ОСНОВА И СОСТАВ ЖЕВАТЕЛЬНОЙ РЕЗИНКИ
BASE AND CHEWING GUM COMPOSITION

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к жевательной резинке. Более конкретно, это изобретение относится к улучшенным составам для основ жевательных резинок и к жевательным резинкам, содержащим полифарнезин.
Основными компонентами жевательной резинки обычно являются водонерастворимая основа и водорастворимый объемообразующий агент. Главный компонент основы жевательной резинки представляет собой эластомерный полимер, который придает жевательные свойства этому продукту. Основа жевательной резинки включает также другие ингредиенты, которые модифицируют жевательные свойства или улучшают перерабатываемость продукта. Эти ингредиенты включают пластификаторы, мягчители, наполнители, эмульгаторы, пластичные смолы, а также красители и антиоксиданты. Водорастворимая часть жевательной резинки обычно включает объемообразующий агент вместе с небольшими количествами второстепенных компонентов, таких как ароматизирующие вещества, высокоинтенсивные подсластители, красители, водорастворимые мягчители, эмульгаторы в виде смол, подкислители и вкусовые вещества. Обычно водорастворимая часть, вкусовые вещества, а также ароматизирующие вещества рассеиваются в процессе жевания, а основа резинки остается во рту во время жевания, образуя остаток резинки.
Одной из проблем в случае традиционных основ жевательных резинок является тот факт, что в основном обычные основы изготавливают из полимеров, полученных из невозобновляемых источников. Хотя чикли (растительная камедь) и другие полимеры природного происхождения применялись в прошлом для изготовления жевательной резинки, полимеры природного происхождения имеют свойства меняться в зависимости от времени года. Это приводит к затруднениям при получении качественных жевательных резинок на постоянной основе. В основах жевательных резинок, изготавливаемых в настоящее время, используется ряд полимеров, полученных человеком из нефтяного сырья. Например, бутилкаучук получают из нефтяных продуктов. Он имеет преимущество, состоящее в том, что эти полимеры не меняют своих свойств с течением времени, и при получении таких полимеров следует учитывать свойство жевательных резинок, которые желательно иметь для того, чтобы добиться нужных жевательных свойств готовых жевательных резинок. Однако так как запасы нефти все время уменьшаются, и нефть разлагается в процессе ее добычи, полимеры пищевого качества, получаемые из нефти, становятся доступными из ограниченного количества источников, альтернатива бутилкаучуку могла бы уменьшить зависимость от нефтяного сырья и создать новую основу жевательной резинки, которая может быть получена из возобновляемых источников и позволила бы обеспечить жевательной резинке текстуру, приятное ощущение во рту и другие желательные жевательные характеристики.
СУЩНОСТЬ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к основам, содержащим полимеры, пригодные для пищевых продуктов, полученные из фарнезина, который относится к числу возобновляемых продуктов. Полифарнезин может быть использован как альтернатива эластомерам.
Согласно одному из вариантов данного изобретения основа жевательной резинки содержит полифарнезин, пригодный для пищевых продуктов, при этом полифарнезин имеет средневесовой молекулярный вес, равный более 100000 Да.
Согласно другому варианту состав жевательной резинки включает от примерно 5% до примерно 95% основы жевательной резинки, содержащий пригодный для пищевых продуктов полифарнезин, при этом полифарнезин имеет средневесовой молекулярный вес, равный более 100000 Да; от примерно 5% до примерно 95% объемообразующего агента и подсластителя и от примерно 0,1% до примерно 10% ароматизирующего агента.
Поскольку фарнезин представляет собой мономер, который получают из возобновляемых источников, полифарнезин как ингредиент основы жевательной резинки заменит полимеры, искусственно полученные из нефтяного сырья. Дополнительные признаки и преимущества заявленных в данной заявке вариантов очевидны из следующего ниже описания и прилагаемых рисунков.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
На Фигуре 1 представлена графическая иллюстрация зависимости комплексной вязкости от температуры для двух образцов полифарнезина и двух эластомеров, которые обычно применяются в основах жевательной резинки.
На Фигурах 2-4 представлены графики зависимости комплексной вязкости от температуры для девяти различных основ жевательной резинки.
На Фигурах 5-8 показаны паукообразные (радиальные) диаграммы, отражающие профили четырех различных реологических свойств остатков десяти различных жевательных резинок.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Ниже будет приведено подробное описание данного изобретения. В следующих разделах будут подробно описаны различные аспекты этого изобретения. Каждый описанный аспект может соединяться с любым другим аспектом или аспектами, если только четко не указано иное. В частности, любой признак, указанный как предпочтительный или преимущественный, может быть объединен с любым другим признаком или признаками, которые указаны как предпочтительные или преимущественные.
Если иное не указано, все количества указаны как весовые. Несколько признаков, которые используются в описании или в формуле изобретения, имеют значение, указанное ниже.
15
24
Термин ″фарнезин″ относится к шести близко родственным химическим соединениям, имеющим формулу CH и являющимся сесквитерпенами, а именно различными изомерами α-фарнезина и β-фарнезина. Эти α-фарнезин и β-фарнезин сами по себе являются изомерами, отличающимися расположением одной двойной связи, α-фарнезин представляет собой 3,7,11-триметил-1,3,6,10-додекатетраен, а β-фарнезин представляет собой 7,11-диметил-3-метилен-1,6,10-додекатриен. Альфа-форма может существовать в виде четырех стереоизомеров, которые отличаются геометрией ее двух из трех внутренних двойных связей (стереоизомеры соединения с третьей внутренней двойной связью идентичны). Бета-изомер существует в виде двух стереоизомеров в отношении геометрии ее центральной двойной связи. Фарнезин обычно получают из целлюлозного материала, такого как сахарный тростник.
Термин ″полифарнезин″ включает гомополимеры и внутренние полимеры, содержащие звенья фарнезина в качестве основного компонента полимера. Гомополимеры могут быть получены из α-фарнезина, β-фарнезина и их комбинаций. Полимер может быть сшитым. Полифарнезин может быть получен путем регулируемой полимеризации для того, чтобы полученный полимер имел свойства, не меняющиеся от партии к партии. В заявке США на патент №2010/0056753, которая включена в данную заявку посредством отсылки, описаны некоторые полифарнезиновые структуры и способы получения фарнезина и полифарнезина.
Значения ″средневесового молекулярного веса″ или ″молекулярного веса″ определяют методом гель-проникающей хроматографии (GPC), используя полистирольный стандарт и стандартный детектор.
Согласно данному изобретению могут быть получены и/или использованы различные основы жевательных резинок и жевательные резинки. Согласно некоторым вариантам полифарнезин может быть использован как единственный эластомер или же может быть соединен с другими эластомерами, применяющимися для получения основы жевательной резинки. Основа жевательной резинки обычно содержит от 5 до 95% полифарнезина в расчете на вес основы резинки, предпочтительно 5-75% полифарнезина в расчете на вес основы резинки и более предпочтительно от 30 до 60% полифарнезина в расчете на вес основы резинки. Согласно некоторым вариантам основа резинки содержит до 30 вес.% по меньшей мере одного эластомера, отличающегося от полифарнезина. Эти другие эластомеры, когда они применяются, включают синтетические эластомеры, в том числе полиизобутилен, а также сополимеры изобутилена с изопреном, сополимеры стирола с бутадиеном, полиизопрен, термопластичные эластомерные полиолефины, такие как сополимер этилена с пропиленом и сополимер этилена с октеном и их комбинации. Природные эластомеры, которые могут быть использованы в основе жевательной резинки в дополнение к полифарнезину, включают натуральные каучуки, такие как чикли (растительная камедь) и белки, такие как зеин и глютен. Согласно некоторым вариантам полифарнезин может быть смешан с удаляемыми или разлагающимися в окружающей среде гомополимерами, такими как полилактиды и сложные полиэфиры, полученные из пригодных для пищевых продуктов кислот и спиртов.
Полифарнезин, используемый в составе основы жевательной резинки, является ″приемлемым для пищевых продуктов″. Это означает, что он не должен содержать никаких побочных продуктов или остаточных продуктов, которые являются вредными для людей в том количестве, в котором они находятся в продукте.
Предпочтительно, чтобы полифарнезин, применяемый согласно данному изобретению, был пищевым продуктом. Хотя требования, предъявляемые к пищевым продуктам, отличаются в различных странах, пищевые полимеры, которые предназначены для применения как жевательные продукты (а именно, в составе основы жевательной резинки), должны обычно отвечать одному или более следующим критериям. Они иногда должны быть одобрены местными учреждениями по регулированию качества пищевых продуктов для указанной цели. Они могут получаться в соответствии с ″Good Manufacturing Practices″ (GMPs), которые могут устанавливаться местными органами регулирования и контроля, что обеспечивает адекватную степень чистоты и безопасности при получении пищевых материалов. Материалы (включая реагенты, катализаторы, растворители и антиоксиданты), применяемые при изготовлении пищевых продуктов, сами являются пищевыми (если это возможно) или по меньшей мере они должны соответствовать минимальным стандартам качества и количества и природы любых имеющихся примесей, включая содержание остаточного мономера. История получения материала должна быть адекватно задокументирована с целью обеспечения соответствия нужным стандартам. Установка для получения сама должна подвергаться осмотру государственными органами регулирования и контроля. Опять-таки не все эти стандарты могут применяться во всех случаях судопроизводства.
Применяемый в данной заявке термин ″пищевой продукт″ означает, что полифарнезин отвечает всем применяемым в пищевой промышленности стандартам в стране, где такой продукт получается и/или продается.
Согласно некоторым вариантам данное изобретение предусматривает составы основы жевательных резинок, которые включают воск или не содержат его. В некоторых вариантах по данному изобретению предусмотрены составы жевательных резинок, которые могут содержать мало или много влаги и содержат небольшие или большие количества сиропа, содержащего влагу. Составы жевательных резинок с низким содержанием влаги содержат менее 1,5% или менее 1% или даже менее 0,5% воды. В противоположность этому, составы жевательной резинки содержат более 1,5% или более 2% или даже более 2,5% воды. Основа жевательной резинки с полифарнезином согласно данному изобретению может быть использована в составе жевательных резинок, содержащих сахар, а также в составах жевательных резинок с низким содержанием сахара или не содержащих сахар, полученных с сорбитолом, маннитом, другими сахарными спиртами и не сахарными углеводами.
Согласно некоторым вариантам полифарнезин может быть единственным компонентом водонерастворимой основы резинки. Согласно другим вариантам полифарнезин и, возможно, другие эластомеры могут быть соединены с мягчителями, наполнителями, антиоксидантами и другими обычными не эластомерными компонентами основы жевательной резинки. Согласно некоторым вариантам основы жевательных резинок с полифарнезином могут быть использованы для замены обычно применявшихся основ жевательных резинок в составах самих жевательных резинок, которые дополнительно содержат водорастворимые объемные агенты, ароматизирующие вещества, интенсивные подсластители, красители, фармацевтические агенты или питательные вещества и другие возможные ингредиенты. Эти жевательные резинки могут быть изготовлены формованием в виде полосок, таблеток, лент, гранул с покрытием или без покрытия, шариков или любых других желательных форм. Путем замены части или всего количества обычных эластомеров основы жевательной резинки полифарнезином могут быть получены жевательные резинки, пригодные для потребителей.
Полифарнезин, применяемый согласно данному изобретению, позволяет получить приемлемую текстуру жевательных резинок. Поскольку полифарнезин имеет жевательные свойства, похожие во многих отношениях на жевательные свойства эластомеров, основы жевательных резинок, содержащие полифарнезин, позволяют получить жевательные резинки, которые очень приемлемы для потребителя.
g
g
g
g
g
d
Полифарнезин, применяемый в составе основы резинки по данному изобретению, обычно будет иметь температуру стеклования (T), значительно меньшую, чем температура во рту. Конкретно, полифарнезин имеет T ниже 10°С и, более предпочтительно, имеет T ниже -76°С. Температуру стеклования полифарнезина можно измерить, используя метод дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC), хорошо известный из уровня техники. Согласно данному изобретению важно, чтобы полимер имел T, достаточно низкую для того, чтобы его можно было перерабатывать обычным и эффективным способом, особенно в тех случаях, когда полифарнезин является единственным компонентом основы резинки. Применение полифарнезина с T в указанных пределах позволяет проводить переработку при более низких температурах и меньшем времени смешения. Предпочтительно, чтобы полифарнезин был стойким к разложению и имел температуру разложения, T (потеря веса 1%), выше 275°С.
Молекулярный вес полифарнезина выбирают таким образом, чтобы обеспечить желаемую текстуру при введении в состав основы резинки или в состав самой жевательной резинки. Оптимальный молекулярный вес для этой цели может меняться в зависимости от состава основы резинки или жевательной резинки, если применяется гомополимер или сополимер фарнезина, и степени сшивки, но обычно средневесовой молекулярный вес полифарнезина составляет примерно более 100000 Да, предпочтительно более 200000 Да, более предпочтительно более 400000 Да и еще более предпочтительно более 900000 Да. Согласно некоторым вариантам средневесовой молекулярный вес полифарнезина составляет более 1500000 Да.
Обычно полифарнезин получают полимеризацией подходящих мономеров. Полимеризация может проводиться по любой подходящей реакции, такой как свободнорадикальная полимеризация, конденсация, анионная полимеризация, катионная полимеризация или эмульсионная полимеризация. Конечно, в течение всего процесса применяют соответствующие условия реакции и катализаторы. Или же можно применять другой способ, являющийся эффективным для получения полифарнезина с указанными выше характеристиками.
Когда получают сополимер фарнезина, проводят полимеризацию фарнезина с по меньшей мере еще одним другим сомономером. Предпочтительно, когда другой сомономер выбирают из группы, состоящей из изопрена, стирола, винилацетата, изопропилаллилкарбоната, изопропилизопропенилкарбоната, N-винилпирролидона, малеиновой кислоты, эфира малеиновой кислоты, 1,3-бутадиена, метакриловых кислот, таких как 2-метилпропеновая кислота, метакриловые эфиры, метил-1,3-циклопентадиен и 1,3-пентадиен.
Согласно некоторым вариантам полифарнезин является сшитым. В некоторых случаях полифарнезин получают путем полимеризации α-фарнезина и/или β-фарнезина и последующей сшивки полифарнезина. Сшивку можно проводить с помощью сшивающего агента, такого как агент, выбранный из группы, состоящей из изопрена, стирола, винилацетата и винилсилана. Сшивка может быть также достигнута при получении свободных радикалов, например, при облучении и окислении. Например, сшивку можно провести при добавлении перекиси для образования свободных радикалов при окислении. Согласно предпочтительному варианту полифарнезин получают путем анионной полимеризации β-фарнезина в растворителе в присутствии литийорганического реагента. Предпочтительно, чтобы полифарнезин получали в присутствии катализатора, выбранного из группы, состоящей из азо-бис-изобутиронитрила и трет-бутилперекиси.
g
g
g
4
6
При добавлении полифарнезина в состав основы резинки по изобретению предпочтительно, чтобы он был пластифицирован с помощью подходящего пластификатора с получением эластомерного материала, который после введения в состав основы резинки имел достаточную жевательную когезию для образования остатка резинки и жевательные свойства при температуре во рту. Пластификаторы обычно понижают T полимера, остаток резинки остается жевательным при температуре во рту. Подходящие пластификаторы представляют собой вещества с довольно низким молекулярным весом, параметр растворимости которых похож на параметр растворимости полимера, поэтому они способны хорошо смешиваться с полимером и снижать T смеси до величины, которая меньше, чем T одного полимера. Обычно любой приемлемый для пищевых продуктов пластификатор, который способен смягчать полифарнезин и придавать ему способность жеваться при температуре во рту, может применяться согласно данному изобретению. Пластификаторы, которые могут применяться по изобретению, включают триацетин, фосфолипиды, такие как лецитин и фосфатидилхолин, триглицериды C-С жирных кислот, такие как тригексаноат глицерина, полиглицерин, полирицинолеат, диоктаноат пропиленгликоля, дидеканоат пропиленгликоля, пентакаприлат триглицерина, пентакапрат триглицерина, декаглицерилгексаолеат, декаглицерилдекаолеат, моно- или диглицериды лимонной кислоты, полиоксиэтиленсорбитан, такой как РОЕ (80) сорбитанмонолаурат и РОЕ (20) сорбитанмоноолеат.
Жиры, воски и ацетилированные моноглицериды могут способствовать действию подходящих пластификаторов при введении в основы резинки согласно изобретению. Однако жиры и воски могут не подходить для применения в качестве единственных пластификаторов в данных композициях.
Не растворимая в воде основа резинки по данному изобретению может содержать обычные эластомеры, полученные из нефтяных продуктов, такие как бутадиен-стирольный каучук, бутилкаучук, полиизобутилен и полиизопрен, и может содержать растворители для эластомеров, такие как терпеновые смолы и эфиры камедей. Если эти растворители применяются, они могут быть соединены с полифарнезином в любом отношении при условии их совместимости. Другие ингредиенты, которые также могут быть использованы, включают неорганические наполнители, такие как карбонат кальция и тальк, эмульгаторы, такие как лецитин и моно- и диглицериды, сополимеры виниллаурата и антиоксиданты.
Типичный состав основы резинки по изобретению включает примерно 5-95% полифарнезина, 0-20% синтетического эластомера, 0-20% природного эластомера, от примерно 0 до примерно 40 вес.% растворителя эластомера, от примерно 0 до примерно 35% наполнителя и от примерно 0 до примерно 35% мягчителя. Кроме того, типичная основа жевательной резинки включает по меньшей мере 5% и более предпочтительно по меньшей мере 10% мягчителя и включает до 35% и чаще до 30% мягчителя. Кроме того, типичная основа резинки включает от 5 до 40% и обычно от 15 до 30% гидрофильных модификаторов, таких как поливинилацетат. В состав основы резинки согласно данному изобретению могут быть включены небольшие количества (например, до примерно 1%) таких ингредиентов, как антиоксиданты и т.п.
Согласно одному из вариантов основа жевательной резинки по изобретению содержит от примерно 4 до примерно 35% наполнителя, от примерно 5 до примерно 35% мягчителя, от примерно 5 до примерно 40% гидрофильного модификатора и, возможно, небольшие количества (примерно 1% или менее) прочих ингредиентов, таких как антиоксиданты и т.п.
Дополнительные эластомеры могут включать, но без ограничения, полиизобутилен со средневязкостным молекулярным весом от примерно 100000 до примерно 800000, сополимер изобутилена с изопреном (бутиловый эластомер), термопластичные полиолефины, такие как сополимер этилена с пропиленом и сополимер этилена с октеном, стирол-бутадиеновые сополимеры с соотношением стирола к бутадиену от примерно 1:3 до примерно 3:1 и/или полиизопрен и их комбинации. Природные эластомеры, которые также вводятся в основу резинки по данному изобретению, включают йелутонг, лечи каспи, перилло, сорву, балату массарандуба, смолу шоколадного дерева, нисперо, розиндингу, чикли, гуту ханг канг и их комбинации.
3
7
Типичная основа резинки, содержащая полифарнезин по изобретению, может иметь комплексную вязкость, измеренную для остатка резинки при 37°С, равную от 1×10 до 1×10 пуаз. Основы резинки, имеющие комплексную вязкость в этих пределах, как было установлено, имеют приемлемые жевательные свойства.
Полифарнезин, используемый согласно данному изобретению, обычно не имеет сильного нежелательного постороннего привкуса (а именно вкуса, который нельзя замаскировать) и способен сочетаться с ароматизирующими веществами, которые обеспечивают приемлемый для потребителя вкус. Подходящие полифарнезины должны быть безопасными и подходить для пищевых продуктов, то есть должны быть одобрены как пищевые продукты государственными органами регулирования и контролирования в качестве основы жевательной резинки. Кроме того, предпочтительно, чтобы полимеры получали с использованием катализаторов, реагентов и растворителей, безопасных для применения этих полимеров для пищевых целей.
Обычно полифарнезин имеет достаточную когезию во время жевания, при этом жевательная резинка, содержащая этот полимер, образует дискретный остаток с жевательными характеристиками, приемлемыми для потребителя.
Растворители эластомеров, обычно используемые для эластомеров на основе нефти, включают, но без ограничения, эфиры природных смол, часто называемые эфирами камеди, такие как глицериновые эфиры частично гидрированной канифоли, глицериновые эфиры полимеризованной канифоли, глицериновые эфиры частично или полностью димеризованной канифоли, глицериновые эфиры канифоли, пентаэритритные эфиры частично гидрированной канифоли, метиловые и частично гидрированные метиловые эфиры канифоли, пентаэритритные эфиры канифоли, глицериновые эфиры экстракционной канифоли, глицериновые эфиры живичной канифоли; синтетические смолы, такие как терпеновые смолы, полученные из альфа-пинена, бета-пинена и/или d-лионена и любую комбинацию перечисленных компонентов. Предпочтительные растворители эластомеров зависят от конкретного применения и от типа эластомера, который применяется. Предпочтительный состав основы резинки по изобретению содержит от 1 до 40% терпеновой смолы. Предпочтительная терпеновая смола имеет точку плавления в пределах от 120°С до 128°С.
Основа жевательной резинки может включать пластичные смолы. Такие продукты включают поливинилацетат, имеющий средневесовой молекулярный вес, равный от примерно 2000 до примерно 200000 (по данным GPC), полиэтилен, сополимер винилацетата с виниллауратом с содержанием виниллаурата от примерно 5 до примерно 50% в расчете на сополимер и их комбинации. Предпочтительные величины средневесового молекулярного веса (по данным GPC) для поливинилацетата находятся в пределах от 8000 Да до 150000 Да. Содержание поливинилацетата в основе жевательной резинки составляет от 20 до 30% от веса основы. В случае сополимеров винилацетата с виниллауратом предпочтительно содержание виниллаурата, равное 10-45%.
Кроме того, основа резинки может включать наполнители, структурообразователи и мягчители/эмульгаторы. Мягчители (включая эмульгаторы) добавляют к жевательным резинкам для оптимизации жевательных свойств и улучшения ощущения во рту.
Мягчители/эмульгаторы, которые обычно используются, включают талловое масло, гидрированное талловое масло, гидрированные и частично гидрированные растительные масла, масло какао, моно- и диглицериды, такие как моностеарат глицерина, триацетат глицерина, ацетилированные моно- и диглицериды, лецитин, парафиновый воск, микрокристаллический воск, природные воски, а также их комбинации. Лецитин и моно- и диглицериды действуют также как эмульгаторы для улучшения совместимости различных компонентов основы жевательной резинки. Предпочтительный состав основы резинки по изобретению может включать от 3 до 8% эмульгатора. Предпочтительный состав основы резинки по изобретению может также содержать от 1 до 50% воска, более предпочтительно от 1 до 30% воска. Предпочтительный воск имеет температуру плавления, равную по меньшей мере -80°С. Предпочтительная основа резинки может также содержать от 0,1 до 20% жира с температурой плавления, равной по меньшей мере 45°С. Предпочтительные жиры включают гидрированное соевое масло, частично гидрированное соевое масло, гидрированное хлопковое масло, частично гидрированное хлопковое масло, гидрированное пальмовое масло, частично гидрированное пальмовое масло, гидрированное растительное масло, частично гидрированное растительное масло и их смеси.
Наполнители/структурообразователи обычно представляют собой неорганические, не растворимые в воде порошки, такие как карбонат магния и кальция, размолотая известь, силикатные соединения, такие как силикат магния и алюминия, глина, окись алюминия, тальк, двуокись титана, моно-, ди- и трикальцийфосфат и сульфат кальция. Нерастворимые органические наполнители, такие как полимеры на основе целлюлозы, в том числе древесные продукты, а также их комбинации также могут быть использованы. Предпочтительный состав основы резинки содержит от 1 до 50% наполнителя и, более предпочтительно, от 10 до 40% наполнителя.
Выбор различных компонентов в составах основ жевательных резинок и самих жевательных резинок по изобретению диктуется обычно рядом факторов, включающих, например, желаемые свойства (например, физические (ощущение во рту), вкус, запах и т.п.) и/или соответствие требованиям органов, регулирующих и контролирующих эти продукты (они должны быть пищевыми, компоненты также должны быть пищевыми, например, одобренными к применению маслами, такими как растительное масло).
Красители и отбеливатели могут включать красители и красочные лаки типа FD&C, фруктовые и овощные экстракты, двуокись титана и их комбинации.
Для предотвращения окисления жиров, масел и эластомеров в основе жевательной резинки могут применяться антиоксиданты, такие как ВНА, ВНТ, токоферолы, пропилгаллат и другие приемлемые пищевые антиоксиданты.
Не растворимая в воде основа жевательной резинки обычно составляет от примерно 5 до примерно 95% от веса жевательной резинки по изобретению; и в некоторых предпочтительных вариантах от 20 до примерно 40% от веса такой жевательной резинки.
В добавление к не растворимой в воде основе обычная жевательная резинка включает растворимую в воде объемную часть (или объемообразующий агент) и один или более ароматизирующих агентов. Водорастворимая часть может включать интенсивные подсластители, связующие, ароматизирующие вещества (которые могут быть нерастворимыми в воде), водорастворимые мягчители, эмульгаторы, красители, подкислители, наполнители, антиоксиданты и другие желательные компоненты для придания нужных свойств.
Растворимые в воде мягчители, которые известны также как водорастворимые пластификаторы и пластифицирующие агенты, обычно составляют от примерно 0,5 до примерно 15% от веса жевательной резинки. Водорастворимые мягчители могут включать глицерин, лецитин и их комбинации. В качестве мягчителей и связующих агентов (связующих) в составе резинки могут быть использованы водные растворы подсластителей, такие как растворы, содержащие сорбитол, гидролизаты гидрированного крахмала (HSH), кукурузного сиропа и их комбинаций.
Объемообразующий агент или объемный подсластитель предпочтительно применяется в составе жевательных резинок по изобретению для придания резинке сладкого вкуса, объема и текстуры. Типичные объемообразующие агенты включают сахара, сахарные спирты и их комбинации. Объемообразующие агенты обычно составляют от примерно 5% до примерно 95% в расчете на жевательную резинку, чаще от примерно 20% до примерно 80% и еще более часто от примерно 30 до примерно 70% в расчете на жевательную резинку. Сахарные объемные агенты обычно включают компоненты, содержащие сахариды, обычно применяемые в области изготовления жевательных резинок, включая, но без ограничения, сахарозу, декстрозу, мальтозу, декстрин, высушенный инвертный сахар, фруктозу, левулозу, галактозу, твердые вещества кукурузного сиропа и т.п. в отдельности или в комбинации. В жевательных резинках без сахара сахарные объемные агенты заменены на сахарные спирты, такие как сорбит, мальтит, эритрит, изомальт, маннит, ксилит и их комбинации. Можно также применять комбинации сахара и не содержащих сахара объемных агентов.
В добавление к упомянутым выше объемным подсластителям жевательные резинки обычно включают связующее/мягчитель в виде сиропа или раствора сахаров и/или сахарных спиртов с высоким содержанием твердых веществ. В случае жевательных резинок, содержащих сахар, обычно применяются кукурузные сиропы и сиропы других декстроз (которые содержат декстрозу и значительные количества высших сахаридов). Они включают сиропы с различным количеством DE, включая сиропы с высоким содержанием мальтозы, а также сиропы с высоким содержанием фруктозы. В случае продуктов без сахара обычно используются растворы сахарных спиртов, включая растворы сорбитола и сиропы гидролизата гидрированного крахмала. Применяются также сиропы, такие как описанные в патенте США №5651936 и в заявке США на патент №2004/234648, которые включены в данную заявку посредством отсылки. Такие сиропы служат для смягчения исходного продукта, они уменьшают крошение и хрупкость и повышают гибкость полосок и таблеток. Они могут также регулировать увеличение или потерю влаги и обеспечивать нужную степень сладости в зависимость от вида применяемого сиропа. В случае сиропов и других водных растворов обычно желательно применять минимально допустимое количество воды в растворе для обеспечения минимальной необходимости поддерживать свободную текучесть раствора при приемлемых температурах обработки. Количество таких сиропов и растворов должно регулироваться так, чтобы содержание общей влаги в резинке было менее 3%, предпочтительно менее 2% и, наиболее предпочтительно менее 1%.
Высокоинтенсивные подсластители могут быть также использованы в комбинации с описанными выше подсластителями. Предпочтительные подсластители включают, но без ограничения, сукралозу, аспартам, соли ацесульфама, алитам, неотам, сахарин и его соли, цикламовую кислоту и ее соли, глицирризин, стевию и соединения стевии, такие как ребаудиозид А, дигидрохальконы, тауматин, монеллин, ло хан гуо и т.п. в отдельности или в комбинации. Для того чтобы обеспечить длительное ощущение сладкого вкуса и аромата, может быть желательно проводить инкапсулирование или каким-либо другим способом регулировать высвобождение по меньшей мере части искусственного подсластителя. Для достижения нужных характеристик высвобождения можно применять такие методы как влажное гранулирование, гранулирование в присутствии воска, сушка при распылении, сушка при охлаждении, покрытие в псевдосжиженном слое, коацервация и экструзия волокон.
Количество вводимого интенсивного подсластителя может сильно меняться и будет зависеть от таких факторов, как активность подсластителя, скорость высвобождения, желаемая степень сладости продукта, количество и вид применяемого ароматизатора и стоимость. Обычно содержание подсластителя с высокой интенсивностью может колебаться от 0,02 до примерно 8%. Когда для инкапсулирования применяют носители, применяемое количество высокоинтенсивного подсластителя будет пропорционально выше. Предпочтительный состав жевательной резинки может содержать по меньшей мере один инкапсулированный ароматизатор и инкапсулированный подсластитель.
В составе жевательной резинки могут быть использованы комбинации сахара и/или подсластителей, не содержащих сахара. Дополнительную степень сладости может обеспечить мягчитель, такой как водные растворы сахара или альдитола.
Если желательно получить низкокалорийную жевательную резинку, можно использовать низкокалорийный объемообразующий агент. Примеры таких низкокалорийных объемообразующих агентов включают полидекстрозу, рафтилозу, рафтилин, фруктоолигосахариды (NutraFlora), олигосахарид палатинозу, гидролизат гуаровой смолы (Sun Fiber) или неперевариваемый декстрин (Fibersol). Однако могут быть использованы и другие низкокалорийные объемные агенты. Кроме того, содержание калорий в жевательной резинке можно снизить путем увеличения относительного количества основы жевательной резинки при уменьшении количества калорийных подсластителей в продукте. Это может быть сделано при увеличении или без увеличения веса изделия.
Можно применять различные ароматизаторы. Ароматизатор можно использовать в количествах от примерно 0,1 до 10% от веса резинки и предпочтительно от примерно 0,2 до примерно 5%. Ароматизаторы могут включать эфирные масла, синтетические ароматизирующие агенты или их смеси, включая, но без ограничения, масла, полученные из растений и фруктов, такие как цитрусовые масла, фруктовые эссенции, масло перечной мяты, масло мяты кудрявой, другие мятные масла, гвоздичное масло, винтергриновое масло, анис и т.п. Можно также применять искусственные ароматизирующие агенты и компоненты. Природные и искусственные ароматизирующие вещества могут соединяться любым образом, обеспечивающим нужное вкусовое ощущение. Применяться могут также вкусовые компоненты, которые придают ощущение покалывания при жевании, создавая ощущение тепла или охлаждения. Такие компоненты включают циклические и ациклические карбоксамиды, производные ментола, в том числе капсаицин. Можно также включать в состав подкислители для придания кислого вкуса.
В дополнение к типичным компонентам жевательной резинки могут вводиться такие активные агенты, как вещества для ухода за зубами, такие как минералы, питательные добавки, такие как витамины, добавки, укрепляющие здоровье, такие как антиоксиданты, например, ресвератрол, стимулирующие вещества, такие как кофеин, медицинские вещества и другие такие добавки. Эти активные агенты могут быть добавлены чистыми в массу жевательной резинки или инкапсулированными известными методами для продления высвобождения и/или предотвращения разложения. Активные добавки могут добавляться в покрытия, подвижные частицы или в жидкие или порошковые наполнители, если они содержатся.
Может быть желательным добавлять компоненты в состав резинки или ее основы, которые способствуют разложению остатков резинки после жевания в окружающей среде после окончания ее жевания.
Данное изобретение можно осуществить с помощью различных способов изготовления резинки, включая периодическое смешение, непрерывное смешение и способ таблетирования.
Жевательную резинку обычно изготавливают путем последовательного добавления различных ингредиентов жевательной резинки в промышленно доступные смесители, которые известны из уровня техники. После тщательного перемешивания всех ингредиентов и формования полученной смеси с получением нужной формы, например, путем прокатывания листов и разрезания их на полоски, таблетки или гранулы или путем экструдирования и разрезания на порции.
Обычно ингредиенты смешивают путем размягчения или расплавления основы жевательной резинки и добавления ее в работающий смеситель. Или же можно размягчить или расплавить основу жевательной резинки прямо в смесителе. В это время могут быть добавлены красители и эмульгаторы.
Мягчитель для жевательной резинки, такой как глицерин, может быть добавлен следом за частью объемного компонента. Затем в смеситель могут быть добавлены другие порции объемной части. Ароматизирующие вещества обычно добавляют с последней частью объемного компонента жевательной резинки. Весь процесс смешения занимает обычно от примерно 15 до примерно 20 мин, хотя иногда требуется большее время перемешивания.
Конечно, возможны многие вариации процессов смешения основы жевательной резинки и компонентов самой жевательной резинки.
После смешения полученную массу жевательной резинки можно подвергнуть формованию, например, путем прокатки или экструзии с получением нужной формы, такой как полоски, таблетки, куски или гранулы.
В продукт можно ввести наполнитель (например, жидкий сироп или порошок) и/или нанести на изделие покрытие, например, на основе твердого сахара или сахарного спирта, известным методом.
После формования и возможного наполнения и/или нанесения покрытия полученный продукт обычно упаковывают в соответствующие упаковочные материалы. Цель упаковки состоит в том, чтобы обеспечить чистоту продукта, защитить его от воздействия окружающей среды, например, кислорода, влаги и света и способствовать распространению и розничному маркетингу.
ПРИМЕРЫ
Следующие примеры составов по изобретению и сравнительных составов приведены для иллюстрации, но не для ограничения данного изобретения, объем которого определяется следующей ниже формулой изобретения. Все количества указаны в весовых процентах.
Были приготовлены четыре образца полифарнезина с разными молекулярными весами. Схема получения была следующей:
Были определены и показаны ниже в Таблице 1 молекулярный вес, полидисперсность (определена методом GPC), температура стеклования (определена методом DSC) и температура разложения (температура, при которой во время термогравиметрического анализа образец потерял 1% веса) для двух образцов полифарнезина.
Таблица 1
Молекулярный
Полидисперсность
T<sub>g</sub> (°C)
T<sub>d</sub> (°C)
вес
(1% потери веса)
Образец 1
451 КДа
1,39
-76,5
290
Образец 2
521 КДа
Образец 3
919 КДа
1,22
-76,2
290
Образец 4
1021 КДа
На Фигуре 1 показана комплексная вязкость образцов 2 и 4 полифарнезина в сравнении с комплексной вязкостью двух эластомеров, бутилкаучука и полиизобутилена, которые обычно применяются в составе основы жевательной резинки. Комплексная вязкость (измеренная в пуазах (Р)) является подходящей характеристикой для сравнения полимеров, используемых для получения основ жевательных резинок. Комплексная вязкость равна комплексному модулю, деленному на угловую частоту. Комплексный модуль обозначает сопротивление общей деформации материала независимо от того, является ли деформация восстанавливаемой (эластичной) или невосстанавливаемой (вязкой). Образцы полифарнезина имели гораздо более низкую комплексную вязкость по сравнению с обычными эластомерами. Эти результаты опытов были получены при следующих условиях.
ПРИБОР: Реометрический динамический анализатор RDA III.
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ #1: Взвешивали образец полимера (1,5 г) и превращали его в образец дискообразной формы толщиной более 2 мм; тип геометрии: параллельные пластины (ParaPlate); диаметр = 25,0 мм; тип испытаний = динамическое изменение температуры (DTempSwp); деформация = 0,5%; температура = -20~120°С; частота = 10 рад/с.
Из различных образцов полифарнезина получали основы жевательной резинки, применяя составы, показанные в Таблице 2 ниже. Были также получены сравнительные основы жевательной резинки с использованием полиизобутилена и бутилкаучука в качестве эластомеров.
Образцы основ жевательных резинок изготавливали при помощи смесителя Haake, работавшего со скоростью 42 об/мин при температуре, равной 120°С.
На Фигурах 2-4 показаны значения комплексной вязкости некоторых образцов основ жевательной резинки.
Данные были получены при применении того же метода #1, описанного выше при определении комплексной вязкости образцов полифарнезина. Реологические свойства основы, полученной с полифарнезином, свидетельствовали о профиле комплексной вязкости, похожем на профиль комплексной вязкости основы, полученной в сравнительном примере.
В Таблице 3 показан состав различных жевательных резинок, полученных с разными образцами основ жевательных резинок. В сравнительном примере 12 была получена жевательная резинка, полученная с применением сравнительной основы жевательной резинки.
Таблица 3
Ингредиент
Ср. пример 12
Пример 13
Пример 14
Пример 15
Пример 16
Пример 17
Пример 18
Пример 19
Пример 20
Пример 21
Пример 22
Пример 23
Сравн. пример 1
32,00
Пример 2
32,00
Пример 3
32,00
Пример 4
45,00
Полифарнезин 919 КДа
51,11
Пример 5
32,00
Пример 6
32,00
Пример 7
50,00
Пример 8
50,00
Пример 9
50,00
Пример 10
40,00
Пример 11
40,00
Сорбитол
52,65
52,65
52,65
45,00
40,00
45,00
45,00
45,00
45,00
45,00
50,10
45,00
Манит
3,22
3,22
3,22
5,00
4,45
18,00
18,00
0,15
Гидролизат гидрированного
0,83
0,83
0,83
0,55
10,00
крахмала
Вода
0,45
0,45
0,45
0,30
Глицерин
9,35
9,35
9,35
3,50
3,11
3,50
3,50
3,50
3,50
3,50
7,40
3,50
Ароматизатор
1,00
1,00
1,00
Аспартам
0,50
0,50
0,50
0,50
0,44
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
Перечная мята
1,00
0,89
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
Всего
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
Композиции жевательной резинки получали, используя смеситель Haake, работавший со скоростью 42 об/мин при температуре 55°С.
Образцы жевательных резинок разминали под водой для имитации процесса жевания и получения остатка. Использовали ультразвуковую водяную баню с ультразвуковым перемешиванием в течение 10 мин с последующим разминанием пальцем под струей бегущей воды в течение 5 мин, эти циклы повторяли в течение 1 ч. Определяли четыре вида реологических свойств остатков резинки и сравнивали их с реологическими свойствами остатков резинки, полученных из коммерческих жевательных резинок.
Определяли следующие свойства:
2
2
(1) вязкость - сопротивление жидкости течению. При деформациях сдвига вязкость определяется как отношение величины примененного сдвигового напряжения к полученной величине скорости сдвига, указана в пуазах (П); (2) модуль эластичности - вклад эластичного (в ″твердом″ виде) поведения в величину комплексного модуля (G′, указан в дин/см); (3) модуль вязкости - вклад поведения в вязком (похожем на жидкость) состоянии в величину комплексного модуля (G′′, указан в дин/см); (4) тангенс дельта - тангенс фазового угла, отношение модуля вязкости к модулю эластичности и квантор наличия и степени эластичности в жидком состоянии, относительная степень затухания материала. Это индикатор того, как эффективно материал теряет энергию на молекулярные перестройки и внутреннее трение.
Эти результаты были получены при следующих условиях.
ПРИБОР: Реометрический динамический анализатор RDA III.
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ #2: Взвешивали 1,5 г полимера и получали образец в виде диска толщиной более 2 мм; тип геометрии = параллельные пластинки (ParaPlate); диаметр = 25,0 мм; тип испытания: динамическая деформация при развертке по частоте (DFreqSwp); деформация = 0,5%; температура = 37°С; частота = 0,1-100 рад/с.
4
5
Результаты испытаний показаны на Фигурах 5-8. На этих паукообразных диаграммах центр диаграммы отражает величину, равную 1×10, и каждая последующая выступающая линия отражает величину, которая в 10 раз превышает величину, указанную предыдущей точкой или линией. (Значения тангенса дельта указаны цифрами, умноженными на 1×10, для того, чтобы их можно было представить в той же самой шкале на паукообразных диаграммах). На каждой из Фигур 5-8 показатели ″максимум″ и ″минимум″ отражают величины максимальных и минимальных значений четырех реологических свойств для трех коммерческих продуктов. Даже если для одного коммерческого продукта не определены все максимальные величины или все минимальные величины, полезно сравнить свойства остатка данного образца жевательной резинки с максимальными и минимальными величинами трех составов коммерческих жевательных резинок.
Из этих диаграмм можно видеть, что для нескольких образцов свойства остатков жевательной резинки находились в границах свойств остатков коммерческих резинок по всем четырем показателям реологических свойств: две жевательные резинки (по примерам 14 и 20), изготовлены из основ жевательных резинок (по примерам 3 и 8), содержащих полифарнезин с молекулярным весом 919 КДа; одна жевательная резинка (пример 15) изготовлена из основы по примеру 4, содержащей полифарнезин с молекулярным весом 451 КДа; и одна жевательная резинка (пример 23) получена из основы жевательной резинки (по примеру 11), содержащей полифарнезин с молекулярным весом 1021 КДа. Два других образца (примеры 13 и 20) почти выдержали это испытание. Основа жевательной резинки по примеру 4 была очень липкой, и ее реологические свойства нельзя было измерить. Остаток жевательной резинки по примеру 23, изготовленной из основы по примеру 11, содержащей воск, имел низкую слипаемость, и свойства остатка этой жевательной резинки были в пределах реологических свойств максимум - минимум. Основа по примеру 9 была получена с терпеновой смолой, температура плавления которой была в пределах от 120°С до 128°С, что превышало температуру плавления терпеновой смолы, применявшейся в примерах 1-3. Основа жевательной резинки по примеру 9 обладала более высокой когезионной способностью.
Результаты этих опытов показали, что основа жевательной резинки, полученная из полифарнезина, ведет себя подобно основе коммерческих жевательных резинок, особенно по сравнению с основой, содержащей бутилкаучук.
Помимо гомополимеров фарнезина при осуществлении данного изобретения можно использовать сополимеры фарнезина. Один из способов получения сополимера фарнезина и изопрена состоит в смешении небольшого количества изопрена с фарнезином и последующей полимеризации. Этот способ приводит к некоторой сшивке и образованию сетчатой структуры во время реакции при получении молекулярного веса растущего полимера. Реакция 1-4% изопрена с 95% изобутилена происходит так же при получении бутилкаучука.
Получение сополимеров полистирол - поли-(1,4-фарнезин) - полистирол осуществляли следующим образом. Раствор циклогексана, содержащий 12% фарнезина, получали в просушенном трехгорлом реакторе в инертной атмосфере. Этот раствор сушили над молекулярным ситом 3Å в течение ночи. В атмосфере азота готовили раствор 10% стирола в циклогексане. Этот раствор также сушили над молекулярным ситом 3Å в течение ночи. На следующий день соответствующее количество стирольного раствора помещали в просушенный реакционный сосуд в инертной атмосфере. Затем в реакционный сосуд добавляли соответствующее количество инициатора. В качестве инициатора применяли N-бутиллитий. Реакционный сосуд нагревали до 50°С и продолжали реакцию до завершения. Мониторинг реакции проводили методом GPC. Затем в реакционный сосуд помещали соответствующее количество раствора фарнезина в инертной атмосфере. Реакцию продолжали до получения двухблочного сополимера. Мониторинг реакции проводили методом GPC. Затем тремя равными аликвотами добавляли агент сочетания, дихлорсилан, до достижения отношения Li к Cl, равного 2. Реакцию сочетания завершали, о чем свидетельствовало изменение цвета в реакционном сосуде. Полученный полимер осаждали из раствора с помощью 1%-ного раствора трет-бутилкатехина в этаноле, собирали полимер и сушили в вакуумной печи при 60°С в течение 2 ч и затем выдерживали под вакуумом в течение ночи. Этот полученный полимер хранили в холодильнике для предотвращения сшивки перед определением его характеристик.
Таким образом, полифарнезин может быть получен таким образом, чтобы образовалась сетчатая структура, переплетения и сшивки. Можно также получать сополимеры или сшивать их с образованием сетчатой структуры (переплетений) путем отдельного синтеза каждого полимера, при этом полимеры необязательно будут иметь одинаковый молекулярный вес, затем следует смешать оба полимера и продолжить реакцию, остановив ее, когда будет достигнута нужная точка, например, получена нужная вязкость или другой реологический параметр. Хорошо сочетаются винилацетат и фарнезин. См. патент США №7655739, который включен в данную заявку посредством отсылки. Кроме того, как и фарнезин, винилацетат можно получать из возобновляемого источника. Метан (который получают из различных возобновляемых источников или из природного газа) превращается в ацетилен и затем реагирует с уксусной кислотой с получением винилацетата.
Следует иметь в виду, что различные изменения и модификации описанных предпочтительных вариантов данного изобретения очевидны для специалистов в данной области. Такие изменения и модификации могут быть сделаны, не выходя за рамки настоящего изобретения без уменьшения его преимуществ. Подразумевается, что такие изменения и модификации охвачены прилагаемой формулой изобретения.