CN101404893B - 使用纳米材料的改进的糖食组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了含有纳米材料的改进的糖食组合物以及与其有关的方法。在一个实施方案中，本发明提供了含有糖食芯的糖食组合物，该糖食芯被含有纳米材料的包衣包裹，其中的纳米材料例如纳米粘土、纳米粘土材料的混合物、纳米复合材料及其组合。
Description
发明背景
本发明总体上涉及糖食组合物。更具体来说，本发明涉及具有改进的化合物和成分的糖食组合物以及有关的方法。
在食品制备技术领域中已经知道，食品组合物进行包衣是为了对最终产品提供味道、质地或稳定性。例如，使用包衣系统有多种不同的原因，例如在储存时和使用过程中保护活性成分，以及延长在口腔和/或全身中的释放。此外，包衣已经被用于包裹糖食组合物以提供独特的感官性质，例如酥脆质地、粗糙表面、三叉神经(trigeminal)效应以及帮助各种不同成分例如甜味剂、调味剂、酸味剂等在咀嚼过程中释放。
不幸的是，许多应用于食品和食品成分的包衣组合物通常易于受到环境因素的影响，或它们缺乏满足消费者希望的感官性质所需的化学结构或内在强度。
发明简述
本发明涉及在可食用的组合物中提供感官性质的改进，例如改进包裹着食品的包衣的酥脆感、硬度和稳定性、从而改进产品的整体质量。
在实施方案中，本发明提供了含有糖食芯的糖食组合物，该糖食芯被含有纳米材料的包衣包裹，其中纳米材料选自纳米粘土、纳米粘土材料的混合物、纳米复合材料及其组合。
在实施方案中，糖食芯选自口香糖、硬糖、耐嚼糖果、牛扎糖、巧克力、太妃糖、糖衣糖果(dragees)、焦糖、悬浮液、糖锭、压制片、胶囊、坚果、零食、烘焙物品及其组合。
在实施方案中，纳米粘土选自蒙脱土、镁硅酸盐(magnesiosilicate)、水方解石及其组合。
在实施方案中，包衣还包含选自蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、帕拉金糖、木糖醇、乳糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、赤藓糖醇、氢化异麦芽酮糖、糖醇、阿拉伯树胶、麦芽糖糊精、玉米糖浆、明胶、巧克力、纤维素物质、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、淀粉、改性淀粉、植物胶、藻酸盐、刺槐豆胶、瓜尔胶、黄蓍树胶、虫胶、玉米蛋白、不溶性碳酸盐、碳酸钙、碳酸镁、滑石粉、抗粘附剂、调味剂、凉味剂、酸味剂及其组合的成分。
在实施方案中，纳米材料的水平占包衣重量的大约1％到大约15.0％。
在实施方案中，纳米复合材料包括喷雾干燥的阿拉伯树胶和蒙脱土。
在实施方案中，纳米复合材料通过选自包囊、集聚、固定、吸附、挤出、旋转挤出、同心挤出、包埋到被挤出的化合物中及其组合的工艺来完成。
在实施方案中，包囊是通过选自喷雾干燥、流化床包衣、喷雾激冷、喷雾冷却、分子包合、微包囊、凝聚及其组合的工艺来完成的。
在另一个实施方案中，本发明提供了含有选自纳米粘土、纳米粘土材料的混合物、纳米复合材料及其组合的纳米材料的糖食组合物。
在可选的实施方案中，本发明提供了制造包衣的糖食组合物的方法。例如，方法可以包括提供含有纳米材料的包衣材料，该纳米材料选自纳米粘土、纳米粘土材料的混合物、纳米复合材料及其组合；提供糖食组合物；以及在糖食组合物上施加至少一层包衣材料。
在实施方案中，包衣材料通过选自锅包衣、喷雾、薄膜包衣及其组合的工艺来施加。
在实施方案中，包衣材料包含蒙脱土和麦芽糖醇溶液，其中的包衣材料通过锅包衣法施加在糖食组合物上。
在实施方案中，包衣材料包含蒙脱土和巧克力糖浆，其中的包衣材料通过薄膜包衣法施加在糖食组合物上。
在实施方案中，包衣材料包含糖溶液和纳米复合材料，其中的纳米复合材料包含喷雾干燥的阿拉伯树胶和蒙脱土，其中的包衣材料通过锅包衣法施加在糖食组合物上。
在另一个实施方案中，本发明提供了生产改进的糖食组合物的方法。例如，方法可以包括提供选自纳米粘土、纳米粘土材料的混合物、纳米复合材料及其组合的纳米材料；提供糖食组合物；以及将糖食组合物与纳米材料相组合。
在可选的实施方案中，本发明提供了生产改进的糖食组合物的方法。例如，方法包括提供选自纳米粘土、纳米粘土材料的混合物、纳米复合材料及其组合的纳米材料；提供一种或多种可以用于制造糖果产品的其它成分；以及将所述成分与纳米材料相组合以生产糖食组合物。改进的糖食组合物可以是例如包衣、囊封剂、外壳及其组合。
本发明的优点是提供了囊封剂使得糖果产品的感官性质改进的包衣、囊封剂和外壳。
本发明的另一个优点是提供了囊封剂使得糖果产品的储存稳定性和整体质量改进的包衣、囊封剂和外壳。
本发明的另一个优点是提供了改进的糖食产品。
本发明的另一个优点是提供了制造糖食产品的改进的方法。
本文还描述了其它的特点和优点，它们将从下面的详细描述中变得显然。
发明详述
总的来说，本发明涉及糖食组合物。更具体来说，本发明涉及含有纳米材料的糖食组合物以及有关的方法。
纳米复合技术包括在塑料、金属或陶瓷中散布纳米级颗粒所需的材料和工艺。纳米复合物可以通过一般含有分层的无机化合物的纳米粘土材料形成。普通的粘土是天然存在的矿物质，因此在它们的组成上有自然可变性。许多粘土是铝硅酸盐，具有片状的(分层的)结构，含有以多种方式与氧化铝AlO6八面体键合的氧化硅SiO4四面体。四面体与八面体的2:1的比率产生了蒙皂石粘土，其中最常见的是蒙脱土。其它的金属例如镁可以取代晶体结构中的铝。根据粘土的不同，片层在表面和边缘带有电荷，该电荷被部分位于粘土的层间空间中的相反离子所平衡。层(小板)的厚度在1纳米的量级上，长宽比高，典型为100-1500。粘土小板是真正的纳米微粒。这些纳米粘土组合在一起形成了产生所需性质的纳米复合物。重要的是注意到小板的分子量明显大于典型的聚合物的分子量。此外，小板不是完全刚性的，而是它们也具有一定程度的柔韧性。
在本发明的实施方案中，这些粘土材料与含有硅酸盐或粘土片层的颗粒填充聚合物掺合，其中被分散的颗粒的至少一个维度是纳米范围。这些异质的纳米粘土通过产生阻碍气体分子通过纳米复合物基质的通路的内在框架结构，增加了材料的屏障性质，从而改善了例如消费者所消费的包衣食品的感官和储存稳定性。
本发明的一个重要特点是纳米粘土所带的电荷，这使它们具有高度的亲水性，从而与广泛类型的聚合物相容。例如，蒙脱土是最常见类型的用于形成纳米复合物的粘土。但是，其它类型的粘土包括水辉石例如镁硅酸盐，它们含有非常少的小板；以及合成的粘土例如水滑石，它们可以生产成非常纯的形式，并且在小板上能够携带正电荷，这与在蒙脱土中发现的负电荷相反。
此外，纳米复合物可以通过合成途径来制造，途径依赖于最终的材料需要采取嵌入混杂还是剥离混杂的形式。在嵌入的情况下，有机成分被插入到粘土的层之间，使得层间的空间被扩展，但是层彼此之间仍然具有明确的空间关系。在剥离结构中，粘土的层已经被完全分离，各个层分布在整个有机基质中。第三种可选方式是全部的粘土颗粒(类晶凝聚体)散布在聚合物基质中。聚合物可以作为聚合物自身或通过单体被掺入，其原位聚合产生聚合物-粘土纳米复合物。
令人吃惊的是，已经发现，纳米材料例如纳米粘土或纳米复合物可以与食品成分混合，产生改进的包衣材料、囊封剂和外壳并用于食品组合物，包括但不限于口香糖、糖食例如硬糖和耐嚼糖果、牛扎糖、巧克力、太妃糖、糖衣糖果、焦糖、悬浮液、糖锭、压制片、胶囊、坚果、零食、烘焙物品及其组合。
可以使用各种不同的方法将纳米粘土材料加入到食品的包衣中。例如，纳米粘土材料可以直接加入到包衣材料(例如糖浆或溶液)中。
在本发明的实施方案中，纳米材料可以用于口香糖组合物的包衣/锅包衣。颗粒和球状口香糖可以象常规的口香糖那样制备，但是形成枕头形状的颗粒或形成球状。然后通过常规的锅包衣技术将颗粒/球包衣或锅包衣，制成独特的包糖衣的颗粒口香糖。使用的纳米粘土可以容易地加入到为锅包衣而制备的热的糖溶液中。纳米粘土也可以作为粉末与在某些类型的常规锅包衣程序中经常使用的其它粉末混合加入。
常规的锅包衣程序一般用蔗糖包衣，但是近来的锅包衣进展允许使用其它的碳水化合物材料用于代替蔗糖。一些这样的成分包括但不限于葡萄糖、麦芽糖、帕拉金糖、木糖醇、乳糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、赤藓糖醇、氢化异麦芽酮糖以及其它新的糖醇或其组合。这些材料可以与锅包衣改性剂混合，所述改性剂包括但不限于阿拉伯树胶、麦芽糖糊精、玉米糖浆、明胶、纤维素类物质如羧甲基纤维素或羟甲基纤维素、淀粉和改性淀粉、植物胶例如藻酸盐、刺槐豆胶、瓜尔胶和黄蓍树胶、不溶性碳酸盐例如碳酸钙或碳酸镁以及滑石粉。
抗粘附剂也可以作为锅包衣改性剂加入，它允许使用各种不同的碳水化合物和糖醇用于开发新的锅包衣的或包衣的口香糖产品。调味剂、凉味剂、酸味剂和任何其它的适合成分，也可以与单独或任何组合的纳米粘土或纳米复合材料包括例如蒙脱土、镁硅酸盐、水方解石一起加入到包衣材料中。
在实施方案中，使用的纳米材料的水平优选为包衣重量的大约1％到大约15.0％。更优选纳米粘土材料占包衣重量的大约2.5％到大约10.0％。
在可选的实施方案中，另一种类型的糖衣包衣也能帮助将纳米粘土包含在糖食成分中。这种技术被称为薄膜包衣，它在制药中比在糖食中更加常见，但是程序是相似的。例如，薄膜如虫胶、玉米蛋白或纤维素类的材料可以加到粒型的产品上，在产品的表面形成薄膜。薄膜可以通过将聚合物、增塑剂和溶剂(色素是任选的)相混合，将混合物喷洒在颗粒表面上来施加。这可以在常规类型的锅包衣设备或更先进的侧面通风包衣机中进行。当使用溶剂如乙醇时，可能需要额外的防范以防止着火或爆炸，应该使用专门的设备。
一些薄膜聚合物在薄膜包衣中可以使用水作为溶剂。聚合物研究和薄膜包衣技术领域中的最新进展消除了与在包衣中与溶剂使用有关的问题。这些进展使得对于颗粒或口香糖产品施加水性薄膜成为可能。纳米粘土可以加入到该水性薄膜溶液中，与薄膜一起施加到糖食或口香糖产品上。盐可以在其中分散的水性薄膜甚至乙醇溶剂薄膜还可以含有调味剂以及聚合物和增塑剂。通过在乳浊液或溶液的聚合物/增塑剂/溶剂系统中加入纳米粘土，可以将粘土与甜味剂或调味剂一起加入以平衡味觉。纳米粘土材料也可以溶解在水性溶剂中并与水性薄膜一起在表面上包衣。在实施方案中，使用的纳米粘土或纳米复合材料的水平优选可以为包衣重量的大约1％到大约15.0％，或更优选为包衣重量的大约2.5％到大约10.0％。
在另一个实施方案中，纳米粘土材料可以与聚合物组合产生纳米复合物。可以使用不同的工艺，包括但不限于喷雾干燥、挤出、旋转挤出、同心挤出、喷雾激冷、喷雾冷却、流化床包衣、分子包合、微包囊和凝聚。这些让所使用的纳米粘土被部分或完全包囊或包衣的包囊或包衣技术可以单独或以任何组合用于单步骤或多步骤的工艺中。在实施方案中，纳米粘土可以与阿拉伯树胶一起喷雾干燥产生纳米复合物，然后加入到用于对口香糖产品进行包衣的麦芽糖醇糖浆溶液中，给最终产品提供了改进的外壳硬度、稳定性和消费者感觉得到的松脆感。在另一个实施方案中，也可以使用多步骤工艺获得纳米粘土的掺入，例如将纳米粘土喷雾干燥，然后将获得的粉末进行流化床包衣。
这里描述的制造纳米复合物的包囊技术是标准的包衣技术，并且根据在工艺中使用的包衣组成，一般给出各种不同程度的包衣，从部分包衣到完全包衣。一般来说，有机溶解性高、成膜性质好和水溶解性低的组成包括丙烯酸聚合物和共聚物、羧乙烯基聚合物、聚酰胺、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯苯二甲酸酯、聚乙烯吡咯烷酮和蜡。尽管所有这些材料都可能用于纳米粘土的包囊，但是应该只考虑食品级的材料。是好的成膜剂、但是不太溶于水的两种标准的食品级包衣材料是虫胶和玉米蛋白。其它更具水溶性但也是良好的成膜剂的材料是例如琼脂、藻酸盐、广范围的纤维素衍生物如乙基纤维素、甲基纤维素、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇(PVOH)、羟甲基纤维素钠和羟丙基甲基纤维素、葡萄糖、明胶和改性淀粉的材料。其它的包囊剂例如阿拉伯胶或麦芽糖糊精也可以用于使用纳米粘土产生纳米复合物。在实施方案中，使用的纳米粘土材料的量可以占包衣重量的大约1％到大约15％。
在可选的实施方案中，制造纳米复合材料的方法可以是纳米粘土与部分包被着纳米粘土的附聚剂的聚集。该方法包括将粘土和附聚剂与少量水或溶剂混合的程序。以这种方式制备的混合物使得各个湿颗粒互相接触，从而可以施加部分包衣。在除去水或溶剂后，将混合物碾磨并以粉末化的包衣产品使用。
可以用作附聚剂的材料与在前面提到的包囊程序中使用的相同。一些较好的附聚剂是有机聚合物例如丙烯酸聚合物或共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、蜡、虫胶和玉米蛋白。其它的附聚剂包括但不限于琼脂、藻酸盐、广范围的纤维素衍生物例如乙基纤维素、甲基纤维素、羟甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、葡萄糖、明胶、改性淀粉和植物胶例如瓜尔胶、刺槐豆胶和卡拉胶。在实施方案中，使用的纳米粘土材料的量可以占包衣的重量的大约1％到大约15％。
纳米粘土可以在两步工艺或多步工艺中进行包衣。纳米粘土可以用任何前面描述的材料包囊，然后可以将包囊的纳米粘土按照前面的描述进行聚集，以获得可以用于口服组合物中的包囊的/聚集的纳米粘土产品。
在本发明的另一个实施方案中，纳米粘土可以吸附在另一种多孔的成分上，变成被截留在多孔成分的基质中。常见的用于吸附纳米粘土的材料包括但不限于二氧化硅、硅酸盐、药物吸附粘土、海绵样珠子或微珠、无定形糖如喷雾干燥的葡萄糖、蔗糖、糖醇、无定形碳酸盐和氢氧化物、包括铝和钙色淀、植物胶以及其它的喷雾干燥的材料。
根据吸附剂材料的类型及其制备方法，吸附剂上可以荷载的纳米粘土材料的量是可变的。一般来说，象聚合物或海绵样珠子或微珠、无定形糖和糖醇以及无定形碳酸盐和氢氧化物这样的材料可以用作吸附剂。其它的材料如二氧化硅和药物吸附粘土可能可以吸附吸附剂重量的大约50％到大约150％。
在实施方案中，在吸附剂上吸附纳米粘土的一般程序如下。吸附剂如气相二氧化硅粉末可以在粉末混合器中混合，当混合进行时可以将微溶的纳米粘土材料的水性溶液喷洒在粉末上。一般来说，水是溶剂，但是其它溶剂例如乙醇，如果被批准用于食品，也可以使用。当粉末混合时，将液体喷洒到粉末上。在混合物变潮以前停止喷洒。将仍然可以自由流动的粉末从混合器中取出，干燥以除去水或其它溶剂，然后碾磨成特定的颗粒大小。
在纳米粘土吸附在吸附剂上或固定在吸附剂上之后，可以通过包囊对纳米粘土进行包衣。根据在工艺中使用的包衣组成，可以使用完全或部分包囊。完全包囊可以通过使用聚合物包衣来获得，象在喷雾干燥、喷雾激冷、流化床包衣、凝聚或任何其它的标准技术中那样。部分包囊或包衣可以通过将固定剂/纳米粘土混合物使用任何上面讨论过的材料进行聚集来获得。
纳米粘土材料的另一种包囊形式是通过纤维挤出或纤维旋转将成分包埋在聚合物中。可以用于挤出的聚合物是PVAC、羟丙基纤维素、聚乙烯和其它形式的塑性聚合物。通过纤维挤出的包囊方法公开在美国专利No.4,978,537中，在此引为参考。水不溶性的聚合物可以在纤维挤出之前与纳米粘土预先混合，或者可以在聚合物熔化后加入。当挤出物被挤出时，产生了小的纤维，它被冷却并碾磨。这种类型的包囊/包埋一般使活性成分获得非常长的持续释放。
从纳米粘土材料获得纳米复合物的四种主要方法可以是：(1)通过喷雾干燥、流化床包衣、喷雾激冷和凝聚来包囊，给出完全或部分的包囊，(2)聚集以给出部分包囊，(3)固定或吸附，它们也给出部分包囊，以及(4)包埋到被挤出的复合物中。纳米粘土或纳米复合物可以在两步工艺或多步工艺中包衣。粘土或复合物材料可以用本文描述的任何成分包衣，以获得产生改进的松脆性、感官性质和/或稳定性的包衣产品。
应该认识到，任何适当的类型、数量和排列的工艺程序和步骤(即混合、加热、干燥、冷却、添加成分)、工艺参数(即温度、压力、pH、加工时间)等都可以使用。
在实施方案中，包衣的口香糖组合物含有纳米粘土、纳米粘土材料的混合物、纳米复合材料及其组合。
在可选的实施方案中，包衣的口香糖组合物含有纳米粘土蒙脱土。在另一个实施方案中，蒙脱土被加入到麦芽糖醇溶液中，并在口香糖组合物上锅包衣。在另一个实施方案中，蒙脱土被加入到巧克力糖浆中，在糖食芯上薄膜包衣。
在实施方案中，包含喷雾干燥的阿拉伯树胶和蒙脱土的纳米复合材料被加入到糖溶液中，并在口香糖芯上锅包衣。
在本发明的实施方案中，蒙脱土的长宽比是100-500，更优选为150-200。
正如前面注意到的那样，本发明可以用于产生包衣的口香糖。各种不同的口香糖配方可以用于产生口香糖芯。一般来说，口香糖组合物典型地含有水溶性增量部分、不溶于水的可咀嚼胶基部分和一般不溶于水的调味剂。水溶性的部分与一部分调味剂在咀嚼过程中经过一段时间消散。胶基部分在整个咀嚼过程中保留在口腔中。
不溶的胶基一般包括弹性体、树脂、脂肪和油、软化剂以及无机填充剂。胶基可以含有蜡，也可以不包含蜡。不溶的胶基可以构成口香糖重量的大约5％到大约95％，胶基更通常口香糖的10％到大约50％，在某些优选实施方案中，占口香糖重量的20％到大约35％。
在一个实施方案中，本发明的口香糖含有大约20％到大约60％重量百分比的合成弹性体、0到大约30％重量百分比的天然弹性体、大约5％到大约55％重量百分比的弹性体增塑剂、大约4％到大约35％重量百分比的填充剂、大约5％到大约35％重量百分比的软化剂、以及任选的少量(大约1％以下)混杂成分例如着色剂、抗氧化剂等。
合成弹性体可以包括但不限于GPC重均分子量为大约10,000到大约95,000的聚异丁烯、苯乙烯-丁二烯的比率为大约1:3到大约3:1的异丁烯-异戊二烯共聚物、GPC重均分子量为大约2,000到大约90,000的聚乙酸乙烯酯、聚异戊二烯、聚乙烯、月桂酸乙烯酯的含量为共聚物重量的大约5％到大约50％的乙酸乙烯酯-月桂酸乙烯酯共聚物，以及它们的组合。
对于聚异丁烯来说，GPC重均分子量的优选范围为50,000到80,000，对于苯乙烯-丁二烯、聚乙酸乙烯酯来说，GPC重均分子量的优选范围为10,000到65,000，其中具有较高分子量的聚乙酸乙烯酯一般用于泡泡糖胶基，对于乙酸乙烯酯-月桂酸乙烯酯来说，月桂酸乙烯酯含量的优选范围为10-45％。
天然弹性体可以包括天然橡胶例如熏制的或液体的乳胶和银菊胶，以及天然胶例如节路顿胶、莱开欧胶、perillo、sorva、二齿铁线子胶、巧克力铁线子胶、nispero、rosindinha、糖胶树胶、香港古塔胶及其组合。优选的合成弹性体和天然弹性体的浓度依赖于口香糖使用的胶基是粘性的还是常规的、是泡泡糖还是普通口香糖而变化，正如下面将讨论的那样。优选的天然弹性体包括节路顿胶、糖胶树胶、sorva和二齿铁线子胶。
弹性体增塑剂可以包括但不限于通常被称为酯胶的天然松香酯，例如部分氢化松香的甘油酯、聚合的松香的甘油酯、部分二聚的松香的甘油酯、松香的甘油酯、部分氢化的松香的季戊四醇酯、松香的甲基酯和部分氢化的甲基酯、松香的季戊四醇酯；合成物质例如从α-蒎烯、β-蒎烯和/或d-柠檬烯衍生的萜烯树脂；以及上述的优选弹性体增塑剂的任何适合的组合也将依赖于具体的应用以及使用的弹性体的类型而变化。
填充剂/质地构成剂可以包括碳酸镁和碳酸钙、碎石灰石、硅酸盐类例如硅酸镁和硅酸铝、粘土、氧化铝、滑石、氧化钛、磷酸单钙、二钙和三钙、纤维素聚合物例如木头，以及它们的组合。
软化剂/乳化剂可以包括牛油、氢化牛油、氢化和部分氢化的植物油、可可脂、单硬脂酸甘油酯、三乙酸甘油酯、卵磷脂、甘油单酯、二酯和三酯、乙酰化的甘油单酯、脂肪酸(例如硬脂酸、棕榈酸、油酸和亚油酸)，以及它们的组合。
着色剂和增白剂可以包括FD&C类型的染料和色淀、水果和蔬菜提取物、二氧化钛，以及它们的组合。
胶基可以含有也可以不含有蜡。不含蜡的胶基的例子公开在美国专利No.5,286,500中，其公开内容在此引为参考。
除了不溶于水的胶基部分之外，典型的口香糖组合物包括水溶性的增量部分，以及一种或多种调味剂。水溶性的部分可以包含增量甜味剂(bulk sweetener)、高强度甜味剂、调味剂、软化剂、乳化剂、色素、酸味剂、填充剂、抗氧化剂、防腐剂，以及能够提供所需性质的其它成分或加工助剂或其组合。
在口香糖中加入软化剂是为了优化口香糖的咀嚼性能和口感。软化剂、也被称为增塑剂和塑化剂、通常构成口香糖重量的大约0.5％到大约15％。除了包括Caprenin之外，软化剂还可以包括甘油、卵磷脂以及它们的组合。水性甜味剂溶液，例如含有山梨糖醇、氢化淀粉水解物、玉米糖浆、其它的多元醇或糖例如塔格糖、及其组合的溶液，也可以在口香糖中用作软化剂和粘合剂。
增量甜味剂包括糖和无糖的成分。增量甜味剂一般构成口香糖重量的5％到大约95％，更典型占重量的20％到80％，更常见情况下占口香糖重量的30％到60％。
糖类甜味剂一般包括在口香糖技术领域中常见的含有糖类的成分，包括但不限于单独或组合的蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、糊精、干燥的转化糖、果糖、左旋糖、塔格糖、半乳糖、玉米糖浆固形物等。
无糖甜味剂可以包括但不限于糖醇例如单独或组合的甘露糖醇、麦芽糖醇、木糖醇、氢化淀粉水解物、山梨糖醇、乳糖醇等。
高强度人造或天然甜味剂也可以与上述甜味剂组合使用。优选的甜味剂包括但不限于单独或组合的三氯半乳蔗糖、阿斯巴甜、乙酰磺胺盐、阿力甜、糖精及其盐、环拉酸及其盐、甜叶菊苷、甘草甜素、二氢查耳酮、奇异果甜蛋白(thaumatin)、应乐果甜蛋白(monellin)等。为了提供较长时间持续的甜味和滋味感觉，可能希望包囊或以其他方式控制至少一部分人造甜味剂的释放。这样的技术例如湿法成粒、蜡成粒、喷雾干燥、喷雾激冷、流化床包衣、凝聚以及纤维延伸，可以用于获得所需的释放特性。
人造甜味剂的使用水平有极大的不同，依赖于一些因素例如甜味剂的效能、释放的速度、产品的所需甜度、使用的调味剂的水平和类型以及成本考虑。因此，人造甜味剂的活性水平可以在0.02％到大约8％之间变化。在包含了用于包囊的载体时，被包囊的甜味剂的使用水平将成比例增高。
在口香糖中可以使用糖和/或无糖甜味剂的组合。此外，软化剂也可以提供附加的甜度，例如使用糖的水溶液或糖醇溶液。
如果需要低卡路里的口香糖，可以使用低卡路里的增量剂。低卡路里的增量剂的例子包括：聚葡萄糖、Raftilose、Raftilin、低聚果糖(NutraFlora)、低聚帕拉金糖、瓜尔胶水解物(Sun Fiber)、或不能消化的糊精(Fibersol)。但是，其它的低卡路里增量剂也可以使用。
可以使用各种不同的调味剂。调味剂的用量为口香糖重量的大约0.1％到大约15％，并优选大约0.2％到大约5％。调味剂可以包括精油、合成的调味剂或其混合物，包括但不限于来自植物和水果的油例如柑橘油、水果香精、薄荷油、留兰香油、其它的薄荷油、丁香油、冬青油、茴香油等。人造的调味剂和成分也可以使用。天然的和人造的调味剂可以以任何感官可接收的方式组合。
在本技术领域中已知的各种不同的生产口香糖芯的方法都是可能的。
一般来说，口香糖是通过在本技术领域中所熟知的可商购的混合器中相继加入各种不同的口香糖成分来制造的。在成分完全混合之后，将口香糖团块从混合器中取出并塑造成所需的形式，例如压成片状和切成条状、挤成厚块或铸成颗粒。
一般来说，成分的混合首先是将胶基融化并将其加入到运行的混合器中。胶基也可以在混合器中融化。色素和乳化剂可以在这时与糖浆和一部分增量剂一起加入。然后可以在混合器中加入其它部分的增量剂。调味剂一般与最后一部分增量剂一起加入。整个混合过程一般需要5到15分钟，但是有时也需要更长的混合时间。本技术领域的专业人员将会认识到可以依照上述程序的许多变体。
口香糖芯一旦形成，就可以被包衣。在常规锅包衣中，包衣最初以液体糖浆存在，含有大约30％到大约80％或85％的本文中前面描述的包衣成分，以及大约15％或20％到大约70％的溶剂，例如水。一般来说，包衣过程在常规的锅包衣设备中进行。将要被包衣的无糖胶芯片放置在锅包衣设备中，形成移动的团块。
在常规的锅包衣工艺中，最终形成包衣的材料或糖浆可以施加或分布在胶芯片上。调味剂可以在将糖浆施加到胶芯之前、期间或之后加入。一旦包衣干燥形成硬表面，可以再加入糖浆以产生多个包衣或多层包衣。
在常规的锅包衣过程中，糖浆可以在大约100℉到大约240℉的温度下加到胶芯片上。优选糖浆的温度是从大约140℉到大约200℉。最优选在整个过程中糖浆的温度应该保持恒定，以防止糖浆中的多元醇结晶。糖浆可以以本技术领域的专业人员已知的任何方式与口香糖芯片混合、喷洒于其上、倾倒在其上或加入到其中。
在某些情况下，可以通过在液体包衣后加入粉末包衣来形成软包衣。粉末包衣可以包括天然的碳水化合物胶水解物、麦芽糖糊精、明胶、纤维素衍生物、淀粉、改性淀粉、糖、糖醇、天然碳水化合物胶和填充剂例如滑石粉和碳酸钙。
胶芯上的包衣的每个成分可以应用在单层或多层中。一般来说，多层可以通过施加单层包衣、使层干燥、然后再重复这个过程而获得。每个包衣步骤加入的固体量主要依赖于包衣糖浆的浓度。可以在胶芯片上施加任何数量的包衣。优选在胶芯上施加不超过大约75层包衣。更优选施加少于大约60个层包衣，最优选施加大约30到60个层包衣。在任何情况下，本发明考虑到了施加融化的多元醇和糖浆，其量足以产生含有大约10％到大约65％的包衣的包衣口香糖产品。
本技术领域的专业人员将会认识到，为了获得多个包衣层，可以在胶芯上施加多个预先定量的等份包衣糖浆。但是，应该考虑到施加到胶芯上的等份体积在整个包衣过程中可以变化。
在常规的包衣工艺中，一旦糖浆包衣被施加到胶芯上，可以在惰性介质中使湿的糖浆干燥。优选的干燥介质包括空气。优选强制干燥空气与湿的糖浆包衣在大约70℉到大约110℉的温度范围内接触。更优选干燥空气在从大约80℉到大约100℉的温度范围内。本发明也考虑到了干燥的空气具有小于大约15％的相对湿度。优选在施加糖浆之间使用的干燥空气的相对湿度小于大约8％。
干燥空气可以以本技术领域通常了解的任何方式通过糖浆包衣的胶芯并与其混合。优选干燥空气吹过糖浆包衣的胶芯的上方或周围，其流速对于大规模操作来说，大约为每分钟2800立方英尺。如果被处理的材料量较少，或者如果使用的设备较小，则使用较低的流速。如果调味剂在糖浆包衣干燥之后加入，本发明考虑到了使用或不使用干燥介质来干燥调味剂。
在另一个实施方案中，本发明的芯糖食芯可以是硬糖、耐嚼糖果、包衣的耐嚼芯糖果、片状糖果、悬浮液、巧克力、太妃糖、糖衣糖果、焦糖、糖锭、压制片、胶囊、坚果、零食、烘焙物品和糖浆。例如，硬糖可以主要由玉米糖浆和糖构成，它的名字来源于它仅含有1.0％到4％的水分这个事实。外观上，这些类型的糖果是固体，但是它们实际上是超冷却的液体，远远低于它们的熔点。有不同类型的硬糖—玻璃型的通常透明，或用染料制成不透明，而颗粒型则总是不透明的。
含有糖基质的沉积的玻璃型糖果的连续制造工艺可以如下。将糖玉米糖浆混合物铺在用高压蒸汽加热的圆筒上。快速的热交换使得糖浆中的水蒸发，将烘烤过的糖浆丢弃，加入色素和调味剂。它们被直接传送到进料斗，然后直接倒入模子。
将糖果传送到分批辊轧机，它确定了这个批次的形状和大小。糖果进入成型器，其将每块成形为碟形、球形、圆桶形等。本发明可以制造成任何形状，圆形、方形、三角形等，也可以制成动物形状或任何其它可实现的新颖造型。然后将糖果冷却、包裹和包装。
对于颗粒型糖果来说，水和糖是基本的成分，它们与其它成分混合，在高温(290℉到310℉)下烘烤，致使水变成蒸汽。产品被转移到冷却轮中，在这里它被收集成大约150磅的批料，放置在拉条机中使产品充气，并加入调味剂。糖果被转移到分批辊轧机，在这里塑造形状和大小。然后糖果进入成型器，在这里塑造了每块糖的形状。糖果在35％的相对湿度下冷却，并进入滚筒，在这里包上糖粉。然后将糖果传送到成粒室，在90℉和60％湿度下成粒4小时。被包埋的空气和水分使得产品成粒。
另一种具有柔软质地的常见类型的糖果是牛扎糖。尽管牛扎糖可能是常见糖果基质的最复杂复合物，没有单一的组成，但是也已经提出了各种不同的应用建议。基本上来说，牛扎糖是含有脂肪的糖浆，已经通过加入发泡剂而稳定化，然后与空气混合并在高温下煮沸。根据晶体结构，牛扎糖的质地可以从持久的耐嚼质地、咬时易碎的质地到颗粒状质地。脂肪在传统上用于软糖食例如牛扎糖中，以修饰质地和食用特性，特别是使牛扎糖结构光滑、增加粘度，另外以及便于糖食二次制造工艺例如切割工艺和生产工艺。此外，脂肪可以很好地作为调味剂的良好载体。牛扎糖传统上具有高脂肪含量，因此不易与口香糖在糖食组合物中混合，其中这样的脂肪在咀嚼过程中对胶基有不利的影响。
压制片也可以用于本发明的实施方案中。一般来说，压制片含有颗粒材料，在压力下形成结构。这些糖果一般来说含有多达组合物重量的大约95％的糖，以及典型的片赋形剂例如粘合剂和润滑剂，以及调味剂、着色剂等。
本发明的实施方案可以具有各种不同的形状、味道和大小。本发明的实施方案可以含有糖，或可以是无糖的。
实施例
作为举例而不是限制，下面的实施例说明了本发明各种不同的实施方案，并进一步说明了对根据本发明的实施方案的糖食组合物进行的实验性测试。
5543型Instron被用于测定含有纳米粘土材料的包衣口香糖产品的硬度。制造了三种包衣糖浆，并将它们包被在标准的口香糖组合物上。
口香糖芯的配方如下：
| 成分 | 重量％ |
| 基质 | 29.50 |
| 多元醇 | 47.50 |
| 碳酸钙 | 15.00 |
| 甘油 | 4.00 |
| 调味剂 | 2.00 |
| 人工甜味剂 | 0.60 |
| 凉味剂 | 0.10 |
| 水 | 1.00 |
| 薄荷醇 | 0.30 |
| 合计 | 100.00％ |
包衣糖浆的配方如下：
| 成分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 麦芽糖醇 | 88.50 | 87.50 | 88.50 |
| 阿拉伯树胶 | 8.00 | 8.00 | |
| 色素 | 1.0 | 1.00 | 1.00 |
| 薄荷醇 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
| 调味剂 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
| 人工甜味剂 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
| 凉味剂 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
| 碳酸钙 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
| 蜡 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
| 蒙脱土纳米粘土(PGB-PV-112304.1)* | -- | 1.0 | -- |
| 纳米复合物(喷雾干燥，15％阿拉伯树胶+15％蒙脱土纳米粘土PGB-PV-112304.1*) | -- | -- | 8.00 |
| 合计 | 100.00％ | 100.00％ | 100.00％ |
*蒙脱土纳米粘土材料#PGB-PV-112304.1购自Nanocor，位于Arlington Heights，Illinois，USA.。
使用本技术领域已知的常规锅包衣程序，将每种溶液(实施例1-3)包被在口香糖芯上。每种组成的最终组合物由65％的口香糖和35％的包衣组成。样品在凉爽干燥的地方调和24小时。
24小时后，测试口香糖组合物的包衣硬度。Instron的结果如下：
| N | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 1 | 0.65915 | 0.92465 | 1.34855 |
| 2 | 0.95530 | 1.14980 | 1.33919 |
| 3 | 0.69009 | 0.97626 | 1.04726 |
| 4 | 0.73200 | 0.91578 | 1.33038 |
| 5 | 0.66943 | 0.93782 | 1.25961 |
| 平均值 | 0.74190 | 0.96094 | 1.2650 |
| 标准偏差 | 0.1229 | 0.1080 | 0.1269 |
总的来说，结果显示，纳米粘土掺入到包衣组合物中使包衣的硬度增加了22.79％。此外，纳米复合物掺入到包衣中使包衣的硬度增加了41.42％。
制造用于上述测试样品的包衣溶液的步骤如下：
1)首先加入麦芽糖醇和水
2)将温度升高到(60-80℃)
3)在水中加入纳米粘土并混合以剥落小板
4)在纳米粘土分散液中加入阿拉伯树胶并将其混合
5)加入甜味剂
6)检查白利糖度(70或以下)
作为举例而不是限制，下面的实施例说明了本发明的包衣制剂的各种不同的实施方案。
包衣溶液实施例
重量百分数％
| 成分 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 |
| 麦芽糖醇 | 70.9 | 25.21 | ||||
| 异麦芽酮糖醇 | 89.4 | 75.00 | ||||
| 木糖醇 | 97.94 | |||||
| 赤藓糖醇 | 10.00 | 25.00 | ||||
| 糖 | 80.0 | 22.00 | ||||
| 葡萄糖 | 2.00 | |||||
| 阿拉伯树胶 | 5.00 | 1.00 | ||||
| 明胶 | 10.00 | |||||
| 淀粉 | 2.00 | |||||
| 改性淀粉 | 6.00 | 3.00 | 18.00 | |||
| 色素 | 1.00 | 0.05 | 0.85 | |||
| 二氧化钛 | 1.00 | 1.00 | ||||
| 蜡 | 0.02 | 0.15 | 0.30 | |||
| 调味剂 | 0.50 | 1.00 | 0.85 | |||
| 酸 | 0.55 | 0.85 | ||||
| 人工甜味剂 | 0.75 | 0.55 | 0.08 | 1.00 | ||
| 薄荷醇 | 0.30 | 0.88 | 0.05 | |||
| 凉味剂 | 0.05 | 0.55 | 0.15 | |||
| 蒙脱土纳米粘土 | 3.0 | 11.98 | 16.00 | 0.05 | 6.10 | 8.00 |
| 合计 | 100.00％ | 100.00％ | 100.00％ | 100.00％ | 100.00％ | 100.00％ |
实施例10：实施例4中的包衣溶液被锅包衣包被在无糖口香糖组合物上。
实施例11：实施例5中的包衣溶液被流化床包被在小型硬糖组合物上。
实施例12：实施例6中的包衣溶液与调味油同心共挤出以将调味油包囊，然后加到耐嚼糖果组合物中，提供松脆的质地并在咀嚼过程中释放出味道，以产生独特的口感。
实施例13：实施例7中的包衣溶液被用于浸渍包被干果。
实施例14：实施例8中的包衣溶液使用锅包衣技术用于包被具有液体芯的硬糖。
实施例15：实施例9中的包衣溶液使用薄膜包衣技术用于包被含有活性成分的药物胶囊。
实施例16：实施例5中的包衣溶液用于对实施例10再添加包衣。
实施例17：实施例4中的包衣溶液用于对实施例12中的包囊调味油再添加包衣层。
实施例18：实施例4中的包衣溶液用于包衣实施例12中的耐嚼糖果芯。
实施例19：实施例8中的包衣溶液被用于包囊巧克力糖浆。
实施例20：实施例6中的包衣溶液被喷在压制片上以增加稳定性和提供独特的感官性质。
实施例21：实施例7中的包衣溶液用于包囊含有甜味剂和调味剂的悬浮液。
包衣溶液实施例(重量百分数％)
| 成分 | 实施例16 | 实施例17 | 实施例18 | 实施例19 | 实施例20 | 实施例21 |
| 麦芽糖醇 | 85.00 | 75.00 | 95.00 | |||
| 山梨糖醇 | 5.00 | 10.00 | ||||
| 木糖醇 | 58.00 | 2.00 | ||||
| 糖 | 95.00 | 80.00 | ||||
| 玉米糖浆固形物 | 8.00 | 2.50 | 0.05 | |||
| 阿拉伯树胶 | 3.00 | 0.50 | 8.00 | 1.00 | ||
| 藻酸钠 | 0.85 | 1.00 | ||||
| 羟丙基纤维素 | 2.00 | 8.50 | ||||
| 调味剂 | 1.00 | 0.20 | 0.75 | 1.25 | ||
| 色素 | 0.05 | 0.05 | 1.00 | 0.25 | 0.85 | 0.03 |
| 天然甜味剂 | 0.05 | 3.00 | ||||
| 人工甜味剂 | 0.02 | 0.65 | 0.75 | 0.85 | ||
| 酸 | 1.00 | 0.25 | ||||
| 滑石粉 | 2.00 | 0.25 | ||||
| 蜡 | 0.05 | 0.25 | 0.75 | |||
| 喷雾干燥的蒙脱土纳米粘土(25％卡拉胶+67％阿拉伯树胶+8％蒙脱土纳米粘土) | 1.70 | 12.65 | ||||
| 喷雾干燥的蒙脱土纳米粘土(98％改性淀粉+2％蒙脱土纳米粘土) | 17.75 | |||||
| 喷雾干燥的蒙脱土纳米粘土(85％卡拉胶+15％蒙脱土纳米粘土) | 3.88 | 7.75 | 0.57 | |||
| 合计 | 100.00％ | 100.00％ | 100.00％ | 100.00％ | 100.00％ | 100.00％ |
应该理解的是，对于本技术领域的专业人员来说，对本文描述的目前的优选实施方案进行各种不同的改变和修改是显而易见的。这样的改变和修改没有背离本发明主题的精神和范围，没有减小它的预期优点。因此，这样的改变和修改旨在涵盖于随附的权利要求中。
Claims (33)
1.包含糖食芯和围绕着糖食芯的包衣的糖食组合物，其中包衣含有选自纳米粘土、纳米粘土材料的混合物、纳米粘土纳米复合材料及其组合的纳米材料，其中纳米粘土选自蒙脱土、镁硅酸盐、水方解石及其组合，以及纳米材料的水平占包衣重量的1%到15.0%。
2.权利要求1中的组合物，其中糖食芯选自悬浮液、压制片、胶囊、零食、烘焙物品及其组合。
3.权利要求2中的组合物，其中零食是硬糖、耐嚼糖果、牛扎糖、巧克力、太妃糖、糖衣糖果、焦糖、糖锭或坚果。
4.权利要求3中的组合物，其中耐嚼糖果是口香糖。
5.权利要求1中的组合物，其中纳米粘土蒙脱土具有100-500的长宽比。
6.权利要求1中的组合物，其中包衣还包含选自明胶、巧克力、纤维素物质、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、糊精、淀粉、植物胶、虫胶、玉米蛋白、不溶性碳酸盐、滑石粉、调味剂及其组合的成分。
7.权利要求1中的组合物，其中包衣还包含选自蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、帕拉金糖、氢化异麦芽酮糖、糖醇、玉米糖浆及其组合的成分。
8.权利要求1中的组合物，其中包衣还包含藻酸盐。
9.权利要求1中的组合物，其中包衣还包含阿拉伯树胶。
10.权利要求1中的组合物，其中包衣还包含抗粘附剂。
11.权利要求1中的组合物，其中包衣还包含凉味剂或酸味剂。
12.权利要求7中的组合物，其中糖醇是木糖醇、乳糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇或赤藓糖醇。
13.权利要求6中的组合物，其中糊精是麦芽糖糊精。
14.权利要求6中的组合物，其中纤维素物质是羧甲基纤维素或羟甲基纤维素。
15.权利要求6中的组合物，其中淀粉是改性淀粉。
16.权利要求6中的组合物，其中植物胶是刺槐豆胶、瓜尔胶或黄蓍树胶。
17.权利要求6中的组合物，其中不溶性碳酸盐是碳酸钙或碳酸镁。
18.权利要求1中的组合物，其中纳米粘土纳米复合材料包括喷雾干燥的阿拉伯树胶和蒙脱土。
19.权利要求1中的组合物，其中纳米粘土纳米复合材料通过选自包囊、附聚、吸附、挤出及其组合的工艺来形成。
20.权利要求1中的组合物，其中纳米粘土纳米复合材料通过固定的工艺来形成。
21.权利要求19中的组合物，其中挤出是旋转挤出或同心挤出。
22.权利要求19中的组合物，其中包囊是通过选自喷雾干燥、流化床包衣、喷雾冷却、分子包合、微包囊、凝聚及其组合的工艺来完成的。
23.权利要求22中的组合物，其中喷雾冷却是喷雾激冷。
24.制造包衣的糖食组合物的方法，该方法包括：
提供含有纳米材料的包衣材料，该纳米材料选自纳米粘土、纳米粘土材料的混合物、纳米粘土纳米复合材料及其组合，其中纳米粘土选自蒙脱土、镁硅酸盐、水方解石及其组合；
提供糖食组合物；以及
在糖食组合物上施加至少一层包衣材料，
其中纳米材料的水平占包衣重量的1%到15.0%。
25.权利要求24中的方法，其中糖食组合物选自悬浮液、压制片、胶囊、零食、烘焙物品及其组合。
26.权利要求25中的方法，其中零食是硬糖、耐嚼糖果、牛扎糖、巧克力、太妃糖、糖衣糖果、焦糖、糖锭或坚果。
27.权利要求26中的方法，其中耐嚼糖果是口香糖。
28.权利要求24中的方法，其中包衣材料通过选自锅包衣、薄膜包衣及其组合的工艺来施加。
29.权利要求24中的方法，其中包衣材料通过喷雾来施加。
30.权利要求24中的方法，其中包衣材料包含蒙脱土和麦芽糖醇溶液，并且其中所述包衣材料通过锅包衣施加到糖食组合物上。
31.权利要求24中的方法，其中包衣材料包含蒙脱土和巧克力糖浆，并且其中所述包衣材料通过薄膜包衣施加到糖食组合物上。
32.权利要求24中的方法，其中包衣材料包含糖溶液和纳米粘土纳米复合材料，其中所述纳米粘土纳米复合材料包含喷雾干燥的阿拉伯树胶和蒙脱土，并且其中所述包衣材料通过锅包衣施加到糖食组合物上。
33.生产改进的糖食包衣组合物的方法，该方法包括：
提供选自纳米粘土、纳米粘土材料的混合物、纳米粘土纳米复合材料及其组合的纳米材料，其中纳米粘土选自蒙脱土、镁硅酸盐、水方解石及其组合；
提供至少一种能够用于制造糖食包衣组合物的其它成分；以及
将所述成分与纳米材料组合以生产糖食包衣组合物，
其中纳米材料的水平占包衣重量的1%到15.0%。
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