НАНОЭМУЛЬСИИ НАПИТКА, ПОЛУЧЕННЫЕ С ПОМОЩЬЮ ВЫСОКОСДВИГОВОЙ ОБРАБОТКИ
NANOEMULSIONS OF BEVERAGE PRODUCED BY HIGH-SHEAR TREATMENT

ОБЛАСТЬ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее описание относится к наноэмульсиям напитка и способам получения таких наноэмульсий напитка. Более конкретно настоящее описание относится к способам получения наноэмульсий напитка с использованием высокосдвиговой обработки.
95
95
[0002] Обычно наноэмульсий напитка являются эмульсиями типа «масло в воде» с размером частиц менее 1 мкм, например d<1 мкм. Такие наноэмульсий содержат ароматические или замутняющие масла, эмульгаторы, воду и необязательно консерванты. Уровни масла в концентрате эмульсии могут находиться в диапазоне от 6 до 10 мас. %. Кроме того, для гарантирования физической стабильности в наноэмульсий напитка и в готовом питьевом продукте используют массовое отношение эмульгатора к маслу более 1:1, а также целевой размер частиц масла d<1 мкм.
95
95
[0003] Используемый в настоящее время процесс производства для получения таких наноэмульсий напитка состоит из двух этапов, на которых: (1) диспергируют / растворяют эмульгатор в воде, а затем добавляют замутняющее или ароматическое масло для формирования в смесительном резервуаре предварительной смеси эмульсии; размеры частиц эмульсии, как правило, составляют d>2 мкм, что требует дополнительного уменьшения их размера; (2) перекачивают предварительную смесь эмульсии, сформированную на этапе (1), в гомогенизатор с высоким давлением (давление от 3000 до 5000 фунтов/кв. дюйм), чтобы разбить капли масла до целевых размеров частиц (d<1 мкм). Этот двухэтапный процесс затратен по времени и энергопотреблению. Кроме того, при используемом в настоящее время процессе невозможно получить концентрированные вязкие эмульсии с меньшим содержанием воды. Гомогенизаторы с высоким давлением не могут обрабатывать концентрированные вязкие эмульсии из-за характерной конструкции (забивание небольшого мерного отверстия гомогенизатора). Таким образом, существует потребность в альтернативных способах получения концентрированных наноэмульсий напитка для устранения ограничений вышеупомянутого процесса.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] В данном изложении сущности предложен выбор концепций в упрощенной форме, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании. Данное изложение сущности не предназначено для определения ключевых или существенных признаков изобретения.
[0005] В одном аспекте предложен способ получения как
концентрированных, так и разбавленных наноэмульсий, устраняющий этап гомогенизации, что сокращает цикл порционной обработки до 50%. Этот процесс включает этап, на котором высококонцентрированные наноэмульсий типа «масло в воде» получают с использованием высокосдвигового перемешивания. Размеров частиц наноэмульсий, соответствующих целевым размерам, необходимым для стабильности напитка, удалось достичь путем высокосдвигового перемешивания без необходимости гомогенизирования при использовании высоких уровней масла/значений вязкости. Концентрированные эмульсии можно распространять как есть или разбавленными до желаемых уровней масла и значений вязкости.
[0006] В одном аспекте настоящего описания предлагается способ получения наноэмульсий напитка, включающий этапы, на которых:
(a) обеспечивают смесь, содержащую масло, эмульгатор, воду и необязательно консервант; и
-1
-1
(b) перемешивают смесь смесителем с высоким усилием сдвига для получения наноэмульсий, причем в течение по меньшей мере части периода перемешивания смесь имеет вязкость от 2800 сП при 10 с до 50000 сП при 10 с; и
95
при этом наноэмульсия имеет размер частиц d от 0,05 мкм до 1 мкм. В одном аспекте смесь содержит от 12 мас. % до 40 мас. % масла.
[0007] В одном аспекте настоящего описания предлагается наноэмульсия напитка, содержащая:
(a) масло в количестве от 12 мас. % до 40 мас. %;
(b) эмульгатор в количестве от 1 мас. % до 30 мас. %;
(c) необязательно консервант; и
(d) воду;
95
-1
-1
причем наноэмульсия имеет размер частиц d от 0,05 мкм до 1 мкм и вязкость от 2800 сП при 10 с до 50000 сП при 10 с.
[0008] Количества, выраженные в описании в мас. %, относятся к количествам активного ингредиента в конечной наноэмульсий напитка.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0009] Некоторые варианты осуществления, представленные в настоящем документе, показаны на прилагаемых чертежах в качестве примера, а не в качестве ограничения.
[0010] На Фиг. 1 показаны значения вязкости необработанных композиций А-С.
[0011] На Фиг. 2 показаны размеры частиц эмульсий, полученных при высокосдвиговой обработке предварительно эмульгированной композиции А, и размер частиц предварительно эмульгированной композиции А.
[0012] На Фиг. 3 показаны размеры частиц эмульсий, полученных при высокосдвиговой обработке предварительно эмульгированной композиции В, и размер частиц предварительно эмульгированной композиции В.
[0013] На Фиг. 4 представлены размеры частиц эмульсий, полученных при высокосдвиговой обработке предварительной эмульгированной композиции С.
[0014] На Фиг. 5 представлены размеры частиц эмульсий, полученных при высокосдвиговой обработке предварительно не эмульгированной композиции С, и размер частиц предварительно не эмульгированной композиции С.
[0015] На Фиг. 6 представлены размеры частиц смесей, полученных из композиций А-С без высокосдвиговой обработки.
[0016] На Фиг. 7 представлены размеры частиц эмульсий, полученных из композиций А-С после высокосдвиговой обработки.
[0017] На Фиг. 8 показаны размеры частиц эмульсий, полученных путем гомогенизации под высоким давлением предварительно эмульгированной композиции А после двух проходов под давлением 3000, 4000 и 5000 фунтов/кв. дюйм.
[0018] На Фиг. 9 показаны размеры частиц эмульсий, полученных путем гомогенизации под высоким давлением предварительно эмульгированной композиции А после трех проходов под давлением 3000, 4000 и 5000 фунтов/кв. дюйм.
[0019] На Фиг. 10 показаны размеры частиц эмульсий, полученных путем гомогенизации под высоким давлением предварительно эмульгированной композиции В после одного прохода под давлением 3000, 4000 и 5000 фунтов/кв. дюйм.
[0020] На Фиг. 11 показано влияние давления, количества проходов и концентрации эмульсии на размеры частиц эмульсий, полученных гомогенизацией под высоким давлением предварительно эмульгированных композиций А и В.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Определения
[0021] Если в настоящем документе иное не указано конкретно или
очевидно из контекста, то приведенные числовые значения понимаются как находящиеся в пределах стандартного допуска, принятого в данной области, например, в пределах 10% от указанного значения. Количества, выраженные в описании в мас. %, относятся к количествам активного ингредиента в конечной наноэмульсий напитка.
[0022] Неограничивающие термины, такие как «включает», «включающий», «содержит», «содержащий» и т.п., означают «включающий в себя». Такие неограничивающие переходные фразы используются для введения неограничивающего перечня элементов, этапов способа или т.п., которые не исключают дополнительных неперечисленных элементов или этапов способа.
[0023] Переходная фраза «состоящий из» и ее варианты исключают любой неперечисленный элемент, этап или ингредиент, исключая включения, которые обычно с ними связаны.
[0024] Переходная фраза «по существу состоит из» или варианты, такие как «по существу состоит из» или «по существу состоящий из», исключает любой неперечисленный элемент, этап или ингредиент, исключая те из них, которые существенно не меняют основные или новые свойства указанного способа, структуры или композиции.
[0025] Кроме того, употребление единственного числа при описании элемента или компонента изобретения призвано носить неограничивающий характер в отношении числа примеров, т.е. упоминаний элемента или компонента. Следовательно, элемент или компонент в единственном числе должен восприниматься как «один или по меньшей мере один», и употребление элемента или компонента в единственном числе также включает множественное число, за исключением случаев, когда число очевидным образом равно единице.
[0026] Термины «изобретение» или «настоящее описание», которые используются в настоящем документе, являются не имеющими ограничительного характера терминами и не призваны относиться к любому отдельному варианту осуществления конкретного изобретения, но охватывают все возможные варианты осуществления, которые описаны в заявке.
Способ получения наноэмульсий напитка
[0027] В одном аспекте настоящего описания предлагается способ получения наноэмульсий напитка, включающий этапы, на которых:
(a) обеспечивают смесь, содержащую масло, эмульгатор, воду и необязательно консервант; и
-1
-1
95
(b) перемешивают смесь смесителем с высоким усилием сдвига для получения наноэмульсий, причем в течение по меньшей мере части периода перемешивания смесь имеет вязкость от 2800 сП при 10 с до 50000 сП при 10 с; и при этом наноэмульсия имеет размер частиц d от 0,05 мкм до 1 мкм.
[0028] В одном аспекте смесь содержит от 12 мас. % до 40 мас. % масла.
[0029] В одном аспекте способ получения наноэмульсий напитка
95
дополнительно включает этап, на котором к наноэмульсий добавляют воду для получения разбавленной наноэмульсий, причем разбавленная наноэмульсия содержит от 6 мас. % до 10 мас. % масла, и при этом разбавленная наноэмульсия имеет размер частиц d от 0,05 мкм до 1 мкм.
[0030] В одном аспекте настоящего описания предлагается наноэмульсия напитка, содержащая:
(a) масло в количестве от 12 мас. % до 40 мас. %;
(b) эмульгатор в количестве от 1 мас. % до 30 мас. %;
(c) необязательно консервант; и
(d) воду;
95
-1
-1
причем наноэмульсия имеет размер частиц d от 0,05 мкм до 1 мкм и вязкость от 2800 сП при 10 с до 50000 сП при 10 с.
[0031] В некоторых вариантах осуществления масло, используемое в настоящем описании, представляет собой гидрофобный замутнитель. Гидрофобный замутнитель можно выбрать из сложных эфиров стерина, сложных эфиров станола и их комбинаций.
[0032] Было показано, что помимо обеспечения мутности сложные эфиры стерина и станола обеспечивают такие преимущества для здоровья, как снижение уровня холестерина липопротеина низкой плотности (ЛПНП) в организме человека при регулярном приеме в количествах приблизительно 1,3 грамм в день. Сложные эфиры стерина и станола представляют собой этерифицированные формы свободных стеринов и станолов соответственно. Станолы являются насыщенной или гидрогенизированной формой стеринов или растительных стеринов.
[0033] Растительные стерины можно получить из растительных масел или таллового масла. Обычные источники стеринов из растительных масел включают, без ограничений, кокосовое масло, кукурузное масло, хлопковое масло, оливковое масло, пальмовое масло, арахисовое масло, рапсовое масло, каноловое масло, сафлоровое масло, льняное масло, хлопковое масло, соевое масло, подсолнечное масло, масло грецкого ореха и масло авокадо. Кроме того, стерины можно получить из таллового масла. Талловое масло можно получить из древесины хвойных пород.
[0034] Станолы в свободной и этерифицированной форме и этирифицированные стерины не так доступны из природных источников, как свободные стерины. Таким образом, для получения свободных станолов свободные стерины необходимо гидрогенизировать; а для получения сложных эфиров стерина и сложных эфиров станола свободные стерины и станолы необходимо этерифицировать. Подходящие стерины и станолы в этерифицированных формах доступны в продаже от Raisio Benecol и McNeil Nutritionals под торговым названием Benecol, от Archer Daniels Midland под торговым названием CardioAid, от Cognis под торговым названием VegaPure, от MultiBene Group под торговым названием MultiBene и от других поставщиков, известных в данной области.
[0035] В некоторых вариантах осуществления масло включает, без ограничений, масла без аромата, ароматические масла и их комбинации.
[0036] Не имеющие ограничительного характера примеры масел без аромата включают среднецепочечные триглицериды, растительные масла, масло виноградной косточки и т.п., известные специалистам в данной области. Не имеющие ограничительного характера примеры подходящих растительных масел включают соевое масло, пальмовое масло, рапсовое масло, подсолнечное масло, арахисовое масло, хлопковое масло, оливковое масло, масло авокадо, кокосовое масло, сафлоровое масло и другие растительные масла, известные специалистам в данной области, и их комбинации. В одном варианте осуществления масло представляет собой кокосовое масло.
[0037] Не имеющие ограничительного характера примеры ароматических масел включают в цитрусовые масла, масла колы, эфирные масла и т.п., известные в данной области. Не имеющие ограничительного характера примеры эфирных масел включают миндальное масло, грейпфрутовое масло, коричное масло, лимонное масло, лаймовое масло, апельсиновое масло, масло мяты перечной, мандариновое масло и другие эфирные масла, известные специалистам в данной области, и их комбинации.
[0038] В некоторых вариантах осуществления масло присутствует в наноэмульсиях напитка в количестве от 10 мас. % до 50 мас. %. В некоторых вариантах осуществления масло в наноэмульсий напитка присутствует в количестве от 12 мас. % до 40 мас. %, от 12 мас. % до 35 мас. %, от 12 мас. % до 30 мас. %, от 12 мас. % до 25 мас. %, от 12 мас. % до 20 мас. %, от 16 мас. % до 40 мас. %, от 16 мас. % до 35 мас. %, от 16 мас. % до 30 мас. %, от 16 мас. % до 25 мас. %, от 16 мас. % до 20 мас. %, от 20 мас. % до 40 мас. %, от 20 мас. % до 35 мас. %, от 20 мас. % до 30 мас. %, от 20 мас. % до 25 мас. %, от 25 мас. % до 40 мас. %, от 25 мас. % до 35 мас. %, от 25 мас. % до 30 мас. %, от 30 мас. % до 40 мас. %, от 30 мас. % до 35 мас. % и от 35 мас. % до 40 мас. %. В некоторых вариантах осуществления масло в наноэмульсиях напитка присутствует в количестве от 14 мас. % до 30 мас. %, от 14 мас. % до 28 мас. %, от 14 мас. % до 26 мас. %, от 14 мас. % до 24 мас. %, от 14 мас. % до 22 мас. % и от 14 мас. % до 20 мас. %. В некоторых вариантах осуществления масло в наноэмульсиях напитка присутствует в количестве от 16 мас. % до 20 мас. %. Желаемое количество масла может зависеть от вязкости наноэмульсий.
[0039] В некоторых вариантах осуществления наноэмульсий напитка с более высокой долей масла можно разбавить водой для получения наноэмульсий напитка с более низкой долей масла.
[0040] В некоторых вариантах осуществления используемый в настоящем описании эмульгатор содержит, без ограничений, аравийскую камедь, модифицированный крахмал, пектин, ксантановую камедь, гуаровую камедь, пропиленгликольальгинат, моноглицерид, диглицерид, диоктилсульфосукцинат натрия (DOSS), полиоксиэтилен (20) сорбитан монолаурат (Tween 20), полиоксиэтилен (20) сорбитан монопальмитат (Tween 40), полиоксиэтилен (20) сорбитан моностеарат (Tween 60), полиоксиэтилен (20) сорбитан моноолеат (Tween 80), сорбитан мололауран (Span 20), сорбитан монопальмитат (Span 40), бетаин, другие эмульгаторы, известные специалистам в данной области, и их комбинации. Предпочтительно эмульгатор выбирают из группы, состоящей из аравийской камеди, модифицированного крахмала, пектина, ксантановой камеди, гуаровой камеди, пропиленгликольальгината и их комбинаций. В одном варианте осуществления эмульгатор представляет собой модифицированный крахмал.
[0041] В некоторых вариантах осуществления эмульгатор присутствует в наноэмульсиях напитка в количестве от 1 мас. % до 40 мас. %. В некоторых вариантах осуществления эмульгатор присутствует в наноэмульсий напитка в количестве от 1 мас. % до 30 мас. %, от 1 мас. % до 25 мас. %, от 1 мас. % до 20 мас. %, от 1 мас. % до 15 мас. %, от 5 мас. % до 30 мас. %, от 5 мас. % до 25 мас. %, от 5 мас. % до 20 мас. %, от 5 мас. % до 15 мас. %, от 10 мас. % до 30 мас. %, от 10 мас. % до 25 мас. %, от 10 мас. % до 20 мас. %, от 10 мас. % до 15 мас. %, от 15 мас. % до 30 мас. %, от 15 мас. % до 25 мас. %, от 15 мас. % до 20 мас. %, от 20 мас. % до 30 мас. % и от 20 мас. % до 25 мас. %. В некоторых вариантах осуществления эмульгатор присутствует в наноэмульсиях напитка в количестве 14 мас. %, 16 мас. %, 18 мас. %, 20 мас. %, 22 мас. %, 24 мас. %, 26 мас. %, 28 мас. % и 30 мас. %. Желаемое количество эмульгатора может зависеть от количества присутствующего масла и типа эмульгатора и должно быть достаточным для получения стабильной наноэмульсий.
[0042] В некоторых вариантах осуществления наноэмульсий напитка дополнительно содержат консервант. Не имеющие ограничительного характера примеры консервантов включают лимонную кислоту, сорбиновую кислоту, бензойную кислоту, соли щелочных металлов вышеуказанных кислот и любые их смеси.
[0043] Высокосдвиговое перемешивание можно выполнять с помощью любого подходящего смесителя, известного специалистам в данной области. Не имеющие ограничительного характера примеры подходящих смесителей включают турбинные мешалки, статические смесители или другие смесители с высоким усилием сдвига, известные специалистам в данной области. В продаже доступны турбинные мешалки, выпускаемые Scott Turbon Mixer, Inc., г. Аделанто, штат Калифорния, и другие, известные в данной области. Статические смесители, иногда известные в данной области как смесители без движущихся устройств или линейные смесители, выпускаются в различных размерах и геометрических формах и доступны в продаже от Chemineer Inc., г. Дейтон, штат Огайо, Sulzer Chemtech Ltd., члена Sulzer Corp., г. Винтертур, Швейцария, Charles Ross & Son Co., г. Хаапподж, штат Нью-Йорк, и от других производителей, известных в данной области.
-1
окp
окp
[0044] Смесители с высоким усилием сдвига имеют две параллельные поверхности, расположенные близко друг к другу. Материал, подлежащий перемешиванию, находится между поверхностями. Скорость сдвига представляет собой относительную скорость поверхностей, разделенную на расстояние между поверхностями. Поверхности могут иметь различные конфигурации, такие как параллельные пластины или кольцевые цилиндрические поверхности. Можно применять любой сдвиговый смеситель, известный в данной области, способный достичь скорости сдвига, описанной в настоящем документе. Скорость сдвига в роторно-статорных смесителях, γ(с), представляет собой отношение окружной скорости кромки ротора, V (м/с), и зазора между статором и ротором, g(м). Окружная скорость кромки ротора, V=π*D*n, где D - диаметр ротора, (м), a n - скорость вращения в оборотах в секунду (n выражается в об/мин/60).
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
[0045] В некоторых вариантах осуществления смесь, содержащую масло и эмульгатор, перемешивают при скорости сдвига от 20000 с до 300000 с. В некоторых вариантах осуществления смесь, содержащую масло и эмульгатор, перемешивают при скорости сдвига по меньшей мере 20000 с, по меньшей мере 30000 с, по меньшей мере 50000 с, по меньшей мере 100000 с, по меньшей мере 150000 с, по меньшей мере 200000 с, по меньшей мере 250000 с и по меньшей мере 300000 с. В некоторых вариантах осуществления смесь, содержащую масло и эмульгатор, перемешивают при скорости сдвига от 20000 с до 300000 с, от 30000 с до 300000 с, от 50000 с до 300000 с, от 100000 с до 300000 с, от 150000 с до 300000 с, от 200000 с до 300000 с, от 250000 с до 300000 с, от 20000 с до 250000 с, от 20000 с до 200000 с, от 20000 с до 200000 с, от 20000 с до 150000 с, от 20000 с до 100000 с, от 20000 с до 50000 с и от 20000 с до 30000 с.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
[0046] Значения вязкости смеси, содержащей масло, эмульгатор и воду, можно измерить с помощью реометра Anton Paar RheoQC. Для построения профилей зависимости вязкости от скорости сдвига для этих эмульсий используют мерный стакан в виде концентрического цилиндра (СС27) и соответствующий шпиндель. Использование разного оборудования для измерения вязкости может дать разные результаты измерений для одного и того же образца. Значения, рассмотренные в настоящем документе, измеряли на реометре Anton Paar RheoQC, и их нужно сравнивать только со значениями, полученными на этом же оборудовании. В некоторых вариантах осуществления в течение по меньшей мере части высокосдвигового перемешивания смесь имеет вязкость от 2800 сантипуаз (сП) при 10 с до 50000 сП при 10 с. В некоторых вариантах осуществления смесь имеет вязкость от 3000 сП при 10 с до 50000 сП при 10 с, от 5000 сП при 10 с до 50000 сП при 10 с, от 10000 сП при 10 с до 50000 сП при 10 с, от 20000 сП при 10 с до 50000 сП при 10 с, от 30000 сП при 10 с до 50000 сП при 10 с и от 40000 сП при 10 с до 50000 сП при 10 с. В некоторых вариантах осуществления смесь имеет вязкость от 2800 сП при 10 с до 40000 сП при 10 с', от 2800 сП при 10 с до 30000 сП при 10 с, от 2800 сП при 10 с до 20000 сП при 10 с, от 2800 сП при 10 с до 10000 сП при 10 с, от 2800 сП при 10 с до 5000 сП при 10 с, от 2800 сП при 10 с до 4000 сП при 10 с и от 2800 сП при 10 с до 3000 сП при 10 с.
95
95
95
95
95
[0047] Размер частиц наноэмульсий напитка можно измерить с помощью лазерного дифракционного анализатора размера частиц, способного измерять размеры частиц в диапазоне от 30 нм до 3000 мкм). Для измерения распределений частиц наноэмульсий по размерам использовали модель Horiba LA-950. Если не указано иное, размер частиц или диаметр частиц в настоящем описании относится к величине d частиц. В некоторых вариантах осуществления наноэмульсия напитка имеет размер частиц d от 0,05 мкм до 1 мкм. В некоторых вариантах осуществления наноэмульсия напитка имеет размер частиц d 0,05 мкм, 0,1 мкм, 0,2 мкм, 0,3 мкм, 0,4 мкм, 0,5 мкм, 0,6 мкм, 0,7 мкм, 0,8 мкм и 0,9 мкм. В некоторых вариантах осуществления наноэмульсия напитка имеет размер частиц d от 0,1 мкм до 1 мкм от 0,2 мкм до 1 мкм, от 0,3 мкм до 1 мкм, от 0,4 мкм до 1 мкм, от 0,5 мкм до 1 мкм, от 0,6 мкм до 1 мкм, от 0,7 мкм до 1 мкм, от 0,8 мкм до 1 мкм и от 0,9 мкм до 1 мкм. В некоторых вариантах осуществления наноэмульсия напитка имеет размер частиц d от 0,2 мкм до 0,8 мкм, от 0,3 мкм до 0,6 мкм и от 0,4 мкм до 0,5 мкм.
[0048] Специалистам в данной области будет понятно, что наноэмульсий напитка в соответствии с настоящим изобретением можно вводить в напиток на любом подходящем этапе процесса изготовления напитка.
[0049] Приведенные ниже примеры предназначены для иллюстрирования определенных предпочтительных вариантов осуществления изобретения без какого-либо ограничения изобретения.
ПРИМЕРЫ
[0050] Концентрированные наноэмульсий напитка можно получить с помощью смесительного резервуара, оборудованного внутренним или внешним высокосдвиговым роторно-статорным смесителем. В настоящем документе описан способ получения концентрированных наноэмульсий (от 12 мас. % до 40 мас. % масла) с применением высокосдвигового перемешивания. В настоящем документе также описан способ получения разбавленных наноэмульсий (от 6 мас. % до 10 мас. % масла) путем разбавления концентрированных наноэмульсий водой до желаемых уровней. Описанные способы сократят цикл порционной обработки и устранят необходимость гомогенизации под высоким давлением.
Пример 1. Композиции А-С
[0051] Использовали три типа композиций, как показано в таблице 1. Композиция А представляет собой стандартную композицию с 10 мас. % кокосового масла. Композиции В и С были более концентрированными, чем композиция А, обеспечивая уменьшение объема на 38% и 50% соответственно. Композиции А-С получали путем смешивания указанного количества кокосового масла, модифицированного пищевого крахмала, бензоата натрия, лимонной кислоты и воды.
[0052] Композиции А-С имеют различную вязкость. Композиции В и С были более вязкими, чем композиция А (Фиг. 1 и таблица 2). Композицию С невозможно обработать с помощью гомогенизатора с высоким давлением из-за ее высокой вязкости. Для построения профилей зависимости вязкости от скорости сдвига для композиций А-С использовали реометр Anton Paar RheoQC с мерным стаканом в виде концентрического цилиндра (СС27) и соответствующим шпинделем.
Пример 2. Высокосдвиговая обработка предварительно эмульгированной смеси
[0053] Композиции А-С предварительно эмульгировали в сосуде для предварительного смешивания с турбинной мешалкой при 150 об/мин и температуре 25°С в течение 30 минут.
-1
-1
-1
[0054] Предварительно эмульгированные смеси затем обрабатывали в высокосдвиговом роторно-статорном смесителе, и результаты представлены на Фиг. 2-4. Диапазон сдвига для случая роторно-статорного смесителя является следующим: 300000 с для 25 тыс.об/мин, 240000 с для 20 тыс.об/мин и 180000 с для 15 тыс.об/мин.
95
95
-1
[0055] Предварительно эмульгированная композиция А (10 мас. % масла) имела d более 7 мкм, как показано кривой 210 на Фиг. 2. Предварительно эмульгированную композицию А обрабатывали высокосдвиговым роторно-статорным смесителем со скоростью сдвига до 300000 с (25 тыс.об/мин) в течение 5 минут в режиме рециркуляции до 3 проходов. Кривые 220, 230 и 240 на Фиг. 2 демонстрируют, что размер частиц (d) получившихся эмульсий после одного, двух и трех проходов составляет 5,0, 4,1 и 3,1 мкм соответственно.
95
95
[0056] Предварительно эмульгированная композиция В (16 мас. % масла) имела размер частиц (d) более 1 мкм, как показано кривой 310 на Фиг. 3. Эмульсии, полученные из трех проходов высокосдвиговой обработки при 15 тыс., 20 тыс.и 25 тыс.об/мин, имели размер частиц (d) 0,83, 0,65 и 0,69 мкм соответственно, как показано с помощью кривых 320, 330 и 340 на Фиг. 3.
95
-1
[0057] В случае предварительно эмульгированной композиции С (20 мас. % масла) для получения эмульсий с размером частиц (d) менее 0,5 мкм (Фиг. 4) требуется только один проход высокосдвиговой обработки со скоростью сдвига 180 000-300000 с. Кривые 410, 420 и 430 показывают, что размер частиц полученных эмульсий после одного прохода высокосдвиговой обработки при 15 тыс., 20 тыс.и 25 тыс.об/мин составляет 0,43, 0,37 и 0,44 мкм соответственно.
Пример 3. Высокосдвиговая обработка предварительно не
эмульгированной смеси
-1
-1
[0058] Композицию С (20 мас. % масла) обрабатывали в роторно-статорном смесителе с высоким усилием сдвига при температуре 25-40°С в течение 5 минут со скоростью сдвига в диапазоне от 180000 с (15 тыс.об/мин) до 300000 с (25 тыс.об/мин) в течение 5 минут в режиме рециркуляции до 3 проходов.
95
[0059] Результаты представлены на Фиг. 5. Кривые 520, 530 и 540 на Фиг. 5 показывают, что размер частиц (d) в полученных эмульсиях после трех проходов высокосдвиговой обработки при 15 тыс., 20 тыс.и 25 тыс. об/мин составляет 0,69, 0,63 и 0,57 мкм соответственно.
Пример 4. Сравнение смесей без высокосдвиговой обработки с эмульсиями после высокосдвиговой обработки
95
[0060] Композиции А-С добавляли в смеситель с порционной загрузкой с центральной мешалкой и линейным роторно-статорным смесителем с высоким усилием сдвига. Каждую композицию перемешивали при скорости мешалки 150 об/мин и 20°С с отключенной функцией высокого сдвига в резервуаре. Измеряли размер частиц, полученных без высокосдвиговой обработки смесей, и результаты представлены на Фиг. 6. Кривые 610, 620 и 630 показывают, что размер частиц (d) смесей без высокосдвиговой обработки, полученных из композиций А, В и С, составляет 40, 15 и 4 мкм соответственно.
-1
95
[0061] Затем смеси без высокосдвиговой обработки обрабатывали с помощью роторно-статорного смесителя с высоким усилием сдвига при 2500 об/мин со скоростью сдвига 30000 с в течение 10 минут. Измеряли размер частиц эмульсий после высокосдвиговой обработки, и результаты представлены на Фиг. 7. Кривые 710, 720 и 730 показывают, что размер частиц (d) эмульсий, полученных из композиций А, В, С, составляет 1,05, 0,32 и 0,29 мкм соответственно.
Пример 5. Гомогенизация под высоким давлением предварительно эмульгированной композиции А
[0062] В целях сравнения проводили эксперименты по подготовке наноэмульсий из композиций А-С с использованием гомогенизации под высоким давлением. Предварительно эмульгированную смесь получали для каждой из композиций А-С, как описано в примере 2.
95
95
[0063] Предварительно эмульгированную смесь обрабатывали в гомогенизаторе APV с высоким давлением при значениях давления от 3000 до 5000 фунтов/кв. дюйм за 1, 2 и 3 прохода. Кривая 830 на Фиг. 8 показывает, что композиция А (10 мас. % масла) обеспечивала наноэмульсий с размером частиц (d) менее 1 мкм после двух проходов гомогенизации под давлением 5000 фунтов/кв. дюйм. Кривые 910, 920 и 930 на Фиг. 9 показывают, что композиция А обеспечивала наноэмульсий с размером частиц (d) менее 1 мкм под давлением 3000, 4000 и 5000 фунтов/кв. дюйм после трех проходов гомогенизации.
Пример 6. Гомогенизация под высоким давлением предварительно эмульгированной композиции В
[0064] Предварительно эмульгированную смесь композиции В (16 мас. % масла) обрабатывали в гомогенизаторе APV с высоким давлением при значениях давления 3000 и 5000 фунтов/кв. дюйм за 1, 2 и 3 прохода. Из-за высокой вязкости предварительно эмульгированную композицию В трудно обрабатывать в лабораторном гомогенизаторе с высоким давлением. Из-за высокой вязкости предварительно эмульгированную смесь композиции В невозможно обрабатывать в более крупном гомогенизаторе с высоким давлением. Предварительно эмульгированная смесь композиции С имела еще более высокую вязкость и не могла быть обработана в лабораторном или более крупном гомогенизаторе с высоким давлением.
95
[0065] Кривые 1010, 1020 и 1030 на Фиг. 10 показывают, что полученные эмульсии имели размер частиц (d) менее 1 мкм только после одного прохода гомогенизации под давлением 3000 фунтов/кв. дюйм, 4000 фунтов/кв. дюйм и 5000 фунтов/кв. дюйм соответственно.
95
95
[0066] На Фиг. 11 продемонстрировано влияние давления и количества проходов на размер частиц эмульсии для предварительно эмульгированных композиций А и В. При количестве проходов, равном нулю, предварительно эмульгированная композиция А имела размер частиц (d) более 4 мкм, тогда как предварительно эмульгированная композиция В имела размер частиц (d) менее 1 мкм.
[0067] Приведенное выше описание конкретных вариантов осуществления столь полно раскрывает общий характер изобретения, что другие могут легко модифицировать и/или адаптировать такие конкретные варианты осуществления для различных сфер применения без излишнего экспериментирования и без отклонения от общей концепции настоящего описания, используя знания в рамках необходимой в данной области квалификации. Таким образом, на основе идеи и методологических принципов, представленных в настоящем документе, предполагается, что такие адаптации и модификации находятся в рамках содержания и объема эквивалентов описанных вариантов осуществления. Следует понимать, что приведенная в настоящем документе фразеология или терминология используется с целью описания, а не ограничения, так что квалифицированный специалист в данной области должен интерпретировать терминологию или фразеологию настоящего описания в свете представленных идей и методологических принципов.
[0068] Сфера действия и объем настоящего описания не должны быть ограничены каким-либо из описанных выше примеров осуществления, а должны определяться только в соответствии с приведенными ниже пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.
[0069] Все из различных аспектов, вариантов осуществления и возможностей, описанных в настоящем документе, можно комбинировать в любом и во всех вариантах.
[0070] Все публикации, патенты и заявки на патенты, упомянутые в данном описании, включены в настоящий документ путем ссылки в той степени, как если бы каждая отдельная публикация, патент или заявка на патент была конкретно и индивидуально обозначена как включенная путем ссылки. ьзованием высокосдвиговой обработки.