CN114502006A

CN114502006A - 可堆肥胶囊及其制备和用途

Info

Publication number: CN114502006A
Application number: CN202080059356.6A
Authority: CN
Inventors: C·西法思; R·阿福尔特; C·布伦施威勒; R·范登布拉格; S·伊尔迪里姆; S·米谢尔; A·费丽尔
Original assignee: Delica AG
Current assignee: Delica AG
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2022-05-13
Also published as: BR112022002278A2; EP3788884A1; AU2020340558B2; JP2022546732A; EP4025062A1; WO2021044024A1; US20220324626A1; CA3149934A1; AU2020340558A1; KR20220088690A

Abstract

用于制备饮料、特别是热饮料的可堆肥胶囊，其包含‑散装材料的芯材料，所述散装材料特别地选自咖啡粉末、茶、可可、饮用巧克力、奶粉、速溶咖啡和干汤料及其组合，和‑包覆芯材料的包覆材料，其中包覆材料是可堆肥的非交联多糖。

Description

可堆肥胶囊及其制备和用途

本发明涉及包含适合制备饮料、特别是热饮料的成分的可堆肥胶囊，并且涉及其制备和用途。

提供呈胶囊形式的高档食品，诸如咖啡是众所周知的。然而，通常用作包装材料的材料，诸如塑料或铝(参见例如EP2106375A2)具有其不可堆肥的缺点。

在DE102014000187B4中，提出了用由可生物降解的层组成的包覆材料包覆用于制备例如咖啡的压坯(compact)，所述层是与多元醇间隔物和相关交联剂，即交联多糖组合的多糖或其衍生物。未描述实施方案的具体实施例。

EP3115316B1描述了用于制备例如咖啡的类似胶囊，由此在不使用多元醇间隔物的情况下获得壳材料中的交联多糖。具体地，藻酸钙被称为壳材料。

在US-2013/0136843A1中，提出用压实的咖啡的壳包覆咖啡粉末的芯。

就基于可能的最经济的、生态上相容的和制造上的原因提供用于制备热饮料的可堆肥胶囊而言，上述现有技术的方案还不是最佳的。

本发明的目的是提供一种用于制备饮料、特别是热饮料的可堆肥胶囊，其克服了现有技术的缺点。

该任务由本申请的独立权利要求的主题解决。

更具体地，本发明涉及一种用于制备饮料、特别是热饮料的可堆肥胶囊，其包含

-散装材料的芯材料，所述散装材料特别地选自咖啡粉末、茶、可可、饮用巧克力、奶粉、速溶咖啡和干汤料及其组合，和

-包覆芯材料的包覆材料，其中包覆材料是可堆肥的非交联多糖。

根据本发明，“可堆肥的”应理解为意指材料根据认证方案NF T 51-800:2015-11-14(塑料-适合家庭堆肥的塑料的规范(Plastics-Specifications for plasticssuitable for home composting))和AS 5810:2010(可生物降解的塑料-适合家庭堆肥的可生物降解的塑料(Biodegradable plastics-Biodegradable plastics suitable forhome composting))是至少家庭可堆肥的。这意味着在25±5℃的温度下在12个月内至少90％的材料生物降解，释放CO₂，并且在25±5℃的温度下在6个月内至少90％的材料碎裂(崩解)。

根据本发明的胶囊可以具有不同的形状。各种这样的形状在相关技术领域中相应胶囊的现有技术中是已知的。例如，胶囊可以具有椭圆体、圆柱体、圆锥体、截头圆锥体、长方体、立方体、咖啡豆或球体的形状。优选地，胶囊是球形的。

根据本发明的胶囊具有芯-壳结构，即一种材料(芯材料)的芯被另一种材料(包覆材料)的壳包围。如果壳不是由几个部分(诸如硬胶囊)组装而成，则壳可以无接缝形成。然而，壳也可以由两个或更多个部分形成。壳可以具有弱化的线，在该弱化的线处更容易打开该壳。

根据本发明的胶囊可以含有作为芯材料的压坯。根据本发明，“压坯”被理解为在压力下已被压缩的芯材料。如果根据本发明通过用根据本发明的包覆材料浸渍、包覆或喷涂包覆芯材料，使得其在包覆过程期间不崩解，则将胶囊的芯材料作为压坯提供是有利的。因此，芯材料优选具有至少5N、优选范围为5-50N、更优选范围为5-20N的强度。这可以优选通过以范围为1-100MPa、优选5-50MPa的压缩压力进行芯材料的压缩实现。所得的具有壳的压坯优选具有范围为10-300N、优选50-250N、特别优选75-225N的强度。

在咖啡粉末的情况下，应用于制备颗粒的压缩压力取决于芯材料的性质，例如取决于粉末的研磨、烘焙程度和水分含量。在咖啡粉末的情况下，特别地，可以观察到具有较小脂肪或油含量的粉末，例如脱咖啡因的咖啡粉末，需要较高的压缩压力以便获得稳定的压坯。

压坯的强度通过将压坯夹持在两个板之间并测定压缩压坯所需的力测定。该方法还描述于WO2008/123775A1的第3页中。

根据本发明，芯材料选自咖啡粉末、茶、可可、饮用巧克力、奶粉、速溶咖啡和干汤料及其组合。这样的芯材料是已知的并且不需要在本文详细讨论。固体和/或可溶胀材料已经显示出优于可溶性材料，因为该材料在饮料制备期间不溶解，并且胶囊基本上保持其形状直到饮料制备完成。

根据本发明，要使用的包覆材料是可堆肥的非交联多糖。

非交联多糖应理解为是这样的多糖，其聚合物链不借助于交联剂彼此连接、或者至多以痕量连接，即至多5％、优选至多2％、特别优选至多1％的交联度。

聚合物链的连接通常理解为意指它们借助于交联剂彼此连接。这包括在聚合物链与交联剂之间形成共价键的常规交联，以及其中聚合物链仅经由它们的官能团与交联剂，诸如多价金属阳离子(诸如钙离子)形成离子相互作用的配位连接。

可以通过不添加交联所需的反应组分(reaction partner)(交联剂)和/或通过不应用交联反应所需的反应条件(例如，交联所需的催化剂的存在、交联所需的温度)防止所使用的多糖的交联。

包覆材料优选设计成使得其在饮料制备期间、特别是在热饮料制备期间不溶解。在用至多100℃的水提取和至多3min的提取时间期间，壳因此保持稳定的形状，使得胶囊可以在饮料制备之后毫无困难地从饮料制备机器中弹出或移开。

包覆材料的可堆肥的非交联多糖可以选自淀粉、改性淀粉、果胶、纤维素、角叉菜胶、藻胶(藻酸盐)尤其是藻酸钠、琼脂、支链淀粉、甲壳质、壳聚糖及其组合。

根据本发明优选的包覆材料的可堆肥的非交联多糖选自羧甲基纤维素(CMC)、微纤化纤维素(MFC)、藻酸钠、支链淀粉和壳聚糖及其组合。

羧甲基纤维素和微纤化纤维素具有以下基本结构：

其中在羧甲基纤维素的情况下，R＝CH₂COOH、H，并且在纤维素的情况下，R＝H。通常选择n(即在链中连接在一起的单体的数目)使得羧甲基纤维素具有范围为约10⁴至10⁶g/mol的分子量。根据本发明，羧甲基纤维素的取代度(即被羧甲基基团取代的羟基基团的比例)应当优选是在60％-95％范围内。

羧甲基纤维素和微纤化纤维素是可商购的，并且它们的制备是已知的。

藻酸钠是具有以下结构的多糖：

藻酸钠是由两种糖醛酸α-L-古洛糖醛酸(GulUA)和β-D-甘露糖醛酸(ManUA)组成的多糖，它们是以交替的比例通过1,4-糖苷键连接以形成直链。它形成其中甘露糖醛酸或古洛糖醛酸以嵌段形式存在的均聚结构域(homopolymeric domains)。这些嵌段被称为GG或MM嵌段。

藻酸钠是可商购的，并且其制备是众所周知的。

支链淀粉是具有以下结构的多糖：

支链淀粉及其制备是众所周知的。支链淀粉是可商购的。

壳聚糖是具有以下结构的多糖：

n的值通常是约2000。壳聚糖及其制备是已知的。壳聚糖是可商购的。

包覆材料的可堆肥的非交联多糖可以包含另外的添加剂以改变包覆材料的性质。例如，增塑剂诸如甘油、山梨糖醇、聚乙二醇(PEG)或这些增塑剂的组合。纤维素和纤维素衍生物也是可想到的添加剂，其特别用于增加稳定性。

根据本发明的胶囊的制备可以通过以通常的方式、特别是通过浸渍、包覆或喷涂用包覆材料包覆所期望的芯材料的压坯以通常的方式进行。

因此，本发明还涉及一种用于制备根据前面描述的可堆肥胶囊的方法，其包括以下步骤：

a)提供选自咖啡粉末、茶、可可、饮用巧克力、奶粉、速溶咖啡和干汤料及其组合的芯材料，

b)将芯材料压实成压坯，

c)提供包含可堆肥的非交联多糖的体系、特别是水性体系，

d)将体系、特别是水性体系施用至压制部分的表面，特别是通过浸渍、包覆或喷涂将体系、特别是水性体系施用至压制部分的表面，

e)干燥包覆的颗粒，

该方法在非交联条件下进行。

可堆肥的非交联多糖可以选自如以上所列的组。

将芯材料压缩成颗粒的形状是已知的，并且已经在以上描述过。

提供包含可堆肥的非交联多糖的体系、特别是水性体系可以以常规方式通过将溶液、特别是水溶液与相应的多糖混合进行。可以通过常规措施，诸如搅拌、加热、调节pH范围以增加多糖的溶解度，例如通过添加酸或碱，或这些措施的组合辅助或促进混合。

在本上下文中，体系不仅理解为水性体系(即仅包含水作为溶剂的体系)。还可想到的是，体系是水和水混溶性溶液的溶剂混合物，该水混溶性溶液例如是短链(例如C_1-8)生理学上可接受的醇，诸如乙醇的水混溶性溶液。还可想到的是，使用例如来自煮制咖啡或来自速溶咖啡的咖啡提取物代替水作为溶剂以产生水性体系。

以该方式，以溶液、特别是水溶液的形式提供体系，其具有基于该体系的总重量的0.1重量/重量％至30重量/重量％、优选1重量/重量％至20重量/重量％、更优选3重量/重量％至6重量/重量％的可堆肥的非交联多糖浓度。

根据本发明，优选地以溶液、特别是水溶液的形式提供体系，其具有基于该体系的总重量的1重量/重量％至10重量/重量％、优选2重量/重量％至6重量/重量％、特别优选3重量/重量％至5重量/重量％的羧甲基纤维素浓度。

根据本发明，进一步优选的是，以溶液、特别是水溶液的形式提供体系，其具有基于该体系的总重量的0.1重量/重量％至5重量/重量％、优选0.2重量/重量％至2重量/重量％、更优选0.5重量/重量％至1.5重量/重量％的微纤化纤维素浓度。

根据本发明，进一步优选的是，以溶液、特别是水溶液的形式提供体系，其具有基于该体系的总重量的1重量/重量％至5重量/重量％、优选1.2重量/重量％至2.5重量/重量％、更优选1.5重量/重量％至2重量/重量％的藻酸钠浓度。

根据本发明，进一步优选的是，以溶液、特别是水溶液的形式提供体系，其具有基于该体系的总重量的1重量/重量％至30重量/重量％、优选5重量/重量％至30重量/重量％、更优选15重量/重量％至20重量/重量％的支链淀粉浓度。

根据本发明，进一步优选的是，以溶液、特别是水溶液的形式提供体系，其具有基于该体系的总重量的1重量/重量％至20重量/重量％、优选1重量/重量％至10重量/重量％、特别优选3重量/重量％至8重量/重量％的壳聚糖浓度。

根据优选的实施方案，软化水或脱矿物质水用于提供包含可堆肥的非交联多糖的水性体系的步骤。

体系可以包括另外的添加剂以改变要施用的包覆材料的性质。例如，增塑剂诸如甘油、山梨糖醇、聚乙二醇(PEG)或这些增塑剂的组合。这样的添加剂通常以基于体系的总重量的0.1重量/重量％至8重量/重量％、优选0.2重量/重量％至3.6重量/重量％并且更优选0.5重量/重量％至2重量/重量％的量添加至体系中。

以该方式提供的体系可以以通常的方式，特别是通过浸渍、包覆或喷涂施用至压制部分的表面。这样的方法是众所周知的。

根据本发明，用包覆材料包覆所期望的芯材料优选通过将压坯浸入以上体系中进行。例如，压坯可以经由合适的悬浮液引入体系中，在此处它保持所期望的时间，例如1至60s、优选2至30s、特别优选3至10s。可想到用于在浸浴中包覆的其他方法，例如在浸浴中具有固定位置或通过浸浴的滚动运动。

随后，将在其表面上被包覆材料包围(即包覆)的压坯从体系中移开。

根据本发明的优选实施方案，包覆材料由1-20个层、优选2-10个层并且更优选2-5个层组成，其中层可以由相同或不同的可堆肥的非交联多糖组成。

如果期望提供包含多个层的包覆材料，则使用相同的体系或不同的体系重复进行包覆压坯的步骤，以在压坯的表面上提供1-20个层、优选2-10个层并且更优选2-5个层。包覆方法的类型也可以是相同的，或者供选择地可以使用不同的包覆方法。

在最后的包覆步骤之后和/或在一个或多个单独的包覆步骤之间使包覆的压坯经受干燥过程。该干燥可以以常规方式进行。根据本发明，干燥优选在空气流中通过对流和/或接触干燥进行。实例是用热空气的盘式干燥和IR干燥(通过用IR辐射照射干燥)。用于此的温度在标准气压下通常在10℃至高达40℃、优选15℃至25℃，通常低于50℃的范围内。

包覆和干燥的方法步骤总共通常需要2至20min、优选5至10min的持续时间。

根据本发明的一个实施方案，如果在流化床方法中通过喷涂以已知方式进行包覆，则可以以一个方法步骤进行压坯的包覆和随后的干燥。为此应用的温度通常在25℃至40℃的范围内。

根据本发明的以上方法在非交联条件下进行。如以上所述的，根据本发明的胶囊的包覆材料由非交联的多糖组成，即其聚合物链不借助于交联剂彼此连接、或者至多以痕量连接，即至多5％、优选至多2％、特别优选至多1％的交联度。

可以通过在非交联条件下操作防止所使用的多糖的交联。根据本发明，这意味着不添加交联所需的反应组分(交联剂)和/或不应用交联反应所需的反应条件(例如，所需催化剂的存在，交联所需的温度)。

根据本发明的胶囊可以用于制备饮料、特别是热饮料，其选自咖啡、茶、可可、饮用巧克力、奶或汤或其组合。

根据本发明，优选的是通过采用尤其是热的液体提取可堆肥胶囊制备饮料，所述热的液体选自水和奶。

用于此的相应的制备方法和装置根据现有技术是已知的。

实施例1：

通过在30MPa下在压机中压实7g的烘焙研磨的咖啡粉末制备用于咖啡制备的球形压坯。咖啡粉末具有3.5％的水分含量。咖啡粉末的平均粒度是400μm±100μm。然后制备脱矿物质水和羧甲基纤维素(CMC)(CMC钠盐，中等粘度，C4888，Sigma Aldrich，瑞士)的水溶液。以水溶液的形式制备具有基于水溶液的总重量的4重量/重量％的羧甲基纤维素(CMC)浓度的体系。然后将溶液与40重量/重量％山梨糖醇(基于每克CMC的干重)混合。将颗粒浸渍在CMC水溶液中持续6s，并且在25℃下在空气流中干燥大约6min。随后，将颗粒在CMC水溶液中第二次浸渍6s，并且再次在25℃下在空气流中干燥大约6min。

实施例2：

通过在30MPa下在压机中压实6g的烘焙研碎的咖啡粉末制备用于咖啡制备的球形压坯。咖啡粉末具有3％的水分含量。咖啡粉末的平均粒度是400μm±100μm。随后，制备脱矿物质水和藻酸钠(VIVAPUR藻酸钠，中等粘度，JRS，德国)的水溶液。以水溶液的形式制备具有基于水溶液的总重量的1.7重量/重量％的藻酸钠浓度的体系。随后，将基于体系的总重量的2重量/重量％的甘油添加至溶液中。将颗粒浸渍在藻酸钠水溶液中持续10s，并且在50℃下在空气流中干燥大约8min。随后，将颗粒在藻酸钠水溶液中第二次浸渍10s，并且在50℃下在空气流中干燥至少8min。

Claims

1.用于制备饮料、特别是热饮料的可堆肥胶囊，其包含

-散装材料的芯材料，所述散装材料特别选自咖啡粉末、茶、可可、饮用巧克力、奶粉、速溶咖啡和干汤料及其组合，和

-包覆所述芯材料的包覆材料，其中所述包覆材料是可堆肥的非交联多糖。

2.根据权利要求1所述的可堆肥胶囊，其中所述包覆材料的可堆肥的非交联多糖选自淀粉、改性淀粉、果胶、纤维素、角叉菜胶、藻胶(藻酸盐)、琼脂、支链淀粉、甲壳质、壳聚糖及其组合，优选地选自羧甲基纤维素(CMC)、微纤化纤维素(MFC)、支链淀粉和壳聚糖及其组合。

3.根据权利要求1或2所述的可堆肥胶囊，其中所述包覆材料由1-20个层、优选2-10个层并且更优选2-5个层组成，所述层由相同或不同的可堆肥的非交联多糖组成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的可堆肥胶囊，其中所述胶囊是根据NF T 51-800和AS 5810认证方案家庭可堆肥的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的可堆肥胶囊，其中所述胶囊在形状上是球形的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的可堆肥胶囊，其中包覆所述芯材料的包覆材料没有接缝。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的可堆肥胶囊，其中包围所述芯材料的包覆材料具有便于打开所述胶囊的弱化的线。

8.一种制造可堆肥胶囊、特别是根据前述权利要求中任一项所述的可堆肥胶囊的方法，其包括以下步骤

a)由散装材料提供芯材料，所述散装材料特别地选自咖啡粉末、茶、可可、饮用巧克力、奶粉、速溶咖啡和干汤料及其组合，

b)将所述芯材料压实成压坯，

c)提供包含可堆肥的非交联多糖的体系、特别是水性体系，

d)将所述体系施用至被压制部分的表面，特别是通过浸渍、包覆或喷涂将所述体系施用至被压制部分的表面，

e)干燥包覆的颗粒，

所述方法在非交联条件下进行。

9.根据权利要求8所述的方法，其中步骤d)采用相同的体系或不同的体系、特别是水性体系重复进行，以在所述压坯的表面上产生1-20个层、优选2-10个层并且更优选2-5个层。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述芯材料的压缩以范围为1-100MPa、优选5-50MPa的压缩压力进行。

11.权利要求8至10中任一项所述的方法，其中所述水性体系以水溶液的形式提供，其具有基于所述水性体系的总重量的0.1重量/重量％至30重量/重量％、优选1重量/重量％至20重量/重量％、更优选3重量/重量％至6重量/重量％的可堆肥的非交联多糖浓度。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中所述水性体系另外含有增塑剂，特别是甘油和/或山梨糖醇和/或聚乙二醇。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其中步骤e)在空气流中通过对流和/或接触干燥进行。

14.根据权利要求1至7中任一项所述的可堆肥胶囊用于制备饮料、特别是热饮料的用途，所述饮料选自咖啡、茶、可可、饮用巧克力、牛奶或汤。

15.根据权利要求14所述的用途，其中所述饮料的制备通过用液体、特别是热液体提取所述可堆肥胶囊进行，所述液体选自水和奶。