ПИЩЕВЫЕ СОСТАВЫ С МЕДЛЕННЫМ ВЫДЕЛЕНИЕМ
FOOD COMPOUNDS WITH SLOW ISOLATION

Настоящее изобретение относится к пищевым составам для медленного выделения водорастворимых активных ингредиентов.
Уровень техники
Были изучены пищевые составы для медленного выделения активных ингредиентов, разработанные для включения в пищевые композиции в качестве активных ингредиентов, включенные «как таковые», они, как правило, выделяются во время жевания не сбалансировано по сравнению с другими ингредиентами. Этот дисбаланс может привести к проблемам с вкусовой привлекательностью пищевой композиции или функциональностью активного ингредиента.
Жевательная резинка представляет собой определенную пищевую композицию, характеризующуюся присутствием непищевых жевательных болюсов, жевательной основы, где во время жевания по существу желательно медленное выделение активного ингредиента, принимая во внимание, что жевательную резинку жуют в течение, как правило, около 20 минут. Дополнительно, водорастворимые ингредиенты в жевательной резинке выделяются в процессе жевания быстрее, чем жирорастворимые ингредиенты, которые удерживаются жевательной основой.
Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «активный ингредиент» относится к ингредиенту, способному выполнять метаболическую или нутритивную функцию (такому, как витамины или минеральные соли) или органолептическую функцию (такому, как ароматизаторы, подсластители или органические кислоты).
В предшествующем уровне техники существует множество документов, связанных с этой проблемой, но все еще продолжает существовать потребность в ее решении.
В US 4386106 описываются способы получения ароматизаторов с отложенным выделением и жевательных резинок, содержащих указанные ароматизаторы. Однако в таком способе существует возможность применения только одного типа активного ингредиента, ароматизаторов и присутствует временной интервал перед началом выделения. Дополнительно, указывается, что в этом способе внешнее покрытие должно быть ограничено до 10 вес.% готового состава, поскольку в противном случае во время жевания возникает неприятное ощущение, связанное с хрустом, и крайне низкое сенсорное ощущение. Как будет видно из описания, заявитель установил, что состав с медленным выделением и способ его получения применимы для множества активных ингредиентов, причем неожиданно количество внешнего покрытия составляет более 10%, позволяя при этом медленное выделение в процессе потребления без какого-либо ощущения хрусткости состава.
В US 2006/0263478 описываются системы выделения, применимые для множества активных составляющих, обязательно включенных в инкапсулирующий агент, который, в свою очередь, имеет покрытие, где предел прочности на разрыв превышает 6500 фунтов на квадратный дюйм таким образом, включая трудно измеряемый физический параметр, который должен быть определен. Дополнительно, обязательно должны присутствовать два слоя покрытия. В описании способа, используемого в изобретении, активный ингредиент смешивают с горячим инкапсулирующим агентом с получением коацервата, который смешивают (технология расплавление-смешивание) и затем покрывают покрытием. Стадии смешивания должны обязательно проводиться с перерывами, что замедляет, таким образом, процесс и приводит к статистическому разбросу размеров частиц. В частности, как правило, после смешивания должно проводиться просеивание для удаления слишком крупных или слишком мелких гранул. Заявитель обнаружил, что пищевой состав с медленным выделением и способ его получения, не требующий стадий смешивания, может быть проведен непрерывно без необходимости подбора предела прочности на разрыв и при отсутствии необходимости в содержании двух компонентов: инкапсулирующего агента и покрывающего агента.
В US 2006/263472 описываются системы выделения для активных составляющих, покрытых покрытием. Система обязательно должна включать инкапсулирующую и покрывающую составляющую. Дополнительно, указывается, что компонент покрытия должен меньше смешиваться с инкапсулирующим агентом, чем инкапсулирующий агент с активным ингредиентом. Неожиданно заявитель обнаружил, что система выделения и способ получения, где нет необходимости в двух составляющих (покрывающая составляющая и инкапсулирующая составляющая) дополнительно к активному ингредиенту. В противоположность описанному в US 2006/263472 заявитель также обнаружил, что в системе медленного выделения дополнительно, но не обязательно, присутствует второй покрывающий элемент, характеризующийся тем, что смешиваемость между двумя покрывающими составляющими больше, чем смешиваемость между любым из двух покрывающих составляющих и активным ингредиентом.
В US 2003/0187122 описывается водная дисперсия поливинилацетата. Указанная дисперсия обязательно должна содержать защитный коллоид и ионный эмульгатор. Дополнительно, указанная смесь может быть использована во множестве применений, включая покрывающие системы, содержащие ингредиенты с питательной ценностью (витамины и минеральные вещества). Смесь может быть нанесена при использовании распылительных систем, таких как системы с псевдоожиженным слоем, такие как описанные в US 3196827. Одно из преимуществ, заявленных авторами изобретения, состоит в том, что системы, покрытые указанные дисперсией, не липкие. Однако присутствие по меньшей мере одного ионного эмульгатора не желательно в пищевых продуктах, поскольку многие ионные эмульгаторы запрещено использовать в пищевых продуктах из-за их токсичности и мыльного вкуса и аромата, часто связанного с этими добавками. Указанные проблемы по существу значительны для предпочтительного эмульгатора - лаурилсульфата натрия, который приводит к все возрастающим проблемам как сенсибилизатор. Однако заявитель неожиданно обнаружил, что те же самые преимущества могут быть получены при использовании стабильной водной эмульсии при отсутствии ионных эмульгаторов, а только в присутствии защитного коллоида.
В US 3826847 описываются способы получения жевательной резинки с продолжительным вкусом и ароматом. Для достижения заданного эффекта приведены «простые вкусовые вещества», включая ароматизирующие агенты, кислоты и подсластители, которые покрыты поливиниловыми эфирами с использованием множества способов. Они включают способ расплавление-смешивание и способ нанесения покрытия на основе растворов полимеров в органических растворителях. Во втором способе эти растворители, которые очевидно являются не пищевыми (такой, как этил ацетат и гексан), должны быть удалены в случае, когда получают пищевой состав. Система, описанная заявителем, позволяет избежать использования органических растворителей, таким образом в корне решая проблему, связанную с их присутствием.
В US 4880649 описываются способы нанесения на листья, порошки или частицы для заварки покрытия из ароматизированных эмульсий. Указанные эмульсии на основе полимеров (включая поливинилацетат и поливинильный спирт) и эмульсии применяют в количествах от около 0,1% до 20%.
В EP 273009 описываются центры с покрытием (высокоинтенсивные подсластители предпочтительны) поливинилацетатом. Однако в этом документе также описывается применение эмульгаторов, и количество инкапсулированного активного ингредиента ограничивается максимум до 50%. Также в этом документе способ нанесения покрытия поливинилацетатом, состоящий в том, что горячая смесь в присутствии эмульгаторов создает коацерват покрывающего элемента и активного ингредиента с последующим измельчением. Указанная технология позволяет получить гранулы, где часть активного ингредиента оказывается уловленной на поверхности в поры матрицы покрытия. Неожиданно заявитель обнаружил, что способ, в котором не используют эмульгаторы, позволяет получить пищевые составы с медленным выделением с количеством активного ингредиента, превышающим 50%, и получать частицы, в которых сердцевина, содержащая активный ингредиент, полностью покрыта внешним слоем, с преимуществом, которое будет более явным из приведенного ниже описания и Примеров.
В US 4384004 описываются способы нанесения покрытия из аспартама. Известно, что аспартам в норме нерастворим в воде при нейтральном pH. Таким образом, область применения отличается от заявленного заявителем в настоящем изобретении. Тот же патент также содержит технологии, относящиеся к нанесению покрытия с виниловыми полимерами при использовании технологии псевдоожиженного слоя. Однако указывается, что не водорастворимые полимеры (включая виниловые полимеры, относящиеся к объекту настоящего изобретения) должны быть растворены в органических растворителях. Это вызывает проблемы, уже описанные и решенные заявителем, как уже приведено выше.
В EP 229000 описываются активные ингредиенты, инкапсулированные в композиции, свободные от растворителя. Однако указанные композиции ограниченны применением смесей поливинилацетата с высокой молекулярной массой, смешанных с гидрофобными пластификаторами. Дополнительно, для получения конечной композиции используют способ расплавление-перемешивание или распыление-отверждение. Оба способа начинаются с горячих смесей, но при этом в способе расплавление-смешивание смесь охлаждают и измельчают, а в способе распыление-отверждение горячую смесь распыляют в поток холодного воздуха: оба способа приводят к повреждению гранул, часть активного ингредиента которых находится на поверхности улавливающей губчатой покрывающей матрицы. Преимущества, заявленные заявителем в настоящем изобретении, по сравнению с этими способами состоят в том, что не используют температуры, необходимые для расплавления поливил ацетата с высокой молекулярной массой (80°C или более), использование полимеров с высокой молекулярной массой необязательно, и получают частицы, в которых сердцевина, содержащая активный ингредиент, полностью покрыта внешним покрытием с дополнительными преимуществами, относящимися к проценту активного ингредиента, которые будут далее более ясны из следующего описания и Примеров.
В EP 1804596 описываются композиции, где активный ингредиент покрыт по меньшей мере одним слоем, включающим поливинилацетат и сукралозу. Заявлено, что в случае, когда покрытие наносят при использовании технологии псевдоожиженного слоя, поливинилацетат растворен в органических растворителях, таких как этилацетат, ацетон, бензен и другие. Проблемы, связанные с этим методом, уже были описаны ранее.
В WO 2006/127065 заявлены системы выделения активного ингредиента, характеризующиеся предварительно выбранной гидрофобностью. Для установления этих условий должен быть использован метод, который трудно применим и воспроизводим. Не описывается применение эмульгаторов. Заявитель обнаружил возможность нанесения покрытия на водорастворимые сердцевины, начиная с водных эмульсий виниловых полимеров, без необходимости предварительного выбора гидрофобности покрытия.
В US 5057328 описывается, как получить системы с контролируемым выделением кислот на основе поливинилацетата для применения в жевательной резинке. В системе используют поливинилацетат, смешенный с эмульгаторами, недостатки которого уже были описаны. Их получают при использовании способа расплавления-смешивания с последующим измельчением и нанесением второго покрытия: это обязательно периодический способ, недостатки которого уже были описаны. Дополнительно, тип кислоты и средняя молекулярная масса полимера должны быть точно подобраны относительно друг друга. Заявитель обнаружил способ, позволяющий водорастворимые сердцевины, включающие органические кислоты, покрыть покрытием без использования эмульгаторов и без подбора молекулярной массы полимера на основе кислот.
В US 2002/0122842 описывается инкапсулят смеси кислот в поливинилацетате. Способ получения включает смешивание кислот с гранулами поливинилацетата и экструдирование смеси. В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения кислоты гранулируют вместе перед стадией инкапсуляции поливинилацетатом. Затем экструдированную массу измельчают, таким образом оказывая воздействие на часть смеси кислот. В документе не описывается применение суспензий поливинилацетата. Заявитель обнаружил способ, применимый для множества активных ингредиентов, а не только смесей кислот, возможно гранулированных, который позволяет получить полностью покрытый покрытием активный ингредиент.
В US 7687092 описываются инкапсулированные композиции молочной кислоты и способы их получения. Цитированные инкапсулирующие агенты включают полимеры, но не описывается использование виниловых полимеров или эмульсий. Однако полимеры (указана только одна полимолочная кислота) включены среди покрывающих агентов, которые могут быть применены после расплавления.
В US 6529035, US 4515769, WO 2006/089200 описывается применение пищевых ингредиентов или активных ингредиентов при использовании технологии псевдоожижиенного слоя с поливинилацетатом в качестве одного из возможных покрывающих полимеров. В композиции приведенной эмульсии не указывается присутствие эмульгаторов. Поскольку использование эмульгаторов является стандартной промышленной практикой, авторы настоящего изобретения предполагают, что эмульгаторы включены в конечном итоге в используемые эмульсии.
Около 90% виниловых эмульсий, в частности эмульсий поливинилацетата, используют в клеевой промышленности для бумаги и древесины. Указанные эмульсии очень часто продаются в форме восстанавливаемых порошков, полученных распылением. Конкретные применения включают тонкий картон для упаковки, упаковочную бумагу, многослойную ламинированную бумагу, смачиваемые клейкие этикетки.
Меньший процент эмульсий используют в строительной индустрии для укладки полов и установки панелей.
Защитные коллоиды и поверхностно-активные вещества используют в производственной практике не только как элементы, необходимые для синтеза полимера, но также для регулирования конечной силы адгезии.
Виниловые эмульсии, созданные для указанных выше применений, описаны, например, в US 3433701, US 3213051, EP 705896, EP1088835, EP 1 188775 и US 6515065; однако ни в одном из патентов не описывается применение эмульсий для пищевых целей.
В US 2008/0262104 описывается получение эмульсий винил-акрилового сополимера, но с использованием ионных эмульгаторов. Эмульсии используют для разных применений, включая пищевые добавки, витамины и пищевые активные ингредиенты.
В US 2003/0187122 также описывается водная дисперсия поливинилацетата. Указанная дисперсия обязательно должна содержать защитный коллоид и ионный эмульгатор и может быть нанесена при использовании способов, аналогичных таковым, используемым в настоящем изобретении.
Однако в противоположность указанному заявитель обнаружил, что эти способы также применимы для водных дисперсий виниловых полимеров и защитных коллоидов, не содержащих ионные эмульгаторы.
Таким образом, известны системы получения составов, содержащих активные составляющие, покрытые виниловыми полимерами. Однако описанные системы имеют один или более нежелательный аспект: применение органических растворителей, применение эмульгаторов, необходимость нагревания до точки расплавления винилового ацетата и смешивание агента для инкапсулирования с горячим расплавом, необходимость измельчения, их ограничения некоторыми конкретными активными ингредиентами, некоторые конкретные типы поливинилацетата и некоторые свойства должны быть заранее выбраны при проведении трудных химико-физических тестов.
Дисперсии виниловых полимеров и защитные коллоиды без эмульгаторов описаны и известны из предшествующего уровня техники в качестве клеящих веществ для бумаги, древесины и строительной индустрии. Неожиданно заявитель обнаружил, что эти системы могут быть использованы в пищевой области, как заявлено в настоящей патентной заявке, без возникновения проблем, связанных с липкостью продукта в процессе получения или при последующем хранении продукта, полученного по настоящему изобретению.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сохраняется необходимость в новых улучшенных пищевых составах для медленного выделения водорастворимых активных ингредиентов в процессе потребления пищевых композиций.
В частности, существует потребность в разработке пищевого состава с медленным выделением, который не содержит непищевые ингредиенты, такие как ионные поверхностно-активные вещества и органические растворители.
Также необходимо разработать пищевой состав с медленным выделением, не вызывающий неприятные ощущения, такие как хрусткость, в процессе потребления, но без необходимости предварительного подбора некоторых химико-физических характеристик состава.
В то же самое время сохраняется потребность в разработке способа получения указанных составов, которые могут быть использованы для множества активных ингредиентов с метаболическими функциями (водорастворимые витамины и минеральные соли) или органолептическими функциями (ароматизаторы в твердой водорастворимой форме, органические кислоты и подсластители).
Дополнительно, разработан способ получения пищевых составов для медленного выделения водорастворимых активных ингредиентов, который легко может быть проведен непрерывно и позволяет осуществить полное покрытие активного ингредиента покрытием.
Дополнительно, заявитель неожиданно обнаружил, что водные дисперсии виниловых полимеров и защитных коллоидов, свободные от ионных эмульгаторов и поливинилпирролидона, преимущественно могут быть использованы для покрытия водорастворимых сердцевин, включающих активный элемент.
Указанные дисперсии наносят на всю сердцевину, покрывая ее полностью, и быстро выпаривают до минимального содержания воды.
Следовательно, полученный состав состоит из водорастворимой сердцевины, состоящей из активного ингредиента, и оболочки, покрывающей указанную сердцевину. По существу оболочка включает полимерную матрицу из виниловых полимеров и защитных коллоидов. Как правило, указанное покрытие является неводорастворимым, следовательно, защищает активный ингредиент от влаги в процессе последующих стадий хранения, включения в пищевые композиции и хранения указанных композиций. Указанная оболочка также предохраняет от быстрого растворения слюной водорастворимой сердцевины в процессе потребления, вызывая, таким образом, несбалансированное выделение по сравнению с другими ингредиентами пищевого состава.
Одной из предпочтительных пищевых композиций для включения указанного состава с медленным выделением является жевательная резинка, поскольку содержит водорастворимые ингредиенты (такие как сахара или полиспирты) и жирорастворимые составляющие (эфирные масла, натуральные и искусственные ароматизаторы), которые естественным образом присутствуют в жевательной резинке. Присутствие жевательной липофильной среды, такой как жевательная основа, препятствует выделению во времени этих ингредиентов удерживая некоторые из них, в то время как другие быстрее растворяются слюной.
Одним из предпочтительных способов получения пищевого состава с медленным выделением является технология псеводоожиженного слоя.
Заявитель обнаружил, что при использовании одного и того же гранулятора с псевдоожиденным слоем может быть получено промежуточное покрытие со слоем менее водорастворимым, чем сердцевина, если требуется непрерывно и без перерывов проводят последующее нанесение конечного покрытия водной дисперсией на основе виниловых полимеров.
Применение этого способа позволяет получить частицы полностью и равномерно покрытые с более однородным размером частиц по сравнению с исходным размером. Эта система позволяет избежать измельчения, которое обязательно оказывает воздействие на часть активного ингредиента, и разброса размера частиц, необходимости просеивания для удаления слишком крупных или слишком мелких частиц.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 приведена схема процесса получения по настоящему изобретению.
На Фиг.2 приведена схема процесса получения по предпочтительному варианту воплощения настоящего изобретения.
На Фиг.3 приведен график, оценивающий выделение предпочтительного покрытого покрытием активного ингредиента по настоящему изобретению, нанесенного на жевательную резинку (Жевательная резинка A), по сравнению с вариантом воплощения по уровню техники (Жевательная резинка B).
Подробное описание
Водорастворимые сердцевины
Важным аспектом настоящего изобретения являются водорастворимые сердцевины или центры, которые должны быть покрыты. Эти центры должны содержать по меньшей мере один активный ингредиент.
Указанный активный ингредиент может составлять целое или часть водорастворимой сердцевины. В частности, активный ингредиент может быть непосредственно не водорастворимым сам по себе, но в сердцевину для придания водорастворимости включают другие составляющие.
Поскольку областью применения настоящего изобретения является пищевая композиция, по существу желательны пищевые активные ингредиенты.
Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «активный ингредиент» относится к ингредиенту, оказывающему метаболическое воздействие или органолептическое воздействие, отличающемуся от тех, которые необходимы для основного снабжения энергией, таких как сахароза, крахмал, белки, жиры.
В одном варианте воплощения настоящего изобретения активные ингредиенты выбирают из витаминов, минеральных солей, антиоксидантов, агентов, стимулирующих внимание, концентрированных травяных экстрактов, ароматизаторов и кислот и их комбинаций.
Примеры предпочтительных активных ингредиентов, способных оказывать метаболическое воздействие, представляют собой витамины, минеральные соли, травяные экстракты, антиоксиданты и их комбинации.
Примеры предпочтительных активных ингредиентов, оказывающих органолептическое воздействие, представляют собой ароматизаторы, такие как эфирные масла, натуральные вкусоароматические вещества, искусственные вкусоароматические вещества и их смеси, натуральные освежающие агенты, искусственные освежающие агенты, подсластители (включая высокоинтенсивные подсластители), поваренную соль, мононатрия глютамат, подкислители и регуляторы кислотности и их смеси.
В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения водорастворимая сердцевина состоит из подкислителей. Подкислители могут быть предпочтительно выбраны из органических кислот: адипиновой, лимонной, фумаровой, молочной, яблочной, щавелевой, янтарной, винной и их смесей. Примеры регуляторов кислотности представляют собой цитрат натрия, лактат натрия и виннокислый калий.
Регуляторы кислотности часто смешивают с подскислителями для моделирования жгучего ощущения, которое они вызывают в полости рта.
В случае, когда подкислители находятся в жидкой форме при комнатной температуре, в сердцевинах используют подходящие носители. Например, 88% молочная кислота продается в форме раствора. Указанный раствор представляет собой жидкость при комнатной температуре и, следовательно, не может быть покрыт «как таковой». Однако формы молочной кислоты, которые нанесены, например, на мальтодпекстрин или покрыты покрытием, также доступны, как описано в US7687092. Указанная форма присутствует в виде порошка или гранул, которые могут быть подвергнуты обработке в способе по настоящему изобретению без дополнительной модификации для достижения настоящего изобретения.
В случае когда подкислители находятся при комнатной температуре в твердой форме, покрытие может быть нанесено непосредственно, как указанно выше. Подкислители, доступные в твердой форме, включают адипиновую кислоту, лимонную кислоту (безводная и моногидрат), яблочную кислоту, винную кислоту и фумаровую кислоту.
В предпочтительной форме варианта воплощения настоящего изобретения водорастворимая сердцевина состоит из витаминов. По существу предпочтительны витамины C, A и E. Указанные витамины обладают антиокисдантными свойствами, которые легко теряются в процессе хранения пищевых продуктов, в которые они введены, из-за окисления атмосферным кислородом в присутствии воды.
Витамин C встречается в форме кристаллического аскорбата натрия. Аскорбат натрия водорастворим и может составлять целиком сердцевину, используемую в настоящем изобретении.
Витамины A и E являются жирорастворимыми. Однако водорастворимые формы этих витаминов легко доступны на рынке и могут составлять водорастворимые сердцевины по настоящему изобретению. В предпочтительной форме варианта воплощения настоящего изобретения в качестве активных ингредиентов используют ароматизаторы. Ароматизаторы взаимодействуют с рядом рецепторов в носу и во рту потребителя, вызывая серию органолептических реакций, и характеризуют содержащий их пищевой продукт конкретным ароматом и ощущениями (включая свежесть и жгучесть). Ароматизаторы могут состоять из ароматических препаратов (включая эфирные масла), натуральных вкусоароматических веществ и искусственных вкусоароматических веществ, ароматизаторов, полученных в процессе тепловой обработки, вкусоароматических веществах, полученных в процессе копчения, и их смесей.
По существу предпочтительными ароматизаторами являются мятные ароматизаторы. Как правило, мятные ароматизаторы составляются из различных эфирных масел, полученных фракционированием дистилляцией сырого мятного масла и смешиванием вместе. Могут быть добавлены натуральные или искусственные вкусоароматические вещества (такие как натуральный или искусственный ванилин) и необязательно вещества с освежающими свойствами натурального происхождения (такие как ментол) и/или искусственного происхождения (такие как этиловый эфир N((5-метил-2- изопропил) циклогексилкарбонил)-глицина).
В по существу предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения используемые ароматизаторы представляют собой фруктовые ароматизаторы. Эти ароматизаторы могут состоять из натуральных вкусоароматических веществ, полученных или не полученных из плодов, ассоциируемых с конечным их вкусом и ароматом, искусственных вкусоароматических веществ, ароматических препаратов (включая фруктовые соки и эфирные масла плодов, цветов, ягод, олеосмолы, эксудаты и тому подобное), смешанных вместе и необязательно растворенных в подходящих растворителях.
Указанные ароматизаторы, как правило, являются жирорастворимыми и жидкими при комнатной температуре. Однако формы этих ароматизаторов на носителе легко доступны на рынке. Указанные формы на носителе представляют собой твердые водорастворимые сердцевины по настоящему изобретению.
Предпочтительные формы ароматизаторов на носителе представляют собой ароматизаторы, прошедшие распылительную сушку. В этом составе водную смесь носителя, такого как аравийская камедь, мальтодекстрин, сорбит или, необязательно, их смесь, вместе с ароматизаторами распыляют с сушильной башне в потоке теплого воздуха. Вода испаряется, оставляя тонкий порошок, состоящий из ароматизатора и носителя. Указанный порошок может быть подвергнут гранулированию с получением более крупных сердцевин.
Могут быть использованы другие типы ароматизаторов в твердой форме (экструдированные, адсорбированные и покрытые покрытием).
Предпочтительными носителями являются аравийская камедь, мальтолдекстрин, крахмал, модифицированные крахмалы, углеводы, полиспирты, желатин, пектин, целлюлоза, модифицированная целлюлоза, растительные камеди и их комбинации.
Специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, понятно, что некоторые активные ингредиенты (такие как молочная кислота и витамин E) могут быть смешаны с некоторыми ароматизаторами (такими как лимонный ароматизатор), с повышением, таким образом, комплексности покрываемой сердцевины, что не исключает присутствия по меньшей мере одного активного элемента, как указанно здесь.
Водорастворимую сердцевину, содержащую активный ингредиент, составляет от 30% до 90% или предпочтительно от 50% до 85% и еще предпочтительнее от 55% до 80 вес.% пищевого состава для медленного выделения.
В предпочтительной форме варианта воплощения настоящего изобретения, в которой водорастворимая сердцевина по существу состоит из активного ингредиента, активный ингредиент предпочтительно составляет более 50% и еще предпочтительнее более 60 вес.% пищевого состава для медленного выделения. Указанные содержания преимущественно превосходят таковые в предшествующем уровне техники, в котором используют технологию расплавление-смешивание.
Специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, понятно, что при использовании смесей из различных активных ингредиентов в водорастворимой сердцевине, может быть получено определенное органолептическое и метаболическое воздействие.
Промежуточное покрытие
В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения водорастворимая сердцевина покрыта промежуточным слоем, который менее водорастворим, чем центр, и затем покрыта дисперсией виниловых полимеров. Решение о том, надо ли наносить это покрытие, зависит от предпочтений в проведении процесса: некоторые сердцевины становятся липкими при вступлении в контакт с полимерной дисперсией с последующим образованием агломерата. Этот феномен может быть устранен при использовании промежуточного покрытия.
Промежуточное покрытие может состоять из восков, шеллаков или жиров, предпочтительно жиров. Жиры, которые могут быть использованы, включают, например, животные, растительные и синтетические жиры, выбранные из фракционированных жиров, частично гидрогенизированных жиров и полностью гидрогенизированных жиров.
Указанные жиры могут быть для удобства охарактеризованы процентом твердых веществ при определенной температуре. Заявитель обнаружил, что предпочтительно использовать жиры с процентом в твердом состоянии более 70% при температуре 40°C, и предпочтительно более 90% при температуре 40°C. Указанные жиры имеют преимущество равномерного нанесения покрытия на сердцевины и хорошо выдерживают последующие стадии процесса. В то же самое время указанные жиры не оказывают негативного воздействия на органолептические свойства конечного пищевого препарата с медленным выделением при использовании их в получении пищевого продукта.
Количество промежуточного покрытия определяется тем, до какой степени оно облегчает выполнение последовательных стадий процесса получения по настоящему изобретению. Промежуточное покрытие, как правило, составляет менее 20% и еще предпочтительнее менее 15 вес.% состава для медленного выделения.
Внешнее покрытие
В противоположность указанному в предшествующем уровне техники заявитель неожиданно обнаружил, что пищевые внешние покрытия водорастворимых сердцевин преимущественно могут быть получены из водных полимерных дисперсий виниловых полимеров в присутствии защитных коллоидов, но без помощи эмульгаторов и предпочтительно без ионных эмульгаторов.
В контексте настоящего изобретения термин водная дисперсия используется в широком значении для водных эмульсий и суспензий. Как правило, термин эмульсии используют для смесей двух не смешиваемых жидкостей (например, эмульсия масло в воде). Термин суспензии, как правило, используют для смесей нерастворимых в воде сухих веществ в кристаллическом состоянии (например, суспензия фосфата кальция в воде).
Используемый в описании настоящей патентной заявки термин дисперсия является предпочтительным, поскольку с некоторыми веществами, такими как виниловые полимеры, ситуация не ясна, чтобы использовать термин эмульсия или суспензия: очень мелкие капли полимера, смешенные с водой, не могут быть в кристаллической форме в условиях, относящихся к настоящему изобретению, они даже не могут рассматриваться как жидкость, а скорее как очень вязкие текучие вещества. Также возможны промежуточные условия (частично кристаллизованный - частично не кристаллизованный полимер).
Диспергированные вещества также могут быть указаны как диспергированные твердые вещества или сухие вещества, это означает, что при испарении воды остается сухой остаток. Диспергированные твердые вещества или сухие вещества могут быть выражены как % от водной дисперсии.
Жидкое вещество в более высоком проценте в дисперсии указанно как дисперсионная среда, эмульсионная среда или суспензионная среда. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «водная дисперсия» относится к воде, представляющей дисперсионную среду, и органические растворители не используют в качестве раствора или вспомогательной суспензии.
В пищевом составе все еще может присутствовать менее 100 частей на миллион органических растворителей как остаточное явление от предшествующей обработки. Предпочтительно органические растворители присутствуют в количестве менее 10 частей на миллион. Еще предпочтительнее органические растворители не определяются в пищевом составе по настоящему изобретению.
Органические растворители широко используются в предшествующем уровне техники для растворения или помощи в растворении виниловых полимеров. Классы органических растворителей: спирты, галогенированные растворители, простые эфиры, кетоны, сложные эфиры, олефины.
Примеры органических растворителей включают:
Спирты: метанол, изопропанол, этанол;
Галогенированные растворители: метиленхлорид, трихлорэтан;
Простые эфиры: диэтиловый простой эфир, тетрагидрофуран, диоксан;
Кетоны: 2-пропранон, метил-этил кетон;
Сложные эфиры: этилацетат, метилацетат;
Олефины: пентан, гексан, циклогексан.
В настоящем изобретении дисперсию виниловых полимеров и защитных коллоидов используют без органических растворителей, преимуществом чего является более низкая токсичность и более широкий пищевой статус, несмотря на предшествующий уровень техники, указывающий на широкое использование растворителей.
В настоящем изобретении внешнее покрытие полностью покрывает водорастворимую сердцевину. Получение этого характерного признака проиллюстрировано более детально способом получения по настоящему изобретению, как описано ниже.
Для целей настоящего изобретения могут быть применены дисперсии в порошке, восстановленные перед использованием, но предпочтительны по существу стабильные дисперсии.
Сухое вещество полимерной дисперсии по существу состоит из виниловых полимеров, в то время как остальное состоит из защитных коллоидов.
В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения процент сухих веществ дисперсии, используемой в процессе получения, составляет от 10% до 50%, например 15%, 20%, 30%, 35%, 40% или 45%.
Примеры виниловых полимеров представляют собой винилацетат, винилпропионат, их сополимеры с этиленом, изобутиленом, эфиры канифоли, виниллаурат и другие сложные виниловые эфиры с неразветвленной или с разветвленной цепью. Часть полимеризованного винилового полимера в эмульсии может быть привита на защитный коллоид. По существу предпочтителен винилацетат. Необязательно могут быть добавлены другие полимеры для изменения свойств конечной композиции для медленного выделения. Предпочтительными являются полимеры, которые могут быть использованы в жевательной основе, приведенные в качестве примера в части описания, относящейся к жевательной резинке.
Защитные коллоиды представляют собой полимеры, как правило, используемые при получении и стабилизации виниловых эмульсий.
Подходящие защитные коллоиды выбирают из группы, состоящей из целлюлозы, модифицированной целлюлозы, поливинилового спирта, полиуританов, крахмалов, модифицированных крахмалов, мальтодекстринов, полисахаридов, пектинов, акриловых полимеров и их смесей.
В одном варианте воплощения настоящего изобретения в качестве защитного коллоида используют поливиниловый спирт.
В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения в полимерную дисперсию добавляют пластификатор. Предпочтительные пластификаторы представляют собой эфиры глицерина (моно-, ди- или три- алкилированные) и гликоли.
По существу предпочтительны триацетат глицерина и пропиленгликоль.
Пластификатор предпочтительно добавляют в количестве менее 5% по сухому веществу полимерной дисперсии.
Способ получения по настоящему изобретению.
Водную полимерную дисперсию загружают в контейнер, из которого она подается через дозирующую систему. Система может варьировать исходя из используемого устройства для нанесения покрытия, но, как правило, состоит из трубопровода и насосов и заканчивается распылительной форсункой. Дисперсия через форсунку подается на сердцевины и затем высушивается. Стадию повторяют до достижения внешним слоем заданного весового процентного содержания.
Предпочтительно операции дозировки проводят при комнатной температуре, при этом водорастворимые сердцевины, на которые наносят покрытие, также находятся при комнатной температуре. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин комнатная температура относится к обычной температуре внутри помещения, которая составляет в пределах 15°C до 35°C.
В качестве альтернативы дисперсию нагревают до максимальной температуры 80°C перед распылением, при этом продукт выдерживают при температуре ниже чем 50°C, предпочтительно ниже чем 40°C в течение всего процесса. Заявитель обнаружил, что для дисперсии и процесса нанесения покрытия по настоящему изобретению могут быть использованы более низкие температуры по сравнению с известными способами, позволяя наносить на такие субстраты, как чувствительные к температуре витамины или ароматизаторы с низкой точкой кипения, которые могут быть разрушены более высокой температурой.
Специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, понятно, что при периодическом способе в случае избыточно вязких эмульсий может быть проведено предварительное разведение водой или нагревание.
В предпочтительном варианте воплощения настоящее изобретение осуществляется нанесением полимерной суспензии в грануляторе с псевдоожиженным слоем согласно процессу Wurster. В этом процессе водорастворимые сердцевины удерживают во взвешенном состоянии в потоке горячего воздуха. После периода кондиционирования, который доводит сердцевины до температуры воздуха, начинается стадия распыления. Сердцевины циркулируют циклически в потоке воздуха по части гранулятора, содержащей распыленные частицы дисперсии, которые адгезируются на сердцевинах. Затем влажные сердцевины перемещают в часть гранулятора, где их сушат воздухом.
Таким образом, на последующих стадиях создается оболочка покрытия, которая состоит из составляющих суспензии с меньшим содержанием воды, которая главным образом выпаривается.
Специалист в области техники, к которой относится настоящее изобретение, может отрегулировать скорость распыления полимерной суспензии и температуру, скорость потока воздуха и другие параметры согласно рутинным экспериментам.
Неожиданно заявитель обнаружил, что в противоположность указанному в предшествующем уровне техники можно использовать в качестве адгезивов виниловые полимерные эмульсии без поверхностно-активных веществ, при этом сердцевины не слипаются по существу друг с другом в процессе получения или на последующих стадиях, включая хранение конечного продукта.
Не желая быть ограниченными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что отсутствие слипания происходит из-за скорости и эффективности операции выпаривания.
Количество остаточной воды в пищевом составе для медленного выделения предпочтительно ниже 3% и еще предпочтительнее ниже 1,5 вес.% конечного состава.
Общее количество внешнего покрытия предпочтительно составляет более 10% и менее 50%, еще предпочтительнее от 15% до 35 вес.% конечного состава.
Способ нанесения покрытия и процент внешнего покрытия таковы, что сердцевина полностью покрыта внешним покрытием.
Специалист в области техники, к которой относится настоящее изобретение, понимает, что объект может иметь много вариаций. Например, включение водорастворимых добавок во внешнее покрытие может модифицировать его свойства выделения и/или внешний вид (например, когда эти добавки представляют собой красители) и/или органолептическое воздействие (например, когда они являются подсластителями). Настоящее изобретение может быть получено с различным размером частиц за счет подходящего варьирования размера частиц водорастворимых сердцевин и, во-вторых, за счет процента покрытия.
Например, распределение размера частиц водорастворимых сердцевин по меньшей мере для 90 вес.% составляет от 50 µ до 2000 µ, предпочтительно от 200 µм до 1200 µм.
В другом варианте воплощения настоящего изобретения распределение размера частиц по меньшей мере 90 вес.% водорастворимых сердцевин плюс промежуточное покрытие составляет от 50 µм до 2000 µм, предпочтительно от 200 µм до 1200 µм.
В другом варианте воплощения настоящего изобретения распределение размера частиц по меньшей мере 90 вес.% пищевого состава составляет от 100 µм до 3000 µм, предпочтительно от 200 µм до 1500 µм.
Также во внешнее покрытие могут быть включены жирорастворимые ингредиенты, например полимеры, используемые при получении жевательной основы, такие как полигидроксиалканоаты, полибутен, полиизобутилен, политерпены, сополимеры изопрен-изобутилена, сополимеры бутадиена и стирола, чикль, джелутонг и их смеси.
Применения
Настоящее изобретение может быть использовано в пищевых композициях; предпочтительны пищевые композиции в форме кондитерских изделий, и по существу предпочтительна жевательная резинка.
Кондитерские изделия включают, например, жевательный мармелад, тоффи, карамель, помадку, желейные конфеты, экструдированные продукты и таблетки. Указанные продукты, как правило, могут быть обогащены наполнителями (жидкий, мягкий или твердый) и покрытиями, наиболее распространенным из которых являются мягкие покрытия и твердые покрытия. Различные типы продуктов с покрытием часто комбинируют с получением новых продуктов.
По существу предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения является его применение в жевательной резинке. Жевательная резинка имеет по существу длительное время выдержки и время жевания во рту, что существенно для присутствия пищевых составов для медленного выделения.
Жевательная резинка может быть получена в различных формах: пластинок, брусков и сигарет, которые, как правило, представляют собой формы без покрытия. Подушечки, шарообразные, кубообразные и дискообразные формы представляют собой, как правило, жевательную резинку с покрытием. Жевательная резинка с покрытием означает жевательную резинку, содержащую по меньшей мере одну центральную область, включающую жевательную основу, называемую сердцевиной, и внешнюю часть, называемую покрытием.
Первой стадией процесса получения жевательной резинки является получение смеси, из которой будет получена сердцевина жевательной резинки. Как правило, сердцевина включает по меньшей мере одну жевательную основу и по меньшей мере один подсластитель.
Жевательная основа может состоять из эластомеров, смол, пластификаторов, агентов-наполнителей и эмульгаторов.
Эластомеры и смолы состоят из полимерных материалов с различными физическими свойствами (такие как различные эластичности), и их баланс влияет на ощущения (твердость, эластичность, жевкость и тому подобное), которое готовая жевательная резинка вызывает у потребителя.
Примеры полимеров, которые могут быть использованы, представляют собой поливинилацетат, поливиниллаурат, полигидроксиалканоаты, поливинилпирролидон (возможно перекрестно сшитый), полибутен, полиизобутилен, политерпены, сополимеры изопрен-изобутилена и сополимеры бутадиена и стирола. Также могут быть использованы натуральные камеди, такие как чикль и джелутонг.
Пластификаторы включают эфиры канифолей (необязательно гидрогенизированные), масла (предпочтительно гидгенизированные масла) и эфиры глицерина.
Наиболее часто используемые наполнители включают тальк и карбонат кальция. Самые часто используемые эмульгаторы включают эфиры сахарозы и лецитины.
Дополнительно к описанным выше ингредиентам жевательная основа также может содержать антиоксиданты (BHA, BHT) и другие добавки.
Подсластитель может быть выбран из сахаров (в твердой форме, таких как сахароза, или в форме сиропа, такой как глюкозный сироп), полиолов (в твердой форме, такой как сорбит, или в форме сиропа, такой как мальтитный сироп) и их комбинаций. Также смесь может содержать одно или более из следующих веществ: ароматизаторов в твердой или жидкой форме, смачивающих агентов, технологических вспомогательных веществ, таких как эмульгаторы или пластификаторы, фармакологически активных составляющих, растительных экстрактов, функциональных ингредиентов, таких как витамины или минеральные соли и красители.
В по существу предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения пищевой состав для медленного выделения включают в смесь. Смесь может быть получена при использовании любого известного способа, такого как использование непрерывных экструдеров или устройств для смешивания периодического действия.
Когда смесь получена, ее подвергают обработке с получением множества сердцевин, состоящих из жевательной резинки. Как правило, смесь подвергают двум последовательным стадиям экструзии. На стадии предварительной экструзии (первая стадия экструзии) смесь экструдируют в форме заготовок в виде буханок с очень мягкой консистенцией. Затем следует стадия охлаждения, после которой указанные заготовки в виде буханок подвергают стадии экструзии (вторая стадия экструзии), на которой смесь с ее составляющими обработывают подходящим образом и гомогенно смешивают, экструдируют в форме цилиндрических жгутов или тонких пластин. Для получения множества сердцевин жевательной резинки смесь, выходящую со стадии экструзии (вторая стадия экструзии), перемещают на следующую стадию раскатки или формовки. Предпочтительно сердцевины, полученные со стадии раскатки или формовки, имеют дискообразную, цилиндрическую, кубическую или сферическую геометрическую конфигурацию с ромбовидным, прямоугольным или прямоугольным с закругленными углами (в форме подушки) сечением. Полученные таким образом сердцевины предпочтительно подвергают стадии охлаждения, затем подвергают стадии раскатки или формовки.
Также способ получения может включать стадию введения в экструдированную смесь препарата наполнителя в тело жевательной резинки, указанную стадию введения проводят после или во время стадии экструзии и перед стадией раскатки или формовки. Наполнитель может быть жидким, твердым, гранулированным или гелеообразным. В зависимости от типа сердцевины и материала наполнителя и от формы штучных изделий жевательной резинки, наполнитель может быть полностью введен в штучное изделие жевательной резинки или видимым снаружи с одной или нескольких сторон жевательной резинки.
Полученные таким образом сердцевины, включающие композицию по настоящему изобретению, подвергают последующим стадиям технологической обработки. В случае жевательной резинки с покрытием указанные стадии включают нанесение твердых или мягких покрытий по уровню техники. В случае жевательной резинки без покрытия (пластинки и бруски) стадии последующей обработки включают главным образом упаковку.
Заявитель обнаружил, что по существу преимущественным вариантом воплощения настоящего изобретения, где ингредиент активно выполняет органолептическую функцию, является применение в жевательной резинке с заполненным центром. В такой жевательной резинке наполнитель в процессе жевания выделяется очень быстро и на последующих стадиях потребитель ощущает слабый вкус и аромат. Включение продукта по настоящему изобретению в сердцевину позволяет ощущать потребителю продолжительный вкус и аромат в процессе жевания.
Заявитель также обнаружил, что настоящее изобретение также может быть использовано для получения вкусоароматического воздействия, в котором, например, наполнитель или любая часть жевательной резинки представляет собой первый вкус и аромат, который ослабевает со временем, в то время как в сердцевине или любой части, в которую добавлен продукт по настоящему изобретению (активный ингредиент, выполняющий органолептическую функцию), присутствует второй вкус и аромат, который проявляется в течение длительного времени.
Очевидно, в жевательную резинку может быть включена более одна композиция по настоящему изобретению, содержащая различные активные ингредиенты. Следовательно, таким образом, может быть достигнут целый ряд дополнительных преимуществ. Например, может быть включена первая композиция, включающая витамин, и вторая композиция, включающая ароматизатор, который маскирует его вкус. В качестве альтернативы может быть включена первая композиция, включающая лимонный ароматизатор, и вторая композиция, включающая мятный ароматизатор, с получением смеси вкусов и ароматов, которые ощущаются в течение процесса жевания.
Ниже приведены два примера изобретения: сравнительный пример и пример его применения в жевательной резинке.
На Фиг.1 и 2 приведены две схемы возможного процесса получения по настоящему изобретению.
Пример 1 (настоящее изобретение)
В этом Примере описывается получение пищевого состава для медленного выделения с лимонной кислотой.
Безводную лимонную кислоту в гранулах (1215 г) с 90 вес.% частиц от 250 до1000 µ помещают в гранулятор с псевдоожиженным слоем.
Гидрогенизированный растительный жир помещают в танк, нагретый до температуры 70°C, и расплавляют.
Для покрытия лимонной кислоты в грануляторе используют вплоть до 100 г жира. Получают частицы кислоты, покрытой жиром, со следующей композицией.
Ингредиент
г по сухому веществу
% по сухому веществу
Безводная лимонная кислота
1215,0
92,4
Гидрогенизированный растительный жир
100,0
7,6
Итого
1315,0
100
Частицы выгружают и после очистки системы загружают в тот же самый гранулятор.
Смесь получают при комнатной температуре отдельно в пропорциях, указанных в Таблице ниже.
Ингредиент
г
%
Дисперсия поливинлацетата/поливинилового спирта в воде
1500,0
59,5
Добавление воды
1000,0
39,7
Пропиленгликоль
20,0
0,8
Итого
2520,0
100
Смесь распыляют в грануляторе с псевдоожиженным слоем на массу в псевдоожиженном состоянии полученной ранее кислоты с покрытием при подходящей температуре и скорости до использования вплоть до 900 г. В результате получают пищевую композицию для медленного выделения, где активным ингредиентом является лимонная кислота с композицией, приведенной в Таблице ниже.
Ингредиент
г
%
Безводная лимонная кислота
1215,00
64,8
Гидрогенизированный растительный жир
100,00
5,3
Поливинилацетат/поливиниловый спирт
535,71
28,5
Пропиленгликоль
7,14
0,4
Остаточная вода
18,77
1
Итого
1876,62
100
Пример 2
(настоящее изобретение)
В этом Примере описывается получение пищевого состава для медленного выделения мятного ароматизатора.
Ароматизатор в гранулированной форме (г), нанесенный на модифицированный крахмал и мальтодекстрин, с 90 вес.% частиц от 400 до 1300 µ помещают в гранулятор с псевдоожиженным слоем.
Смесь получают при комнатной температуре отдельно в пропорциях, указанных в Таблице ниже.
Ингредиент
кг
%
Дисперсия поливинлацетата/поливинилового спирта в воде
120
70,4
Добавление воды
50,0
29,4
Триацетин
0,2
0,2
Итого
170,2
100
Смесь распыляют в грануляторе с псевдоожиженным слоем на массу ароматизатора в псевдоожиженном состоянии при подходящей температуре и скорости до использования вплоть до 83 кг. В результате получают пищевую композицию для медленного выделения, где активным ингредиентом является мятный ароматизатор с композицией, приведенной в Таблице ниже.
Ингредиент
кг
%
Мятный ароматизатор на носителе
100,00
84,3
Сополимер поливинилацетата-лаурата/гидроксипропил целлюлозы
17,5
14,8
Триацетин
0,10
0,1
Остаточная вода
1
0,8
Итого
118,6
100
Пример 3
(сравнение)
Воспроизведение способа получения инкапсулированной кислоты по EP 0 229 000 (способ расплавление-смешивание).
Ингредиент
г
%
Безводная лимонная кислота в порошкообразной форме
60
25
Поливинилацетат
120
50
Глицеринмоностеарат
60
25
Итого
240
100
Поливинилацетат нагревают и смешивают при температуре выше 80°C с глицеринмоностеаратом до достижения гомогенности, с получением пластичной расплавленной массы (расплавление-смешивание). Массу удаляют от источника нагревания и медленно добавляют порошкообразную лимонную кислоту. Массу охлаждают до отверждения и затем измельчают в криогенном измельчителе с получением порошка с размером частиц менее 600 µ.
Пример 4
(применение в жевательной резинке).
Примеры 1 и 3 введены в свободные от сахара пластинки массой 3 грамма со следующим составом:
Ингредиент
Жевательная резинка A (по настоящему изобретению), %
Жевательная резинка B сравнительная, %
Жевательная основа
35,00
35,00
Аспартам
0,06
0,06
Ацесульфам
0,06
0,06
Сукралоза
0,05
0,05
Инкапсулированный аспартам с 25% наполнителем
2,00
2,00
ЛИМОННАЯ КИСЛОТА С ПОКРЫТИЕМ, ПРИМЕР 1
1,55
ЛИМОННАЯ КИСЛОТА С ПОКРЫТИЕМ, ПРИМЕР 3
4
Яблочная кислота
1,90
1,90
Мальтитный сироп
2,40
2,40
Сорбит
33,00
33,00
Ароматизатор арбуз (жидкий)
3,00
3,00
Глицерин
0,50
0,50
Ксилит в Примере A
20,48
Ксилит в Примере B
18,03
Итого
100
100
Каждая пластинка массой 3 грамма содержит один и тот же процент лимонной кислоты (около 1%).
Группа из 5 квалифицированных дегустаторов тестирует пластинки A и оценивает ощущение кислоты при использовании шкалы VAS (визуально-аналоговая шкала) от 0 (не кисло) до 10 (сильная, неприятная кислотность) каждые 2 минуты в течение 10 минут жевания. На следующий день процедуру повторяют для пластинок B.
Результаты двух органолептических тестов приведены в Таблице ниже и на графике Фиг.3 как среднее органолептической оценки дегустаторов.
Тип жевательной резинки
Первый укус
2 минуты
4 минуты
6минут
8минут
10 минут
Жевательная резинка A
5,2
6,52
5,56
3,38
1,54
0,04
Жевательная резинка B
7,04
4,34
1,4
0,12
0
0