ОСНОВЫ ЖЕВАТЕЛЬНОЙ РЕЗИНКИ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ ПОЛИМЕРЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ КОК-САГЫЗА
CHEWING GUM BASES INCLUDING POLYMERS PRODUCED FROM KOK-SAGHYZ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящий раскрываемый предмет изобретения относится к жевательной резине на основе полимеров, полученных из природных источников. Более конкретно, настоящее изобретение относится к основам жевательной резинки, в состав которых входят полимеры, полученные из кок-сагыза.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Жевательные резинки содержат водорастворимую фазу и нерастворимая в воде фазу. Водорастворимая фаза обычно содержит подсластители, ароматизаторы, объемообразующие агенты и водорастворимые смягчители. Водорастворимые компоненты быстро экстрагируются во время жевания, оставляя жвачку, состоящую преимущественно из нерастворимой фазы, которая является основой жевательной резинки. Основы жевательной резинки представляют собой сложные многокомпонентные смеси, которые включают, но не ограничиваются ими, синтетические смолы, натуральные смолы, синтетические каучуки, натуральные каучуки, жиры, эмульгаторы и наполнители. В настоящее время существует заинтересованность в поставках продуктов типа жевательная резинка на растительной или биологической основе. Такие продукты могут содержать компоненты, полученные из природных или возобновляемых источников. Традиционно основы жевательной резинки включали чикл, белый клейкий латекс, полученный из дерева саподиллы (Manilkara zapota). Это дерево и родственные ему виды произрастают в джунглях Мексики, Центральной Америки и странах Карибского бассейна, но также были выращены в Азии и на Филиппинах. Латекс получают надрезанием деревьев и сбором сока, который затем кипятят для удаления избытка воды и транспортируют на перерабатывающие заводы для дальнейшей обработки. Процесс является трудоемким и энергоемким и требует доставки на большие расстояния из отдаленных регионов выращивания в места промышленной переработки. Вследствие сокращения поставок из тропических лесов, растущего спроса на продукты типа жевательная резинка и высокой стоимости и нестабильного качества натурального продукта, чикл преимущественно был заменен синтетическими эластомерами и растворителями эластомеров (также называемыми пластификаторами эластомеров), такими как бутилкаучук, полиизобутилен, стирол-бутадиеновый каучук, терпеновые смолы и эфирные смолы, в современном производстве жевательных резинок.
Основными компонентами жевательной резинки обычно являются нерастворимая в воде часть основы жевательной резинки и водорастворимая часть объемообразующего агента. Главным компонентом основы жевательной резинки является эластомерный полимер, который обеспечивает характерную жевательную текстуру продукта. Основа жевательной резинки обычно включает другие компоненты, которые модифицируют жевательные свойства или облегчают процесс производства продукта. К ним относятся пластификаторы, смягчители, наполнители, эмульгаторы, пластичные полимеры, а также красители и антиоксиданты. Водорастворимая часть жевательной резинки обычно включает объемообразующий агент вместе с незначительными количествами дополнительных компонентов, таких как ароматизаторы, высокоинтенсивные подсластители, красители, водорастворимые смягчители, эмульгаторы жевательной резинки, подкислители и придающие ощущения вещества. Обычно водорастворимая часть, придающие ощущения вещества и ароматизаторы рассеиваются в процессе жевания, а основа жевательной резинки сохраняется во рту во время жевания.
В настоящее время, как среди потребителей, так и производителей существует заинтересованность в снижении зависимости от невозобновляемых источников материалов. Существует дополнительный интерес к более натуральным источникам пищевых материалов. Под «натуральным» обычно подразумевается, что источники происходят из растений или других биологических источников с минимальной обработкой.
Кок-сагыз, часто сокращенно обозначаемый как TKS и обычно называемый Казахский одуванчик, Резиновый корень или Российский одуванчик, является разновидностью одуванчика, произрастающего в Казахстане, который отличается способностью производить высококачественный каучук.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Taraxacum kok-saghyz
Настоящее изобретение включает композиции основы жевательной резинки, содержащие каучук высокой чистоты, полученный из латекса Российского одуванчика (), который обычно обозначают как TKS. Изобретение также включает способы получения эластомера основы жевательной резинки из латекса.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение предлагает композиции и способы получения основ жевательной резинки из каучука TKS, а также способы экстрагирования латекса TKS из корня российского одуванчика (Taraxacum kok-saghyz) и выделения каучука TKS из латекса TKS.
TKS является предпочтительным видом вследствие высокой концентрации в нем высококачественного каучука. Однако можно также использовать другие виды одуванчиков, такие как Scorzonera tau-saghyz (STS) и Scorzonera Uzbekistanica (SU). Для целей данного изобретения термин «TKS» будет относиться ко всем видам одуванчика.
Под термином каучук TKS подразумевается смесь полиизопренового эластомера и смолы, которая экстрагируется из латекса TKS, присутствующего в корнях одуванчика TKS. Латекс TKS относится к вязкой эмульсии каучука TKS, в природных условиях присутствующего в корнях растений.
Поскольку экстрагирование латекса из корней ТКС надрезанием непрактично вследствие небольшого размера корней и вязкой природы латекса, необходимо обработать весь корень, а затем экстрагировать и выделить каучук ТКС из воды и волокнистых частей растений. Можно использовать несколько основных методов.
«Метод смесителя» представляет собой быстрый и популярный метод экстрагирования, при котором корни TKS измельчают с использованием пищевого смесителя. Разъединение корней на волокна занимает всего 30 секунд. Однако фильтрация не может удержать все волокна, и вследствие этого латекс загрязнен мелкими частицами тканей корня. Другой метод экстрагирования «метод потока» представляет собой многоступенчатый процесс экстрагирования буфером, отстаивания и отсасывания вытяжки, которым получают каучуковый латекс высокой чистота (99%). Оба способа более подробно раскрыты в [J. Agric. Food Chem., Vol. 58, No. 2, 2010], которая включена здесь посредством ссылки.
3
Для применения «метода смесителя» корни TKS до обработки хранят в холодном состоянии (ниже 10°C). В течение 3 дней после сбора урожая 20 граммов охлажденных корней TKS нарезают на мелкие (менее 1 мм) кусочки. В течение 3 минут после первого среза кусочки помещают в смеситель Waring (модель 33BL79), содержащий 90 мл охлажденного во льду водного экстракционного буфера (0,2% NaHCO), и измельчают в течение 30 секунд. Суспензию переносят на фарфоровую воронку Бюхнера с ячейками 1 мм без фильтровальной бумаги, и гомогенат фильтруют посредством применения медленного вакуумного отсоса с водяным аспиратором. Поверхность суспензии выравнивают и слегка прессуют столовой ложкой для эффективной фильтрации. Оставшиеся измельченные корни возвращают в смеситель Waring и повторно измельчают в течение 30 секунд в еще 90 мл свежего экстракционного буфера. Суспензию снова переносят на воронку Бюхнера, и гомогенат фильтруют. Гомогенаты обеих фильтраций объединяют и хранят в закрытом сосуде при 4°С до центрифугирования. Гомогенат (~180 мл) центрифугируют с использованием центрифужных пробирок вместимостью 30 мл в течение 15 минут при 18500 g. Густые латексные слои на поверхности центрифужных пробирок собирают отсасыванием вытяжки пипеткой вместимостью 10 мл. Затем пробирки повторно центрифугируют еще три раза, используя те же условия, и латексные слои снова собирают, как описано выше. Затем латекс высушивают в вакуумном сушильном шкафе при 40°С в течение 2 дней для определения характеристик и формирования основы жевательной резинки.
3
Для применения «метода потока», корни TKS до обработки хранят в холодном состоянии (ниже 10°C). В течение 3 дней после сбора урожая охлажденные корни TKS (250 г) нарезают ножом на круглые кусочки 0,5 см. В течение 3 минут после нарезания кусочки помещают в стеклянную колбу вместимостью 1 л, содержащую 500 мл охлажденного во льду экстракционного буфера (0,3% NaHCO и 0,1% карбоксиметилцеллюлозы), и встряхивают в течение 30 минут при комнатной температуре. Гомогенат сливают в пустую стеклянную колбу вместимостью 2 л, и еще 500 мл свежего экстракционного буфера выливают в колбу вместимостью 1 л, содержащую кусочки корня. Смесь встряхивают в течение еще 30 минут и сливают в колбу вместимостью 2 л, содержащую предыдущий гомогенат. Процесс повторяется еще три раза. Гомогенат центрифугируют в центрифужных пробирках вместимостью 30 мл в течение 5 минут при ускорении 18500 g. Белый густой слой латекса собирают отсасыванием вытяжки с использованием пипетки. Оставшийся раствор снова дважды центрифугируют, и снова собирают густой слой латекса. Затем оставшийся раствор центрифугируют четвертый и пятый раз, и снова собирают густой слой латекса. Затем латекс высушивают в вакуумном сушильном шкафе при 40°С в течение 2 дней для определения характеристик и формирования основы жевательной резинки.
Еще одним методом является «водное измельчение». И еще одним методом является «сухое измельчение в необработанном виде». Эти два метода были разработаны Kok Technologies Inc.
Важно, чтобы каучук TKS по настоящему изобретению являлся пищевым. Хотя требования для отнесения к классу «пищевой» варьируются от страны к стране, пищевые полимеры, предназначенные для использования в качестве жевательных веществ (то есть основы жевательной резинки), обычно должны соответствовать одному или более из следующих критериев. Возможно, для этого они должны быть разрешены к применению местными органами государственного надзора и контроля за пищевыми продуктами. Возможно, они должны быть изготовлены в соответствии с «Надлежащей производственной практикой» (GMP), которая может определяться местными органами государственного надзора и контроля, такая практика обеспечивает надлежащий уровень чистоты и безопасности для производства пищевых материалов. Материалы (включая реагенты, катализаторы, растворители и антиоксиданты), используемые в производстве, желательно должны быть пищевыми (по возможности) или, по меньшей мере, соответствовать строгим стандартам качества и чистоты. Возможно, готовый продукт должен соответствовать минимальным стандартам качества, а также содержанию и природе любых присутствующих примесей, включая содержание остаточного мономера. Для подтверждения соблюдения соответствующих стандартов может потребоваться надлежащее документирование истории производства материала. Само производственное предприятие может подвергаться проверке со стороны органов государственного надзора и контроля. С другой стороны, не все эти стандарты могут применяться во всех юрисдикциях. В том смысле, в котором здесь используется термин «пищевой», он будет означать, что каучук TKS соответствует всем применяемым пищевым стандартам в той местности, где продукт производится и/или продается. В частности, это может быть достигнуто использованием пищевых компонентов для приготовления экстракционных буферов (например, пищевой соды или гидроксида натрия) и загустителей (например, пектина, карбоксиметилцеллюлозы или полиэтиленгликоля (ПЭГ)). Каучуковый латекс следует многократно промывать для удаления вызывающих аллергические реакции белков и примесей до сушки выпариванием или в вакууме.
Поскольку каучук TKS является натуральным продуктом, точный состав будет варьироваться в зависимости от погоды, почвы, местоположения сельскохозяйственного производства и вариаций в генетике растения, наряду с другими факторами. Каучук TKS (без каких-либо примесей) обычно содержит от 70 до 95 вес.% полиизопренового эластомера с оставшейся частью, являющейся смолой. Поскольку соотношение эластомер:смола является важным для соответствующей текстуры конечного продукта, может потребоваться корректировка общего состава основы добавлением дополнительной смолы или эластомера с учетом соотношения в конкретной партии используемого каучука TKS. Обычно будет требоваться добавить дополнительную смолу (также называемую растворителем эластомеров или пластификатором эластомеров). Предпочтительными смолами являются терпеновые смолы, такие как полимеры альфа-пинена, бета-пинена и d-лимонена. Обычно желательно иметь общее соотношение эластомер:смола в диапазоне от 1:1 до 1:5, или от 1:1 до 1:4, или около 1:2. Точное соотношение будет зависеть от требуемых текстурных свойств жевательной резинки и основы жевательной резинки и от остального состава жевательной резинки и основы жевательной резинки.
Поскольку эластомер каучук TKS имеет гораздо более высокую молекулярную массу (около 1,8 миллиона), чем типичные эластомеры основы жевательной резинки (менее полумиллиона), может потребоваться использование более высоких концентраций смолы, чем это было бы типично для обычных эластомеров основы жевательной резинки. Альтернативно, может потребоваться подвергнуть каучук процессу интенсивного измельчения, например, с использованием смесителя Бенбери.
Настоящее изобретение относится к способу получения партий основы жевательной резинки, имеющих однородную текстуру, посредством:
a. создания базовой рецептуры для основы жевательной резинки, имеющей требуемую текстуру и содержащей, по меньшей мере, каучук TKS и терпеновую смолу с использованием первой партии каучука TKS, имеющей известное;
b. анализа второй партии каучука TKS для определения в ней соотношения эластомер:смола;
c. корректировки количеств каучука TKS и терпеновой смолы в рецептуре для компенсирования различий в соотношениях эластомер:смола второй партии каучука TKS по сравнению с первой партией каучука TKS таким образом, что конечное количество эластомера и количество смолы в основе жевательной резинки сопоставимы с их количествами в базовой рецептуре; и
d. приготовления, по меньшей мере, одной партии основы жевательной резинки с использованием скорректированной рецептуры.
Альтернативный способ компенсирования различий в соотношении эластомера и смолы в каучуке TKS заключается в стандартизации партий до заранее определенного соотношения, которое выбирается приблизительно в середине природного диапазона посредством:
a. выбора стандартизированного соотношения эластомер:смола, попадающего в природный диапазон партий каучука TKS;
b. смешивания двух или более партий каучука TKS, имеющих известные соотношения эластомер:смола, для создания первой стандартизированной партии каучука TKS, имеющей выбранное соотношение эластомер:смола;
c. разработки рецептуры, по меньшей мере, одной основы жевательной резинки с использованием первой стандартизированной партии каучука TKS;
d. приготовления, по меньшей мере, второй стандартизированной партии каучука TKS, имеющей такое же соотношение эластомер:смола, как и в первой стандартизованной партии каучука TKS; и
e. приготовления, по меньшей мере, одной партии, по меньшей мере, одной основы жевательной резинки по разработанной рецептуре с использованием, по меньшей мере, второй стандартизированной партии каучука TKS.
Альтернативно, данный способ также можно осуществить посредством:
a. выбора первой партии каучука TKS, имеющей известное соотношение эластомер:смола;
b. разработки рецептуры, по меньшей мере, одной основы жевательной резинки с использованием первой партии каучука TKS;
c. смешивания двух или более партий каучука TKS, имеющих известные соотношения эластомер:смола, для создания стандартизированной партии каучука TKS, имеющей такое же соотношение эластомер:смола, как и в первой партии каучука TKS; и
d. приготовления, по меньшей мере, одной партии, по меньшей мере, одной основы жевательной резинки по разработанной рецептуре с использованием стандартизированной партии каучука TKS.
Жиры, воски и ацетилированные моноглицериды могут усиливать действие подходящих пластификаторов при включении в основы жевательной резинки по настоящему изобретению. Однако жиры и воски могут не подходить для использования в качестве единственных пластификаторов в этих композициях.
Нерастворимая в воде основа жевательной резинки по настоящему изобретению необязательно может содержать обычные эластомеры на основе нефти, такие как стирол-бутадиеновый каучук, бутилкаучук и полиизобутилен. Эти обычные эластомеры можно смешивать в любом совместимом соотношении с каучуком TKS. В предпочтительном варианте осуществления значительные количества (более 1 вес.%) этих обычных эластомеров не включают в основу жевательной резинки по настоящему изобретению. В других предпочтительных вариантах менее 15 вес.% и предпочтительно менее 10 вес.% и более предпочтительно менее 5 вес.% эластомеров на основе нефти содержится в основе жевательной резинки по настоящему изобретению. В некоторых вариантах осуществления эти эластомеры могут быть получены из возобновляемых ресурсов.
Нерастворимая в воде основа жевательной резинки по настоящему изобретению необязательно может содержать другие натуральные эластомеры, такие как чикл и родственные натуральные каучуки. Они могут составлять от 0 до 5 вес.% основы жевательной резинки.
Другие компоненты, которые необязательно могут быть использованы, включают неорганические наполнители, такие как карбонат кальция и тальк, эмульгаторы, такие как лецитин и моно- и диглицериды, пластичные смолы, такие как поливинилацетат, поливиниллаурат и сополимеры винилацетата и виниллаурата, красители и антиоксиданты. В некоторых вариантах осуществления эти эластомеры могут быть получены из возобновляемых ресурсов.
Нерастворимая в воде основа жевательной резинки по настоящему изобретению может составлять от около 5 до около 95 вес.% жевательной резинки. Более типично она может составлять от около 10 до около 50 вес.% жевательной резинки, и в различных предпочтительных вариантах осуществления может составлять от около 20 до около 35 вес.% жевательной резинки.
Типичная основа жевательной резинки, используемая в данном изобретении, включает от 1 до 30 вес.% каучука TKS, от 0 до 20 вес.% синтетического эластомера, от 0 до 20 вес.% натурального эластомера, отличного от каучука TKS, от около 0 до около 40 вес.% смолы (в дополнение к присутствующей в каучуке TKS), от около 0 до около 35 вес.% наполнителя, от около 0 до около 35 вес.% смягчителя, от 0 до 5 вес.% эмульгатора и от 0 до 40 вес.% гидрофильного модификатора.
В некоторых вариантах осуществления основы жевательной резинки по настоящему изобретению будут содержать, по меньшей мере, 5 вес.% или, по меньшей мере, 10 вес.% или, по меньшей мере, 15 вес.% или, по меньшей мере, 20 вес.% одного или более смягчителя. В некоторых вариантах осуществления основа жевательной резинки будет содержать менее 40 вес.% или менее 35 вес.% смягчителя. Обычно используемые смягчители включают сало, гидрогенизированный жир, гидрогенизированные и частично гидрогенизированные растительные масла, парафиновый воск с маслом какао, микрокристаллический воск, натуральные воски и их комбинации. Лецитин, ацетилированные и неацетилированные моно- и диглицериды также используются в качестве смягчителей несмотря на то, что их основное назначение заключается в выполнении функций эмульгаторов для улучшения совместимости различных компонентов основы жевательной резинки.
Кроме того, типичная основа жевательной резинки включает от 5 до 40 вес.% и более типично от 15 до 30 вес.% гидрофильного модификатора, такого как поливинилацетат, имеющий средневесовую молекулярную массу по методу ГПХ от около 2000 до около 90000, полиэтилен, сополимер винилацетата и виниллаурата, имеющий содержание виниллаурата от около 5 до около 50 процентов по весу сополимера, и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения гидрофильный модификатор будет присутствовать на уровне, по меньшей мере, 5 вес.% или, по меньшей мере, 10 вес.% или, по меньшей мере, 15 вес.% или, по меньшей мере, 20 вес.% основы жевательной резинки. В некоторых вариантах осуществления основа жевательной резинки будет содержать менее 40 вес.% или менее 35 вес.% гидрофильного модификатора. Предпочтительным гидрофильным модификатором является поливинилацетат. Молекулярная масса поливинилацетата, используемого в настоящем изобретении, будет изменяться в зависимости от требуемых свойств. В некоторых случаях будет требоваться включение поливинилацетатных полимеров с различной молекулярной массой. Особенно предпочтительными являются поливинилацетаты, имеющие среднюю молекулярную массу по методу ГПХ от 50000 до 80000 и от 10000 до 65000, хотя в основах надувной жевательной резинки может требоваться более высокая масса.
Наполнителями обычно являются неорганические нерастворимые в воде порошки, такие как карбонат магния и кальция, молотый известняк, виды силикатов, такие как силикат магния и алюминия, глина, глинозем, тальк, оксид титана, моно-, ди- и трикальцийфосфат и сульфат кальция. Также можно использовать нерастворимые органические наполнители, включающие полимеры целлюлозы, такие как древесина, а также комбинации любых из них. Основы жевательной резинки по настоящему изобретению обычно содержат от около 5 до около 50 вес.% наполнителя. В некоторых вариантах осуществления основа жевательной резинки будет содержать, по меньшей мере, 5 вес.% или, по меньшей мере, 10 вес.% или, по меньшей мере, 15 вес.% или, по меньшей мере, 20 вес.% или, по меньшей мере, 25 вес.% наполнителя. В некоторых вариантах осуществления основа жевательной резинки будет содержать менее 50 вес.% или менее 40 вес.% наполнителя.
Дополнительные эластомеры могут включать, но не ограничиваются ими, полиизобутилен, имеющий средневязкостную молекулярную массу от около 100000 до около 800000, сополимер изобутилена и изопрена (бутильный эластомер), полиолефиновые термопластичные эластомеры, такие как сополимер этилена и пропилена и сополимер этилена и октена, сополимеры стирола и бутадиена, имеющие соотношения стирола и бутадиена от около 1:3 до около 3:1, и/или полиизопрен и их комбинации. Натуральные эластомеры, которые могут быть аналогичным образом введены в основы жевательной резинки по настоящему изобретению, включают джелутонг, лечи каспи, перилло, сорва, массарандуба балата, массарандуба шоколад, нисперо, розиндинха, чикле, гутта-ханг-канг и их комбинации. Такие эластомеры могут составлять от 0 до 20 вес.% основы жевательной резинки.
Смолы (иногда называемые растворителями эластомеров или пластификаторами эластомеров или веществами, придающими липкость), обычно используемые для эластомеров на основе нефти, необязательно можно использовать в данном изобретении, включая, но не ограничиваясь ими, природные сложные эфиры канифоли, часто называемые этерифицированные канифоли, такие как глицериновые эфиры частично гидрированной канифоли, глицериновые эфиры полимеризованной канифоли, глицериновые эфиры частично или полностью димеризованной канифоли, глицериновые эфиры канифоли, пентаэритритоловые эфиры частично гидрированной канифоли, метиловые и частично гидрированные метиловые эфиры канифоли, пентаэритритоловые эфиры канифоли, глицериновые эфиры экстракционной канифоли, глицериновые эфиры живичной канифоли, синтетические материалы, такие как терпеновые смолы, полученные из альфа-пинена, бета-пинена и/или d-лимонена, и любые подходящие комбинации вышеперечисленного. Предпочтительными смолами для каучука TKS являются терпеновые смолы, хотя можно использовать другие смолы, особенно если присутствуют другие эластомеры.
Эмульгаторы (которые также могут выполнять функцию смягчителей) включают моно- и диглицериды, ацетилированные моно- и диглицериды, лецитин и другие приемлемые пищевые эмульгаторы, которые можно использовать для улучшения совместимости компонентов основы и снижения расслоения компонентов основы после смешивания. Такие эмульгаторы обычно используют в минимальной эффективной концентрации, такой как менее 1 вес.% или около 1 вес.%, или около 2 вес.%, или до около 5 вес.%.
Кроме того, необязательные незначительные количества (например, около 1 вес.% или менее) различных компонентов, таких как красители, антиоксиданты и тому подобное, можно добавить в основу жевательной резинки по настоящему изобретению.
Выбор различных компонентов для основы жевательной резинки или композиции жевательной резинки по данному изобретению обычно обуславливается факторами, включающими, например, требуемые свойства (например, физические (ощущение во рту), вкус, запах и тому подобное) и/или применимые нормативные требования (например, в целях получения пищевого продукта, должны использоваться пищевые компоненты, такие как пищевые соответствующие требованиям масла, такие как растительное масло).
Красители и отбеливатели могут включать красящие вещества и красочные лаки типа FD&C, фруктовые и овощные экстракты, диоксид титана и их комбинации.
Для предотвращения окисления жиров, масел и эластомеров в основе жевательной резинки можно использовать антиоксиданты, такие как ВНА, ВНТ, токоферолы, пропилгаллат и другие пищевые приемлемые антиоксиданты.
Основа может содержать воск или не содержать воск. Пример несодержащей воск основы жевательной резинки раскрывается в патенте США № 5286500, раскрытие которого включено здесь посредством ссылки.
Нерастворимая в воде основа жевательной резинки обычно составляет от около 5 до около 95 процентов по весу жевательной резинки по настоящему изобретению; чаще всего основа жевательной резинки составляет от 10 до 50 процентов жевательной резинки по настоящему изобретению; и в некоторых предпочтительных вариантах осуществления от 20 до 35 процентов по весу такой жевательной резинки.
В дополнение к нерастворимой в воде части основы жевательной резинки типичная композиция жевательной резинки включает водорастворимую объемную часть (или объемообразующий агент) и одно или более ароматизирующих веществ. Водорастворимая часть может включать высокоинтенсивные подсластители, связующие вещества, ароматизирующие вещества (которые могут быть нерастворимы в воде), водорастворимые смягчители, эмульгаторы жевательной резинки, красители, подкислители, наполнители, антиоксиданты и другие компоненты, которые обеспечивают требуемые свойства.
Водорастворимые смягчители, которые также известны как водорастворимые пластификаторы и пластифицирующие агенты, обычно составляют от около 0,5% до около 15% по весу жевательной резинки. Предпочтительно глицерин используют в качестве водорастворимого смягчителя. Водные растворы подсластителей, такие как растворы, содержащие сорбит, гидрогенизированные гидролизаты крахмала (HSH), кукурузный сироп и их комбинации, также можно использовать в качестве смягчителей и связующих компонентов (связующих веществ) в жевательной резинке.
Предпочтительно, объемообразующий агент или объемообразующий подсластитель будет использоваться в жевательных резинках по настоящему изобретению для придания продукту сладкого вкуса, объема и текстуры. Типичные объемообразующие агенты включают сахара, сахарные спирты и их комбинации. Объемообразующие агенты обычно составляют от около 5 до около 95 вес.% жевательной резинки, более типично от около 20 до около 80 вес.% и еще более типично от около 30 до около 70 вес.% жевательной резинки. Сахарные объемообразующие агенты обычно включают содержащие сахарид компоненты, обычно известные в области производства жевательной резинки, включая, но не ограничиваясь этим, сахарозу, декстрозу, мальтозу, декстрин, высушенный инвертный сахар, фруктозу, левулозу, галактозу, сухую кукурузную патоку и тому подобное в отдельности или в комбинации. В бессахарных жевательных резинках сахарные объемообразующие агенты заменяют на сахарные спирты, такие как сорбит, мальтит, эритрит, изомальт, маннит, ксилит и их комбинации. Также можно использовать комбинации сахарных и бессахарных объемообразующих агентов.
В дополнение к вышеуказанным объемообразующим подсластителям жевательные резинки обычно содержат связующее вещество/смягчитель в виде сиропа или раствора сахаров и/или сахарных спиртов с высоким содержанием сухих веществ. В случае жевательных резинок наиболее часто используют кукурузные сиропы и другие декстрозные сиропы (которые содержат декстрозу и значительные количества высших сахаридов). К ним относятся сиропы с различным значением ДЭ, включая сиропы с высоким содержанием мальтозы и сиропы с высоким содержанием фруктозы. В случае бессахарных продуктов обычно используют растворы сахарных спиртов, включая растворы сорбита и сиропы гидрогенизированного гидролизата крахмала. Также подходящими являются сиропы, такие как сиропы, раскрытые в патенте США 5651936 и в заявке США на патент 2004-0234648, которые включены здесь посредством ссылки. Такие сиропы служат для смягчения при первоначальном разжевывании продукта, уменьшения крошения и хрупкости и повышения гибкости продуктов в виде полосок и таблеток. Они также могут регулировать увеличение или потерю влаги и обеспечивать степень сладости в зависимости от конкретного используемого сиропа. В случае сиропов и других водных растворов обычно требуется использовать минимально достаточное количество воды в растворе в минимальном значении, необходимом для поддержания высокой текучести раствора при приемлемых температурах обработки. Используемое количество таких сиропов и растворов должно регулироваться для ограничения общего содержания влаги в жевательной резинке до менее 3 вес.%, предпочтительно менее 2 вес.% и наиболее предпочтительно менее 1 вес.%.
Искусственные высокоинтенсивные подсластители также можно использовать в комбинации с вышеописанными подсластителями. Предпочтительные подсластители включают, но не ограничиваются ими, сукралозу, аспартам, соли ацесульфама, алитам, неотам, сахарин и его соли, цикламиновую кислоту и ее соли, глицирризин, стевию и соединения стевии, такие как ребаудиозид А, дигидрохальконы, тауматин, монеллин, ло хан го и тому подобное, в отдельности или в комбинации. Для обеспечения более длительного ощущения сладкого вкуса и аромата может потребоваться инкапсулировать или иным образом регулировать высвобождение, по меньшей мере, части искусственного подсластителя. Для достижения требуемых характеристик высвобождения можно использовать такие методы, как влажное гранулирование, гранулирование воском, распылительная сушка, охлаждение распылением, нанесение покрытия в псевдоожиженном слое, коацервация и экструзия волокон.
Используемая концентрация искусственного подсластителя будет значительно измениться и зависеть от таких факторов, как активность подсластителя, скорость высвобождения, требуемая сладость продукта, концентрация и вид используемого ароматизатора и учет стоимости. Таким образом, активная концентрация искусственного подсластителя может измениться от 0,02% до около 8% по весу. Если включают используемые для инкапсулирования носители, то используемая концентрация инкапсулированного подсластителя будет пропорционально выше.
Комбинации сахарных и/или бессахарных подсластителей можно использовать в жевательной резинке. Кроме того, дополнительную сладость может также придавать смягчитель, такой как водные растворы сахара или альдитола.
Если требуется низкокалорийная камедь, то можно использовать низкокалорийный объемообразующий агент. Примеры низкокалорийных объемообразующих агентов включают: полидекстрозу, рафтилозу, рафтилин, фруктоолигосахариды (NutraFlora), палатинозный олигосахарид; гидролизат гуаровой камеди (Sun Fiber) или неперевариваемый декстрин (Fibersol). Однако можно использовать другие низкокалорийные объемообразующие агенты. Кроме того, калорийность жевательной резинки можно снизить увеличением относительного количества основы жевательной резинки при одновременном снижении концентрации калорийных подсластителей в продукте. Это можно осуществить при сопутствующем снижении веса продукта или без него.
Можно использовать различные ароматизирующие вещества. Ароматизатор можно использовать в количествах от около 0,1 до около 15 весовых процентов камеди и предпочтительно от около 0,2% до около 5%. Ароматизирующие вещества могут включать эфирные масла, синтетические ароматизаторы или их смеси, включая, но не ограничиваясь ими, масла, полученные из растений и фруктов, такие как цитрусовые масла, фруктовые эссенции, масло мяты перечной, масло мяты кудрявой, другие мятные масла, гвоздичное масло, винтергриновое масло, анис и тому подобное. Можно также использовать искусственные ароматизирующие вещества и компоненты. Натуральные и искусственные ароматизирующие вещества можно смешивать любым органолептически приемлемым способом. Также можно включать придающие ощущения компоненты, которые придают ощущение покалывания или теплового нагрева во время жевания, такие как охлаждающий или согревающий эффект. Такие компоненты включают циклические и ациклические карбоксамиды, производные ментола и в том числе капсаицин. Также можно включать подкислители для придания кислого вкуса.
В дополнение к типичным компонентам жевательной резинки, жевательные резинки по настоящему изобретению могут включать активные вещества, такие как активные вещества для здорового состояния зубов, такие как минеральные вещества, пищевые добавки, такие как витамины, активные вещества, укрепляющие здоровье, такие как антиоксиданты, например, ресвератрол, стимуляторы, такие как кофеин, лекарственные вещества и другие такие добавки. Эти активные вещества можно добавлять в чистом виде в массу жевательной резинки или инкапсулированном с использованием известных методов для пролонгированного высвобождения и/или предотвращения разложения. Активные вещества можно добавлять в покрытия, подвижные частицы и жидкие или порошковые наполнители, в случае если таковые присутствуют.
В настоящем изобретении можно использовать различные способы производства жевательной резинки, включая периодическое смешивание, непрерывное смешивание и способы таблетирования жевательной резинки.
Приводимые в качестве примера способы экструзии, которые необязательно можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, включают следующее, полное содержание каждого из которых включено здесь посредством ссылки: (i) патент США № 6238710, раскрывающий способ непрерывного производства основы жевательной резинки, который предусматривает смешивание всех компонентов в одном экструдере; (ii) патент США № 6086925, раскрывающий производство основы жевательной резинки добавлением твердого эластомера, наполнителя и смазывающего агента в смеситель непрерывного действия; (iii) патент США № 5419919, раскрывающий непрерывное производство основы жевательной резинки с использованием лопастного смесителя путем селективной подачи различных компонентов в различные точки смесителя; и (iv) еще один патент США № 5397580, раскрывающий непрерывное производство основы жевательной резинки, в котором два смесителя непрерывного действия расположены последовательно, и смесь из первого смесителя непрерывного действия непрерывно добавляется во второй экструдер.
Жевательную резинку обычно получают последовательным добавлением различных компонентов жевательной резинки в имеющиеся на рынке смесители, известные в данной области техники. После того, как компоненты были тщательно перемешаны, массу жевательной резинки выгружают из смесителя и формуют в требуемую форму, например, раскатыванием в листы и нарезанием на полоски, таблетки или гранулы или экструдированием и нарезанием на кусочки.
Обычно компоненты смешивают сначала размягчением или расплавлением основы жевательной резинки и добавлением ее в работающий смеситель. Альтернативно основу жевательной резинки можно размягчить или расплавить в смесителе. В это время можно добавить красители и эмульгаторы.
После этого вместе с частью объемообразующей порции можно добавить смягчитель жевательной резинки, такой как глицерин. Затем в смеситель можно добавить другие части объемообразующей порции. Ароматизирующие вещества обычно добавляют с последней частью объемообразующей порции. Весь процесс смешивания обычно занимает от около пяти до около пятнадцати минут, хотя иногда требуется более длительное время перемешивания.
В еще одном альтернативном варианте может быть допустимо получение основы жевательной резинки и жевательной резинки в одном высокоэффективном экструдере, как описано в патенте США № 5543160. Жевательные резинки по настоящему изобретению можно получить непрерывным способом, включающим стадии: a) добавления компонентов основы жевательной резинки в высокоэффективный смеситель непрерывного действия; b) смешивания компонентов с получением гомогенной основы жевательной резинки, c) добавления, по меньшей мере, одного подсластителя и, по меньшей мере, одного ароматизатора в смеситель непрерывного действия и смешивания подсластителя и ароматизатора с остальными компонентами с образованием продукта типа жевательная резинка; и d) выгрузки перемешанной массы жевательной резинки из одного высокоэффективного смесителя непрерывного действия. Конечно, возможны многие вариации процессов смешивания базовой основы жевательной резинки и жевательной резинки.
После смешивания массу жевательной резинки можно формовать, например, прокатыванием или экструдированием в требуемую форму, такую как полоски, таблетки, кусочки или гранулы. Продукт также можно наполнить (например, жидким сиропом или порошком) и/или покрыть, например, твердым сахаром или полиольным покрытием с использованием известных способов.
После формования и необязательно наполнения и/или покрытия продукт обычно упаковывают в соответствующие упаковочные материалы. Целью упаковки является сохранить продукт чистым, защищать его от воздействия таких факторов окружающей среды, как кислород, влага и свет, а также облегчить продвижение бренда и розничный маркетинг продукта.
ПРИМЕРЫ
Следующие примеры по изобретению и сравнительные составы приведены для иллюстрации, но не для ограничения изобретения, которое определяется прилагаемой формулой изобретения. Количества указаны в весовых процентах.
Три партии каучука TKS, полученные любым из описанных выше способов экстракции и выделения, приведены в качестве примеров 1-3 в таблице 1.
Таблица 1.
Пр.1
Пр.2
Пр.3
Полиизопрен
95
80
70
Смола
5
20
30
Можно получить основы жевательной резинки по рецептурам в соответствии с примерами 4-57 в таблицах 2-10.
Таблица 2.
Пр.4
Пр.5
Пр.6
Пр.7
Пр.8
Пр.9
Каучук TKS из Пр.1
10
15
5
10
15
5
Тальк
20
20
20
Карбонат кальция
20
20
20
Терпеновая смола
20
30
10
20
30
10
Поливинилацетат
25
10
40
25
10
40
Растительные жиры
15
15
15
15
15
15
Эмульгатор
4,95
4,95
4,95
4,95
4,95
4,95
Воск
5
5
5
5
5
5
Антиоксидант
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
Итого
100
100
100
100
100
100
Таблица 3.
Пр.10
Пр.11
Пр.12
Пр.13
Пр.14
Пр.15
Каучук TKS из Пр.2
10
15
5
10
15
5
Тальк
20
20
20
Карбонат кальция
20
20
20
Терпеновая смола
20
30
10
20
30
10
Поливинилацетат
25
10
40
25
10
40
Растительные жиры
15
15
15
15
15
15
Эмульгатор
4,95
4,95
4,95
4,95
4,95
4,95
Воск
5
5
5
5
5
5
Антиоксидант
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
Итого
100
100
100
100
100
100
Таблица 4.
Пр.16
Пр.17
Пр.18
Пр.19
Пр.20
Пр.21
Каучук TKS из Пр.3
10
15
5
10
15
5
Тальк
20
20
20
Карбонат кальция
20
20
20
Терпеновая смола
20
30
10
20
30
10
Поливинилацетат
25
10
40
25
10
40
Растительные жиры
15
15
15
15
15
15
Эмульгатор
4,95
4,95
4,95
4,95
4,95
4,95
Воск
5
5
5
5
5
5
Антиоксидант
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
Итого
100
100
100
100
100
100
Таблица 5.
Пр.22
Пр.23
Пр.24
Пр.25
Пр.26
Пр.27
Каучук TKS из Пр.1
20
20
20
20
20
20
Тальк
20
20
20
Карбонат кальция
20
20
20
Терпеновая смола
35
35
35
35
35
35
Поливинилацетат
0
0
0
0
0
0
Растительные жиры
15
19
15
15
19
15
Эмульгатор
4,95
0,95
0,95
4,95
0,95
0,95
Воск
5
5
9
5
5
9
Антиоксидант
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
Итого
100
100
100
100
100
100
Таблица 6.
Пр.28
Пр.29
Пр.30
Пр.31
Пр.32
Пр.33
Каучук TKS из Пр.2
20
20
20
20
20
20
Тальк
20
20
20
Карбонат кальция
20
20
20
Терпеновая смола
35
35
35
35
35
35
Поливинилацетат
0
0
0
0
0
0
Растительные жиры
15
19
15
15
19
15
Эмульгатор
4,95
0,95
0,95
4,95
0,95
0,95
Воск
5
5
9
5
5
9
Антиоксидант
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
Итого
100
100
100
100
100
100
Таблица 7.
Пр.34
Пр.35
Пр.36
Пр.37
Пр.38
Пр.39
Каучук TKS из Пр.3
20
20
20
20
20
20
Тальк
20
20
20
Карбонат кальция
20
20
20
Терпеновая смола
35
35
35
35
35
35
Поливинилацетат
0
0
0
0
0
0
Растительные жиры
15
19
15
15
19
15
Эмульгатор
4,95
0,95
0,95
4,95
0,95
0,95
Воск
5
5
9
5
5
9
Антиоксидант
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
Итого
100
100
100
100
100
100
Таблица 8.
Пр.40
Пр.41
Пр.42
Пр.43
Пр.44
Пр.45
Каучук TKS из Пр.1
10
15
10
15
10
15
Терпеновая смола
20
30
20
30
25
35
Поливинилацетат
45
30
45
30
45
30
Растительные жиры
15
15
20
20
20
20
Эмульгатор
4,95
4,95
4,95
4,95
4,95
4,95
Воск
5
5
Антиоксидант
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
Итого
100
100
100
100
100
100
Таблица 9.
Пр.46
Пр.47
Пр.48
Пр.49
Пр.50
Пр.51
Каучук TKS из Пр.2
10
15
10
15
10
15
Терпеновая смола
20
30
20
30
25
35
Поливинилацетат
45
30
45
30
45
30
Растительные жиры
15
15
20
20
20
20
Эмульгатор
4,95
4,95
4,95
4,95
4,95
4,95
Воск
5
5
Антиоксидант
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
Итого
100
100
100
100
100
100
Таблица 10.
Пр.52
Пр.53
Пр.54
Пр.55
Пр.56
Пр.57
Каучук TKS из Пр.3
10
15
10
15
10
15
Терпеновая смола
20
30
20
30
25
35
Поливинилацетат
45
30
45
30
45
30
Растительные жиры
15
15
20
20
20
20
Эмульгатор
4,95
4,95
4,95
4,95
4,95
4,95
Воск
5
5
Антиоксидант
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
Итого
100
100
100
100
100
100
С целью иллюстрирования способа создания базовой рецептуры и корректировки рецептуры для компенсирования природной изменчивости партий каучука TKS можно создать рецептуры в таблице 11. Следует отметить, что основа жевательной резинки по примеру 11 (из таблицы 2) содержит в общей сложности 12% эластомера и 33% смолы за счет состава каучука TKS из примера 2, состоящего из 80% эластомера и 20% смолы по весу. В примерах 58 и 59 используют партии каучука TKS (из таблицы 1), которые имеют различные соотношения эластомера и смолы. Следовательно, количества каучука TKS и терпеновой смолы корректируют для получения основ жевательной резинки, имеющих по существу идентичные общие составы. Поскольку смола TKS может отличаться от дополнительно добавляемой терпеновой смолы, то могут потребоваться небольшие корректировки количества терпеновой смолы. С учетом опыта ее можно включить в стандартные рецептуры, которые включают каучуки TKS изменяющегося в природных условиях состава.
Таблица 11.
Пр.11
Пр.58
Пр.59
Каучук TKS из Пр.2
15
Каучук TKS из Пр.1
12,63
Каучук TKS из Пр.3
17,14
Терпеновая смола
30
32,37
27,86
Тальк
20
20
20
Карбонат кальция
Поливинилацетат
10
10
10
Растительные жиры
15
15
15
Эмульгатор
4,95
4,95
4,95
Воск
5
5
5
Антиоксидант
0,05
0,05
0,05
Итого
100
100
100
С целью иллюстрирования способа получения стандартизированных партий каучука TKS для компенсирования природной изменчивости состава каучука TKS, первую стандартизированную партию каучука TKS получают в соответствии с примером 60 в таблице 12. Этот стандартизированный каучук TKS можно использовать для разработки рецептур основ жевательной резинки, таких как примеры 64-66 в таблице 13. Любой из трех стандартизованных каучуков TKS (примеры 60-62) можно использовать в основах жевательной резинки из примеров 64-66 в таблице 13 без влияния на общий состав.
С целью иллюстрирования альтернативного способа получения стандартизированных партий каучука TKS для компенсирования природной изменчивости состава каучука TKS в качестве исследуемого объекта для получения стандартизованной партии каучука TKS (пример 63 в таблице 12) использовали каучук TKS из примера 2. Стандартизированный каучук TKS из примера 63 можно использовать в любом примере основы жевательной резинки, включающей каучук TKS из примера 2 (например, перечисленные в таблице 9) без влияния на общий состав.
Таблица 12.
Пр.60
Пр.61
Пр.62
Пр.2
Пр.63
Каучук TKS из Пр.1
59,80
33,33
40,00
40,00
Каучук TKS из Пр.2
66,67
50,00
100,00
Каучук TKS из Пр.3
40,20
10,00
60,00
Итого:
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
Композиция
Полиизопрен
85
85
85
80
80
Воск
15
15
15
20
20
Таблица 13.
Пр.64
Пр.65
Пр.66
Каучук TKS любого из Пр.60-62
15,00
20,00
22,00
Терпеновая смола
30,00
32,00
29,00
Карбонат кальция
20,00
13,00
15,00
Поливинилацетат
10,00
15,00
10,00
Растительные жиры
15,00
17,95
15,00
Эмульгатор
4,95
2,00
3,95
Воск
5,00
5,00
Антиоксидант
0,05
0,05
0,05
Итого
100
100
100
С целью иллюстрирования применения основ жевательной резинки с каучуком TKS по изобретению в жевательной композиции, любой из вышеприведенных примеров основы жевательной резинки можно использовать в композициях жевательной резинки из Примера 67 в Таблице 14.
Таблица 14.
Пр.67
Пр.68
Пр.69
Основа жевательной резинки любого из Пр.4-59 или Пр.64-66
25,00
30,00
33,00
Сорбит
51,80
46,45
43,10
Сироп гидрогенизированного гидролизата крахмала
15,00
15,00
15,00
Манит
5,00
5,00
5,00
Ароматизатор Мята перечная
1,10
1,20
1,30
Лецитин
0.80
0,90
1,00
Высокоинтенсивный подсластитель
0,20
0,25
0,30
Инкапсулированный высокоинтенсивный подсластитель
1,10
1,20
1,30
Итого
100,00
100,00
100,00
Несмотря на то, что настоящий раскрываемый предмет изобретения и его преимущества были описаны подробно, следует понимать, что различные изменения, замены и варианты могут быть сделаны здесь без отступления от сущности и объема раскрываемого предмета изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, объем настоящего раскрытия не предназначен для ограничения конкретными вариантами осуществления способа, устройств, производства, композиции веществ, средств, методов и стадий, приведенных в описании. Как специалисту в данной области легко понятно из раскрытия настоящего раскрываемого предмета изобретения, способы, устройства, производство, композиции веществ, средства, методы или стадии, существующие в настоящее время или которые будут разработаны позднее, выполняющие по существу ту же самую функцию или позволяющие получать по существу такой же результат, как и соответствующие варианты осуществления, описанные здесь, можно использовать в соответствии с настоящим раскрываемым предметом изобретения. Соответственно, прилагаемая формула изобретения предполагает включение в ее объем таких способов, устройств, производства, композиций веществ, средств, методов или стадий.
В данной заявке приведены патенты, заявки на патенты, публикации описаний продуктов и протоколы, раскрытие которых включено здесь посредством ссылки во всей их полноте для всех целей.