CN105935120A - 用于饮料乳液的被包封的增重剂 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了包括水相、油相和固体增重剂的乳液，所述水相中具有溶于水相的乳化剂，所述油相包含油滴，和所述固体增重剂封装在所述油滴中。乳液中固体增重剂与油相的比例可以是从约1:5至约1:2000。乳液可与即饮产品和液体浓缩饮料一起使用。本申请还公开了制备这样的乳液的方法。

Description

用于饮料乳液的被包封的增重剂
发明领域
本领域涉及增重剂，且更特别地，涉及用于饮料乳液的油封装的增重剂和生产油封装的增重剂的方法。
背景
软饮料是最广泛消费的饮料之一。调味油，例如柑桔、柠檬和薄荷油，常常用于可饮用饮料中作为增香剂，因为它们包含具有特征香味特性的挥发性成分。软饮料也可包含多种疏水性成分，例如混浊剂、增重剂、营养物、油溶性维生素，和油溶性抗微生物剂。由于调味油和其它疏水性成分的非极性特征，这样的成分通常不直接分散到水相中，因为它们会迅速凝聚并通过重力分离，导致在产品顶部的一层油。相反，这些成分通常转化为由封装在悬浮于水性介质中的小颗粒内的香味分子组成的胶体分散体，即乳液。
用于饮料工业的乳液通常分成两组：香味乳液和浑浊乳液（cloud emulsion）。香味乳液包含亲脂性化合物，其存在主要是提供味道和香味(例如柠檬、酸橙，或柑桔油)给饮料产品。在另一方面，浑浊乳液被用来对某些饮料产品提供特定的光学特性，即增加它们的浊度(“混浊度”)。浑浊乳液通常使用高度水不溶性的和不易化学降解的油相制备，例如无味的植物油。此外，浑浊乳液中液滴的尺寸通常是这样设计的，即液滴的尺寸使得强光散射发生，但不会大到经历重力分离。浑浊乳液常常被加入到仅包含相对低百分比的果汁的饮料中并提供隐藏沉降和成环(ringing)的合乎需要的浑浊外观。
一般来说，乳液由至少两种不混溶的液体(通常为油和水)组成，其中一种液体作为小的球形液滴分散于另一种液体中。乳液根据油和水相的相对空间构成分类。包含分散于水中的油滴的系统被称为水包油(O/W)乳液，而包含分散于油中的水滴的系统被称为油包水(W/O)乳液。目前，几乎所有的用于饮料工业的乳液具有O/W型，尽管对于一些应用，使用其它乳液类型可能是有利的。
饮料乳液在它们的生产、运输、贮存，和利用期间经历了一系列可减少其保质期的环境压力。实例包括机械力(例如，搅拌、流过管道、离心、振动，和灌注)；温度变化(例如，冷冻、急剧冷却、升温、巴斯德杀菌法，和灭菌)；暴露于光(例如，自然的或人工的可见光或紫外波)；暴露于氧；溶液性质的变化(例如，水的矿物质组成和)pH。暴露于这些环境压力可通过多种理化机制促进乳液的不稳定性，包括成分功能(例如，溶解度、表面活性，或稳定能力的变化)的失去；化学降解反应(例如，氧化、聚合，或水解)的加速；和物理不稳定性机制(例如，絮凝、聚结或奥斯特瓦尔德熟化(Ostwald ripening))的加速。
一般来说，由于多种理化机制，包括重力分离、絮凝、聚结和奥斯特瓦尔德熟化，乳液是倾向于随着时间推移而打破的热力学不稳定系统。这样的不稳定性机制导致系统内各种成分的结构组织的变化并可能导致饮料乳液的物理稳定性的有害变化。重力分离是市售饮料乳液的物理不稳定性的最常见形式之一并可能呈现为乳状液分层或沉降的形式，这取决于油滴和周围的水相的相对密度。
饮料乳液中的一个这样的问题是乳状液分层，其为当液滴具有比水相更低的密度时液滴向上的运动，而沉降是当液滴具有比水相更高的密度时液滴向下的运动。乳液状分层是更普遍的，因为用于饮料乳液的油相主要由三酰基甘油和/或调味油组成，其具有比水更低的密度。如果饮料乳液包含由相对厚和致密的界面层所覆盖的极小油滴，则其可能易于沉降。
饮料乳液中可能发生的另一个问题是“成环”，其是油滴在产品的最上面形成的可见环的积聚，这对一些消费者来说，可能是视觉上令人不快的。“成环”作用是由于可能已经发生的液滴乳状液分层所致，因为在最初乳液中的液滴的总数（a population of droplet）太大，或因为在储存过程中发生的一些液滴增大，例如，由于絮凝、聚结，或奥斯特瓦尔德熟化。奥斯特瓦尔德熟化是水包油乳液中的油滴尺寸由于油分子从小液滴向大液滴通过介入水相的扩散而随时间的推移增大的过程。饮料乳液对奥斯特瓦尔德熟化的敏感性主要通过油相在水相中的溶解度测定。具体而言，油相在水相中的溶解度越高，乳液越不稳定。
一般来说，油密度决定在乳液中颗粒乳状液分层或沉降的速率。具体而言，液滴和周围的液体之间的密度差异越大，重力分离的速度越快。因此，饮料乳液对重力分离的稳定性可通过确保油滴的密度类似于周围水相的密度来改善。调味油和植物油的密度通常比水和水性糖溶液的密度低不少，并且因为这个原因，含有调味油和植物油的液滴在贮存期间趋向于向上移动，导致不想要的乳状液分层。在乳液中的乳状液分层速率可通过降低油滴和周围的水相之间的密度差异减小。
增重剂是掺入某些类型的饮料乳液的油相以抑制油滴的重力分离的添加剂。在饮料乳液中的乳状液分层和成环问题可通过降低油滴和周围的水相之间的密度差异来减轻。增重剂，其通常为具有密度大于水不少的疏水性成分，可被用来增加油相的密度，以使它与水相的密度匹配。特别地，饮料乳液是少数可使用这些增重剂以减小乳状液分层速率的产品之一，因为油相含量通常是极低的(<0.1%)。
多种不同的增重剂已知用于市售饮料产品中。这样的增重剂包括溴化植物油(BVO)、醋酸-异丁酸蔗糖酯(SAIB)、酯胶，和达马树脂(dammar gum)。有多种不同的因素将决定这些不同成分的哪一种适合应用于特定的饮料产品中。对可合法用于饮料中的每一种类型的增重剂的量也有限制。在不同增重剂的“标签友好(labelfriendliness)”中也存在差异，因为一些增重剂可被消费者认为比其它增重剂“更天然”。
BVO和酯胶是饮料乳液中最常用的增重剂。然而，可在最终产品中存在的增重剂的量经常被调节。例如，BVO和酯胶的使用往往被分别限制在15和100 ppm/每份饮料。这样的低浓度的可认可的增重剂限制可使用BVO和酯胶的产品的类型。
当溴被加入到玉米、大豆、棉籽，或橄榄油中的三酰基甘油分子的双键中时，产生溴化植物油(BVO)。在一些情况下，BVO被允许以不超过15 ppm/每份饮料的水平使用。然而，最近有消费者关注BVO在软饮料中的存在，即使BVO仍被允许用于美国，这并非是有些消费者所希望的。
酯胶是当甘油被酯化为松香(gum rosin)时产生的疏水性聚合物。其通常作为一种可掺入油相的结晶性固体供应。由于用于酯胶制备的酯化步骤，酯胶可能被一些人认为是人造食物成分，但它源自天然成分(松香)和非-动物甘油，而在一些情况下以不超过100 ppm/每份饮料的水平使用时是可接受的。酯胶发挥与BVO类似的功能，但必需加入更大浓度的酯胶到油相中以提高密度。达马树脂是从苏木科(Caesalpinaceae)和龙脑香科灌木(Dipterocarpaceae shrubs)的渗出物分离的天然的增重剂。达马树脂在一些国家被批准使用，但在美国并不具有公认为安全(GRAS)地位。
醋酸-异丁酸蔗糖酯(SAIB)是通过蔗糖与乙酐和异丁酸酐的酯化产生的合成增重剂。SAIB通常以能在匀化前与油相混合的高粘性透明液体的形式供应。目前在一些情况下，在饮料中SAIB的用量被允许为最多300 ppm/每份饮料。
使用常规增重剂例如SAIB、BVO和GEWR有几个缺点。首先，在一些情况下，在饮料中SAIB、BVO和GEWR的使用可分别被限制在300、15和100 ppm/每份饮料。同样，SAIB、BVO和GEWR可能是一些消费者所不希望的成分。此外，SAIB、BVO和GEWR的密度分别是1.146 g/ml、1.24-1.33 g/ml和1.08 g/ml，这对于适当地增加油滴的重量可能是太低了。例如，糖-增甜的即饮产品或液体浓缩饮料可具有范围从约1.05至约1.25 g/ml的水相密度和约0.9 g/ml的香味/浑浊油相密度。由于上述对SAIB、BVO和GEWR的使用和密度的限制，这些增重剂可能没有将油相增重到水相的密度，从而造成饮料在其保存期限内不希望地形成乳油层。
概述
本发明公开了用于可饮用饮料的水包油乳液、组合物和/或成分，其包含包封在油滴中的增重剂，包含这样的成分的饮料，和制备这样的乳液的方法。
在一种方法中，用于可饮用饮料的乳液包括含有溶于其中的乳化剂的连续水相和包含分散于连续水相中的油滴的油相。乳液还包含封装在油滴中的固体的、油不溶性增重剂，以使乳液中固体增重剂与油相的比例是约1:5-约1:2000。
在另一种方法中，描述了包含乳液成分或组分的饮料，所述乳液成分或组分含有包含溶于其中的乳化剂的连续水相和包含分散于连续水相中的油滴的油相。饮料还包含封装在油滴中的固体的、油不溶性增重剂，且乳液中固体增重剂与油相的比例是从约1:5至约1:2000。乳液组分或成分可以是用于饮料的调味油、香味、浑浊油(如植物油)、调味油溶剂(如中链甘油三酯)和/或其组合。
乳液成分、组分，或组合物可以是水包油乳液，其中封装固体的、油不溶性增重剂的油滴的平均尺寸大于约100 nm。所述油滴可具有约100 nm-约1500 nm的平均尺寸。
在一种形式中，固体增重剂与油相的比例可以是从约1:16.5至约1:1,650。固体增重剂可以乳液(可具有至多90%的水)重量的约1:165-约1:16,500 %存在于乳液中。固体增重剂可具有从约1.0 g/ml至约6.0 g/ml的密度，而在其它情况下，可具有约1.25 g/ml-约5 g/ml的密度，并且可以是二氧化钛。
所述油相可包含选自以下的水不溶性脂质：蓖麻油、萜烯烃、调味油例如醇、酮、醛、内酯、醚、酯、含硫化合物、呋喃酮、萜类化合物、油溶性维生素或营养物例如维生素A、D、E、K等、脂肪酸、多不饱和脂肪酸、甘油三酯和甘油三酯衍生物、抗氧化剂、着色剂、植物油及其组合。
在一种方法中，乳化剂的分子量不少于约50,000道尔顿，在一些情况下，分子量为约100,000至约800,000道尔顿，而在其它情况下，为约400,000至约600,000道尔顿。乳化剂可选自阿拉伯树胶、改性食物淀粉、改性阿拉伯树胶、玉米纤维胶、黄蓍胶、刺梧桐树胶、印度树胶，及其组合。
乳液的乳状液分层速率在环境贮存时可以是约0至约5 mm/天，在一些情况下为约0至约1 mm/天，和在一些情况下为约0至约0.75 mm/天。乳液可具有约0.1-约0.4的不稳定性指标，其中0是完全未乳状液分层和1是完全乳状液分层。
在一种方法中，制备用于可饮用饮料的乳液的方法包括：提供包含平均尺寸大于100 nm的油滴的油；按固体增重剂与油的约1:5至约1:2000的比例将固体增重剂加入到油中，并搅拌固体增重剂和油，以提供固体增重剂和油的共混物，其中固体增重剂分散于油滴中；提供包含溶于水性溶液中的乳化剂的水性溶液；和加入固体增重剂和油的共混物至水性溶液中，以形成水包油乳液。
所述方法可还包括在加入油和封装在油滴中的固体增重剂的共混物至水性溶液以形成水包油乳液后匀化水包油乳液。
详细描述
本文公开的产品和方法涉及适合作为可饮用饮料的成分或组分的水包油乳液，其中乳液包括包封在油滴中的增重剂，以使乳液更稳定和降低乳状液分层速率。例如，此类乳液和包含本文的乳液的此类饮料或组合物，具有与包含先前的常规增重剂(例如，SAIB、BVO和GEWR)的饮料或组合物的乳状液分层速率相比相同或更低的乳状液分层速率，即使当如本文所述的增重剂以在先前饮料或组合物中包含的常规增重剂的量的分数包含于饮料或组合物中时也是如此。例如，在一些方法中，本文的固体的被包封的增重剂以低于常规增重剂的1/100的水平使用并实现针对不稳定性和乳状液分层的相同的或更好的保护。如本文所用的，乳液、乳液组合物、乳液组分，和乳液成分可互换使用并指乳化的饮料成分，其可包括在即饮产品或浓缩饮料中，以提供调味、香味、营养物例如油溶性维生素、浑浊油等。
在其它方法中，本文所述的饮料和乳液基本上不含SAIB、BVO和GEWR。如本文所用的“基本上不含”的成分(例如SAIB、BVO，和/或GEWR)通常意指在一些方法中少于约0.005%的所述成分和在其它方法中少于约0.001%的所述成分。在一种方法中，本文所述的饮料和乳液不含SAIB、BVO和GEWR。如本文所用的“不含”成分(例如SAIB、BVO，和/或GEWR)意指所述成分从饮料或乳液中完全缺失。
如本文所用的，术语“封装的”和“包封”指复合结构(和这样的复合结构的形成)，其中固体(例如，增重剂如二氧化钛等)形成由一种或多种油滴形成的外壳层包围的核。在一种形式中，乳液可包含以一种或多种油滴的形式封装的增重剂，每个油滴包含一个或多个二氧化钛颗粒。如本文所述的增重剂颗粒的包封有利地允许增重剂降低饮料成分中油相和连续水相之间的密度差异，提供油滴在乳液中的均匀分布并限制不希望的油粒沉降或乳状液分层。如本文所述的乳液可用于例如，即饮饮料和液体浓缩饮料。
转向更多细节，本文的乳液可以是水包油乳液。在一种方法中，用于可饮用饮料的乳液包含含有溶于其中的乳化剂的连续水相和包含分散于连续水相中的封装固体增重剂的油滴的油相。乳液可与即饮饮料产品分开形成。或者，即饮饮料产品可掺入所述乳液。如本文所用的，术语“乳液”应被理解为指含有为水性、水-基相的乳液的连续相，和封装固体增重剂的油滴(液滴尺寸为大于约100 nm)的油相的水包油乳液。
水包油乳液的油相可包含一种或多种水不溶性脂质，包括甘油脂、酚脂、甘油一酯、甘油二酯，或甘油三酯、水不溶性脂肪酸等。在一种方法中，脂质可以是蓖麻油。蓖麻油是通过压榨蓖麻油植物的种籽获得的植物油且通常在食品工业中在食品添加剂例如调味剂和糖果中作为防腐剂。
在另一种方法中，水不溶性脂质可以是一个或多个萜烯烃。萜是由植物产生的有机化合物并已知是各种类型的植物和花的精油的主要成分。萜通常用作食品的调味添加剂。一些适合用作本文所述乳液的水不溶性脂质的合适的萜烯烃包括柠檬醛、苧烯(limonene)、香茅醛、香叶醇、芳樟醇，及其组合。
在还一种方法中，水不溶性脂质可以是一种或多种中链甘油三酯。中链甘油三酯应被理解为指具有6-12个碳原子并包含甘油骨架和3个脂肪酸的甘油脂肪酸酯。在又一种方法中，水不溶性脂质可以是一种或多种长链甘油三酯。长链甘油三酯应被理解为指具有超过12个碳原子并包含甘油骨架和3个脂肪酸的甘油脂肪酸酯。
乳液可以是热力学不稳定的体系，其可通过包含称为稳定剂，例如，乳化剂、增重剂、熟成抑制剂，或质地改性剂的物质，使得动力学稳定一段合理的时间。在一种方法中，乳液可包含在分散于整个连续水相中的油滴中封装的固体增重剂。存在于乳液中的固体增重剂的总重量与油的总重量的比例在一种方法中可以是从约1:5至约1:2000，在另一种方法中可以是从约1:16.5至约1:16,500，和在还一种方法中可以是从约1:100至约1:2000。油的总重量与固体增重剂的总重量的高比例有利地允许增重剂被封装在油滴中，从而有利地降低油滴和周围的水相之间的密度差异并减慢生成的乳液的乳状液分层速率。相反地，当使用低比例(例如，从1:1至约10:1)的油的总重量与增重剂的总重量时，油滴可能不包封二氧化钛和油粒很可能从乳液中沉降出来。
增重剂可以乳液中油和二氧化钛相的总重量的约0.05%-约33%存在于乳液中。在其它方法中，乳液可在一种方法中包含按乳液中油和二氧化钛相的总重量的约0.1%-约25%的增重剂，在另一种方法中，包含按乳液中油和二氧化钛相的总重量的约0.15%-约20%的增重剂，和在还一种方法中，包含按乳液中油和二氧化钛相的总重量的约0.2%-约7%的增重剂。在一种方法中，固体增重剂颗粒可具有约100 nm-约5000 nm的尺寸，在另一种方法中，可具有约150 nm-约2500 nm的尺寸，在另一种方法中，可具有约150 nm-约2500 nm的尺寸，在另一种方法中，可具有约200 nm-约1200 nm的尺寸，在另一种方法中，可具有约300-约1000的尺寸，和在还一种方法中，可具有约400 nm-约600 nm的尺寸。
在一种方法中，用于如本文所述的乳液的固体增重剂可具有从约2 g/ml至约10 g/ml的密度，在另一种方法中，可具有约3 g/ml-约7 g/ml的密度，和在还一种方法中，可具有约4 g/ml-约5 g/ml的密度。如上文所讨论的，常规增重剂例如SAIB、BVO和GEWR的密度分别是1.146 g/ml、1.24-1.33 g/ml，和1.08 g/ml，和糖-增甜的即饮产品或液体浓缩饮料可具有范围从约1.05至约1.25 g/ml的水相密度和约0.9 g/ml的香料/浑浊油相密度。不希望受到理论的限制，常规增重剂例如SAIB、BVO和GEWR的密度可能太低而不能适当地对乳液中的油滴增重，而如本文所述的增重剂的密度，是常规增重剂密度的约4-约8倍，可有利地提供对本文所述乳液中的油滴的适当增重。更特别地，当调味油和植物油的密度大大低于水和水性糖溶液的密度时，如本文所述的增重剂有利地增加油相的密度，以便它基本与水相的密度相匹配。
乳液可包含过渡金属的氧化物形式的增重剂。在一种方法中，增重剂可以是二氧化钛。二氧化钛是一种常用于食品和饮料中的白色颜料，但不是呈用于饮料乳液的增重剂的有效形式。二氧化钛已被美国食品和药品管理局列为食用安全达很长时间了。密度4.23 g/ml的二氧化钛是与油不混溶的，其在水中的溶解度可忽略不计。
应该意识到，被分类为人食用安全的除二氧化钛之外的过渡金属氧化物可被用作封装在本文所述乳液的油粒中的增重剂。
不希望受到理论的限制，高密度的二氧化钛允许二氧化钛，以为了获得油粒的所需增重而使用的常规增重剂(例如，SAIB、BVO和GEWR)的水平的分数(例如，至多1/200，和在一些情况下，约1/100-约1/200)，有利地封装在油滴中作为增重剂发挥作用。进一步地，不希望受到理论的限制，高密度的二氧化钛允许二氧化钛有效地用作一些用于高密度饮料应用的乳液中油粒的增重剂，所述高密度饮料有例如密度大于1.0 g/ml的热量饮料或浓缩饮料(热量和非-热量)和更特别地，密度超过1.05 g/ml和超过1.10 g/ml的那些热量饮料或浓缩饮料，其中SAIB、BVO和GEWR作为增重剂并非有效，因为这样的增重剂的密度可低于饮料应用的密度，或这样的增重剂在乳液中的使用水平对于适当地增重该乳液是不够高的。
乳化剂是在匀化过程中吸附到新形成的液滴表面的表面-活性分子，其形成防止液滴聚集的保护层。乳液可包括为高分子量乳化剂的乳化剂。为了本申请的目的，术语“高分子量乳化剂”应理解为指具有超过100,000道尔顿的分子量的乳化剂。在一种形式中，高分子量乳化剂可具有从约100,000道尔顿至约1,000,000道尔顿的分子量，和在其它方法中，可具有约300,000道尔顿-约700,000道尔顿的分子量。不希望受到理论的限制，高分子量乳化剂可提供用于形成具有足以封装增重剂(例如，二氧化钛)颗粒于其中的尺寸的油滴。例如，作为使用高分子量乳化剂的结果而形成的油滴可具有超过约100 nm的尺寸。在一种方法中，作为使用高分子量乳化剂的结果而形成的油滴可具有约100 nm至约1000 nm的尺寸。相反地，具有100 nm以下尺寸的油滴可能没有大到足以封装增重剂例如二氧化钛，因此使用增重剂例如二氧化钛而无乳化剂和/或使用小于约100 nm的油滴可能不会减慢这样的油滴在乳液中的乳状液分层速率。
在一种方法中，乳液可包括乳化剂例如阿拉伯树胶(也称为阿拉伯胶)、改性食物淀粉等。阿拉伯树胶是从在撒哈拉以南非洲，例如苏丹的阿拉伯胶树收获的天然渗出物，并可能是在饮料工业中配制浑浊乳液和调味乳液的最广泛使用的乳化剂。阿拉伯树胶与其它树胶相比具有高的水溶性和相对低的溶液粘性，这促进了其作为乳化剂的应用。阿拉伯树胶可具有约200,000道尔顿-约800,000道尔顿，和更特别地，约400,000道尔顿的分子量。
乳液中的乳化剂可以是改性食物淀粉。天然(未改性的)淀粉由于其亲水性葡萄糖主链而具有差的表面活性，但淀粉可以通过沿着其主链连接非极性链，经化学改性以使得它们成为有效的乳化剂，并且这样的类型的改性淀粉被广泛用作饮料工业中的乳化剂。如阿拉伯树胶，改性淀粉有相对低的界面活性(与蛋白质或表面活性剂比较)。在一种方法中，改性食物淀粉可以是糯玉米的辛烯基琥珀酸酯衍生物，其主要由经化学改性而包含源自为阴离子和非-极性的辛烯基琥珀酸酐(与食物淀粉形成酯)的侧基的支链淀粉组成。这样的侧基可锚定分子至油滴表面，同时亲水性淀粉链可伸入水相并通过空间排斥防止液滴聚集。这样的改性淀粉的分子量可以是从约200,000道尔顿至约800,000道尔顿，和更特别地，约400,000道尔顿。
高分子量乳化剂(例如，阿拉伯树胶、改性食物淀粉)，当溶于如本文所述乳液的连续水相时，可提供增重剂在油滴中的封装并通过例如，降低这样的乳液的乳状液分层速率并使这样的乳液能够贮存延长的时间段，有利地显著增加这样的乳液的稳定性。例如，包含高分子量乳化剂(例如阿拉伯树胶或改性食物淀粉)和增重剂(例如包封在水不溶性脂质例如蓖麻油、萜烯烃，或中链甘油三酯的颗粒中的二氧化钛)的乳液的乳状液分层速率和不稳定性指标可以分别是在环境贮存时约0-约5 mm/天和约0-约2.5。这样的乳液可在室温或冷冻下保持稳定的保质期约6个月至约1年。
相反地，当使用低分子量表面活性剂/乳化剂聚山梨醇酯60 (分子量约1000道尔顿-约2300道尔顿)或皂树皮(Quillaja)提取物(分子量约1000道尔顿-约2300道尔顿)代替高分子量乳化剂例如阿拉伯树胶或改性食物淀粉时，乳液的油滴的乳状液分层速率是明显较高的且乳液保持稳定更短的时间段。不希望受到理论的限制，与高分子量乳化剂例如阿拉伯树胶或改性食物淀粉比较，低分子量表面活性剂/乳化剂聚山梨醇酯60或皂树皮提取物对减慢乳液中油粒的乳状液分层速率的无效，可能是因这样的事实所致，即与由大分子乳化剂造成的油滴尺寸比较，小分子乳化剂例如聚山梨醇酯60和皂树皮提取物可造成油滴尺寸减小，而这些尺寸减小的液滴可能太小以至于不能使增重剂(例如，二氧化钛)封装到油滴中。例如，在本文所述的乳液中，聚山梨醇酯60和皂树皮提取物可导致在一种方法中具有平均尺寸少于200 nm的油滴和在另一种方法中具有从约50 nm至约100 nm的油滴。另一方面，阿拉伯树胶和改性食物淀粉可导致在一种方法中平均尺寸大于100 nm的油滴和在一种方法中约400 nm至约800 nm的油滴。
乳化剂可以乳液总重量的约1%-约30%存在于乳液中。例如，在一种方法中，乳液可包含乳液总重量的约5%-约25%的乳化剂，在另一种方法中，包含乳液总重量的约10%-约20%的乳化剂，和在还一种方法中，包含乳液总重量的约15%-约20%的乳化剂。此外，乳液可包含乳液总重量的约10%-约95%的水和乳液总重量的约5%-约90%的油。乳液可包含乳液总重量的约0.0001%-约0.3%的二氧化钛。在一种方法中，乳液可包含约60%-约85%的水和约15%-约40%的油。乳液的油相可包含一种或多种香料或产生香味的化合物。
转到制备用于包含封装的增重剂的用于可饮用饮料的乳液的示例性过程的细节，示例性乳液可如下制备：
为制备用于乳液的水性溶液，乳化剂可加入到水中，生成的溶液可经搅拌以将乳化剂溶解于水中。乳化剂可以约1:2-约1:20的比例加入到水中。在一种方法中，将约1 g-约25 g阿拉伯树胶加入到约75 ml水中并溶解以提供水性溶液。在另一种方法中，将约1 g-约25 g改性食物淀粉加入到约75 ml水中并溶解以提供水性溶液。应该意识到，可使用除了阿拉伯树胶和改性食物淀粉之外的乳化剂。
为制备封装的增重剂，其是油和增重剂的共混物，增重剂可加入到过量的油中。在一种方法中，增重剂可在室温下，例如从约65°F至约75°F加入到油中。油可以是蓖麻油、萜烯、中链甘油三酯、长链甘油三酯，或类似的不溶性脂质。增重剂可以是二氧化钛或类似的固体形式的过渡金属氧化物，其对人类食用而言是安全的。固体增重剂可以增重剂与油的约1:5至约1:2000的比例加入到油中。在一种方法中，增重剂可以增重剂与油的约1:10至约1:20的比例加入到油中。在另一种方法中，增重剂可以增重剂与油的约1:100至约1:200的比例加入到油中。
然后可将增重剂和油搅拌充足的时间(例如，约1至约5分钟)，以提供固体增重剂和油的共混物，其中固体增重剂分散于油中。然后可将包含油和分散于油中的固体增重剂的共混物加入到水性溶液(包含溶于其中的乳化剂)中，以形成水包油乳液。在一种方法中，水包油乳液可在室温下，例如从约65°F至75°F的温度下匀化。
在一种方法中，水包油乳液中的油在室温下是液体并允许匀化乳液。相反地，如果使用在室温下是固体的脂质组分，匀化将将不用这样一种脂质组分进行。不希望受到理论的限制，水包油乳液的匀化促进增重剂封装在油滴中，而没有匀化时，增重剂颗粒可能沉降至水包油乳液的底部，而不被油滴封装。不希望受到理论的限制，匀化的温度可影响水包油乳液的稳定性，并且如果匀化温度上升太高(例如，200°F以上)，由于油和水变得混溶，水包油乳液可能变得失稳。相反地，如果匀化温度下降得太低(例如，低于40°F)时，水包油乳液可由于油的结晶而变得不稳定。
在一种方法中，扫描电子显微镜(“SEM”)可被用来确定固体增重剂是否已经封装在油滴中。不希望受到理论的限制，将增重剂以油与增重剂的大比例加入油中有利于二氧化钛封装在油滴中。例如，通过按共混物的总重量计，以增重剂与油的约1:16.5-约1:100的比例将增重剂加入到油中，形成增重剂和油的共混物，可在乳化剂/水溶液加入到油/增重剂共混物后，有利地促进超过50%、超过90%，或基本上所有(即，约100%)的加入到油中的二氧化钛的封装。相反地，以增重剂与油的约1:1-约1:4的比例加入增重剂至油中可能是太低的且会导致不充分的二氧化钛的封装，不合需要地导致未封装的二氧化钛的沉降。不希望受到理论的限制，封装的二氧化钛颗粒有利地增重油滴并有效地减慢生成的乳液的乳状液分层速率，而自油相沉降出来的未封装的二氧化钛颗粒不增加油滴的重量并对减慢生成的乳液的乳状液分层速率是无效的。
不希望受到理论的限制，在加入增重剂至水性溶液之前，序贯地加入增重剂至油中有利地提供增重剂在油粒中的有效的封装，导致油滴和周围的水相之间的密度差异的降低，并导致乳液的稳定性和贮存时间的增加，如通过乳液的乳状液分层速率的减慢而证实。相反地，如果增重剂加入到水性溶液中，随后与油混合，或如果同时混合增重剂、油，和包含溶于其中的乳化剂的水性溶液，增重剂变得不被封装在油粒中，由于其高密度而沉降下来，并且不减慢乳液的乳状液分层速率和不改进乳液的稳定性或其保质期。
本文的乳液组分可用于饮料以提供用于饮料的香料、香味、浑浊油(如植物油)、调味油溶剂(如中链甘油三酸酯)，及其组合。在一些方法中，饮料可为即饮饮料例如含二氧化碳的或非含二氧化碳的软饮料和/或水果饮料，并包括约0.001%-约0.5%的乳液组分，而在其它方法中，包含约0.01%-约0.25%的乳液组分。在其它方法中，饮料可以是经重构或经稀释形成可饮用饮料的浓缩饮料。在一种形式中，本文的饮料可包含约1%-约30%的量的如本文所述的乳液，而在其它形式中，可包含约3%-约25%的量。
包含封装在如本文所述油粒中的增重剂的乳液的优点和实施方案通过以下实施例进一步说明；然而，在这些实施例中描述的具体条件、工艺方案、材料，及其用量，以及其它条件和细节，不应被解释为过分限制这种方法。所有百分比、比例，和份数均以重量计，除非另外指明。
实施例
以下实施例使用测量整个样品乳状液分层的总体程度的不稳定性指标评价样品的稳定性。为了本申请的目的，不稳定性指标测量多少油滴在水性溶液中经一定的时间段成乳状液分层或沉降。不稳定性指标为0指示未乳状液分层，而不稳定性指标为1指示完全乳状液分层。
在以下实施例中，乳液用配有Silverson的精细乳化器定子(Silverson’s Fine Emulsor Stator)的Silverson L4R高剪切混合器(Silverson L4RShear Mixer)于70°F制备。样品以L4R’s能力速度（capacity speed）的一半匀化约5分钟。在匀化前，使增重剂(BVO、Ester Gum、SAIB和二氧化钛)溶于油中，在匀化前将乳化剂加入到水中。在混合前，使阿拉伯树胶和改性食物淀粉于水中溶解24小时。
以下实施例中的样品通过分散分析仪LUMiSizer® (由LUM GmbH，柏林，德国制造)作为乳液浓缩物分析。LUMiSizer®的软件程序是SEPView™ 6.1.2657.8312。不希望受到理论的限制，因为乳液的乳状液分层是由于重力，LUMiSizer® 以不同RCF值增加重力以加速乳状液分层。相对离心力(RCF)应被理解为指由机器提供的力强于地球重力的倍数量。
样品体积是1.5 ml并使用LUM 2.0 mm小瓶。在以下实施例中用来生成数据的标准操作程序如下：速度2700 RPM，滤光因数1.0，温度25.0℃，使用60次测量且间隔为30秒和60次间隔60秒的额外测量。
实施例 1
在以大约970-980 g运行4980秒后，样品包含含有不同增重剂的稳定的阿拉伯树胶和蓖麻油乳液。在18.81 mm (从110.46 mm至129.29 mm)范围内，通过LUMiSizer®测量样品。样品的稳定性如下：
表 1 ：
如在表1中可见到的，与对照品比较，二氧化钛(TiO2)减慢乳状液分层速率。特别地，甚至当以低于BVO/SAIB/GEWR在它们各自样品中使用水平的1/10的水平使用时，TiO2胜过BVO/SAIB/GEWR。甚至当TiO2以低于存在于比较性样品中的BVO/SAID/BEWR的量的1/100的量存在于本发明的样品中时，包含TiO2的本发明样品具有与包含BVO/SAIB/GEWR的比较性样品类似的稳定性。
实施例 2
设定在20%的透射阈值（transmission threshold），与实施例1的样品有关的乳状液分层速率按mm/天测量。在样品在LUMiSizer®中作为乳液浓缩物以大约970-980 g运行4980秒后，测量样品的乳状液分层速率。在18.83 mm (从110.67 mm至129.5 mm)范围内，通过LUMiSizer®测量样品。
为了本申请的目的，20%阈值应被理解为指样品允许20%的光通过样品并吸收80%的通过样品的光。测量贯穿整个样品的这种20%透射水平以计算乳状液分层速率。例如，较快的乳状液分层速率意味着样品将在较短的时间段具有20%的光透射，而较慢的乳状液分层速率指示样品将在较长的时间段具有20%的光透射。
表 2 ：
如在上表2中可见到的，包含0.12%-6.1% TiO2的样品比包含BVO/SAIB/GEWR的样品具有更低的乳状液分层速率和更高的稳定性。在20%透射阈值下，对于1.2-6.1% TiO2没有足够的乳状液分层来测量速率，因而其乳状液分层速率是0。
实施例 3
将实施例1的样品以1:9比例稀释到10%蔗糖的水溶液(w/w)中，以模拟从饮料浓缩物重构的典型饮料。在样品在LUMiSizer®中作为乳液浓缩物以大约970-980 g运行4980秒后，测量样品的不稳定性指标。在18.91 mm (从110.66 mm至129.57 mm)范围内，通过LUMiSizer®测量样品。
表 3 ：
样品和增重剂 油相中的增重剂% 不稳定性指标
对照 0 0.65
比较：BVO 12.2 0.54
比较：SAIB 12.2 0.60
比较：GEWR 12.2 n/a
本发明：TiO2 6.1 0.37
本发明：TiO2 3 0.48
本发明：TiO2 1.2 0.57
本发明：TiO2 0.12 0.61
本发明：TiO2 0.06 0.63
如在表3中可见到的，所有的TiO2样品胜过对照品。进一步地，与存在于包含BVO/SAIB的样品中的BVO和SAIB的量比较，包含其一半和四分之一量的TiO2的TiO2样品胜过BVO/SAIB样品。
实施例 4 ：
样品包含稳定的改性食物淀粉(Purity Gum Ultra)和含有不同的增重剂的蓖麻油乳液。在样品在LUMiSizer®中作为乳液浓缩物以大约970-980 g运行4980秒后，测量样品的不稳定性指标。在16.7 mm (从113.2 mm至129.9 mm)范围内，通过LUMiSizer®测量样品。样品的稳定性如下：
表 4 ：
总的来说，与对照品比较，TiO2减慢乳状液分层速率。6.1%的TiO2胜过BVO/SAIB/GEWR(即，与BVO/SAIB/GEWR相比导致较低的不稳定性指标)，BVO/SAIB/GEWR以12.2% (即，双倍)浓度存在于它们各自的样品中。同样，3%的TiO2性能表现与12.2%的BVO相当，而胜过12.2%的GEWR。
实施例 5 ：
设定在20%的透射阈值，与实施例4的样品有关的乳状液分层速率按mm/天测量。在样品在LUMiSizer®中作为乳液浓缩物以大约970-980 g运行4980秒后，测量样品的乳状液分层速率。在17.41 mm (从112 mm至129.41 mm)范围内，通过LUMiSizer®测量样品。
如在下表5中可见到的，总的来说，TiO2样品胜过对照品(即，导致与对照品相比较低的乳状液分层速率)。3-6.1%的TiO2胜过SAIB/GEWR-增重的样品且性能表现与BVO相等。在20%透射阈值下，对于3 & 6.1% TiO2和BVO样品没有足够的乳状液分层来测量速率。
表 5 ：
样品和增重剂 油相中的增重剂% 在970-980 g的乳状液分层速率mm/天
对照 0 51
比较：BVO 12.2 0
比较：SAIB 12.2 28
比较：GEWR 12.2 42.8
本发明：TiO2 6.1 0
本发明：TiO2 3 0
本发明：TiO2 1.2 36
本发明：TiO2 0.12 50
本发明：TiO2 0.06 n/a
实施例 6 ：
样品包含稳定的阿拉伯树胶和含有不同的增重剂的萜烯烃乳液。在样品在LUMiSizer®中作为乳液浓缩物以大约970-980 g运行4980秒后，测量样品的不稳定性指标。在16.35 mm (从113.36 mm至129.71 mm)范围内，通过LUMiSizer®测量样品。样品的稳定性如下：
表 6 ：
如在上表6中可见到的，TiO2，当以比BVO和SAIB在它们各自样品中更低的水平使用时，性能表现类似于BVO和SAIB样品。
实施例 7 ：
进行一组实验以确定加入TiO2的次序是否影响不稳定性指标。在样品在LUMiSizer®中作为乳液浓缩物以大约970-980 g运行4980秒后，测量样品的不稳定性指标。在18.4 mm (从110.6 mm至129 mm)范围内，通过LUMiSizer®测量样品。
表 7 ：
成分和条件 加入TiO2的次序 不稳定性指标
蓖麻油– 1/2 TiO2 – 1/2 速度–乳液浓缩物 在乳化前将TiO2加入到油中 0.1339
蓖麻1/2 TiO2 – 阿拉伯树胶5 min，50% 在乳化同时将S TiO2加入油中 0.1740
蓖麻油– 1/4 TiO2 – 1/2 速度–乳液浓缩物 在乳化前将TiO2加入到油中 0.2063
蓖麻1/4 TiO2 –阿拉伯树胶5 min，50% 在乳化同时将S TiO2加入油中 0.2921
上表7显示出，当TiO2与油同时加入到水相中时，不稳定性指标显著地升高。已观察到，当将TiO2首先加入到水相中时，与其中在乳化前将TiO2掺混在油中的样品比较，不稳定性指标也增加。
实施例 8 ：
样品包含稳定的小分子表面活性剂例如聚山梨醇酯60 (P60)和皂树皮提取物和含有不同的增重剂的蓖麻油或中链甘油三酯(MCT)乳液。在样品在LUMiSizer®中作为乳液浓缩物以大约970-980 g运行4980秒后，测量样品的不稳定性指标。在18.1 mm (从110.9 mm至129 mm)范围内，通过LUMiSizer®测量样品。样品的稳定性如下：
表 8 ：
样品和增重剂 TiO2的量 不稳定性指标
P60 +蓖麻油 无 0.9065
P60 +蓖麻油+ TiO2 0.15% 0.9085
P60 + MCT 无 0.9469
P60 + MCT + TiO2 0.15% 0.9488
皂树皮+蓖麻油 无 0.9072
皂树皮+蓖麻油+ TiO2 0.15% 0.8948
MCT +皂树皮 无 0.9573
MCT +皂树皮+ TiO2 0.15% 0.9156
如在表8中可见到的，与使用TiO2与高分子量乳化剂例如阿拉伯树胶和改性食物淀粉比较，使用TiO2与低分子量乳化剂例如聚山梨醇酯60和皂树皮提取物不能减慢油滴的乳状液分层速率。
如本文所述的用于可饮用饮料的水包油乳液包含封装在油滴中的增重剂，并且如本文所述的增重剂颗粒的封装有利地允许增重剂降低油滴和周围的水相之间的密度差异，从而限制不希望的油粒沉降或乳状液分层。如本文所述的增重剂可有利地以比常规增重剂显著更低的量使用并获得针对乳状液分层的相同或更好的保护。
应该理解，细节、材料和工艺安排、配方，及其成分(其已在本文中描述和举例说明以解释方法和所生成的浓缩物的性质)的各种改变，可由本领域技术人员在如所附权利要求书中表达的实施方法的原理和范围内作出。

Claims (32)

1. 一种用于可饮用的饮料的乳液，所述乳液包含：
连续的水相，包含溶于其中的乳化剂；
油相，包含分散于所述连续的水相中的油滴；和
封装在所述油滴中的固体的、油不溶性增重剂；
其中乳液中固体增重剂与油相的比例是约1:5-约1:2000。
2. 权利要求1的乳液，其中所述乳液是水包油乳液，其中所述油滴的平均尺寸大于约100 nm。
3. 权利要求1的乳液，其中所述油滴具有约100 nm至约1000 nm的平均尺寸。
4. 权利要求1的乳液，其中所述固体增重剂与油相的比例是约1:3-约1:1650。
5. 权利要求1的乳液，其中所述固体增重剂以所述乳液重量的约0.0001-约0.3 %存在于所述乳液中。
6. 权利要求1的乳液，其中所述油相包括选自以下的脂质：蓖麻油、萜烯烃、调味油、酮、醛、内酯、醚、酯、含硫化合物、呋喃酮、萜类化合物、油溶性维生素、营养物、脂肪酸、多不饱和脂肪酸、甘油三酯和甘油三酯衍生物、抗氧化剂、着色剂、植物油，及其组合。
7. 权利要求1的乳液，其中所述固体增重剂具有约1.0 g/ml-约6 g/ml的密度。
8. 权利要求1的乳液，其中所述固体增重剂是二氧化钛。
9. 权利要求1的乳液，其中所述乳化剂具有不少于约16,000道尔顿的分子量。
10. 权利要求1的乳液，其中所述乳化剂选自阿拉伯树胶、改性食物淀粉、改性阿拉伯树胶、玉米纤维胶、黄蓍胶、刺梧桐树胶、印度树胶及其组合。
11. 权利要求1的乳液，其中所述乳液的乳状液分层速率在环境贮存时是约0 mm/天-约5 mm/天。
12. 一种制备用于可饮用饮料的乳液的方法，该方法包括：
提供包含平均尺寸大于100 nm的油滴的油；
按固体增重剂与油的约1:5-约1:2000的比例，将固体增重剂加入到所述油中并搅拌所述固体增重剂和所述油，以提供所述固体增重剂和所述油的共混物，其中所述固体增重剂分散于所述油滴中；
提供包含溶于水性溶液中的乳化剂的水性溶液；和
加入所述固体增重剂和所述油的共混物至所述水性溶液中，以形成水包油乳液。
13. 权利要求12的方法，其还包括在加入所述固体增重剂和所述油的共混物至所述水性溶液以形成所述水包油乳液后均化所述水包油乳液。
14. 权利要求12的方法，其中所述油滴具有约100 nm-约1500 nm的平均粒径。
15. 权利要求12的方法，其中将所述固体增重剂加入至所述油中包括以所述固体增重剂与所述油的约1:3-约1:1650的比例将所述固体增重剂加入到所述油中。
16. 权利要求12的方法，其中所述固体增重剂以乳液总重量的约0.0001 %-约0.3 %存在于所述乳液中。
17. 权利要求12的方法，其中所述油是至少一种选自以下的不溶性脂质：蓖麻油、萜烯烃、调味油、酮、醛、内酯、醚、酯、含硫化合物、呋喃酮、萜类化合物、油溶性维生素、营养物、脂肪酸、多不饱和脂肪酸、甘油三酯和甘油三酯衍生物、抗氧化剂、着色剂、植物油，及其组合。
18. 权利要求12的方法，其中所述固体增重剂是二氧化钛。
19. 权利要求12的方法，其中所述乳化剂具有不少于约50,000道尔顿的分子量。
20. 权利要求12的方法，其中所述乳化剂选自阿拉伯树胶、改性食物淀粉、改性阿拉伯树胶、玉米纤维胶、黄蓍胶、刺梧桐树胶、印度树胶及其组合。
21. 权利要求12的方法，其中所述乳液的乳状液分层速率在环境贮存时是约0 mm/天至约5 mm/天。
22. 一种包含乳液的饮料，所述饮料包含：
连续的水相，包含溶于其中的乳化剂；
油相，包含分散于连续的水相中的油滴；和
封装在所述油滴中的固体的、油不溶性增重剂；
其中所述乳液中所述固体增重剂与所述油相的比例是从约1:5至约1:2000。
23. 权利要求22的饮料，其中所述乳液是含有平均尺寸大于约100 nm的所述被包封的油滴的水包油乳液。
24. 权利要求22的饮料，其中所述油滴具有约100 nm-约1500 nm的平均尺寸。
25. 权利要求22的饮料，其中所述固体增重剂与所述油相的比例是从约1:3至约1:1,650。
26. 权利要求22的饮料，其中所述固体增重剂以所述乳液重量的约0.0001 %-约0.3 %存在于所述乳液中。
27. 权利要求22的饮料，其中所述油相包括选自以下的水不溶性脂质：蓖麻油、萜烯烃、调味油、酮、醛、内酯、醚、酯、含硫化合物、呋喃酮、萜类化合物、油溶性维生素、营养物、脂肪酸、多不饱和脂肪酸、甘油三酯和甘油三酯衍生物、抗氧化剂、着色剂、植物油，及其组合。
28. 权利要求22的饮料，其中所述固体增重剂具有从约1.0 g/ml至约6.0 g/ml的密度。
29. 权利要求22的饮料，其中所述固体增重剂是二氧化钛。
30. 权利要求22的饮料，其中所述乳化剂具有不少于约50,000道尔顿的分子量。
31. 权利要求22的饮料，其中所述乳化剂选自阿拉伯树胶、改性食物淀粉、改性阿拉伯树胶、玉米纤维胶、黄蓍胶、刺梧桐树胶、印度树胶及其组合。
32. 权利要求22的饮料，其中乳液的乳状液分层速率在环境贮存时是约0 mm/天-约5 mm/天 mm/天。
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