量の製剤 |
サイズの選択は、純粋に充填量だけを考慮するわけではありません。粉末密度、流動特性、圧縮率はすべて、充填機が所定の配合物を所定のシェル サイズにどれだけ安定して注入できるかに影響します。そのため、配合者は本格的な生産の最終仕様を確定する前に、2 つまたは 3 つの候補サイズにわたって小規模な充填試験を実行することがよくあります。
ベースポリマーは、完成したカプセルシェルの一部を構成するだけです。シェルが形成される前に、いくつかの機能性添加剤が浸漬溶液にブレンドされ、それぞれが外観、安定性、または製造性に影響を与える特定の目的を果たします。
| 添加剤 | 機能 |
|---|---|
| 二酸化チタン | 光を遮断し、シェル内の充填材を隠す不透明剤 |
| 酸化鉄顔料 | ブランディングと製品の差別化のために、赤、黄色、または黒のシェルの色を提供します |
| カラギーナンまたはジェランガム | 浸漬中にフィルムが固まるのを助けるために、HPMC 溶液にゲル化剤を追加 |
| ラウリル硫酸ナトリウム | 界面活性剤は、膜の均一性を向上させるために少量使用されることがあります。 |
| ラウリルスルホ酢酸ナトリウム | ゼラチン製剤の代替界面活性剤として時々使用されます。 |
| 精製水 | ポリマー溶液の溶媒。乾燥中に大部分が蒸発しますが、完成したシェルには制御された残留率で保持されます。 |
評判の良いカプセル製造業者は、各製造バッチの各添加剤の正確な割合を記載した分析証明書を発行しています。購入者は、この証明書を要求し、自社の製品文書や下流の小売店や流通業者の監査のためにファイルに保管しておく必要があります。
シェルの材料の選択は、サプライチェーンのさらに下流で、パッケージングや持続可能性の決定とますます交差します。動物の副産物としてのゼラチンは、廃棄される組織を使用しているため、ブランドによって食肉加工業界におけるアップサイクルの一形態として扱われることがあります。対照的に、HPMC とプルランは、各素材の実際の製造フットプリントがポリマーの種類だけではなく、特定のサプライヤーのエネルギー調達と水処理の実践に大きく依存しているにもかかわらず、植物ベースまたは環境に焦点を当てた製品ストーリーを構築しているブランドにアピールします。
梱包面では、カプセルシェルは通常、乾燥剤パック付きの防湿袋に入れて出荷されます。大量に受け取る購入者は、自社の倉庫でのパレットの保管条件がメーカーの推奨する温度と湿度の範囲に一致していることを確認する必要があります。仕様の範囲内で工場から出荷された砲弾が、湿気の多い季節に管理されていない倉庫環境に放置されている場合、数週間後でも品質検査に合格しない可能性があります。これは製造上の欠陥ではなく物流上の問題ですが、サプライヤーの品質を評価する際にバイヤーがしばしば見落とす問題です。
完成したサプリメントや医薬品用のカプセルを調達するどのブランドでも、データシート上のいくつかの仕様が他のほとんどの仕様よりも重要です。それは、崩壊時間、壁厚の一貫性、含水量、およびさまざまな保管条件下での脆さです。
崩壊時間は、通常、バスケットラック装置を使用し、胃の状態をシミュレートして、摂氏 37 度の水中でテストされます。標準的なゼラチン カプセルは通常 15 分以内に崩壊しますが、標準的な HPMC カプセルは完全に砕ける前にセルロース フィルムが膨潤するため、25 ~ 35 分近くかかります。徐放性または遅延放出性製剤の場合、メーカーはいずれかの基材の上に腸溶性コーティングを追加します。これにより崩壊挙動が完全に変化し、最初にシェルを模擬胃液に曝露し、次に模擬腸液に曝露する 2 段階のプロトコルを使用して個別にテストされます。
単一バッチ内で壁の厚さが大きく異なると、高速装置での充填中にカプセルに亀裂が入ったり、キャップと本体の間で適切にロックされなかったりする原因になります。毎時 100,000 個以上の速度で自動カプセル充填ラインを稼働しているバイヤーは、単なる平均値ではなく、厚さの分散データを要求する必要があります。これは、大きな差異が実際にラインの停止や充填フロアでの拒否されたカプセル廃棄物の原因となるためです。
水分含有量は通常、乾燥減量分析を使用して検証され、メーカーは通常、高温多湿(通常は摂氏 40 度、相対湿度 75 パーセント)で加速安定性試験を実行し、シェルが意図された保存期間にわたってどのように保持されるかを予測します。新しいサプライヤーを評価する購入者は、出荷時に記載されている水分仕様だけに依存するのではなく、この安定性データを確認するよう依頼する必要があります。これは、初日に仕様内にあったシェルでも、暖かい物流倉庫で 6 か月後も異なる動作をする可能性があるためです。
厳密に管理されたディップ成形ラインを使用していても、業界全体でいくつかの種類の欠陥が再発しており、それらを理解することで、バイヤーはサプライヤーの評価時に一般的な品質保証に頼るのではなく、より具体的な質問をすることができます。
老舗メーカーはバッチごとに不良率を追跡し、要求に応じてこのデータを購入者と共有します。これは、製品パンフレットに単一の熱烈な品質声明を掲載するよりもはるかに有用な評価ツールです。
すべての製品カテゴリーに共通する唯一の正解はありません。通常、決定は次の 5 つの実際的な質問によって決まります。
現在、多くの委託製造業者は、ゼラチンと HPMC の両方のラインを正確に並行して提供しているため、2 つの別々の生産拠点を運営することなく、単一の施設で従来のサプリメント ブランドとハラールまたはベジタリアンに焦点を当てたブランドを提供できます。どちらの材料を選択するかをまだ決定しているブランドにとって、同じ保管および注入条件下で両方のシェルタイプで小規模なパイロットバッチを実行することは、一般に、仕様書のみに依存するよりも実際のパフォーマンスを比較するより信頼性の高い方法です。
いいえ、ゼラチンは依然として一般的ですが、HPMC、プルラン、その他の植物ベースまたは発酵由来のポリマーが、特にベジタリアン、ビーガン、およびハラール製品ラインのカプセル生産で占める割合が増加しています。
HPMC は植物由来で動物性原料を含まないため、ハラール配合要件と本質的に適合します。ただし、HPMC であるシェルは、充填材や着色剤など、完成品に含まれる他のすべての入力が同じ基準を満たしていることを自動的に確認するわけではありません。
溶解速度は主にベースポリマーに依存し、ゼラチンは一般に HPMC よりも速く溶解します。また、シェルの厚さ、水分含量、および遅延放出または延長放出のために適用される追加のコーティングにも依存します。
はい。魚ゼラチンは、牛や豚ではなく魚の皮や骨から生産されており、哺乳類のゼラチンの代替品として一部のハラールおよびコーシャ志向の製品ラインで使用されています。
最新のカプセルシェルのほとんどは、その水分含有量と乾燥プロセスにより微生物の増殖がすでに制限されているため、防腐剤を追加する必要はありません。ただし、特定の配合はメーカーによって異なる場合があり、バッチ分析証明書で確認する必要があります。
通常、色は不透明度に二酸化チタン、色相に酸化鉄などの承認済みの顔料を使用して選択されるため、ブランドは基礎となるシェル素材を変更することなく製品ラインを差別化したり、パッケージに合わせたりすることができます。
カプセルグレードの HPMC の製造に使用される化学修飾プロセスはゼラチン抽出よりも複雑で、HPMC は浸漬成形中に適切に硬化するために追加のゲル化剤も必要とします。その両方が原材料と加工コストの上昇につながります。
はい。 00、0、1、2、3、4 などの標準カプセル サイズはゼラチンと HPMC の両方で製造されているため、配合者は充填量や充填装置の設定を再設計することなくシェル材料を切り替えることができます。
脆さは一般に、低湿度環境での長期間の保管中の水分損失、または製造中の過剰乾燥によって生じます。どちらもシェル壁の柔軟性を低下させ、取り扱い中に亀裂が入りやすくなります。
プルランは、プレミアムで酸化に敏感な製品を位置づけるブランドに最適ですが、コストが高く、通常は最低注文数量も高いため、HPMC やゼラチンに比べて初期段階のブランドにとっては実用的ではありません。
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