ЖЕВАТЕЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИЗ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
CHEWING BASES FROM RENEWABLE SOURCES

Настоящее изобретение относится к жевательным основам и жевательным резинкам. Более конкретно, настоящее изобретение относится к улучшенным основам жевательных резинок и жевательным резинкам, содержащим ингредиенты, полученные главным образом из возобновляемых источников или исключительно из них.
Предшественники современных композиций жевательных резинок были разработаны в девятнадцатом веке. Современной версией пользуются каждый день миллионы людей по всему миру. Жевательная резинка обычно состоит из нерастворимой в воде жевательной основы и растворимой в воде части вместе с ароматизаторами. Растворимые в воде части и ароматизаторы разлагаются при жевании, а жевательная основа остается во рту во время жевания.
Нерастворимая жевательная основа обычно содержит эластомеры, смолы, жиры и масла, размягчающие добавки и неорганические наполнители. Ранее в основах жевательных резинок часто использовали природные каучуковые латексы, такие как чикл, в качестве эластомера. Современные жевательные основы обычно содержат синтетические эластомеры, такие как полиизобутилен, сополимеры изобутилена и изопрена, обычные сополимеры бутадиена и стирола, полиизопрен и их комбинации. Эти синтетические эластомеры представляют собой углеводородные полимеры, полученные из нефти или другого ископаемого сырья, добываемого из земли и, таким образом, имеющего ограниченные запасы. Эти запасы не являются возобновляемыми или неистощимыми.
Обычные жевательные основы, используемые в коммерческих жевательных резинках, ведут себя как вязкие жидкости, которые обеспечивают характеристики текучести и эластичности, которые способствуют их желательным жевательным свойствам. Обычные жевательные основы могут также содержать пластификаторы эластомеров. Такие пластификаторы эластомеров могут включать сложные эфиры канифоли, а также другие пластификаторы эластомеров. Жевательные основы могут также включать пластичные смолы, такие как поливинилацетат, полиэтилен и сополимеры винилацетата и виниллаурата. Хотя некоторые из сырьевых ингредиентов для этих компонентов можно получать из возобновляемых источников, таких как сельскохозяйственные продукты, многие являются частично или полностью полученными из нефтепродуктов. (Для целей настоящего изобретения выражение «нефтепродукты» будет пониматься как включающее все ископаемые источники углерода, такие как нефть, газ и уголь, и может главным образом пониматься как противоположное «возобновляемым источникам».)
Кроме того, жевательная основа может содержать наполнители/текстуризаторы и размягчающие добавки/эмульгаторы. Размягчающие добавки добавляют в жевательную резинку для оптимизации разжевываемости и вкусовых ощущений от резинки. Размягчающие добавки/эмульгаторы, которые обычно используют, включают воски, гидрированные и частично гидрированные растительные масла, какао-масло, моностеарат глицерина, триацетат глицерина, лецитин и их комбинации. Растительные масла и жиры обычно получают из возобновляемых источников, но многие воски имеют нефтяную основу. Однако природные воски, такие как пчелиный воск и карнаубский воск, являются возобновляемым источником.
Помимо нерастворимой в воде части жевательной основы обычная композиция жевательной резинки содержит растворимую в воде часть и один или несколько ароматизаторов. Растворимая в воде часть может содержать сыпучие подсластители, высокоинтенсивные подсластители, ароматизаторы, размягчающие добавки, эмульгаторы, красители, подкислители, наполнители, антиоксиданты и другие компоненты, которые обеспечивают желаемые свойства.
Многие из обычных синтетических компонентов жевательной основы получены из нефти и нефтепродуктов, таких как бутадиен-стирольный каучук, полиизобутилен, сополимер изобутилена и изопрена и полиизопрен. Учитывая ограниченные запасы нефти и нефтепродуктов из земли, существует необходимость в получении синтетических эластомеров и других полимеров жевательной резинки из возобновляемых и неистощимых биоисточников.
Таким образом, существует необходимость в жевательной основе и жевательной резинке, содержащей ее, которая проявляет желательные характеристики для приемлемости для потребителя, в то же время также давая основу жевательной резинки и жевательную резинку, полученные из ингредиентов из неистощимых, возобновляемых источников.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Жевательная основа, которая содержит полимеры, полученные главным образом или исключительно из возобновляемых и неистощимых ресурсов, и жевательные резинки, полученные из нее.
Описание настоящего изобретения
В течение последнего века сырую нефть и нефтепродукты добывали из земных ресурсов с все возрастающей скоростью. Хотя непрерывно находят новые запасы нефти и нефтепродуктов, все еще существует ограниченный запас этих ресурсов. Эти ресурсы не являются ни возобновляемыми, ни неистощимыми в будущем. Кроме того, способ добычи и перевозки нефти и другого ископаемого сырья может приводить к вреду для окружающей среды из-за неизбежных выбросов от действующих операций и до катастроф. Таким образом, другие материалы должны будут заменить эти источники.
Одним из материалов-замен для нефти и нефтепродуктов является земная растительность. Растительность, такая как деревья, сельскохозяйственные культуры, дикие растения и водоросли, включая биомассу и отходы сельского хозяйства и даже отходы промышленных процессов, можно использовать как возобновляемые и неистощимые источники. После того как растения и сельскохозяйственные культуры собирают, новая растительность может вырасти. Процессы конверсии включают широкий спектр процессов, таких как ферментация, термическое разложение, окисление и дегидратация, и могут использоваться для производства эластомеров и других ингредиентов для изготовления жевательной основы. Примеры эластомеров жевательной основы, которые можно получать из возобновляемых источников, включают бутадиен-стирольный каучук (SBR), сополимер изобутилена и изопрена (бутилкаучук), полиизобутилен, полиэтилен и поливинилацетат. Все их можно производить из растений и растительности, которые могут быть возобновляемыми и неистощимыми. Эти эластомеры можно использовать в комбинации для получения качества желаемых сенсорных признаков.
При использовании в настоящем документе выражение «возобновляемый» относится к источникам материалов, которые восполняются посредством природных процессов в масштабе времени человека, таких как грунтовые воды, сельскохозяйственные культуры и дикая растительность. При использовании в настоящем документе выражение «неистощимый» относится к деятельности, которая может продолжаться бесконечно, не исчерпывая ресурсы или не вызывая накопления вреда для окружающей среды, и продукты такой деятельности (т.е. устойчиво производимые продукты). При использовании в настоящем документе выражение «зеленый» относится к ингредиентам, материалам, процессам и продуктам, которые минимизируют общий вред экологии Земли и которые снижают количество или исключают источники, которые не являются возобновляемыми и неистощимыми. Таким образом, «зеленые» материалы, ингредиенты, процессы и продукты обычно включают получение из возобновляемых и неистощимых источников, минимизацию обработки и/или выбор процессов с минимальным вредом для экологии, электроснабжение производства посредством возобновляемых, незагрязняющих энергоносителей, минимизацию отходов и повторное использование любых отходов, которые могут получаться, и выбор зеленых упаковочных вариантов. «Зеленый» может также включать отходы производства, используемые для получения ингредиентов, такие как промышленные отходы, отходы биомассы, отходы растений и растительности и повторно используемые отходы. Процессы с отходами могут включать ферментацию, гидратацию, дегидратацию, разложение и деградацию, окисление и новые достижения в технологии.
Бутадиен-стирольный каучук
Как указано ранее, один обычный используемый эластомер в различных основах жевательных резинок называется бутадиен-стирольным каучуком или SBR. Его используют главным образом при производстве резиновых шин, но пищевой SBR можно получать из нефтяных источников для основ жевательных резинок. Альтернативно, согласно настоящему изобретению SBR можно получать при помощи каталитического быстрого пиролиза биомассы в «зеленый» бензол, который превращают в стирол и полимеризуют с «зеленым» бутадиеном. «Зеленый» бутадиен можно получать путем использования возобновляемого сырья, полученного биотехнологией из сахарного тростника. Этот тип SBR можно использовать в различных составах жевательных резинок и жевательных основ.
SBR будет обычно составлять от приблизительно 1 масс. % до приблизительно 40 масс. % основы жевательных резинок, предпочтительно от приблизительно 2 масс. % до приблизительно 30 масс. % и более предпочтительно от приблизительно 5 масс. % до приблизительно 20 масс. % жевательной основы. В результате SBR будет обычно в различных вариантах осуществления составлять от приблизительно 0,2% до приблизительно 10% составов жевательных резинок.
SBR можно использовать во множестве различных составов основ жевательных резинок. Жевательные основы могут содержать синтетические эластомеры, могут содержать воск и могут не содержать воск. SBR можно использовать в обычных составах жевательных основ, в составах жевательных резинок или составах нелипких жевательных основ. Составы резинок можно использовать для липких резинок, резинок-подушечек, гранулированных резинок с покрытием, резинок с начинкой или могут быть жевательными резинками с содержанием сахара или без сахара. Нерастворимая жевательная основа обычно содержит эластомеры, смолы, жиры и масла, размягчающие добавки и неорганические наполнители. Жевательная основа может содержать воск или может его не содержать.
Нерастворимая жевательная основа может составлять от приблизительно 5 до приблизительно 95 масс. % жевательной резинки. Чаще жевательная основа составляет от 10 до приблизительно 50 масс. % резинки, а в некоторых предпочтительных вариантах осуществления от 20 до приблизительно 35 масс. % жевательной резинки. В варианте осуществления основа жевательных резинок настоящего изобретения содержит от приблизительно 10 до приблизительно 50 масс. % синтетического эластомера, от 0 до приблизительно 30 масс. % эластомера, от приблизительно 5 до приблизительно 55 масс. % пластификатора эластомеров, от приблизительно 4 до приблизительно 35 масс. % наполнителя, от приблизительно 5 до приблизительно 35 масс. % размягчающей добавки и необязательно небольшие количества (приблизительно один процент или менее) разнообразных ингредиентов, таких как красители, антиоксиданты и пр.
Полиизобутилен
Другим обычным ингредиентом жевательной основы является полиизобутилен или PIB. Обычный PIB также получают из нефти и нефтепродуктов. Согласно настоящему изобретению PIB можно изготавливать путем получения «зеленого» изобутилена или бутена, полученного непосредственной ферментацией в газ при помощи микроорганизмов. Исходные материалы будут представлять собой сахар, сельскохозяйственные культуры, сельскохозяйственные и древесные отходы. Альтернативно, «зеленый» изобутилен можно получать дегидратацией изобутанола.
PIB можно использовать во множестве различных составов жевательных резинок и жевательных основ, и он будет обычно составлять от приблизительно 1 масс. % до приблизительно 40 масс. % основы жевательных резинок, предпочтительно от приблизительно 2 масс. % до приблизительно 30 масс. % и более предпочтительно от приблизительно 5 масс. % до приблизительно 20 масс. % жевательной основы. В результате в различных вариантах осуществления PIB будет обычно составлять от приблизительно 0,2% до приблизительно 10% составов жевательных резинок. PIB можно использовать во множестве различных составов основ жевательных резинок. Жевательные основы могут содержать синтетические эластомеры, могут содержать воск и могут не содержать воск. PIB можно использовать в обычных составах жевательных основ, в составах жевательных резинок или составах нелипких жевательных основ. Составы резинок можно использовать для липких резинок, резинок-подушечек, гранулированных резинок с покрытием, резинок с начинкой или могут быть жевательными резинками с содержанием сахара или без сахара.
Нерастворимая жевательная основа обычно содержит эластомеры, смолы, жиры и масла, размягчающие добавки и неорганические наполнители. Жевательная основа может содержать воск или может его не содержать. Нерастворимая жевательная основа может составлять от приблизительно 5 до приблизительно 95 масс. % жевательной резинки, чаще жевательная основа составляет от 10 до приблизительно 50 масс. % резинки, а в некоторых предпочтительных вариантах осуществления от 20 до приблизительно 35 масс. % жевательной резинки. В варианте осуществления основа жевательных резинок настоящего изобретения содержит от приблизительно 10 до приблизительно 50 масс. % синтетического эластомера, от 0 до приблизительно 30 масс. % эластомера, от приблизительно 5 до приблизительно 55 масс. % пластификатора эластомеров, от приблизительно 4 до приблизительно 35 масс. % наполнителя, от приблизительно 5 до приблизительно 35 масс. % размягчающей добавки и необязательно небольшие количества (приблизительно один процент или менее) разнообразных ингредиентов, таких как красители, антиоксиданты и пр.
Сополимер изобутилена и изопрена (бутилкаучук)
Другим обычным ингредиентом жевательной основы является сополимер изобутилена и изопрена, часто называемый бутилкаучуком. Подобно другим эластомерам его можно получать из нефти и нефтепродуктов. В настоящем изобретении бутилкаучук можно также получать из «зеленого» изобутилена, как обсуждается выше, и «зеленого» изопрена. «Зеленый» изопрен можно получать ферментацией продовольственных сельскохозяйственных культур и растительности или термическим разложением древесных или сельскохозяйственных отходов. Бутилкаучук можно использовать в различных составах жевательных резинок и жевательных основ.
Бутилкаучук будет обычно составлять от приблизительно 1 масс. % до приблизительно 40 масс. % основы жевательных резинок, предпочтительно от приблизительно 2 масс. % до приблизительно 30 масс. % и более предпочтительно от приблизительно 5 масс. % до приблизительно 20 масс. % жевательной основы. В результате в различных вариантах осуществления бутилкаучук будет обычно составлять от приблизительно 0,2% до приблизительно 10% составов жевательных резинок. Бутилкаучук можно использовать во множестве различных составов основ жевательных резинок. Жевательные основы могут содержать синтетические эластомеры, могут содержать воск и могут не содержать воск. Бутилкаучук можно использовать в обычных составах жевательных основ, в составах жевательных резинок или нелипких составах жевательных основ. Составы резинок можно использовать для липких резинок, резинок-подушечек, гранулированных резинок с покрытием, резинок с начинкой или могут быть жевательными резинками с содержанием сахара или без сахара.
Нерастворимая жевательная основа обычно содержит эластомеры, смолы, жиры и масла, размягчающие добавки и неорганические наполнители. Жевательная основа может содержать воск или может его не содержать. Нерастворимая жевательная основа может составлять от приблизительно 5 до приблизительно 95 масс. % жевательной резинки, чаще жевательная основа составляет от 10 до приблизительно 50 масс. % резинки, а в некоторых предпочтительных вариантах осуществления от 20 до приблизительно 35 масс. % жевательной резинки. В варианте осуществления основа жевательных резинок настоящего изобретения содержит от приблизительно 10 до приблизительно 50 масс. % синтетического эластомера, от 0 до приблизительно 30 масс. % эластомера, от приблизительно 5 до приблизительно 55 масс. % пластификатора эластомеров, от приблизительно 4 до приблизительно 35 масс. % наполнителя, от приблизительно 5 до приблизительно 35 масс. % размягчающей добавки и необязательно небольшие количества (приблизительно один процент или менее) разнообразных ингредиентов, таких как красители, антиоксиданты и пр.
Полиэтилен
Полиэтилен представляет собой термопластичный олефиновый полимер, состоящий из цепочек мономерного этилена. Полиэтилен можно получать с широкими диапазонами молекулярных масс. Для целей настоящего изобретения предпочтителен линейный полиэтилен с низкой молекулярной массой, но разветвленный полиэтилен также рассматривается пригодным для использования. Хотя полиэтилен не считается обычным эластомером для жевательной основы, его можно использовать в специальных жевательных основах. Подобно другим эластомерам жевательных основ полиэтилен обычно получают из нефти и нефтепродуктов. В настоящем изобретении полиэтилен получают из возобновляемых, неистощимых источников, таких как сахарный тростник или кукуруза. Сахара ферментируют в этанол, а затем дегидратируют в этилен. Этилен затем полимеризуют с получением «зеленого» полиэтилена. «Зеленый» полиэтилен можно использовать в различных жевательных основах вместе с другими «зелеными» эластомерами с получением «зеленой» основы жевательных резинок.
Поливинилацетат
Поливинилацетат получают полимеризацией мономера винилацетата. Винилацетат получают из этилена, нефти и нефтепродуктов, уксусной кислоты и кислорода. Если этилен получают из возобновляемых и неистощимых источников, таких как этанол из тростникового сахара или сельскохозяйственных культур посредством ферментации, как указано выше, тогда вместе с уксусной кислотой из биоисточников посредством ферментации получают «зеленый» мономер винилацетата. Его можно полимеризовать в «зеленый» поливинилацетат из возобновляемых и неистощимых источников.
Жевательные основы настоящего изобретения могут содержать пластичные смолы, такие как поливинилацетат. Поливинилацетат можно использовать в жевательных основах на уровне от приблизительно 5% до приблизительно 50 масс. %, причем от 10% до приблизительно 45% являются предпочтительными или от приблизительно 5% до приблизительно 30% являются наиболее предпочтительными, среднемассовые молекулярные массы (по GPC) для поливинилацетата составляют 2000-90000 или 10000-65000 (поливинилацетаты с большими молекулярными массами обычно используют в основах жевательных резинок). Часто поливинилацетат с несколькими различными молекулярными массами можно использовать в одном и том же составе жевательной основы.
В пределах, указанных в данном документе, жевательные основы, полученные согласно настоящему раскрытию, можно составлять из обычных «зеленых» ингредиентов жевательной основы, полученных из возобновляемых и неистощимых источников на уровнях, обычно используемых для их целей. Таким образом, обычная жевательная основа, полученная согласно настоящему раскрытию, может обычно содержать один или несколько эластомеров, пластификаторов эластомеров, размягчающих добавок, пластичных смол, наполнителей, красителей, антиоксидантов и эмульгаторов, а также других обычных компонентов жевательных основ. При этом нет конкретного требования в отношении использования любого или всех этих компонентов или в отношении их использования на обычных уровнях, поскольку полученная жевательная основа подходит для своей цели.
В некоторых вариантах осуществления жевательные основы, раскрытые в данном документе, могут содержать 3-30 масс. %, или 5-25 масс. %, или 8-20 масс. % по меньшей мере одного синтетического эластомера из возобновляемых и неистощимых источников. Эти обычные эластомеры жевательных основ включают бутилкаучук (сополимер полиизобутилена и изопрена), бутадиен-стирольный каучук (SBR), полиизобутилен и полиизопрен. В некоторых вариантах осуществления пластификатор эластомеров можно использовать для улучшения эластичности и совместимости эластомера с другими компонентами жевательной основы. Пластификаторы эластомеров, обычно используемые с синтетическими эластомерами, включают, помимо прочего, сложные эфиры канифоли, часто называемые этерифицированной канифолью, такие как сложные эфиры глицерина и частично гидрированной канифоли, сложные эфиры глицерина и полимеризованной канифоли, сложные эфиры глицерина и частично или полностью димеризованной канифоли, сложные эфиры глицерина и канифоли, сложные эфиры пентаэритрита и частично гидрированной канифоли, метиловые и частично гидрированные метиловые сложные эфиры канифоли, сложные эфиры пентаэритрита и канифоли, сложные эфиры глицерина и экстракционной канифоли, сложные эфиры глицерина и живичной канифоли; синтетические соединения, такие как терпеновые смолы, полученные из альфа-пинена, бета-пинена и/или d-лимонена; и любые подходящие комбинации вышеуказанного. Эти сложные эфиры канифоли или этерифицированную канифоль получают из деревьев и растений и используют в разнообразных основах жевательных резинок. Их не получают из нефти или нефтепродуктов, таким образом пластификаторы эластомеров также рассматриваются как «зеленые», полученные из возобновляемых и неистощимых источников. Предпочтительные пластификаторы эластомеров также будут изменяться в зависимости от конкретного применения и от типа эластомера, который используют. Если используют, может быть желательно ограничивать уровни пластификаторов эластомеров до диапазона от 1 до 32 масс. % жевательной основы. Такие низкие уровни могут снижать адгезию разжеванной жвачки с окружающими поверхностями. Надлежащий уровень использования будет обычно зависеть от типа и уровня присутствующего эластомера, а также желаемых жевательных свойств продукционной жевательной резинки.
Размягчающие добавки (включая эмульгаторы) можно добавлять в жевательные основы для оптимизации разжевываемости и вкусовых ощущений от жевательных резинок на их основе. Размягчающие добавки/эмульгаторы, которые обычно используют, включают различные гидрированные и частично гидрированные растительные масла, какао-масло, моно- и диглицериды, такие как моностеарат глицерина, триацетат глицерина, лецитин, ацетилированные моноглицериды и воски не нефтяного происхождения и их комбинации. Воски не нефтяного происхождения включают карнаубский воск, пчелиный воск и воск канделилы и предпочтительны. Лецитин и моно- и диглицериды также работают как эмульгаторы для улучшения совместимости различных компонентов жевательной основы. Эти размягчающие добавки/эмульгаторы можно получать из растений и сельскохозяйственных культур, таким образом делая их «зелеными» в отношении возобновляемости и неистощимости. Часто нефтяные и микрокристаллические воски используют для получения жевательных основ, но их получают из нефти и нефтепродуктов, поэтому для сохранения состава жевательной основы «зеленой» предпочтительно не использовать эти типы восков.
Наполнители обычно представляют собой неорганические, нерастворимые в воде порошки, такие как карбонат магния и кальция, известковая мука, силикаты, такие как силикат магния и алюминия, глина, оксид алюминия, тальк, оксид титана, моно-, ди- и трикальция фосфат и сульфат кальция. Нерастворимые органические наполнители, включая полимеры целлюлозы, полученные из древесины, можно использовать в комбинации с неорганическими нерастворимыми в воде порошками. Если используются, неорганические наполнители могут обычно быть включены в количествах от приблизительно 4 масс. % до приблизительно 50 масс. % наполнителя в пересчете на общую массу жевательной основы.
Красители и отбеливатели могут включать краски и лаки для химической и пищевой промышленности, фруктовые и овощные экстракты, диоксид титана и их комбинации. Фруктовые и овощные экстракты можно рассматривать как натуральные красители, и, таким образом, они предпочтительны. Антиоксиданты, такие как ВНА, ВНТ, токоферолы, пропилгаллат и другие приемлемые в пищу антиоксиданты, можно использовать для предотвращения окисления жиров, масел и эластомеров в жевательной основе.
Жевательная основа, описанная в данном документе, может содержать природные воски или не содержать воски. Пример жевательной основы без воска раскрыт в патенте США №5286500, раскрытие которого включено в данный документ ссылкой в той степени, которая находится в соответствии с идеями, обеспечиваемыми данным документом. Предпочтительно, чтобы жевательные основы настоящего изобретения не содержали парафиновый воск. Основы жевательных резинок настоящего изобретения можно составлять так, чтобы они имели хорошие или даже превосходные жевательные свойства. Под хорошими или превосходными жевательными свойствами понимают то, что жвачку будет приятно жевать потребителям, поскольку она ни чрезмерно мягкая, ни чрезмерно цепкая, ни чрезмерно упругий, ни жесткая, ни шумная или скрипучая и гладкая, не будучи при этом слишком скользкой. Конечно, персональные предпочтения отдельных потребителей будут меняться в отношении этих свойств. Специалисты в области разработки рецептур смогут составить жевательные основы в пределах настоящего изобретения, которые будут удовлетворять целевого потребителя.
Раскрытые жевательные основы можно получать при помощи обычных техник смешивания. В таких процессах эластомеры обычно сначала размалывают или измельчают вместе, по меньшей мере, с частью любого желаемого наполнителя. Затем размолотый эластомер переносят в смеситель периодического действия для приготовления смеси. Любой стандартный, коммерчески доступный смеситель (например, лопастной смеситель Sigma) можно использовать для этой цели. Приготовление смеси обычно включает объединение размолотого эластомера с наполнителем и пластификатором эластомеров и смешивание до получения однородной смеси, обычно в течение от приблизительно 30 до приблизительно 70 минут. Затем любой желаемый дополнительный наполнитель и пластификатор эластомеров добавляют с последующими размягчающими добавками, в то же время смешивая до однородности после каждого добавления. Ингредиенты в небольших количествах, такие как антиоксиданты и краситель, можно добавлять в любое время в процесс. Хотя возможно добавлять небольшую часть (т.е. менее 50%) низкомолекулярного полиэтилена во время процесса приготовления смеси, предпочтительно, чтобы большую часть или весь низкомолекулярный полиэтилен добавляли в основной смеситель в любое время после завершения стадии приготовления смеси.
Непрерывные процессы при помощи смешивающих экструдеров, которые обычно известны в данной области, можно также использовать для получения жевательной основы. В обычном непрерывном процессе смешивания исходные ингредиенты, включая размолотый эластомер, дозируют непрерывно во впускные отверстия экструдера в различных местах по длине экструдера согласно порядку выполнения операций.
После однородного смешивания исходных ингредиентов и достаточного перемешивания смеси, остальные основные ингредиенты дозируют во впускные отверстия или вводят в различные места по длине экструдера. Обычно любой остаток эластомерного компонента или других компонентов добавляют после исходной стадии приготовления смеси. Композиция затем дополнительно обрабатывается для получения однородной массы перед выгрузкой из выпускного отверстия экструдера. Обычно время прохождения через экструдер будет менее часа.
Типичные способы непрерывного смешивания включают следующие, полное содержание каждого из которых включено в данный документ ссылкой в той степени, в которой они не противоречат идеям данного документа: (i) патент США №6238710, в котором описан способ непрерывного производства основы жевательных резинок, который предусматривает приготовление смеси из всех ингредиентов в одном экструдере; (ii) патент США №6086925, в котором описано производство основы жевательных резинок путем добавления твердого эластомера, наполнителя и смазывающего средства в смеситель непрерывного действия; (iii) патент США №5419919, в котором раскрыто непрерывное производство жевательной основы при помощи лопастного смесителя путем селективной подачи различных ингредиентов в различных местах в смесителе; и (iv) патент США №5397580, в котором раскрыто непрерывное производство жевательной основы, где два смесителя непрерывного действия расположены последовательно, и смесь из первого смесителя непрерывного действия непрерывно подается во второй экструдер.
Готовую основу можно экструдировать или лить в любую желаемую форму (например, шарики, гранулы, пластинки или подушечки) и позволять остывать и отверждаться. В некоторых случаях может быть предпочтительным использование процесса гранулирования под водой для этой цели.
Жевательная основа, описанная в данном документе, может составлять от приблизительно 0,1 масс. % до приблизительно 98 масс. % жевательной резинки. Обычно жевательная основа настоящего изобретения может составлять от приблизительно 10 масс. % до приблизительно 50 масс. % жевательной резинки и в различных предпочтительных вариантах осуществления может составлять от приблизительно 20 масс. % до приблизительно 35 масс. % жевательной резинки.
Помимо жевательной основы, жевательная резинка обычно содержит объемную часть, которая может содержать наполнители, высокоинтенсивные подсластители, один или несколько ароматизаторов, растворимые в воде размягчающие добавки, связующие, эмульгаторы, красители, подкислители, антиоксиданты и другие компоненты, которые обеспечивают свойства, желаемые для потребителей жевательной резинки. Любой или все из них могут быть включены в жевательные резинки настоящего изобретения.
В некоторых вариантах осуществления одно или несколько наполнителей или сыпучих подсластителей можно обеспечивать в жевательных резинках, описанных в данном документе, для обеспечения сладости, объема и текстуры жевательной резинке. Наполнители можно также выбирать для обеспечения маркетинговых требований, используемых в отношении жевательных резинок. А именно, если желательно обеспечивать низкую калорийность жевательной резинке, можно использовать низкокалорийные наполнители, такие как полидекстроза, или, если жевательная резинка предпочтительно производится как содержащая «зеленые» ингредиенты, можно использовать наполнители, такие как изомальтуоза, инулин, сироп или порошок агавы, эритрит, крахмалы и некоторые декстрины. Комбинации любых вышеуказанных наполнителей можно использовать в настоящем изобретении.
Типичные наполнители включают сахара, сахарные спирты и их комбинации. Сахарные наполнители обычно включают содержащие сахариды компоненты, обычно известные в области жевательных резинок, включая, помимо прочего, сахарозу, декстрозу, мальтозу, декстрин, высушенный инвертный сахар, фруктозу, левулозу, галактозу, сухую кукурузную патоку и подобное, отдельно или в комбинации. В резинках без сахара сахарные спирты, такие как сорбит, мальтит, эритрит, изомальт, маннит, ксилит и их комбинации, являются заместителями для сахарных наполнителей.
Наполнители обычно составляют от приблизительно 5 масс. % до приблизительно 95 масс. % всей массы жевательной резинки, более типично от приблизительно 20 масс. % до приблизительно 80 масс. % и еще более типично от приблизительно 30 масс. % до приблизительно 70 масс. % всей массы жевательной резинки.

При необходимости можно снижать количество или исключать наполнитель для обеспечения жевательной резинки со сниженной калорийностью или некалорийной жевательной резинки. В таких вариантах осуществления жевательная основа может составлять до приблизительно 98 масс. % жевательной резинки. Или можно использовать низкокалорийный наполнитель. Примеры низкокалорийных наполнителей включают, помимо прочего, полидекстрозу; рафтилозу; рафтилин; фруктоолигосахариды (NutraFlora); палатинозный олигосахарид; гидролизат гуаровой камеди (Sun Fiber); или неусваиваемый декстрин (Fibersol). Калорийность жевательной резинки можно также снижать путем повышения относительного уровня жевательной основы, в то же время снижая уровень калорийных подсластителей в продукте. Это можно выполнять с сопутствующим снижением массы кусочка или без него.
Например, в этих и других вариантах осуществления высокоинтенсивные подсластители можно использовать отдельно или в комбинации с сыпучими подсластителями. Высокоинтенсивные подсластители включают, помимо прочего, сукралозу, аспартам, соли ацесульфама, элитам, неотам, сахарин и его соли, цикламовую кислоту и ее соли и комбинации. Другие высокоинтенсивные подсластители можно получать из природных источников, таких как глицирризин, стевия и производные стевии, такие как ребаудиозид А, дигидрохалькон, ло хань го, тауматин, монеллин и пр., или их комбинации. Для получения длительного ощущения сладости и вкуса, может быть желательно инкапсулировать или иным образом контролировать высвобождение, по меньшей мере, части искусственного подсластителя. Техники, такие как влажная грануляция, восковая грануляция, сушка распылением, охлаждение распылением, нанесение покрытия в псевдоожиженном слое, коацервация и экструзия волокон, можно использовать для достижения желаемых характеристик высвобождения.
Уровень потребления высокоинтенсивного подсластителя будет изменяться значительно и будет зависеть от таких факторов как сила подсластителя, скорость высвобождения, желаемая сладость продукта, уровень и тип используемого ароматизатора и вопросы стоимости. В общем, подходящие уровни высокоинтенсивных подсластителей, таким образом, могут изменяться от приблизительно 0,02 масс. % до приблизительно 8 масс. %. Когда включены носители, используемые для инкапсуляции, уровень потребления инкапсулированного подсластителя будет пропорционально выше.
Различные натуральные или искусственные ароматизаторы, можно использовать в любом количестве или комбинации, при необходимости. Ароматизаторы могут включать эфирные масла, натуральные экстракты, синтетические вкусоароматические добавки или их смеси, включая, помимо прочего, масла, полученные из растений и фруктов, такие как цитрусовые масла, фруктовые эссенции, масло перечной мяты, масло кудрявой мяты, другие мятные масла, гвоздичное масло, масло винтергрена, аниса и подобные.
Искусственные ароматизаторы и компоненты можно также использовать. Ощущаемые компоненты, которые придают воспринимаемую покалывающую или тепловую реакцию при разжевывании, такие как охлаждающий или согревающий эффект, также можно включать. Такие компоненты включают циклические и ациклические карбоксамиды, ментол и производные ментола, такие как ментиловые сложные эфиры пригодных в пищу кислот, и капсаицин, помимо прочего. Подкислители можно включать для придания кислотности.
Желаемый ароматизатор(ы) можно использовать в количествах от приблизительно 0,1 масс. % до приблизительно 15 масс. % резинки и предпочтительно от приблизительно 0,2 масс. % до приблизительно 5 масс. %.
Растворимые в воде размягчающие добавки, которые могут также быть известны как растворимые в воде пластификаторы, пластифицирующие добавки, связующие или связывающие вещества, обычно составляют от приблизительно 0,5 масс. % до приблизительно 15 масс. % жевательной резинки. Растворимые в воде размягчающие добавки могут включать глицерин, пропиленгликоль и их комбинации.
Сиропы или растворы с высоким содержанием твердых частиц сахаров и/или сахарных спиртов, такие как растворы сорбита, гидролизаты гидрированного крахмала (HSH), кукурузная патока и их комбинации, также можно использовать. В случае сладких жевательных резинок кукурузная патока и другие паточные сиропы (которые содержат декстрозу и значительные количества высших сахаридов) наиболее часто используются. Они включают сиропы с различными уровнями DE, включая мальтозную патоку и фруктозные сиропы. В некоторых случаях сиропы с низким содержанием влаги могут заменять некоторые или все наполнители, используемые обычно, в случае чего уровни потребления сиропа могут достигать до 50 масс. % или более всей композиции резинки. В случае продуктов без сахара растворы сахарных спиртов, включая растворы сорбита и сиропы гидролизата гидрированного крахмала, обычно используют.
Также пригодны сиропы, такие как описаны в US 5651936 и US 2004-234648, которые включены в данный документ ссылкой. Такие сиропы служат для смягчения начальной разжевываемости продукта, снижения раскрашиваемости и хрупкости и повышения эластичности в продуктах в виде палочек и подушечек. Они также могут регулировать приращение или потерю влажности и обеспечивать степень сладости в зависимости от конкретного используемого сиропа.
В некоторых вариантах осуществления активное средство, такое как лекарственное средство, ингредиенты для контроля состояния зубов или пищевая добавка, можно использовать в комбинации с резинками и жевательными основами настоящего изобретения. В таких случаях активное средство можно включать в жевательную основу, жевательную резинку или в связанные нерезиновые части готового продукта, например, в покрытие или сладкий слой. В некоторых случаях активное вещество может быть инкапсулировано для контроля его высвобождения или для его защиты от других ингредиентов продукта или факторов окружающей среды.
Составы жевательных резинок, обеспечиваемые в данном документе, могут также содержать один или несколько других ингредиентов, обычных для данной области, таких как эмульгаторы для жевательных резинок, красители, подкислители, наполнители, антиоксиданты им подобное. Такие ингредиенты можно использовать в составах жевательных резинок данного изобретения в количествах и согласно процедурам, хорошо известным в области изготовления жевательных резинок.
Жевательную резинку обычно производят последовательным добавлением различных ингредиентов жевательной резинки, включая жевательную основу, в коммерчески доступные смесители, известные в данной области. После того как ингредиенты были тщательно смешаны, массу жевательной резинки выгружают из смесителя и формуют в желаемый вид, например, путем раскатывания в листы и нарезания на палочки, подушечки или гранулы или путем экструдирования и нарезания на куски.
В некоторых вариантах осуществления жевательную резинку можно получать согласно периодическому процессу. В таком процессе ингредиенты смешивают путем расплавления сначала жевательной основы и добавления ее в работающий смеситель. Жевательная основа может альтернативно плавиться в смесителе. Красители и эмульгаторы можно добавлять в это время.
Размягчающую добавку жевательной резинки, такую как глицерин, можно добавлять затем вместе с частью наполнителя. Дополнительные порции наполнителя можно затем добавлять в смеситель. Ароматизаторы обычно добавляют с конечной порцией наполнителя. Весь процесс смешивания обычно происходит в течение от приблизительно пяти до приблизительно пятнадцати минут, хотя иногда требуется более длительное время смешивания.
В других вариантах осуществления можно получать жевательную основу и жевательную резинку в одном высокоэффективном экструдере, как раскрыто в патенте США №5543160. Жевательные резинки настоящего изобретения можно получать непрерывным процессом, предусматривающим стадии: а) добавления ингредиентов жевательной основы в высокоэффективный смеситель непрерывного действия; b) смешивания ингредиентов с получением однородной жевательной основы, с) добавления по меньшей мере одного подсластителя и по меньшей мере одного ароматизатора в смеситель непрерывного действия и смешивания подсластителя и ароматизатора с остальными ингредиентами с получением продукционной жевательной резинки; и d) выгрузки смешанной массы жевательной резинки из одного высокоэффективного смесителя непрерывного действия. В другом варианте готовую жевательную основу можно дозировать в экструдер непрерывного действия вместе с другими ингредиентами резинки для непрерывного получения композиции жевательной резинки.
Полученные жевательные резинки можно формировать в палочки, подушечки, куски, ленты, гранулы или шарики с покрытием или без него или любую другую желаемую форму. В некоторых вариантах осуществления состав жевательной резинки можно использовать как компонент большего кондитерского изделия, например, как начинку в твердой конфете, такой как леденец на палочке, или как один или несколько слоев многослойной сласти, которая также содержит нерезиновые кондитерские слои.
Конечно, возможно множество вариантов основного процесса смешивания жевательной основы и жевательной резинки.
Примеры
Следующие примеры настоящего изобретения и сравнительные составы показывают некоторые аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения, но не ограничивают описанное и заявленное изобретение. Эластомеры, используемые в этих составах, получают из растений и растительности, а не нефти и нефтепродуктов, таким образом они представляют «зеленые» основы жевательных резинок. Указанные количества представлены в массовых процентах в пересчете на общую массу жевательной основы или жевательной резинки, в зависимости от обстоятельств.
Если не указано иное, технические и научные выражения, используемые в настоящем документе, имеют такое же значение, как обычно понимается специалистом в области техники, к которой относится изобретение. Если не указано иное, представленные проценты даны как проценты по массе. Выражения «первый», «второй» и подобные при использовании в настоящем документе не означают какой-либо порядок, количество или важность, а скорее используются для отличия одного элемента от другого. Также выражения в единственном числе не означают ограничение количества, а скорее означают присутствие по меньшей мере одного упоминаемого изделия, и выражение «передний», «задний», «нижний» и/или «верхний», если не указано иное, используются только для удобства описания и не предназначены ограничивать то, что описывается, каким-либо одним положением или пространственной ориентацией.
Все патенты, патентные заявки, предварительные заявки и публикации, упоминаемые или цитируемые в данном документе, включены ссылкой во всей их полноте в такой степени, что они не противоречат указанным идеям настоящей заявки. Кроме того, хотя только некоторые признаки настоящего изобретения были показаны и описаны в данном документе, множество модификаций и изменений будут возникать у специалистов в данной области. Таким образом, следует понимать, что приложенная формула изобретения предназначена охватывать все такие модификации и изменения, как попадающие в сущность настоящего изобретения.