ОКРАШЕННЫЕ ГИДРОГЕЛЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК A23L29/231 A23L29/256 A23L29/269 A23L29/281 A23L5/42 

Настоящее изобретение относится к окрашенным гидрогелевым материалам, и более конкретно к способу получения окрашенных гидрогелевых материалов, содержащих активные ингредиенты.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Обычный способ получения окрашенных или подкрашенных гидрогелевых материалов включает смешивание красителя с гидрогелевым премиксом, где краситель фиксируется в матрице гидрогеля после осуществления гелеобразования. Обычно способ гелеобразования включает термическую обработку гидрогелевого премикса при повышенных температурах в течение определенного периода времени с последующим охлаждением ниже пороговой температуры гелеобразования. Например, желатиновые продукты, такие как капсулы или шарики, обычно нагревают до приблизительно 70°C, а затем охлаждают до приблизительно 10°C.

В то время как большинство красителей пищевого качества (синтетические или натуральные) являются термостабильными, некоторые красители не являются термостабильными. И, таким образом, красители, имеющие внутреннюю термическую нестабильность в необходимых условиях обработки, могут привести к ухудшению или изменению требуемых цветовых характеристик. Соответственно, некоторые термически нестабильные красители не подходят для получения окрашенных гидрогелевых материалов, применяя обычный способ, описанный выше.

Кроме того, поскольку краситель однородно диспергирован по всей матрице гидрогеля, другим недостатком включения красителей в гидрогелевый премикс является большее количество красителя, необходимое для придания требуемых параметров внешнего вида цвета, таких как оттенок, красочность, насыщенность, светлота, яркость и/или хроматичность. И хотя необходимое содержание красителя является большим для придания требуемого внешнего вида цвета, количество красителя, потребляемого потребителем, соответственно также является большим.

US 3394983 Grief et al. и US 3333031 Vincent Jr. et al. описывают способы получения мягких желатиновых капсул с окрашенной поверхностью путем нанесения от 25% до 90% нетоксичного смешиваемого с водой летучего органического растворителя- водного раствора нетоксичного красителя, на поверхности готовых мягких желатиновых капсул. Хотя данные способы окрашивания поверхности уменьшают общее количество красителя, потребляемого для окрашивания капсул, в данных способах также применяют специально разработанное оборудование и большие количества летучих органических растворителей.

В виду приведенного выше, необходимы новые способы для придания цвета гидрогелевым материалам.

СУЩНОСТЬ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Некоторые аспекты настоящего изобретения описаны в прилагаемой формуле изобретения. Существуют дополнительные признаки и преимущества предмета, описанного в настоящем изобретении. Они станут очевидными по мере продвижения по данному описанию. В этом отношении следует понимать, что формула изобретения служит кратким изложением различных аспектов предмета, описанного в настоящем изобретении. Различные признаки в формуле изобретения и описанные ниже для различных вариантов осуществления можно применять в комбинации или по отдельности. Например, указанные диапазоны могут включать их указанные конечные точки, если явно не исключены. Любой конкретный вариант осуществления не обязательно должен обеспечивать все признаки, указанные выше, или решать все проблемы или решать все задачи, указанные выше.

Настоящее изобретение основано на понимании того, что требуемый параметр внешнего вида цвета может быть придан матрице гидрогеля осуществлением частичной гидратации матрицы гидрогеля с помощью водной композиции красителя. Данный требуемый цвет может быть придан без вредного воздействия на целостность матрицы гидрогеля или ее активных ингредиентов, таких как вкусовые и/или ароматические ингредиенты, содержащиеся в ней.

Таким образом, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения обеспечивают способ получения окрашенных материалов на основе гидрогеля. Способ включает нанесение водной композиции красителя, содержащей воду и красящий материал, на внешнюю поверхность множества материалов на основе гидрогеля. Водная композиция красителя содержит менее 25% (об./об.) смешивающегося с водой сорастворителя. Материалы на основе гидрогеля включают матрицу гидрогеля на основе гелеобразующего агента, выбранного из группы, состоящей из желатина, пектина, альгината, казеина, геллановой камеди, каррагенана, агара, пуллулановой камеди и их комбинаций, которые инкапсулируют один или несколько активных ингредиентов, таких как ароматизирующие ингредиенты или отдушки. Способ дополнительно включает смешение множества материалов на основе гидрогеля в течение достаточного периода времени, чтобы позволить по существу всей водной композиции красителя абсорбироваться в матрицу гидрогеля; и необязательно сушку окрашенных материалов на основе гидрогеля при температуре, достаточной для удаления по меньшей мере части воды, абсорбированной в матрице гидрогеля, тем самым оставляя в ней красящий материал.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения обеспечивают окрашенный материал на основе гидрогеля. Окрашенный материал на основе гидрогеля содержит матрицу гидрогеля, содержащую гелеобразующий агент, выбранный из группы, состоящей из желатина, пектина, альгината, казеина, геллановой камеди, каррагенана, агара, пуллулановой камеди и их комбинаций, а также один или несколько активных ингредиентов, таких как ароматизирующие ингредиенты или отдушки. Красящий материал неоднородно диспергирован и абсорбируется поверхностью матрицы гидрогеля, в результате чего более высокая концентрация красящего материала присутствует у/около поверхности.

В одном варианте осуществления, красящий материал представляет собой термически нестабильный краситель. В другом варианте осуществления, окрашенная гидрогелевая матрица по существу свободна от каких-либо остаточных смешивающихся с водой сорастворителей.

Цели и преимущества настоящего изобретения будет дополнительно оценены в свете следующего подробного описания и примеров.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Прилагаемые чертежи, которые включены в и составляют часть настоящего описания, иллюстрируют варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с общим описанием настоящего изобретения, данным выше, и подробным описанием, приведенным ниже, служат для объяснения настоящего изобретения. Следует понимать, что для ясности и там, где это сочтено целесообразным, ссылочные позиции повторены на фигурах для обозначения соответствующих признаков.

ФИГ. 1 представляет собой блок-схема для иллюстрации способа получения окрашенного материала на основе гидрогеля, содержащего гидрогелевую матрицу и ароматизирующую или вкусовую композицию, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

ФИГ. 2A представляет собой вид в разрезе неокрашенного материала на основе гидрогеля предшествующего уровня техники, содержащего внешнюю оболочку из гидрогелевой матрицы и внутреннее ядро, содержащее однофазную ароматизирующую или вкусовую композицию;

ФИГ. 2B представляет собой вид в разрезе неокрашенного материала на основе гидрогеля предшествующего уровня техники, содержащего внешнюю оболочку из гидрогелевой матрицы и внутреннее ядро, содержащее однофазную ароматизирующую или вкусовую композицию;

ФИГ. 2C представляет собой вид в разрезе неокрашенного материала на основе гидрогеля предшествующего уровня техники, содержащего гидрогелевую матрицу, содержащую диспергированный в ней ароматизирующую или вкусовую композицию;

ФИГ. 3A представляет собой вид в разрезе материала на основе гидрогеля настоящего изобретения, содержащего внешнюю оболочку из окрашенной гидрогелевой матрицы и внутреннее ядро, содержащее однофазную ароматизирующую или вкусовую композицию, где внешняя оболочка окрашена красящим материалом согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

ФИГ. 3B представляет собой вид в разрезе материала на основе гидрогеля настоящего изобретения, содержащего внешнюю оболочку из окрашенной гидрогелевой матрицы и внутреннее ядро, содержащее однофазную ароматизирующую или вкусовую композицию, где внешняя оболочка окрашена красящим материалом согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

ФИГ. 3C представляет собой вид в разрезе материала на основе гидрогеля настоящего изобретения, содержащего гидрогелевую матрицу, содержащую диспергированный в ней ароматизирующую или вкусовую композицию согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

ФИГ. 4 показывает фотографии различных бесшовных капсул на основе желатина, где а) показаны неокрашенные капсулы; б) показаны капсулы серого цвета, полученные путем совместной экструзии гелеобразующей смеси, содержащей спирулину, при 85°C; c) показаны капсулы синего/серого цвета, полученные путем совместной экструзии гелеобразующей смеси, содержащей спирулину, при 65°C; d) показаны капсулы синего цвета, полученные согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения и как представлено на фиг. 1, обеспечивают способ 10 получения окрашенного материала на основе гидрогеля. Способ 10 включает нанесение водной композиции красителя содержащей воду и красящий материал, на внешнюю поверхность множества материалов на основе гидрогеля (стадия 15). Материалы на основе гидрогеля содержат гидрогелевую матрицу на основе гелеобразующего агента, выбранного из группы, состоящей из желатина, пектина, альгината, казеина, геллановой камеди, каррагенана, агара, пуллулановой камеди и их комбинаций, а также один или несколько активных ингредиентов, таких как вкусовые и/или ароматизирующие ингредиенты. Способ дополнительно включает смешивание водной композиции красителя и материала на основе гидрогеля в течение периода времени, достаточного для того, чтобы по существу вся водная композиция красителя могла быть поглощена гидрогелевой матрицей (стадия 20); и необязательно сушку окрашенных материалов на основе гидрогеля при температуре, достаточной для удаления по меньшей мере части воды, абсорбированной в гидрогелевой матрице, в результате чего в ней остается красящий материал (стадия 25).

Как применяют в настоящем изобретении, "красящий материал" означает окрашенное вещество, которое при впитывании или пропитке гидрогелевой матрицы придает ей цвет. Красящий материал может включать растительные экстракты, растительные соки, а также пищевые красители или пигменты, а также хелатирующие агенты, стабилизаторы или другие добавки. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения красящий материал можно включать в водный раствор, суспензию или эмульсию, которые подходят для применения для придания цвета гидрогелевым матрицам, описанным в настоящем изобретении.

Как применяют в настоящем изобретении, "неокрашенный" или "непрокрашенный" применяют взаимозаменяемо и означают, что по существу намеренно не добавлен краситель к гидрогелевой матрице. Данные термины не исключают некоторого цвета, придаваемого другими функциональными ингредиентами, такими как гелеобразователи, наполнители, замутнители и т.д.

Материалы на основе гидрогеля содержат один или более активных ингредиентов, таких как ароматизирующие или вкусовые ингредиенты, в или окруженные гелеобразной матрицей. Ссылаясь на фигуры 2A-2C, показаны примерные и неограничивающие примеры материалов на основе гидрогеля, содержащих ароматизатор и/или отдушку, предшествующего уровня техники. Данные материалы на основе гидрогеля представляют собой пригодные вещества для применению придающих цвет вариантов осуществления настоящего изобретения, раскрытых и описанных в настоящем изобретении. На фигуре 2A, показан вид в разрезе неокрашенного материала на основе гидрогеля предшествующего уровня техники 30, имеющего внешнюю оболочку 32 гидрогелевой матрицы и внутреннее ядро 34, содержащую однофазную ароматизирующую или вкусовую композицию (например, бесшовная капсула). Внутренняя поверхность 36 и внешняя поверхность 38 оболочки 32 по существу свободна от каких-либо красителей. На фигуре 2B, показан вид в разрезе неокрашенного материала на основе гидрогеля предшествующего уровня техники 40, имеющего внешнюю оболочку 42 из гидрогелевой матрицы и внутреннее ядро 44, содержащее двухфазную ароматизирующую или вкусовую композицию 47 с вкраплениями (например, инкапсулированный шарик). Внутренняя поверхность 46 и внешняя поверхность 48 оболочки 42 по существу свободны от каких-либо красителей. На фиг. 2C, показан вид в разрезе неокрашенного материала на основе гидрогеля предшествующего уровня техники 50, содержащего гидрогелевую матрицу 53, содержащую диспергированную в ней ароматизирующую или вкусовую композицию 57 (например, гелевый шарик). Внешняя поверхность 58, а также остаток гидрогелевой матрицы 53 по существу свободны от каких-либо красителей.

Гидрогелевая матрица

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, гидрогелевая матрица материала на основе гидрогеля получают из водной гелеобразующей смеси, содержащей один или несколько первичных гидроколлоидных гелеобразующих агентов, выбранных из гидрофильных полимеров, диспергируемых в воде. Первичные гидроколлоидные гелеобразующие агенты выбраны из группы, состоящей из желатина, пектина, альгината, казеина, геллановой камеди, каррагенана, агара, пуллулановой камеди и их комбинаций. В одном варианте осуществления первичный гидроколлоидный гелеобразующий агент включает желатин, геллановую камедь или их комбинацию.

Неограничивающие примеры подходящих желатинов включают гидролизаты коллагена крупного рогатого скота (например, кошерный желатин Geliko®, Gelita AG), свиньи (например, D-8 Quick Set 250 Bloom type A, PB Leiner USA) или из рыбных источников (например, GAL/F 10-28, Lapi Желатин). В частности, можно рассмотреть желатин неживотного происхождения, полученный путем ферментации, такой как Geltor® (от Geltor, Inc.).

Неограничивающие примеры подходящих пектинов включают полимеры, которые обычно состоят в основном из звеньев галактуроновой кислоты и метилового эфира галактуроновой кислоты, образующих линейные полисахаридные цепи. Обычно эти полисахариды богаты галактуроновой кислотой, рамнозой, арабинозой и галактозой, например, полигалактуронаны, рамногалактуронаны и некоторые арабинаны, галактаны и арабиногалактаны. Обычно их классифицируют по степени этерификации. В пектине с высоким содержанием (метилового) сложного эфира («НМ») относительно высокая доля карбоксильных групп находится в виде метиловых сложных эфиров, а оставшиеся карбоксильные группы находятся в форме свободной кислоты или в виде ее солей аммония, калия, кальция или натрия; полезные свойства могут варьироваться в зависимости от степени этерификации и степени полимеризации. Пектин, в котором менее 50% карбоксильных звеньев встречается в виде метилового эфира, обычно называют пектином с низким содержанием (метиловых) сложных эфиров или LM-пектином. Обычно пектин с низким содержанием сложноэфирных групп получают из пектина с высоким содержанием сложноэфирных групп обработкой в умеренно кислых или щелочных условиях. Амидированный пектин получают из пектина с высоким содержанием сложноэфирных групп, когда аммиак применяют в процессе щелочной деэтерификации. В данном типе пектина некоторые из оставшихся карбоксильных групп преобразованы в амид кислоты. Полезные свойства амидированного пектина могут варьироваться в зависимости от соотношения сложноэфирных и амидных звеньев и от степени полимеризации. Примеры пектинов включают Genu® LM 12CG-Z от CP Kelco U.S., Inc. (Atlanta, GA).

Неограничивающие примеры подходящих альгинатов включают природные полисахариды, полученные из клеточной стенки различных видов бурых водорослей, состоящей из D-маннуроновой кислоты (M-блок) и L-гулуроновой кислоты (G-блок). Во всем мире собирают множество бурых водорослей типа Phaeophyceae, которые затем превращают в сырье, широко известное как альгинат натрия. Альгинат безопасен как для пищевых продуктов, так и для кожи. Альгинаты из разных видов бурых водорослей часто имеют различную химическую структуру, что приводит к различным физическим свойствам. Коммерческие разновидности альгината извлекают из морских водорослей, включая гигантскую водоросль Macrocystis pyrifera, Ascophyllum nodosum и различные виды Laminaria. Согласно некоторым вариантам осуществления, альгинат выбран из альгиновой кислоты, сложного эфира альгиновой кислоты, альгинатной соли и их комбинаций. В одном варианте осуществления сложный эфир альгиновой кислоты может включать альгинат полипропиленгликоля (PGA). Альгинатную соль можно выбрать из группы, состоящей из солей натрия, калия, аммония и их комбинаций. В одном варианте осуществления альгинатная соль химического соединения представляет собой натриевую соль альгиновой кислоты. Примеры альгинатов включают порошок TICA-algin® 400 от TIC Gums, Inc. (White Marsh, MD).

Неограничивающие примеры подходящих казеинов включают преобладающий фосфопротеин в молоке млекопитающих, отличных от человека, который включает подгруппы (также называемые ниже мономерами) αS1, αS2, β (бета) и κ (каппа). Соответственно, в некоторых вариантах осуществления казеин образован из мономеров казеина, при этом мономеры казеина могут быть одним или несколькими из бета-казеина, каппа-казеина и альфа-казеина. В некоторых вариантах осуществления казеин образуется из мономеров бета-казеина (также называемых в настоящем изобретении β-казеином или β-CN). β-казеин (β-CN), один из четырех основных казеинов, представляет собой белок, который имеет четко определенный гидрофильный N-концевой домен и гидрофобный C-концевой домен, что делает его очень подходящим в контексте вариантов осуществления настоящего изобретения.

Неограничивающие примеры подходящих гелланов включают геллановую камедь, которая представляет собой водорастворимый анионный полисахарид, продуцируемый Pseudomonas elodea. Геллановая камедь содержит повторяющиеся звенья мономеров тетрасахаридов, которые включают два остатка D-глюкозы и по одному из каждого остатка D-глюкуроновой кислоты и L-рамнозы. Типичная геллановая камедь включает геллановую камедь Kelcogel® (CP Kelco).

Неограничивающие примеры подходящих каррагинанов включают полисахарид, экстрагированный из красных водорослей. Для образования геля на основе каппа-каррагинана необходимо присутствие определенных катионов, например, ионов калия; Гели на основе каппа-каррагинана термообратимы. Вязкость раствора каррагинана увеличивается экспоненциально с увеличением концентрации каррагинана; это также зависит от типа каррагинана. Примеры каррагинанов включают каппа-каррагинан (например, Gelcarin 812, FMC BioPolymer); йота-каррагинан (например, Gelcarin 379, FMC BioPolymer).

Неограничивающие примеры подходящих агаров включают полисахариды, полученные из красных водорослей.

Неограничивающие примеры подходящих пуллулановых камедей включают биополимеры линейных углеводов, состоящие из повторяющихся звеньев мальтотриозы, соединенных α-D28(1→6) связями, образующих структуры длинного ступенчатого типа. Пуллулан представляет собой природный внеклеточный полисахарид, выделяемый черным дрожжеподобным грибком Aureobasidium pullulans и несколькими другими нетоксигенными штаммами грибов во время ферментации углеводсодержащего субстрата.

В дополнение к одному или нескольким из перечисленных гелеобразующих агентов (т.е. желатину, пектину, альгинату, казеину, геллановой камеди, каррагенану, агару, пуллуланской камеди) гелеобразная смесь может также содержать один или несколько других гелеобразующих агентов на основе полисахаридов. Примеры других гелеобразующих агентов на основе полисахаридов включают, но не ограничиваются, ксантановую камедь, арабскую камедь, камедь тара, камедь гхатти, камедь карайи, декстран, курдлан, велановую камедь, рамзановую камедь, модифицированные крахмалы или их комбинации.

В одном варианте осуществления, гидроколлоидный гелеобразующий агент (агенты) включает гелеобразующий агент на основе полисахарида, несущий карбоксильные или карбоксилатные группы, где при воздействии катионных сшивающих агентов (например, ионов моно- или многовалентных металлов) образуются сшивающие мостики между межцепочечными и внутрицепочечными карбоксилатными группами.

На основе общей массы сухих ингредиентов, гелеобразующий агент (агенты) может присутствовать в водной гелеобразной матрице в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1% по весу до приблизительно 90% по весу. Например, гелеобразующий агент может присутствовать в гелеобразной матрице в количестве 0,1% по весу, 0,2% по весу, 0,5% по весу, 0,8% по весу, 1,0% по весу, 1,5% по весу, 1,8% по весу, 2,0% по весу, 2,5% по весу, 3,0% по весу, 3,5% по весу, 4,0% по весу, 4,5% по весу, 5,0% по весу, 10% по весу, 15% по весу, 20% по весу, 25% по весу, 30% по весу, 35% по весу, 40% по весу, 45% по весу, 50% по весу, 55% по весу, 60% по весу, 90% по весу или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных.

В одном варианте осуществления, гидроколлоидный гелеобразующий агент содержит желатин, и желатин может присутствовать в количестве 10-90% по весу, таком как в количестве 10% по весу, 20% по весу, 30% по весу, 40% по весу, 50% по весу, 60% по весу, 70% по весу, 80% по весу, 90% по весу, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных. В другом варианте осуществления, гидроколлоидный гелеобразующий агент содержит желатин и пектин, где весовое соотношение желатина и пектина находится в диапазоне 5:1-50:1, таком как 5:1, 8:1, 10:1, 15:1, 20:1, 25:1, 30:1, 35:1, 40:1, 45:1, 50:1, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных. В другом варианте осуществления, гидроколлоидный гелеобразующий агент содержит желатин и альгинат, где весовое соотношение желатина и альгината находится в диапазоне 5:1-50:1, таком как 5:1, 8:1, 10:1, 15:1, 20:1, 25:1, 30:1, 35:1, 40:1, 45:1, 50:1, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных. В другом варианте осуществления, гидроколлоидный гелеобразующий агент содержит желатин и казеин, где весовое соотношение желатина и казеина находится в диапазоне 5:1-50:1, таком как 5:1, 8:1, 10:1, 15:1, 20:1, 25:1, 30:1, 35:1, 40:1, 45:1, 50:1, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных. В другом варианте осуществления, гидроколлоидный гелеобразующий агент содержит желатин и геллан, где весовое соотношение желатина и геллана находится в диапазоне 5:1-50:1, таком как 5:1, 8:1, 10:1, 15:1, 20:1, 25:1, 30:1, 35:1, 40:1, 45:1, 50:1, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных. В другом варианте осуществления, гидроколлоидный гелеобразующий агент содержит желатин и каррагинан, где весовое соотношение желатина и каррагинана находится в диапазоне 5:1-50:1, таком как 5:1, 8:1, 10:1, 15:1, 20:1, 25:1, 30:1, 35:1, 40:1, 45:1, 50:1, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных. В еще другом варианте осуществления, гидроколлоидный гелеобразующий агент содержит желатин и один или более дополнительных гелеобразующих агентов на основе полисахаридов, где весовое соотношение желатина и гелеобразующего агента (агентов) на основе полисахарида находится в диапазоне 5:1-50:1, таком как 5:1, 8:1, 10:1, 15:1, 20:1, 25:1, 30:1, 35:1, 40:1, 45:1, 50:1, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных.

Наполнитель

В одном аспекте настоящего изобретения, гелеобразующая смесь может дополнительно содержать наполнитель, который может быть материалом, который может увеличивать процентное содержание сухого материала в гелеобразной матрице. В одном из аспектов наполнитель может дополнительно действовать как антипластификатор, делая хрупкую оболочку более устойчивой к деформации или разрушению. В другом аспекте наполнитель может дополнительно действовать как пластификатор, улучшающий технологичность гелеобразующей смеси и/или гибкость гелеобразной матрицы. Примеры наполнителей могут включать, но не ограничиваются, производные крахмала, такие как частично желатинизированный высокоамилозный крахмал, декстрин, мальтодекстрин, иннулин, сахарозу, аллюлозу, тагатозу, циклодекстрин (альфа, бета, гамма или модифицированный циклодексрин); производные целлюлозы, такие как микрокристаллическая целлюлоза (MCC), гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC), гидроксипропилцеллюлоза (HPC), метилцеллюлоза (MC) или карбоксиметилцеллюлоза (CMC); поливиниловый спирт; полиолы с непластифицирующими свойствами; трегалозу; эритритол; мальтитол; маннитол; ксилитол; глицерин; триацетин; полиэтиленгликоль, полиолы с пластифицирующими или увлажняющими свойствами; или комбинации двух или более из вышеперечисленных. Например, в одном варианте осуществления наполнитель выбран из группы, состоящей из сорбитола, глицерина, маннита, сахарозы, трегалозы, пропиленгликоля, ксилита, эритрита и их комбинаций. В расчете на общую массу ингредиентов в сухом состоянии, наполнитель может присутствовать в гелеобразной матрице в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 60% по весу. Например, наполнитель может присутствовать в гелеобразной матрице в количестве 0,1% по весу, 0,2% по весу, 0,5% по весу, 0,8% по весу, 1,0% по весу, 1,5% по весу 2,0% по весу, 2,5% по весу, 3,0% по весу, 4,0% по весу, 5,0% по весу, 7,5% по весу, 10% по весу, 12,5% по весу, 15% по весу, 17,5% по весу, 20% по весу, 25% по весу, 35% по весу, 45% по весу, 50% по весу, 60% по весу, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных. В одном варианте осуществления, гелеобразная матрица содержит 85-93% по весу желатина и 7-15% по весу сорбитола, в расчете на общую массу ингредиентов в сухом состоянии.

Гидрогелевую матрицу материалов на основе гидрогеля получают из водной гелеобразующей смеси. Соответственно, гелеобразующая смесь содержит водную смесь гидроколлоидного гелеобразующего агента (агентов), наполнителя, и т.д. в воде. Обычное весовое соотношение воды к неводным (сухим) ингредиентам находится в диапазоне 1:1-20:1. Предпочтительно, вода, применяемая для внешней фазы, представляет собой очищенную воду, такую как дистиллированная вода, деионизированная вода или вода обратного осмоса, но технологическая (водопроводная) вода является пригодной. Если применяют технологическую воду, которая может содержать соли щелочных или щелочноземельных металлов, с альгинатом или кислотным полисахаридом, гидроколлоидный гелеобразующий агент (например, геллановую камедь), секвестрант или комплексообразующий можно добавлять к гелеобразующей смеси, чтобы свести к минимуму несвоевременную или неконтролируемую гелеобразование. Количество секвестранта составляет самое большое 2% по весу, предпочтительно самое большое 1% по весу и даже более предпочтительно самое большое 0,5% по весу, где % по весу рассчитывают на основе общего сухого веса ингредиентов оболочки. Секвестрант может включать соль, предпочтительно выбранную из группы, включающей цитрат тринатрия, фосфат тринатрия, пирофосфат тетранатрия, гексаметафосфат натрия и их смеси.

В данном конкретном варианте осуществления, в котором применяют секвестрант в гелеобразующей смеси, несшитую область поверхности гелеобразной матрицы можно обрабатывать отверждающим раствором, который содержит один или несколько сшивающих агентов, после образования гелевой матрицы. Например, катион-содержащая соль в композиции, которая служит для усиления закрепляющей способности гелеобразующих агентов. Предпочтительно соль содержит такие катионы, как K⁺, Li⁺, Na⁺, NH₄⁺, Ca²⁺ или Mg²⁺ и т.д. Количество катионов является от меньшим чем 5% по весу, предпочтительно меньшим чем 3% по весу, более предпочтительно 0,01% по весу до 3% по весу, даже более предпочтительно от 0,5% по весу до 2% по весу, особенно 0,01-1% по весу, где % по весу рассчитывают относительно сухого веса ингредиентов водной гелеобразующей смеси.

Альтернативно, гелеобразующая смесь может дополнительно содержать катионный сшивающий агент. Примеры катионных сшивающих агентов включают соль, такую как соли, содержащие K⁺, Li⁺, Na⁺, NH₄⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ или их комбинации. Концентрация катионного сшивающего агента в водной гелеобразующей смеси может быть меньшей чем 2% по весу, где % по весу рассчитывают относительно ингредиентов по сухой массе (например, гидроколлоид, наполнитель и т.д.) в гелеобразующей смеси. Например, катионный сшивающий агент может присутствовать в количестве 0,1% по весу, 0,25% по весу, 0,5% по весу, 0,75% по весу, 0,9% по весу, 1,0% по весу, 1,1% по весу, 1,25% по весу, 1,50% по весу, 1,75% по весу, 1,9% по весу, 2,0% по весу, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных. Вариации количества катионного сшивающего агента относительно количества реакционноспособного гелеобразующего агента обеспечивают аспект для регулирования вязкости гелеобразной матрицы и текстурных свойств гелевой матрицы.

Гелеобразующая смесь может также дополнительно содержать консерванты или бактерициды, такие как бензоат, парабены, диолы, хлорид цетилпиридиния, диазолидинилмочевина или любые консерванты, применяемые для пищевых, фармацевтических или косметических продуктов. Данные консерванты могут быть пригодны, если материалы на основе гидрогеля недостаточно высушены для подавления роста бактерий, плесени и дрожжей (т.е. активность воды (Aw) равна 0,6 или меньше). Активность воды (Aw), как известно специалисту в данной области техники, иногда называют «свободной» или «доступной» водой в системе, которая не связана с неводными составляющими. Ее можно правильно определить как парциальное давление пара влаги в продуктах питания, деленное на равновесное давление пара чистой воды при той же температуре. Величину активности воды можно измерить, применяя LabMaster-aw от Novasina AG (Лахен, Швейцария) при 25°C.

Активные ингредиенты

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, материалы на основе гидрогеля содержат один или более активных ингредиентов. Активные ингредиенты могут содержать множество различных веществ, таких как консерванты, антиоксиданты, разбавители, сахара, заменители сахара, сахарные спирты, подсластители, потребляемые кислоты, красители, красители, пигменты, усилители вкуса, ароматизирующие вещества, ароматизаторы, эфирные масла, охлаждающие и/или освежающие вещества, нутрицевтики, фармацевтически активные вещества, противомикробные агенты, противовоспалительные вещества, вещества для ухода за зубами, ферменты, регуляторы pH, микроэлементы, минералы, витамины, жирные масла, силиконовые масла, жиры, разбавители или экстракты трав. Согласно одному варианту осуществления, материалы на основе гидрогеля содержат одну или несколько композиций ароматизаторов или отдушек, которые могут включать натуральные или синтетические ароматизаторы и/или отдушки. Неограничивающие примеры подходящих отдушек представляют собой фруктовые, кондитерские, цветочные, сладкие, древесные отдушки. Примерами подходящих ароматизаторов являются ваниль, кофе, шоколад, корица, мята.

Ароматическая композиция, применяемая согласно настоящему изобретению, содержит липофильные или амфифильные ароматизирующие вещества. Липофильные ароматизирующие вещества предпочтительно применяют в контексте настоящего изобретения и, таким образом, инкапсулируют в материал на основе гидрогеля. Неограничивающие примеры подходящих ароматизирующих веществ включают масла мяты перечной, масла мяты курчавой, масла эвкалипта, масла грушанки, масла корицы, масла кассии, масла аниса, масла горького миндаля, масла гвоздики, масла семян петрушки, масла цитрусовых, ваниль (экстракты), предпочтительно применяют фруктовые ароматизирующие композиции, имеющий вкусы, ориентированные, например, на яблоко, грушу, персик, виноград, клубнику, малину, вишню или ананас.

Ароматизирующие вещества принадлежат к различным химическим группам, таким как группа, включающая углеводороды, алифатические спирты, алифатические альдегиды и их ацетали, алифатические кетоны и их оксимы, алифатические серосодержащие соединения, алифатические нитрилы, сложные эфиры алифатических карбоновых кислот, ациклические терпеновые спирты, ациклические терпеновые альдегиды и кетоны, циклические терпеновые спирты, циклические терпеновые альдегиды и кетоны, циклические спирты, циклоалифатические карбоновые кислоты, ароматические углеводороды, аралифатические спирты, сложные эфиры аралифатических спиртов и алифатических карбоновых кислот, аралифатические эфиры, ароматические и аралифатические альдегиды, ароматические и аралифатические кетоны, ароматические и аралифатические карбоновые кислоты и сложные эфиры, азотистые ароматические соединения, фенолы, фениловые сложные эфиры, фениловые эфиры, гетероциклические соединения, лактоны и их комбинации.

Ароматизирующие вещества предпочтительно выбраны из группы, состоящей из: ацетофенона, аллилкапроната, альфа-ионона, бета-ионона, анисальдегида, анизилацетата, анизилформиата, бензальдегида, бензотиазола, бензилацетата, бензилового спирта, бензилбензоата, бета-ионона, бутилбутирата, бутилкапроата, бутилиденфталида, карвона, камфена, кариофиллена, цинеола, циннамилацетата, цитраля, цитронеллола, цитронеллаля, цитронеллилацетата, циклогексилацетата, цимола, дамаскона, декалактона, дигидрокумарина, диметилантранилата, диметилантранилата, додекалактона, этоксиэтилацетата, этилмасляной кислоты, этилбутирата, этилкаприната, этилкапроната, этилкротоната, этилфуранеола, этилгваякола, этилизобутирата, этилизовалерата, этиллактата, этилметилбутирата, этилпропионата, эвкалиптола, эвгенола, этилгептилата, 4-(п-гидроксифенил)-2-бутанона, гамма-декалактона, гераниола, геранилацетата, грейпфрутового альдегида, метилдигидрожасмоната (например, гедиона), гелиотропина, 2-гептанона, 3-гептанона, 4-гептанона, транс-2-гептеналя, цис-4-гептеналя, транс-2-гексеналя, цис-3-гексенола, транс-2-гексеновой кислоты, транс-3-гексеновой кислоты, цис-2-гексенилацетата, цис-3-гексенилацетата, цис-3-гексенилкапроната, транс-2-гексенилкапроната, цис-3-гексенилформиата, цис-2-гексилацетата, цис-3-гексилацетата, транс-2-гексилацетата, цис-3-гексилформиата, пара-гидроксибензилацетона, изоамилового спирта, изоамилизовалерата, изобутилбутирата, изобутиральдегида, метилового эфира изоэвгенола, изопропилметилтиазола, лауриновой кислоты, левулиновой кислоты, линалоола, оксида линалоола, линалилацетата, ментола, ментофурана, метилантранилата, метилбутанола, метилмасляной кислоты, 2-метилбутилацетата, метилкапроната, метилциннамата, 5-метилфурфурола, 3,2,2-метилциклопентенолона, 6,5,2-метилгептенона, метилдигидрожасмоната, метилжасмоната, 2-метилметилбутирата, 2-метил-2-пентеновой кислоты, метилтиобутирата, 3,1-метилтиогексанола, 3-метилтиогексилацетата, нерола, нерилацетата, транс, транс,2,4-нонадиеналя, 2,4-нонадиенола, 2,6-нонадиенола, 2,4-нонадиенола, нооткатона, дельта-окталактона, гамма-окталактона, 2-октанола, 3-октанола, 1,3-октенола, 1-октилацетата, 3-октилацетата, пальмитиновой кислоты, паральдегида, фелландрена, пентандиона, фенилэтилацетата, фенилэтилового спирта, фенилэтилизовалерата, пипероналя, пропиональдегида, пропилбутирата, пулегона, пулегола, синенсаля, сульфурола, терпинена, терпинеола, терпинолена, 8,3-тиоментанона, 4,4,2-тиометилпентанона, тимола, дельта-ундекалактона, гамма-ундекалакатона, валенцена, валериановой кислоты, ванилина, ацетоина, этилванилина, изобутирата этилванилина, 2,5-диметил-4-гидрокси-3(2H)-фуранона, гомофуранеола, гомофуронола, 5-этил-2-метил-4-гидрокси-3(2H)-фуранона, мальтола и производных мальтола, кумарина и производных кумарина, гамма-лактонов, гамма-ундекалактона, гамма-ноналактона, гамма-декалактона, дельта-лактонов, 4-метил-дельта-декалактона, массойного лактона, дельта-декалактона, туберозного лактона, метилсорбата, диваниллина, 4-гидрокси-2(или 5)-этил-5 (или 2)-метил-3(2H)фуранона, 2-гидрокси-3-метил-2-циклопентенона, 3-гидрокси-4,5-диметил-2(5H)-фуранона, изоамилового эфира уксусной кислоты, этилового эфира масляной кислоты, н-бутилового эфира масляной кислоты, изоамилового эфира масляной кислоты, этилового эфира 3-метилмасляной кислоты, этилового эфира н-гексановой кислоты, аллилового эфира н-гексановой кислоты, н-бутилового эфира н-гексановой кислоты, этилового эфира н-октановой кислоты, этил-3-метил-3-фенилглицидата, этил-2-транс-4-цис-декадиеноата, 4-(п-гидроксифенил)-2-бутанона, 1,1-диметокси-2,2,5-триметил-4-гексана, 2,6-диметил-5-гептен-1-аля и фенилацетальдегида, 2-метил-3-(метилтио)фурана, 2-метил-3-фурантиола, бис(2-метил-3-фурил)дисульфида, фурфурилмеркаптана, метионаля, 2-ацетил-2-тиазолина, 3-меркапто-2-пентанона, 2,5-диметил-3-фурантиола, 2,4,5-триметилтиазола, 2-ацетилтиазола, 2,4-диметил-5-этилтиазола, меркапто-3-метил-1-бутанола, 2-ацетил-1-пирролина, 2-метил-3-этилпиразина, 2-этил-3,5-диметилпиразина, 2-этил-3,6-диметилпиразина, 2,3-диэтил-5-метилпиразина, 3-изопропил-2-метоксипиразина, 3-изобутил-2-метоксипиразина, 2-ацетилпиразина, 2-пентилпиридина, (E, E)-2,4-декадиеналя, (E, E)-2,4-нонадиеналя, (E)-2-октеналя, (E)-2-ноненаля, 2-ундеценаля, 12-метилтридеканаля, 1-пентен-3-оня, 4-гидрокси-2,5-диметил-3(2H)-фуранона, гуаякола, 3-гидрокси-4,5-диметил-2(5H)-фуранона, 3-гидрокси-4-метил-5-этил-2(5H)-фуранона, коричного альдегида, коричного спирта, метилсалицилата, изопулегола и других стереоизомеров, энантиомеров, позиционных изомеров, диастереомеров, цис/транс-изомеров или эпимеров (явно не упомянутые) данных веществ.

Для цели настоящего изобретения ароматизирующие вещества можно разделить на три группы, в зависимости от их log K_o/w и, а именно так, что каждая группа связана со степенью сложности инкапсулирования соответствующего ароматизирующего вещества.

Ароматизирующие вещества с log K_o/w ≥2 представляют собой липофильные соединения, которые довольно легко инкапсулировать. В одном варианте осуществления бесшовная капсула в форме материала на основе гидрогеля может включать в ядро более 50% по весу и до 95% по весу ароматизирующих веществ с log K_o/w≥2, исходя из общей массы капсула. Примеры липофильных ароматизирующих веществ включают, но не ограничиваются ими, карвон (log log K_o/w=2,23), гамма-декалактон (log K_o/w=2,42), этилкапроат (log K_o/w=2,83), линалоол (log K_o/w=3,28) и бета-пинен (log K_o/w=4,37).

Ароматизирующие вещества с log K_o/w между 1 и 2 могут рассматриваться как амфифильные соединения и их сравнительно труднее инкапсулировать. В одном варианте осуществления бесшовная капсула в форме материалов на основе гидрогеля может включать в свое ядро по меньшей мере от 10% по весу и до 50% по весу ароматизирующих веществ с log K_o/w от 1 до 2, исходя из общей массы капсулы. Во второй группе ароматизирующих веществ находятся такие вещества, как этилбутират (log K_o/w=1,77), бензальдегид (log K_o/w=1,64), изоамиловый спирт (log K_o/w=1,28), этилпропионат (log K_o/w=1,24) и диацетил(бутандион) (log K_o/w=1,33).

Ароматизирующие вещества с K_o/w ≤1 являются амфифильными по отношению к гидрофильным веществам, и их особенно трудно инкапсулировать. В одном варианте осуществления форма бесшовной капсулы из материалов на основе гидрогеля может включать в свое ядро до 10% по весу ароматизирующих веществ с log K_o/w≤1, исходя из общей массы капсулы. В данную третью группу ароматических веществ входят такие вещества, как этиллактат (log K_o/w=0,88), анизальдегид (log K_o/w=0,95), масляная кислота (log K_o/w=0,78), этилацетат (log K_o/w=0,75).

В одном варианте осуществления, ароматизирующее вещество, содержащееся в растворенной или диспергированной форме в ядре или гидрогелевой матрице материала на основе гидрогеля, может содержать 10% по весу или более, в расчете на общую массу ароматизирующей композиции, одного или нескольких ароматизирующих веществ с log K_o/w<2. Если ароматизирующее вещество присутствует в ядре в растворенной форме (например, однофазной), то пропорцию ароматизирующих веществ с log K_o/w <1 следует, однако, поддерживать как можно меньшей, чтобы предотвратить неприемлемую потерю вкуса и предпочтительно не более 1% по массе от общей массы ароматизатора. Когда ароматизатор в материале на основе гидрогеля находится в дисперсной форме, например, в двухфазной форме, то склонность к разделению ароматических веществ в гидрогелевой матрице (например, оболочке капсулы) можно снизить по сравнению с растворенным ароматизатором, так что также одно или несколько ароматизирующих веществ с log K_o/w <1,0 могут содержаться в ароматизаторе, например, в диапазоне от 0,5 до 3,0% по массе от общей массы ароматизатора в материале на основе гидрогеля.

Кроме того, подходящими индивидуальными веществами в качестве части ароматизирующего вещества являются вещества, обладающие охлаждающим освежающим действием в горле или в полости рта или носа. Неограничивающие примеры включают ментол, ментон, глицеринацетат ментона, ментилацетат, ментилметиловый эфир, метонацетали, карбонаты ментола, ментиллактат, ментилсукцинаты (такие как мономентилсукцинат, продаваемый под торговым названием PHYSCOOL®), замещенные ментил-3-карбоксамиды (например, N-этиламид ментил-3-карбоновой кислоты), 2-изопропил-N-2,3-триметилбутанамид, замещенные циклогексанкарбоксамиды, 3-ментоксипропан-1,2-диол, 2-гидроксиэтилментилкарбонат, 2-гидроксипропилментилкарбонат, ментиловый эфир N-ацетилглицина, изопулегол, ментильные эфиры гидроксикарбоновой кислоты (например, ментил-3-гидроксибутират), 2-меркаптоциклодеканон, ментил-2-пирролидин-5-онкарбоксилат, 2,3-дигидрокси-п-ментан, 3,3,5-триметилциклогексанонглицеринкеталь, 3-ментил-3,6-ди- и -триоксаалканоаты, 3-ментилметоксиацетат, ицилин, 1,8-цинеол (эвкалиптол), карвон, альфа-терпинеол, тимол, метилсалицилат, 2'-гидроксипропиофенон или комбинацию двух или более из вышеперечисленных.

Ароматизирующая композиция может также содержать один или несколько подсластителей с применением солюбилизирующих агентов, при необходимости. Обычно подходящие подсластители включают сахарин (необязательно в виде соли натрия, калия или кальция), аспартам, цикламат (необязательно в виде соли натрия или кальция), ацесульфам-K, дигидрохалкон неогесперидина. Кроме того, можно также применять другие подсластители, такие как стевиолы, стевиозид, ребаудиозид А, глицирризин, осладин, бразцеин, миракулин, пентадин, филлодулцин, дигидрохалкон, арилмочевины, тризамещенные гуанидины, глицирризин, супераспартам, суозан, сукралозу (трихлорогалактозесахарозу или TGS), алитам, монеллин, а также другие натуральные или искусственные подсластители.

Материалы на основе гидрогеля, содержащие инкапсулированный ароматизатор и/или отдушку, можно получить способами, обычно применяемыми в данной области техники. Неограничивающие примеры включают коэкструзию, капельный способ или простую или сложную коацервацию, эмульгирование и заливку в форму и т.д. В соответствии с вариантом осуществления материал на основе гидрогеля может иметь сферическую форму (например, капсула или шарик). Неограничивающие примеры включают материалы на основе гидрогеля, показанные на фигурах 2А-2С. После того, как материал на основе гидрогеля, содержащий инкапсулированный ароматизирующую и/или ароматическую композицию, сформирован, и избыток воды удален из гидрогелевой матрицы до приемлемого уровня сухости (или активности воды), неокрашенный материал на основе гидрогеля готов к окрашиванию. Например, содержание воды материалов на основе гидролгеля может составлять приблизительно 25% по весу или меньше, такую как 25% по весу, 20% по весу, 15% по весу, 10% по весу, 9% по весу, 8% по весу, 7% по весу, 6% по весу, 5% по весу, 4% по весу, 3% по весу, 2% по весу, 1% по весу или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных, где % по весу рассчитывают относительно веса материала на основе гидрогеля. Осушители, такие как диоксид кремния или крахмал, можно применять для облегчения сушки неокрашенного материала на основе гидрогеля, а также для предотвращения его комкования или агрегации.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, водную композицию красителя, содержащую воду и красящий материал, наносят на внешнюю поверхность неокрашенных материалов на основе гидрогеля. Водный раствор, дисперсию или эмульсию красящего материала наносят таким образом, чтобы равномерно распределить количество по материалам. В одном варианте осуществления материалы на основе гидрогеля можно перемешивать или смешивать одновременно с нанесением красящего материала. В одном варианте осуществления водную композицию красителя наносят любым подходящим способом, широко известным в данной области техники, например, распылением или дозированием. В одном варианте осуществления водную композицию красителя наносят распылением в сушилке с псевдоожиженным слоем. В другом варианте осуществления водную композицию красителя распыляется или дозируется в устройстве для нанесения покрытия. Без привязки к какой-либо конкретной теории считают, что вода, поглощенная внешней поверхностью гидрогелевой матрицы, мигрирует в гидрогелевую матрицу, увлекая за собой красящий материал. После испарения воды из гидратированной части красящий материал остается внутри гидрогелевой матрицы для придания цвета без существенного ущерба для содержащейся в ней вкусовой/ароматизирующей композиции.

Неограничивающие примеры красящих материалов, пригодных для применения в вариантах осуществления настоящего изобретения включают водорастворимые красители или органические растворимые красители. В одном варианте осуществления красящий материал представляет собой синтетический или искусственный краситель. В другом варианте осуществления, красящий материал представляет собой натуральный краситель. Термин «натуральный краситель» относится к натуральным ингредиентам, которые освобождены от сертификации Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (US FDA), или тем красителям, которые одобрены Европейским управлением по безопасности пищевых продуктов (EFSA). Примеры природных красителей включают, но не ограничиваются, антоцианы, хлорофиллы, каротиноиды, соединения бетанина из растительных источников, таких как куркума, морковь, тыква, сладкий картофель, шафран, люцерна, перец и подобных. Другой такой натуральный краситель представляет собой экстракт спирулины, полученный из высушенной биомассы цианобактерий Arthrospira platensis, который содержит синие фикоцианины и одобрен FDA (21 CFR 73 530) в качестве природной альтернативы искусственному синему FD&C Blue № 1 в пищевых продуктах, таких как конфеты и жевательная резинка. Одним из коммерческих источников синих фикоцианинов, полученных из спирулины, является Linablue®, который производится DIC LIFETEC Co., Ltd. (Токио, Япония). Красители, содержащие фикоцианины, часто сушат распылением со стабилизаторами, такими как трегалоза или другие полиолы. Также доступны композиции, не содержащие трегалозы, такие как Vegebrite® Ultimate Spirulina, производимый Naturex S.A. (Авиньон, Франция). Другие натуральные окрашивающие агенты также можно получить у Kancor Ingredients, Ltd (Керала, Индия), включая натуральные пигменты, продаваемые по процессу стабилизации цвета C-CAPTURE компании Kancor. Еще один натуральный краситель представляет собой EXBERRY® "Cherry Red Powder" (GNT USA, Inc. GNT № продукта 153901), который представляет собой смесь концентратов черной моркови и гибискуса.

В одном варианте осуществления, красящий материал содержит термически нестабильный краситель, который претерпевает вызванное температурой изменение параметра внешнего вида цвета при воздействии температуры, превышающей температуру термического разложения красящего материала, в присутствии или отсутствии воды. Параметр внешнего вида цвета выбран из группы, состоящей из оттенка, красочности, насыщенности, светлоты, яркости и глубина окраски. Температура термического разложения красящего материала в присутствии или отсутствии воды может составлять приблизительно 40°C, приблизительно 45°C, приблизительно 50°C, приблизительно 55°C, приблизительно 60°C, приблизительно 65°C, приблизительно 70°C, приблизительно 75°C, приблизительно 80°C, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных. Температуру термического разложения красящего материала можно определить эмпирически путем оценки стабильности красителя в условиях окрашивания и/или сушки и температуре(ах).

Количество красителя или пигмента в красящем материале должно быть достаточным для придания требуемых параметров внешнего вида цвета, таких как оттенок, красочность, насыщенность, светлота, яркость и/или глубина окраски. Например, в одном варианте осуществления, массовое отношение красителя или пигмента к материалу на основе гидрогеля составляет от приблизительно 1:200 до приблизительно 1:10, такое как 1:200, 1:150, 1:100, 1:50, 1:40, 1:30, 1:20, 1:10, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных. Например, в другом варианте осуществления, массовое отношение красящего материала к материалу на основе гидрогеля составляет от приблизительно 1:200 до приблизительно 1:10, 1:150-1:100 или 1:200-1:50. Красящий материал должен быть диспергируемым или растворимым в количестве воды, применяемом для нанесения водной композиции красителя.

Предпочтительно, вода, применяемая для получения водной композиции красителя, представляет собой очищенную воду, такую как дистиллированная вода, деионизированная вода или вода обратного осмоса, но технологическая (водопроводная) вода является пригодной. Количество воды, применяемое для нанесения красящего материала на материал на основе гидрогеля, должно быть достаточным для растворения/суспендирования необходимого количества красящего материала, но должно быть ограничено, чтобы не повлиять пагубно на физическую целостность гидрогелевой матрицы или ее способность содержать в себе вкусовую/ароматизирующую композицию. В одном варианте осуществления, количество воды может быть основано на всей массе материалов на основе гидрогеля или на массе компонента гидрогелевой матрицы материала на основе гидрогеля. В одном варианте осуществления, отношение массы водной композиции красителя (масса воды и красящего материала) к массе множества материалов на основе гидрогеля находится в пределах диапазона от приблизительно 1:1 до приблизительно 1:19, такое как 1:19, 1:17, 1:15, 1:12, 1:10, 1:9, 1:8, 1:7, 1:5, 1:4, 1:3, 1:2, 1:1 или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных. Например, отношение массы водной композиции красителя к массе множества материалов на основе гидрогеля может быть в пределах диапазона 1:19-1:4. В другом варианте осуществления, отношение массы водной композиции красителя (масса воды и красящего материала) к массе гидрогелевой матрицы находится в пределах диапазона от приблизительно 3:1 до приблизительно 1:7, такое как 3:1, 5:2, 2:1, 3:2, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных. Например, отношение массы водной композиции красителя к массе гидрогелевой матрицы может быть в пределах диапазона 1:1-1:3. Когда количество воды является слишком низким, краситель абсорбируется неравномерно, и в результате образуются пятнистые, неоднородно окрашенные материалы на основе гидрогеля. Когда количество воды является большим, материалы на основе гидрогеля могут стать чрезмерно гидратированными, и затем могут агломерироваться и слипаться. Кроме того, способность гидрогелевая матрица сохранять вкусовую и/или ароматизирующую композицию может быть нарушена.

В другом варианте осуществления, количество воды может быть основано на заданном коэффициенте набухания, который представляет собой просто отношение массы гидратированной гелевой матрицы к массе сухой гелевой матрицы. Каждая гелевая матрица, состоящая из гидроколлоидного гелеобразующего агента(ов) и наполнителей, способна поглощать значительное количество воды. Степень водопоглощения может зависеть от множества факторов, типа и количества гидроколлоида, типа и количества наполнителя, степени сшивания гелевой сети, а также температуры, pH, ионной силы и т.д. воды. Например, коэффициенты набухания от 4 до 12 являются наиболее общими. Согласно одному варианту осуществления, количество воды, применяемое для нанесения красящего материала на материалы на основе гидрогеля, является достаточным для достижения степени набухания в диапазоне от 0,1 до приблизительно 3, такое как 0,1, 0,25, 0,5, 0,75, 1, 1,5, 2, 2,5, 3, или в диапазоне между любыми двумя из вышеперечисленных.

Без привязки к какой-либо конкретной теории, заявители полагают, что избыточные количества смешивающихся с водой сорастворителей в водной композиции красителя может также приводить к потери вкусовой и/или ароматизирующей композиции. Более того, некоторые летучие и/или амфифильные вкусовые или ароматизирующие ингредиенты могут быть выборочно потеряны, что приводит к изменению сохраняемой вкусовой/ароматизирующей композиции. Таким образом, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, водная композиция красителя содержит меньшим чем 25% (об/об) смешивающегося с водой сорастворителя. Примеры смешивающихся с водой сорастворителей включают, но не ограничиваются, C1-C4 спирты, такие как метанол, этанол, пропанол, бутанол, пропиленгликоль или глицерин, или C3-C4 кетоны, такие как ацетон или метилэтилкетон. В одном варианте осуществления, водная композиция красителя содержит 10% (об/об) или меньше смешивающегося с водой сорастворителя. В другом варианте осуществления, водная композиция красителя содержит 5% (об/об) или меньше смешивающегося с водой сорастворителя. В другом варианте осуществления, водная композиция красителя по существу не содержит/свободна от каких-либо смешивающихся с водой сорастворителей. Как применяют в настоящем изобретении, "по существу свободна" обозначает, что 2% по весу или меньше смешивающегося с водой сорастворителя присутствует в водном растворе красителя. В еще другом варианте осуществления, водная композиция красителя не содержит/свободна от каких-либо смешивающихся с водой сорастворителей, которые были добавлены намеренно. Таким образом, в одном варианте осуществления, водная композиция красителя не содержит/свободна от этанола, пропанола, бутанола, пропиленгликоля, глицерина, ацетона и/или метилэтилкетона. Соответственно, в другом варианте осуществления, водная композиция красителя состоит из воды и красящего материала.

После или одновременно с нанесением водного раствора красителя обработанные материалы на основе гидрогеля смешивают или встряхивают, чтобы способствовать диспергированию или распределению неабсорбированной части водной композиции красителя на любых необработанных поверхностях. Обработанные материалы на основе гидрогеля перемешивают или встряхивают в течение достаточного периода времени, чтобы позволить по существу всей водной композиции красителя абсорбироваться в гидрогелевой матрице. В одном варианте осуществления, нанесение водной композиции красителя и смешивание можно осуществлять одновременно в дражировочном устройстве или в устройстве с псевдоожиженным слоем.

После того, как водная композиция красителя была по существу абсорбирована в гидрогелевой матрице, водную часть абсорбированного раствора красителя можно удалять с окрашенных материалов на основе гидрогеля. В одном варианте осуществления температуру воздушного потока через устройство с псевдоожиженным слоем увеличивают до температуры, достаточной для облегчения удаления воды-носителя в желаемой степени. Способ сушки можно проводить при одной температуре (изотермический) или можно варьировать (например, постепенный или ступенчатый).

Температура не должна превышать любую температуру термического разложения красящего материала или вкусовой/ароматизирующей композиции. В одном варианте осуществления максимальная температура сушки составляет 80°C или меньше, например, 75°C, 70°C, 65°C, 60°C, 55°C, 50°C, 45°C, 40°C или 35°C, чтобы получить требуемый окрашенный материал на основе гидрогеля, имеющий ожидаемые цветовые характеристики и активность воды, без существенных изменений вкусовой/ароматизирующей композиции. В одном варианте осуществления окрашенные капсулы сушат в многостадийном способе, выполняемом при 35°C на первой стадии, при 40°C на второй стадии и при 45°C на третьей стадии. Способ сушки можно проводить при пониженном давлении (<760 торр).

Ссылаясь на фигуры 3A-3C, показаны различные варианты осуществления окрашенных материалов на основе гидрогеля, соответствующих их неокрашенным вариантам, показанным на фигурах 2A-2C, соответственно. Специальная ссылка на фигуру 3A, после обработки неокрашенного материала на основе гидрогеля 30, показанного на фигуре 2A, в соответствии со способом, описанным на фигуре 1, обеспечивают окрашенный материал на основе гидрогеля 60, который содержит окрашенную внешнюю оболочку 62 гидрогелевой матрицы и внутреннее ядро 34, содержащее однофазную ароматизирующую или вкусовую композицию, которая по существу не изменяется в процессе окрашивания. На или вблизи внешней поверхности 68 оболочки 62 краситель более сконцентрирован по сравнению с внутренней поверхностью 66 оболочки 62.

Ссылаясь на фигуру 3B, после обработки неокрашенного материала на основе гидрогеля 40, показанного на фигуре 2B, в соответствии со способом, описанным на фигуре 1, получают окрашенный материал на основе гидрогеля 70, который содержит окрашенную внешнюю оболочку 72 гидрогелевой матрицы и внутреннее ядро 44, содержащее двухфазную вкусовую или ароматизирующую композицию 47, которая по существу не изменилась в процессе окрашивания. На или вблизи внешней поверхности 78 оболочки 72 краситель более концентрирован по сравнению с внутренней поверхностью 76 оболочки 72.

Ссылаясь на фигуру 3C, после обработки неокрашенного материала на основе гидрогеля 50, показанного на фигуре 2C, в соответствии со способом, описанным на фигуре 1, обеспечивают окрашенный материал на основе гидрогеля 80, содержащий окрашенную гидрогелевую матрицу 83, содержащую вкусовую или ароматизирующую композицию 52, которая по существу не изменилась в процессе окраски. На или около внешней поверхности 88 гидрогелевой матрицы 83 краситель концентрируется, но концентрация красителя уменьшается дальше в матрице, пока не достигнет области 86, которая может по существу не содержать/быть свободной от какого-либо красителя.

Окрашенные материалы на основе гидрогеля можно подвергнуть дальнейшей обработке, такой как полировка или покрытие шеллаком пищевого качества или другим съедобным барьерным материалом, таким как воски, жирные спирты и подобные. Окрашенный материал на основе гидрогеля можно добавлять в продукты питания, такие как кондитерские изделия.

Неограничивающие примеры окрашенных материалов на основе гидрогеля, полученные в соответствии с подробным описанием, описаны ниже. Примеры приведены только с целью иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего изобретения или способ, которым оно может быть осуществлено на практике. Другие примеры будут понятны специалисту в данной области техники.

ПРИМЕРЫ

Примеры формы бесшовной капсулы, заполненной ароматизатором, материалов на основе гидрогеля можно получить в соответствии с общими способами, описанными в публикациях патентных заявок США № US2009/0304784 или US2009/0208568 или французских патентных заявках № FR1872369 или FR1872372, каждая из которых полностью включена в настоящее изобретение с помощью ссылки. После сушки до достаточной степени капсулы можно окрашивать требуемым красящим материалом в соответствии с вариантами осуществления, описанными в настоящем изобретении.

Подходящее количество воды, применяемое для нанесения красящего материала на материалы на основе гидрогеля, можно определить эмпирически в соответствии с общим способом, изложенной ниже. Пробные образцы сухих бесшовных капсул на основе желатина (около 1% воды по весу) обрабатывали увеличивающимся количеством водной композиции красителя (содержащей около 1% по весу спирулины Linablue®, где % по весу вещества красителя основывается на веса капсул), перемешивали и высушили. Оценивали однородность цветопоглощения и физическую целостность оболочки на основе желатина. В таблице 1 ниже подробно описаны количество воды, относительное массовые отношения и наблюдения.

Таблица 1: Примеры окрашивания желатиновых капсул спирулиной.

Опыт # вода (% по весу) капсула (% по весу) Отношение вода:капсула Желатин (% по весу) Отношение вода:желатин комментарии 1 1 99 1:99 27,19 1:27,2 Пятнистый цвет 2 2 98 1:49 26,91 1:13,5 Пятнистый цвет 3 3 97 1:32,3 26,64 1:8,9 Пятнистый цвет 4 4 96 1:24 26,36 1:6,6 Пятнистый цвет 5 5 95 1:19 26,09 1:5,2 Пятнистый цвет 6 10 90 1:9 24,71 1:2,5 Приемлемый цвет 7 15 85 1:5,7 23,34 1:1,6 Приемлемый цвет 8 20 80 1:4 21,97 1:1,1 Приемлемый цвет 9 25 75 1:3 20,60 1:0,8 Липкая оболочка, утечка масла

В сушилку с псевдоожиженным слоем GEA STREA-1^TM загружали 990 граммов сухих (≤ 3% по весу воды) 1 мм желатиновых бесшовных капсул, содержащих мятный ароматизатор. При псевдоожижении капсул при приблизительно 30 куб фт/мин и 20°C водную смесь красителя, содержащую 9,9 грамм красителя спирулины (Linablue®, производимый DIC LIFETEC Co., Ltd. (Токио, Япония)), растворенного приблизительно в 140 граммах воды, наносили в течение 20 минут со скоростью распыления примерно 7,5 г/мин (давление распылителя 1,5 бар). Когда вся водная смесь красителя была распылена на капсулы и адсорбирована ими, избыток воды удаляли путем подачи нагретого воздуха в сушилку с псевдоожиженным слоем в три стадии.

Температура трех стадий составляла 35°C, 40°C и 45°C, при этом первые две стадии проводили по 15 минут каждая, и последнюю стадию поддерживали до тех пор, пока окрашенные капсулы не достигали ≤ 3% по весу воды, исходя из общей массы капсулы. Конечное содержание влаги в сухих окрашенных капсулах с мятным вкусом составляло 2,3% по весу, практически без потери ароматизирующей композиции или изменения вкусового профиля.

Фигура 4 показывает фотографии различных бесшовных желатиновых капсул, где а) представляет собой неокрашенные желатиновые капсулы, и б) представляет собой капсулы серого цвета, полученные путем совместной экструзии гелеобразующей смеси, содержащей фикоцианин (спирулину), при 85°C. При повышенной температуре синий цвет фикоцианина термически разлагается до серого. Аналогичным образом, c) представляет собой капсулы сине-серого цвета, полученные путем совместной экструзии гелеобразующей смеси, содержащей фикоцианин (спирулины), при 65°C. Хотя степень термического разложения была меньше при 65°C, чем при 85°C, условия совместной экструзии оказались неудовлетворительными для изготовления голубых капсул фикоцианина. На фигуре 4 d) показаны окрашенные в синий цвет капсулы, полученные пропиткой неокрашенной капсулы на этапе а) водным раствором, содержащим фикоцианин (спирулина), согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Три дополнительных примера бесшовных капсула окрашивали двумя натуральными красителями, причем капсулы представляли собой 1,2 мм бесшовную капсулу на основе геллана, высушенную, 23% по весу пленка, ядро с ментоловым вкусом; 2,5 мм бесшовная желатиновая капсула, высушенная, 27% по весу пленка, ядро без ароматизаторов (триглицерид со средней длиной цепи); и 1 мм бесшовные капсулы на основе геллана/HAS, высушенные, пленка 27% по весу пленка, ядро со вкусом мяты, и двумя красителями были Linablue® спирулина (синий) и EXBERRY® "Cherry Red" Powder GNT продукт No. 153901 (красный). Количество воды и красителя варьировали для определения оптимальных количеств, обеспечивающих однородный цвет без чрезмерного увлажнения оболочки. Подробности данных испытаний (10-20) показаны в таблице 2.

Таблица 2: примеры капсул, окрашенных природными красителями.

опыт # H₂O (% по весу) краситель краситель (% по весу) капсула (% по весу) массовое отношение H₂O:капсула массовое отношение H₂O:оболочка комментарии 10 4,7 a 0,3 95^c 1:20,4 1:5,5 многоцветная^f 11 9,3 a 0,7 90^c 1:9,7 1:2,6 более однородная^f 12 14,0 a 1,0 85^c 1:6,1 1:1,6 однородная^f 13 18,7 a 1,3 80^c 1:4,3 1:1,2 однородная^g 14 4,7 b 0,3 95^d 1:20,4 1:4,6 многоцветная^f 15 9,3 b 0,7 90^d 1:9,7 1:2,2 более однородная^f 16 14,0 b 1,0 85^d 1:6,1 1:1,4 Однородная
^f 17 18,7 b 1,3 80^d 1:4,3 1:1,0 однородная^g 18 18,2 b 1,3 80,5^c 1:4,4 1:1,2 однородная^f 19 14,0 a 1,0 85^e 1:6,1 1:1,6 однородная^f 20 18,2 b 1,3 80,5^e 1:4,4 1:1,2 однородная^f

^a Linablue® спирулина; ^b EXBERRY® "Cherry Red" Powder GNT продукт No. 153901; ^c 1,2 мм бесшовная капсула на основе геллан, высушенная, 23% по весу пленка; ^d 2,5 мм бесшовная капсула на основе желатина, высушенная; 27% по весу пленка; ^e 1 мм бесшовные капсулы на основе геллана/HAS, высушенные, 27% по весу пленка; ^f сыпучее твердое вещество; ^g слегка липкое.

Хотя настоящее изобретение проиллюстрировано описанием одного или нескольких его вариантов осуществления, и хотя варианты осуществления описаны достаточно подробно, они не предназначены для ограничения или каким-либо образом ограничения объема прилагаемой формулы изобретения данными деталями. Дополнительные преимущества и модификация будут очевидны специалистам в данной области техники. Настоящее изобретение в его более широких аспектах поэтому не ограничивается конкретными деталями, типичным продуктом и способом и показанными и описанными иллюстративными примерами. Соответственно, могут быть сделаны отклонения от данных деталей, не выходя за рамки общей концепции изобретения, охватываемой следующей формулой изобретения.

Группа изобретений относится к способу получения окрашенных материалов на основе гидрогеля, окрашенному материалу и содержащему материал пищевому продукту. Способ включает нанесение водной композиции красителя, содержащей воду и красящий материал, содержащий термически нестабильный краситель, на внешнюю поверхность множества материалов на основе гидрогеля. Материалы содержат гидрогелевую матрицу на основе гелеобразующего агента, выбранного из группы, состоящей из желатина, пектина, альгината, казеина, геллановой камеди, каррагинана, агара, пуллулановой камеди, или их комбинации, и наполнитель, и одно или более активных ингредиентов, включающих вкусовые и/или ароматические ингредиенты. Смешивают водную композицию красителя и множество материалов на основе гидрогеля, при этом по существу вся водная композиция красителя адсорбируется в гидрогелевой матрице. Сушат окрашенные материалы на основе гидрогеля при температуре, достаточной для удаления по меньшей мере части воды, адсорбированной в гидрогелевой матрице, посредством этого оставляя в ней красящий материал. Вводная композиция красителя по существу свободна от какого-либо смешивающегося с водой сорастворителя, и термически нестабильный краситель выполнен с возможностью изменения параметра внешнего вида цвета при воздействии температуры, превышающей температуру термического разложения красящего материала, при этом температура термического разложения красящего материала составляет 80°C или менее. Группа изобретений обеспечивает окрашенные материалы для применения в пищевых продуктах, таких как кондитерские изделия. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл., 1 пр.

1. Способ получения окрашенных материалов на основе гидрогеля, включающий:

a. нанесение водной композиции красителя, содержащей воду и красящий материал, содержащий термически нестабильный краситель, на внешнюю поверхность множества материалов на основе гидрогеля, содержащих

гидрогелевую матрицу на основе гелеобразующего агента, выбранного из группы, состоящей из желатина, пектина, альгината, казеина, геллановой камеди, каррагинана, агара, пуллулановой камеди, или их комбинации, и наполнитель, и

одно или более активных ингредиентов, включающих вкусовые и/или ароматические ингредиенты;

b. смешение водной композиции красителя и множества материалов на основе гидрогеля, где по существу вся водная композиция красителя адсорбируется в гидрогелевой матрице; и

c. сушку окрашенных материалов на основе гидрогеля при температуре, достаточной для удаления по меньшей мере части воды, адсорбированной в гидрогелевой матрице, посредством этого оставляя в ней красящий материал,

где водная композиция красителя по существу свободна от какого-либо смешивающегося с водой сорастворителя, и

где термически нестабильный краситель выполнен с возможностью изменения параметра внешнего вида цвета при воздействии температуры, превышающей температуру термического разложения красящего материала, где температура термического разложения красящего материала составляет 80°C или менее.

2. Способ по п. 1, где гидрогелевая матрица дополнительно содержит наполнитель, влияющий на пластифицирующие свойства гидрогелевой матрицы.

3. Способ по п. 1 или 2, где множество материалов на основе гидрогеля включают бесшовные гидрогелевые капсулы, содержащие гидрогелевую оболочку, окружающую внутреннее ядро на основе масла, содержащее один или более ароматизирующих ингредиентов или отдушек.

4. Способ по любому из пп. 1-3, где множество материалов на основе гидрогеля включают бесшовные гидрогелевые капсулы, содержащие гидрогелевую оболочку, окружающую внутреннее ядро на основе масла, содержащее один или более ароматизирующих ингредиентов или отдушек, имеющих Log K_O/W меньшим чем 2.

5. Способ по любому из пп. 1-4, где множество материалов на основе гидрогеля включают бесшовные гидрогелевые капсулы, содержащие гидрогелевую оболочку, окружающую внутреннее ядро на основе масла, содержащее один или более ароматизирующих ингредиентов или отдушек, имеющих Log K_O/W меньшим чем 2.

6. Способ по любому из пп. 1-5, где красящий материал содержит синие фикоцианины.

7. Способ по любому из пп. 1-6, где отношение массы водной композиции красителя к массе множества материалов на основе гидрогеля находится в пределах диапазона от приблизительно 1:1 до приблизительно 1:19.

8. Окрашенный материал на основе гидрогеля, полученный способом по любому из пп. 1-7.

9. Пищевой продукт, содержащий окрашенный материал на основе гидрогеля по п. 8.

10. Способ по любому из пп. 1-7, где наполнитель выбирают из группы, состоящей из сорбита, глицерина, маннита, сахарозы, трегалозы, пропиленгликоля, триацетина, ксилита, эритрита и их комбинаций.