ES2621573T3 - Aditivos de liberación sostenida para productos de fermentación - Google Patents

Aditivos de liberación sostenida para productos de fermentación Download PDF

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ES2621573T3 ES07758900.0T ES07758900T ES2621573T3 ES 2621573 T3 ES2621573 T3 ES 2621573T3 ES 07758900 T ES07758900 T ES 07758900T ES 2621573 T3 ES2621573 T3 ES 2621573T3
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Lars Petersen
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Abstract

Una composición para la liberación sostenida de aditivos en un fluido de fermentación, con comprende, en forma de pastilla, un agente de formación de gel o gelificante, al menos un aditivo, y un ligante, en la que el agente de formación de gel y el ligante están presentes en cantidades efectivas para permitir la liberación sustancial de al menos un aditivo en el fluido de fermentación durante un periodo de tiempo de al menos 12 horas y hasta 96 horas, y en la que el al menos un aditivo comprende fosfato de diamonio en una cantidad comprendida entre el 35 y el 75 % en peso de la composición, para utilizar en la reducción de la fermentación atascada y lenta.

Description

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DESCRIPCION
Aditivos de liberation sostenida para productos de fermentation CAMPO DE LA INVENCION
La presente invention se refiere generalmente a la mejora de los procesos de fermentation de productos alimentarios proporcionando aditivos a microbios a lo largo del tiempo que permiten la liberation de componentes esenciales durante las etapas especlficas de crecimiento que ayudaran a los procesos metabolicos vitales. Mas concretamente, esta invention se refiere a la mejora y manipulation de microbios de fermentation alcoholica en zumos, bebidas fermentadas, y otros productos comestibles y a la production de biocombustibles.
REFERENCIAS CITADAS
Una relation de referencias bibliograficas mencionadas en esa solicitud se puede encontrar en la section precedente a las reivindicaciones.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Aunque los escritos mas antiguas en medicina se remontan a antiguas civilizaciones, descubrimientos cientlficos mas recientes impulsaron la progresion de tecnologlas de sistemas de administration. En 1862, John Wyeth, un farmaceutico e investigador, fabrico medicinas en grandes cantidades para doctores y para su distribution al por mayor. Su compromiso con la production en masa de medicinas le llevo al desarrollo de la “plldora comprimida” o la pastilla y a la invention de la prensa de pastillas giratoria en 1872. Los productos farmaceuticos en forma de pastillas permitieron la toma de medication pero todavla a menudo se requerlan multiples administraciones. El continuo desarrollo de la industria farmaceutica moderna, especialmente desde los anos 50, ha conducido a un exceso de tecnologlas de liberation controlada o de liberation en el tiempo. Estas tecnologlas han sido utilizadas con numerosos productos farmaceuticos y se pueden dividir en tres categorlas - liberation retardada, sistemas dirigidos a una zona y liberation sostenida o en el tiempo (Chaudhari, 2004).
Los sistemas de liberation retrasada dispensan dosis repetitivas de uno o mas ingredientes activos a menudo utilizando rutas de liberation parenterales. Estas rutas de liberation incluyen la administration de farmacos transdermica, inyecciones intravenosas, inyecciones intramusculares, o implantes subcutaneos. Los sistemas de suministro de farmacos transdermicos son generalmente no invasivos, son esteticamente aceptables, pueden proporcionar suministro local durante varios dlas, y pueden ser utilizados en pacientes inconscientes (Kaparissides et al., 2006).
Las tecnologlas dirigidas a una zona son utilizadas en numerosos sistemas biologicos para suministrar ingredientes activos directamente a ubicaciones objetivo. Historicamente, estos sistemas han siso controlados por difusion; sin embargo, la investigation moderna esta investigando sistemas de pollmeros biodegradables (Vogelson, 2001). Los sistemas de suministro de objetivo incluyen microesferas polimericas, microcapsulas, nanocapsulas, complejos macromoleculares, y gotas polimericas.
Los sistemas de liberation sostenida estan formulados para disolver y liberar lentamente una sustancia a lo largo del tiempo. Estos sistemas estan generalmente formulados con sustancias activas embebidas en una matriz de agentes de liberation en el tiempo. Estos mecanismos de liberation sostenida permiten que los ingredientes activos se escapen a traves de la difusion o a traves de la liberation osmotica, es decir, hinchamiento flsico para formar un gel en el que los ingredientes activos son liberados a traves de la superficie del producto.
Con los exitos de las tecnologlas de administration avanzadas, los cientlficos han expandido la industria mas alla de los productos farmaceuticos para incluir diversas aplicaciones relacionadas con la agricultura y la biorremediacion. BIOCAPSULES (Center o Bioremediation, Salt Lake City, Utah) ofrece microrganismos encapsulados especlficos de zona para la liberation sostenida, retrasada y/o de objetivo en aplicaciones medioambientales y de biorremediacion (http;//programs.weber.edu/bioremediacion/biocapsu.htm). El enfoque de BIOCAPSULES es proporcionar liberation en el tiempo estable, simultaneo de microorganismos y nutrientes clave a aplicaciones medioambientales utilizando una matriz biodegradable. Tambien se hace referencia a un producto llamado BIOGREEN (BiogreenLTD, Melbourne, Vic, Australia) para insecticidas de liberation sostenida en control de cosechas. La patente de Estados Unidos 5.472.955 concedida a Kellerby esta dirigida a insecticidas de liberation sostenida para el control de la mosca del cuerno. Ademas, un producto llamado MICROESSENTIALS EZ (Cargil AgHorizons, Cargill Limited, Winnipeg, Manitoba, Canada) esta dirigido a fertilizantes de liberation sostenida para el abono de cosechas.
Aunque las tecnologlas de liberation sostenidas o en el tiempo aun no han sido utilizadas en aplicaciones de fermentation, la investigation ha mostrado que la nutrition equilibrada es extremadamente importante para la velocidad de fermentation, crecimiento de celulas, y cinetica de fermentation (Chaney et al., 2006). A los productores de vino a menudo se les requiere anadir aditivos en varias etapas de la fermentation para evitar las fermentaciones atascadas, para reducir o evitar la formation de sulfuro de hidrogeno, acido acetico, carbamato de etilo, y otros metabolitos no deseados as! como para mejorar los perfiles de aroma y sabor.
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El papel de la suplementacion microbiana a traves de aditivos complejos y nutrientes que contienen nitrogeno asimilable, vitaminas, minerales y aminoacidos ha sido documentado (Agenbach, 1977; Butzke, 1998; Ingledew y Kunkee, 1985, Ough et al., 1989; y Sablayrolles, et al, 1996). La investigacion ha mostrado que multiples adiciones son de hecho superiores a adiciones sencillas (Alfenore et al., 2002; Chaney et al., 2006; Julien et al., 2000; y Manginot et al., 1998). La investigacion sugiere que anadir todos los suplementos de nutrientes simultaneamente puede conducir a una velocidad de fermentacion precipitada, a un desequilibrio en la absorcion de compuestos de nitrogeno, y a un menor caracter afrutado de los vinos.
La adicion de nitrogeno a zumos deficientes es extremadamente importante para el crecimiento de las celulas, el metabolismo, la slntesis de protelnas, y resistencia de alcohol; sin embargo, el ritmo de adicion es igualmente importante. Por ejemplo, una adicion grande de fosfato de diamonio inicialmente puede retrasar o inhibir la absorcion de aminoacidos. Por lo tanto, se prefiere, adiciones multiples a lo largo del tiempo y mantendran el proceso de fermentacion en su pico incrementando la falibilidad de la fermentacion. Chaney et al. 2006 informaron que uvas Shiraz que hablan recibido dos adiciones de nitrogeno completaron la fermentacion con baja acidez volatil a temperatura estandar (29°C), mientras que depositos duplicados con el regimen de adicion de nitrogeno estandar produjeron acidez volatil aumentada y fracasaron a la hora de completar la fermentacion. La suplementacion de aditivos deberla ser completada durante la primera mitad de la fermentacion.
La mayorla de los productores de vino no tienen la opcion de realizar multiples adiciones debido al volumen de vino producido y las restricciones de tiempo durante la cosecha.
El documento US 4.282.255 describe un metodo y composiciones iniciadoras para el crecimiento de bacterias que producen acidos y composiciones de bacterias producidas por el mismo.
SUMARIO DE LA INVENCION
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona una composition para liberation sostenida de aditivos en un fluido de fermentacion como se especifica en la reivindicacion 1.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invencion, se proporciona un metodo de preparation de una pastilla de liberacion sostenida para fluidos de fermentacion como se especifica en la reivindicacion 12.
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invencion se proporciona un metodo para mejorar la fermentacion como se especifica en la reivindicacion 14.
La invencion es un sistema de administration de liberacion sostenida y composicion de materiales para manipular la actividad microbiologica en un fluido o llquido de fermentacion. La invencion preferida esta dirigida al uso de un suplemento de nutriente de liberacion sostenida para manipular la fermentacion alcoholica en el vino.
El producto de la presente invencion consta de aditivos complejos y nutrientes y un mecanismo de liberacion sostenida para permitir una unica adicion de componentes que produzcan perfiles de liberacion consistentes con multiples adiciones en zumos, bebidas fermentadas, otros productos comestibles, y en el producto de biocombustibles. Preferiblemente, el producto aditivo esta comprimido en pastillas que se disolveran de forma lenta y simularan multiples administraciones de los componentes del nutriente. La terminologla alternativa para pastillas incluye pero no se limita a, obleas, pellets, cuerdas, barras, etc.
El mecanismo de liberacion sostenida ayudara a los usuarios con la adicion de aditivos. El producto podrla ser una unica pastilla o un sistema de multiples pastillas disenado para suministrar nutrientes clave a los microbios inicialmente y a lo largo de todo el ciclo de fermentacion. En un sistema de multiples pastillas se pueden utilizar diferentes relaciones del mecanismo de liberacion sostenida para permitir la liberacion cuando sea mas ventajosa para la fermentacion. El sistema de liberacion sostenida se disolvera lentamente a lo largo de unos pocos dlas liberando los componentes del nutriente claves necesarios para sostener, aumentar y manipular la actividad microbiana.
De manera ventajosa, el producto permitira la conveniencia de una action, en una unica vez, de pastillas de aditivo que tengan una funcionalidad de liberacion sostenida incorporada.
Un beneficio clave de esta invencion es la “facilidad de uso”. Con este producto aditivo administrado a lo largo del tiempo, son creados “perfiles de liberacion” cuando diferentes componentes nutricionales son liberados en diferentes momentos o con diferentes relaciones. De manera ideal, la liberacion tendra lugar durante dos a cinco dlas en solution acuosa a temperatura ambiente con bajo pH. Los beneficios adicionales incluyen fermentaciones mejoradas, saludables a traves de componentes nutricionales que promuevan el crecimiento, viabilidad y supervivencia a largo plazo; fermentaciones atascadas y lentas; tolerancia al alcohol incrementada; y absorcion de aminoacidos equilibrada dando lugar a vinos con mejores aromas y sabores.
La invencion consiste en componentes disenados para suplementar etapas especlficas durante la fermentacion. Como ejemplo, es mejor anadir menos fosfato de diamonio inicialmente y mas fosfato de diamonio despues de que
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la fermentacion este activa.
Debido a la funcionalidad de liberacion sostenida de la presente invencion, los productores de vino pueden anadir estos suplementos nutricionales una vez que ha empezado la fermentacion consiguiendo de este modo el beneficio de multiples administraciones. Al contrario que en la tecnica anterior, esta invencion tiene una funcion de liberacion sostenida para permitir que los compontes puedan ser liberados en distintas etapas realizando de este modo multiples adiciones. El suplemento de nutrientes de la presente invencion puede ser fabricado de manera rentable y tiene un amplio rango de utilizacion potencial en la alimentacion, en bebidas fermentadas y en la production de biocombustibles.
Los objetivos y ventajas de la invencion seran evidentes de la siguiente description de la realization preferida de la invencion realizada en combination con los dibujos adjuntos.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 es un grafico que ilustra el efecto de funcionalidad de liberacion sostenida en la velocidad de fermentacion de un zumo de Chardonnay en el Ejemplo 1.
La Figura 2 es un grafico que ilustra el efecto de los productos Micro-Essentials Powder, Micro-Essentials Complete-Time Release, y Competitor en la velocidad de fermentacion de uvas Syrah en el Ejemplo 2.
La Figura 3 es un grafico que ilustra el efecto de los productos Micro-Essentials Complete-Time Release, en comparacion con un producto Competitor en la velocidad de fermentacion de uvas Cabernet Franc en el Ejemplo 3.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Como se ha utilizado en esta descripcion, el termino “aditivo” generalmente se refiere a una sustancia anadida en cantidades relativamente pequenas a otro producto, en este caso al fluido de fermentacion, para mejorar, fortalecer o alterar de otro modo el fluido. En la presente invencion, los aditivos tlpicamente son nutrientes que mejoran una fuente de alimento al fluido.
Aunque los aditivos son a menudo anadidos a productos de fermentacion, tales como fermentaciones de zumo, alimentos, y biocombustibles, no proporcionan un mecanismo de liberacion sostenida que permita la lenta difusion en el producto a lo largo de periodos de tiempo largos. La presente invencion proporciona un sistema de administration sostenida para mejorar y manipular la fermentacion de zumos, bebidas, y otros productos comestibles, la produccion de biocombustibles, conocidos tanto como “fluidos de fermentacion” o “llquidos de fermentacion”. Esta invencion se refiere a un mecanismo para la liberacion sostenida que puede proporcionar una fermentacion estable, eficiente, y fiable a traves de la liberacion medida de los componentes aditivos y etapas clave durante el proceso de fermentacion sin que se requiera la adicion manual de aditivos en incrementos medidos durante el proceso de fermentacion.
El sistema de liberacion sostenida o controlada proporciona funcionalidad de liberacion en el tiempo a traves de una mezcla de componentes especlficos que incluyen, pero no se limitan a, un agente de formation de gel, un ligante y al menos un aditivo en una cantidad suficiente para permitir la liberacion sostenida del aditivo en el producto de fermentacion para periodos de hasta, y que se extienden mas alla de, 96 horas sin la necesidad de reponer el aditivo. En su forma mas simple, un aditivo de liberacion sostenida para la fermentacion esta formado por una pastilla con una combinacion de un agente de formacion de gel, tal como alginato, una fuente de calcio, y una fuente de aditivo, tlpicamente un nutriente tal como una fuente de nitrogeno, con una liberacion sostenida de 40 horas.
Agente de Formacion de Gel:
El agente de formacion de gel o gelificante esta destinado a la administracion y liberacion controladas de los aditivos al sistema de fermentacion y a mantener la proportion adecuada del aditivo en el producto de fermentacion durante un periodo de tiempo largo. Los agentes de formacion de gel para este fin se conocen en la tecnica. Un agente de liberacion controlada, de liberacion en tiempo o de desintegracion puede estar definido como una sustancia o mezcla de sustancias anadidas a una composition para facilitar su rotura o desintegracion despues de la administracion en el fluido de fermentacion. El uso de un agente de formacion de gel en esta invencion proporciona una rotura controlada y una distribution de los aditivos en el fluido de fermentacion. Niveles pequenos pero importantes de un desintegrante convencional, tal como una celulosa microcristalina, se pueden anadir para refinar y regular mas la velocidad de desintegracion de las pastillas en el fluido de fermentacion.
Ejemplos de sistemas de administracion incluyen, pero no se limitan a alginatos, hidrocoloides, tales como carragenano, agar, gelatina y pectina, y gomas, por ejemplo goma de guar, goma arabiga, goma de algarrobo, goma de xantano y gomas de gelatina, derivados de celulosa, por ejemplo, etil celulosa, e hidroxilpropil metil celulosa, maltodextrina, y almidones de productos alimenticios, por ejemplo, malz, arroz, patata y tapioca, y revestimientos no solubles en agua, por ejemplo ceras, zelnas, acidos grasos, laca, y aceites comestibles.
Los alginatos son los sistemas de administracion mas preferidos. Los alginatos tienen propiedades de formacion de gel que crean el perfil de liberacion sostenida. Ejemplos de alginatos incluyen alginato de sodio, alginato de potasio,
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alginato de calcio, alginato de magnesio, alginato de amonio, y alginato de trietanolamina. Un alginato preferido es alginato de sodio (PRONATAL LF200M (FMC BioPolymer, Drammen, Noruega).Los alginatos estan presentes en la formula en cantidades comprendidas entre el 0 y el 20% en peso, preferiblemente cantidades comprendidas entre el 2 y el 8% en peso, y los mas preferible aproximadamente el 4% en peso. El agente de formacion de gel, que en contacto con el fluido de fermentacion, forma una estructura de matriz que libera el aditivo de manera controlada. El concepto de utilizar gelatina para encerrar tanto el llquido (esto es, aceite de hlgado de bacalao, vitamina E) y sustancias en polvo es conocido en la tecnica. Se hace referencia a L. Lachman, et al., 1971; Porter, 1990; y Tyle, 1990 para ejemplos no limitativos de sistemas de administracion adecuados.
Ligantes y Excipientes:
Una sustancia inerte densa se puede anadir a la composicion para aumentar la densidad con el fin de asegurar que la pastilla de liberacion sostenida permanezca en el fluido de fermentacion. El material de relleno que se puede emplear en los procesos de la presente invencion es preferiblemente relativamente insoluble en agua y se puede elegir de cualquiera de los bien conocidos en la tecnica, tales como agentes de formacion de pastillas, antiadherentes de pastillas, ligantes de pastillas, excipientes de compresion directa de pastillas, talco, carbonato de calcio, sllice adherido coloidal, glicolato de almidon de sodio o mezclas de los mismos. Una fuente de calcio es el agente afirmante preferido en productos alimentarios y tiene la ventaja anadida de la solubilidad, alto contenido en calcio, y no tener aroma ni sabor. Ademas, el calcio liga con los agentes de formacion de gel, para formar redes de formacion de gel mas fuertes. Ejemplos de tales fuentes de calcio incluyen: cloruro de calcio, citrato de calcio, fosfato de calcio, carbonato de calcio, lactato de calcio, aspartato de calcio, estearato de calcio, y sulfato de calcio. Una fuente de calcio preferida es el citrato tricalcico (Gadot Bio-chem (USA) Inc., Syosset, NY). La fuente de calcio esta presente en la formula en cantidades comprendidas entre 0 y 20 % en peso, preferiblemente en cantidades comprendidas entre 0,25 y 5% en proceso, y lo mas preferible aproximadamente 1% en peso.
La presente invencion tambien puede comprender otros ingredientes adecuados bien conocidos por los expertos en la tecnica, tales como absorbentes, antioxidantes agentes de amortiguacion, colorantes, agentes de sabor, agentes edulcorantes, lubricantes, diluentes, desintegrantes de pastilla, glidantes de pastilla, agentes abrillantadores y otros excipientes equivalentes del grupo formado por estearato de magnesio, estearato de calcio, estearato de cinc, acido estearico en polvo, aceites vegetales hidrogenados, polietileno glicol, aceite mineral, y color DF&C, celulosa modificada, lactosa polietileno glicol, dioxido de silicio coloidal, talco, sulfato de lauril de sodio, sales de amonio cuaternarias, manitol, cloruro de sodio, sulfato de sodio, fosfato de sodio, cloruro de magnesio, sulfato de magnesio, fosfato de magnesio, lactosa, sacarosa, glucosa, polietileno glicoles, ceras, aceite de ricino hidrogenado, almidon, polivinil pirrolidona, o una combinacion de los mismos. Ejemplos no limitativos de ligantes y rellenadores incluyen TABULOS y CAB-O-SIL M5 (Cabot Corporation, Tuscola, Illinois).
La adicion del lubricante adecuado es altamente deseable ya que mejora el caudal de la granulacion de la pastilla, evita la adhesion de la pastilla a la superficie de la prensa de pastilla, reduce la friccion entre partlculas y facilita la expulsion de la pastilla de la cavidad de la prensa. El lubricante empleado en la composicion de la presente invencion puede ser cualquiera de los lubricantes mas comunes conocidos en la tecnica, tales como, por ejemplo, estearato de magnesio, estearato de sodio, estearato de calcio, y acido estearico. El lubricante esta presente en la formula en cantidades comprendidas entre 0 y 10% en peso, preferiblemente en cantidades comprendidas entre 0,25 y 2% en peso, y lo mas preferible, aproximadamente el 0,6% en peso. El estearato de magnesio es el agente lubricante preferido. Una fuente de magnesio preferida es Vivion Inc. (San Carlos, CA).
El dioxido de silicio se utiliza como agente fluidificante libre. El dioxido de silicio esta presente en la formula en cantidades comprendidas entre 0 y 10% en peso, preferiblemente en cantidades comprendidas entre 0,25 y 2% en peos, y lo mas preferible, aproximadamente el 0,6 % en peso. Una fuente de dioxido de silicio preferida es Vivion Inc. (San Carlos, CA).
La celulosa microcristalina se utiliza como un agente ligante debido a sus excelentes propiedades de compresion. La celulosa microcristalina tiene tambien propiedades de lubricacion y desintegracion. La celulosa microcristalina esta presente en la formula en cantidades comprendidas entre 0 y 80 % en peso, preferiblemente en cantidades comprendidas entre 10 y 35% en peso, y lo mas preferible aproximadamente en un 20% en peso. Una celulosa microcristalina preferida es AVICEL (FMC BioPolymer, Phipadelphia, PA).
Aditivos:
La composicion de la presente invencion proporciona un portador para administrar al menos un aditivo para el producto de fermentacion. En la industria vinlcola, los aditivos son tlpicamente nutrientes que son anadidos para evitar la fermentacion atascada, para reducir o evitar la formacion de sulfuro de hidrogeno, acido acetico, carbamato de etilo, y otros metabolitos no deseados as! como para mejorar los perfiles de sabor y aroma. Los nutrientes tlpicos incluyen una fuente de nitrogeno, vitaminas, minerales, levadura y extractos de levadura, y otros. Los tipos y cantidades de nutrientes dependen del producto de fermentacion. Se hace referencia a la siguiente lista no limitativa para nutrientes adaptables para el sistema de liberacion sostenida de la presente invencion con respecto a la industria vinlcola. Esta dentro del campo de la invencion utilizar el sistema de liberacion sostenida para la liberacion de otros aditivos en otros fluidos dependiendo de las necesidades del fluido. Por ejemplo, los biocombustibles requieren aditivos especializados en su proceso de fermentacion. Cuando los aditivos se pueden cambiar, el sistema
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de liberacion en el tiempo de la presente invencion se puede utilizar para administrar los aditivos.
El nitrogeno es un elemento esencial necesario para evitar las fermentaciones atascadas y lentas. Ejemplos de fuentes de nitrogeno incluyen: amonio, gas amonlaco, fosfato de diamonio, sulfato de amonio, nitrito, nitrato, protelnas, aminoacidos, y urea. Una fuente de nitrogeno preferida es el fosfato de diamonio: (American Tartaric Products, Larchmont, NY). El fosfato de diamonio es una fuente de nitrogeno inorganica utilizada en fermentaciones para promover el crecimiento de la levadura y ayudar en la finalizacion de la fermentacion. El fosfato de diamonio esta presente en la formula en cantidades comprendidas entre 0 y 90 % en peso, preferiblemente en cantidades comprendidas entre 35 y 75 % en peso, y lo mas preferible, aproximadamente en un 69% en peso.
El extracto de levadura suministra aminoacidos, acidos grasos, acidos nucleicos, vitaminas y minerales para facilitar la fermentacion. El extracto de levadura esta presente en la formula en cantidades comprendidas entre 0 y 50% en peso, preferiblemente en cantidades comprendidas entre 5 y 30% en peso, y lo mas preferible aproximadamente en un 5% en peso. Una fuente de extracto de levadura preferida es TASTONE 154 (Sensient Technologies, Milwakee, WI). Otros ejemplos de extracto de levadura de Sensient Technologies incluyen AX965, FM957, TT900, y AX1003. Ejemplos de extracto de levadura de Lallemand (Montreal, Quebec) incluyen Fermaid 2133, FNI 100, FNI 200, FNI 205, FNI 205, FNI 300, FNI 405.
Ejemplos no limitativos de vitaminas y minerales utilizados en las formulaciones incluyen biotina, cromo, cobalamina, (B12), acido folico (B9), inositol, magnesio, manganeso, molibdeno, niacina (B3), acido pantotenico (B5), potasio, pirodoxina (B6), roboflavina (B2), tiamina (B1) y cinc. Una fuente preferida de vitaminas y minerales es MicroEssentials Trace (“MET”) (Gusmer Enterprises, Fresno, CA), una mezcla de vitamina pura y mineral. La mezcla de vitamina/mineral esta presente en la formula en cantidades comprendidas entre 0 y 25% en peso, preferiblemente en cantidades comprendidas entre 0,5 y 8% en peso, y lo mas preferible aproximadamente en un 1% en peso.
La tabla 1 se refiere a la importancia y la utilidad de las vitaminas y minerales:
Tabla 1
Aditivos (vitaminas minerales) y papeles funcionales para el metabolismo de levadura y bacterias
Vitamina
Funcion metabolica
Biotina
• Reacciones de Carboxilacion y descarboxilacion • Mejor efecto cinetico y sinergico con nitrogeno
Pantotenato de Calcio (Vitamina B5)
• Influye en la viabilidad y la velocidad de fermentacion • PA aumentado y YAN aumentado conducen a una disminucion del sulfuro de hidrogeno
Cobalamina (vitamina B12)
• Promueve el crecimiento
Acido Folico (folato)
• produccion y mantenimiento de celulas nuevas
Inositol
• Utilizado para la division celular y la estimulacion de la velocidad de crecimiento de levadura • Esencial para la slntesis de fosfollpidos de membrana • La deficiencia disminuira la velocidad del metabolismo de carbohidratos.
Niacina (vitamina B3)
• Coenzimas en reacciones de oxidacion/reduccion (bajo anaerobiosis)
Piridoxina (vitamina B6)
• Metabolismo del aminoacido, deaminacion, decarboxilacion
Riboflavina (vitamina B2)
• Como coenzimas en reacciones de oxidacion/reduccion (bajo anaerobiosis)
Tiamina (vitamina B1)
• Aumenta la viabilidad • disminuye la concentracion de acidos ketonicos • Elemento esencial de carboxilasa que asegura la decarboxilacion del acido piruvico en etanol • Meiora el equilibrio de dioxido de azufre
Minerales
Cromo
• Implicado en la fijacion de carbono
Magnesio
• implicado en la integridad de las celulas • Juega un papel clave en el control metabolico, crecimiento y proliferacion de celulas • El Mg limitado es responsable del crecimiento de levadura disminuido y la actividad fermentativa • mejor resistencia al alcohol, temperatura y resistencia osmotica • Produccion de etanol mas elevada
Manganeso
• Efecto sinergico con cinc, tiempo de generacion mas corto
Molibdeno
• Implicado en la fijacion de nitrogeno
Potasio
• Requerido para el crecimiento de levadura y la fermentacion • Los iones son necesarios para la absorcion de fosfato
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Cinc
• Cofactor de encimas de glicolisis, aumenta la tolerancia al alcohol, regulacion de productos derivados (esteres, alcoholes, acidos grasos)________________________________________
Aunque el sistema de liberacion sostenida se puede utilizar en forma de polvo, la realizacion preferida es en forma de pastillas, que son producidas utilizando una prensa de pastillas. En otra realizacion, la mezcla de aditivo podrla ser procesada utilizando un extrusor, un proceso de secador/revestimiento de lecho fluidificado, o a traves de microencapsulacion para obtener productos de diferentes formas (pellets, cuerdas, obleas, barras, etc.) con funcionalidad de liberacion sostenida.
Se ha encontrado que el tamano de las pastillas anade a la sostenibilidad de la liberacion de los aditivos dentro del sistema. Despues de muchas investigaciones, se ha encontrado que las pastillas producidas en maquinas de generacion de pastillas mas pequenas convencionales tienen velocidades de desintegracion rapidas (< 12 horas) en comparacion con los productos de la presente invencion. Sin desear vincularse a una premisa, se cree que las velocidades de desintegracion mas largas de la presente invencion son debidas a las pastillas de mayor tamano, es decir, pastillas de al menos 0,96 pulgadas (1,75 cm) de espesor y 1,5 pulgadas (4 cm) de diametro. Este mayor tamano en combinacion con el agente de formation de gel contribuye a una red de formation de gel mas fuerte.
Los ingredientes activos y excipientes estan mezclados en cantidades apropiadas antes de la granulation en seco. Los excipientes ayudan a los polvos a ser mas fluidos, dan volumen a la pastilla, y ayudan a los polvos a fundirse o a que las partlculas se enlacen entre si. Despues de los ingredientes sean mezclados, el proceso de granulacion en seco se utiliza para formar granulos sin utilizar solution llquida. Estos polvos son compactados y comprimidos mediante tecnicas bien conocidas en la industria. Se pueden utilizar procesos y la maquinaria de pastilla convencionales que son tanto compresion como granulacion directas, por ejemplo golpeo, antes de la compresion. Aquellos individuos implicados en la production de forma de dosis solida farmaceutica o nutraceutica estan versados en que los procesos y en la maquinaria utilizada como forma de dosificacion es una forma de dosificacion muy comun en la industria. Un ejemplo de una prensa adecuada es una prensa STOKES R4 equipada con un troquel con borde de bisel concavo, de acero inoxidable de 1,5 pulgadas (4 cm) de diametro.
La cantidad del aditivo de liberacion sostenida anadida al fluido de fermentation depende de un cierto numero de factores que incluyen, pero no se limitan a, el tipo de fluido de fermentacion, el tipo de aditivo, la finalidad de la nutrition, el tamano de la pastilla de liberacion sostenida, la cantidad de agente de formacion de gel dentro de la pastilla, y la duration del tiempo de liberacion sostenida protegida de los aditivos. El fin ultimo del sistema de liberacion sostenida de la presente invencion es anadir el aditivo en un portador que activara una liberacion sostenida del aditivo a lo largo de un periodo de tiempo por encima de la administration normal o tlpica del aditivo. Idealmente, el sistema serla capaz de liberar sostenidamente el aditivo durante un periodo de tiempo de 12 horas o mas, preferiblemente 24 - 48 horas, y mas preferiblemente mas de 96 horas.
La administracion se puede realizar mediante una pastilla grande o bolo, o por medio de varias pastillas mas pequenas anadidas todas simultaneamente siempre y cuando se consiga el fin ultimo de la liberacion sostenida. Como ejemplo, una inoculation de liberacion sostenida en un fluido de fermentacion, tal como vino, se puede conseguir en dosis comprendidas entere 3 y 81 bs/1000 galones (G) (1,4 y 3,6 kg/3785 litros) en menos pastillas mas grandes o en varias, por ejemplo, 60 a 160 pastillas mas pequenas por cada 1000G (3785 litros).
El producto final comprende una mezcla de una cantidad nutricionalmente efectiva de un aditivo, un agente de formacion de gel, un ligante, un lubricante, y preferiblemente celulosa microcristalina, comprimidos en una pastilla. La pastilla proporciona una liberacion sostenida de la cantidad nutricionalmente efectiva de aditivo que tiene un patron de liberacion predecible y controlable. La pastilla tlpicamente pesa entre aproximadamente 2 y aproximadamente 40 gramos y tiene una densidad de aproximadamente 1,4 a 5,5. Preferiblemente, la pastilla pesa entre aproximadamente 5 y aproximadamente 30 gramos y tiene una densidad comprendida entre aproximadamente 1,5 y 3,0. La densidad de la pastilla permitira que permanezca en el fluido de fermentacion para liberar los aditivos durante un periodo de tiempo de hasta 96 horas, de una manera predecible y controlable. El producto tiene ventajas sobre la tecnica anterior consistentes en que se requieren administraciones menos frecuentes de los aditivos con lo que se reducen los costes de mano de obra.
Aunque la invencion esta inicialmente disenada para ser utilizada con la adicion de aditivos a los microbios del vino durante el proceso de fermentacion, se puede aplicar en otros productos alimentarios, bebidas fermentadas y en el area de los biocombustibles. Ejemplos no limitativos de otras aplicaciones incluyen zumo, vino y cerveza.
Varias formas alternativas de mecanismo de liberacion sostenida descritas podrlan tambien incluir ingredientes de suministro de objetivo, ayudas de procesamiento, sistemas y metodos de administracion.
Los ejemplos de los ingredientes administrables de objetivo y ayudas de procesamiento incluyen pero, no se limitan a, enzimas que incluyen lisozima, preservativos que incluyen dioxido de azufre, organismos vivos que incluyen bacterias y levadura y agentes de clarification.
Ejemplos y metodos incluyen pero no se limitan a la adicion de sistemas de administracion sostenida para activar las
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mezclas de ingredientes antes de la formacion de la pastilla, encapsulacion o revestimiento exterior del polvo de aditivo con cera o zeina, o una combination de componentes de liberation sostenida internos y extremos incorporados en el ingrediente activo para formar un agente de liberacion sostenida de disolucion lenta. Los conceptos de encapsulacion y microencapsulacion se conocen en la tecnica. La encapsulacion implica encerrar medicinas o ingredientes en una forma utilizable. La microencapsulacion es un proceso que deposita particulas diminutas o gotas en forma de dosificacion solida (es decir, pastilla, pellet, granulo o nucleo) creando una carcasa, revestimiento o membrana alrededor del ingrediente activo. El concepto de revestir los productos interiores se conoce en la tecnica. El revestimiento coloca una capa uniforme de material sobre o alrededor de una forma de dosificacion solida. El revestimiento normalmente se realiza a traves de una de cuatro tecnicas principales: revestimiento de azucar, revestimiento de pelicula, microencapsulacion, o revestimiento de compresion. (Lachman, et al., 1986; Lakkis, 2007; Shelke, 2005; U.S. Department of Health and Human Services, 1997).
La combinacion de los ingredientes de la formula sinergicamente mejora el beneficio y efecto de los ingredientes individuales. La frase “una cantidad nutricionalmente efectiva” significa una cantidad de la composition que mejora un beneficio o mejora en el fluido de fermentation el proceso de liberacion sostenida de la presente invention.
La formula se proporciona en forma de pastillas. Ejemplos no limitativos de formulaciones para el producto de liberacion sostenida de la presente son los siguientes:
Micro-Essentials Complete-Time Release (“MEC-TR”) (Gusmer Eterprises, Fresno, CA) es una mezcla de nutrientes unica completa en forma de pastilla con un sistema de liberacion sostenida. Este producto contiene extracto de levadura, cascara de levadura, caseina hidrolizada, fosfato de diamonio, vitaminas y minerales, alginato, citrato tricalcico, y excipientes, de acuerdo con la siguiente formula:
EJEMPLO DE FORMULA
INGREDIENTE
% EN PESO OTRA INFORMACION
Extracto de levadura
14 TASTONE 154
Cascara de Levadura
7,5 Nutrex 370
Caseina hidrolizada
5,7 HCA-411
Fosfato de diamonio
43 DAP
Alginato de Sodio
4 PRONATAL LF200M
Citrato Tricalcico
1
Vitaminas y minerales
2,8 Micro-Essentials Trace
FORMACION DE PASTILLAS
MCC y excipientes
22 Celulosa Microcristalina, estearato de magnesio y dioxido de silicio
La formula anterior se utiliza en fermentaciones en el momento de la inoculation de levadura a un intervalo de dosificacion comprendido entre 3-81bs/1000G (1,4 - 3,6 kg/3785 litros) (aproximadamente 60 a 160 pastillas por cada 1000G (3785 litros). Dado que el MEC-TR esta disenado para minimizar el esfuerzo nutricional suministrando fuentes de nitrogeno, vitaminas y minerales asociados con zumos/mostos deficientes, el rango de dosificacion depende del nivel de disminucion de aditivo. Cada pastilla pesa entre 20 y 26 g.
Micro-Essentials Boost-Time Release (“MEB-TR”) es una mezcla unica de nutrientes compleja en forma de pastilla con un sistema de liberacion sostenida. Este producto contiene extracto de levadura, fosfato de diamonio, vitaminas y minerales, alginato, citrato tricalcico, y excipientes, de acuerdo con la siguiente formula:
EJEMPLO DE FORMULA
INGREDIENTE
% EN PESO OTRA INFORMACION
Extracto de levadura
5 TASTONE 154
Fosfato de diamonio
69 DAP
Alginato de sodio
4 PRONATAL LF200M
Citrato Tricalcico
1
Vitaminas y minerales
1 Micro-Essentials Trace
FORMACION DE PASTILLAS
MCC y excipientes
20 Celulosa Microcristalina, estearato de magnesio y dioxido de silicio
La formula anterior se utiliza en fermentaciones en el momento de la inoculacion de levadura en dosificaciones comprendidas entre 3-81bs/1000G (1,4 - 3,6 kg/3785 litros) (aproximadamente 60 a 160 pastillas por cada 1000G (3785 litros). Dado que el MEB-TR esta disenado para minimizar el esfuerzo nutricional asociado con zumos/mostos deficientes, el rango de dosificacion depende del nivel de disminucion de aditivo. Cada pastilla pesa entre 20 y 26 g.
Los siguientes ejemplos de laboratorio y bodega comercial se proporcionan para demostrar el rendimiento del
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mecanismo de liberacion sostenida y para expresar la importancia de las administraciones multiples de los nutrientes a traves del proceso de fermentacion como se ha referido en la presente invention. Los ejemplos y las ilustraciones no estan destinados a restringir el campo de la invencion. Los productores de vino anadieron productos con sistemas de liberacion sostenida inicialmente en el comienzo de la fermentacion, y los productos sin liberacion sostenida fueron anadidos inicialmente y multiples veces durante el trascurso de la fermentacion. Los siguientes acronimos aplican en todos los ejemplos:
MEC-TR: Micro-Essentials Complete-TR (Gusmer Enterprises, Fresco CA)
MEP: Micro-Essentials Powder (Gusmer Enterprises, Fresco CA)
MEB-TR: Micro-Essentials Boost-TR (Gusmer Enterprises, Fresco CA)
EJEMPLO 1
El objetivo de este ejemplo fue mostrar perfiles de fermentacion similares para MEC-TR comparados con MEP y multiadicion de MEP. El MEP fue anadido a las fermentaciones en dos metodos: 1) Todo el MEP fue anadido inicialmente al comienzo de la fermentacion y 2) Durante las adiciones multiples de MEP, la mitad del polvo fue anadida inicialmente y la otra mitad del polvo fue anadida entre 48 y 72 horas despues del inicio de la fermentacion. Multiples administraciones de MEP fueron utilizadas para evaluar la efectividad del sistema de liberacion sostenida incorporado de la pastilla de MEC-TR. Nuestro objetivo era proporcionar un sistema de liberacion sostenida (anadido en el inicio de la fermentacion) que funcione similar al polvo anadido en multiples etapas a traves de la fermentacion.
Zumo de Chardonnay congelado (Arroyo Seco Vineyards, San Martin, CA) fue descongelado a temperatura ambiente antes de separarse en lotes de 3 L. MEP, multiples adiciones de MEP y MEC-TR fueron utilizados en este experimento.
Los ingredientes activos y excipientes fueron mezclados concienzudamente antes de ser comprimidos en pastillas y despues fueron anadidos al zumo como MEC-TR. El MEC-TR contiene un mecanismo de liberacion sostenida para suministrar los compontes clave a la levadura a traves de la fermentacion. El sistema de liberacion sostenida fue desarrollado para simular multiples adiciones de polvo. MEC-TR fue producido utilizado un troquel de acero inoxidable de 1 pulgada (2,5 cm) de diametro, 0,25 pulgadas (6 mm) de altura, y fue comprimido utilizando una prensa hidraulica con util de bastidor con forma de H montada en banco de la marca (DAKE, una Division de JSJ Corporation, Grand Haven, MI) con una nariz de martillo plano. Cada pastilla de MEC-TR pesaba aproximadamente 4g.
El MEC-TR fue anadido al tanque de fermentacion a 4g/3L al comienzo de la fermentacion. MEP fue anadido en forma de polvo al tanque de fermentacion a 4g/3L en el inicio de la fermentacion. MEP de adicion multiple fue anadido en forma de polvo al tanque de fermentacion en dos partes allcuotas (2g/3L inicialmente y 2g/3L despues de 48-72 horas). Todos los tratamientos fueron inoculados con levadura Saccharomyces cerevisiae (Ruby. ferm) (Chr Hanses, Dinamarca) y fermentada a 72°F (22°C) en tanques de vidrio de 3 litros hasta el secado (< 2g/L de azucar residual). Se mostro que la fermentacion se producla muy rapidamente, cuando los nutrientes eran anadidos en forma de polvo. La adicion de nutrientes a traves del mecanismo de liberacion sostenida suministro a los microbios los nutrientes necesarios en las fases claves durante la fermentacion. Estas fermentaciones empezaron mas lentamente pero completaron la fermentacion a la misma velocidad. El zumo fue muy rico en nutrientes; por lo tanto, todas las fermentaciones avanzaron mas rapido que las fermentaciones tlpicas. Las curvas de fermentacion se muestran en la Figura 1.
EJEMPLO 2
El objetivo de este ejemplo fue comparar los perfiles de fermentacion entre MEP (Gusmer Enterprises, Fresno, CA), MEC-TR y un producto competidor. El producto competidor en el Ejemplo 2 era una combination de fosfato de diamonio (American Tartaric Productos, Larchmont, NY) y SUPERFOOD (Sensient Technologies, Milwaukee, WI), una mezcla compleja de nutrientes de levadura que contiene cascaras de levadura, extracto de levadura, fosfato de diamonio, vitaminas y minerales. Los productos competidores (fosfato de diamonio y SUPERFOOD) no tenlan funcionalidad de liberacion sostenida; por lo tanto, se realizaron multiples administraciones cuando se comparan estos productos con los productos que contenlan sistemas de liberacion sostenida. La combinacion de fosfato de diamonio y SUPERFOOD fue seleccionada para la comparacion debido a que estos productos son utilizados habitualmente por RH Phillips para adiciones de nutrientes.
Uvas Syrah (RH Phillips, Woodland, CA) fueron cosechadas y separadas en tres depositos de bodega comerciales que contenlan 16 toneladas de fruta con adiciones de agua apropiadas para reducir el Brix. Fueron utilizados los productos MEP, MEC-TR y DAP/SUPERFOOD en este experimento.
Los ingredientes activos y excipientes fueron mezclados concienzudamente antes de ser comprimidos en pastillas y despues fueron anadidos al zumo como MEC-TR. El MEC-TR contiene un mecanismo de liberacion sostenida disenado para suministrar componentes clave a la levadura a traves de todo el proceso de fermentacion. El sistema de liberacion sostenida fue desarrollado para simular multiples adiciones de polvo. Las pastillas de MEC-TR fueron producidas utilizando un troquel de acero inoxidable, concavo, con borde biselado de aproximadamente 1,5 pulgadas (4 cm) de diametro, 0,69 pulgadas (1,75 cm) de altura, y fueron comprimidas utilizando una prensa Stokes
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R4. Cada pastilla de MEC-TR pesaba de 20 - 26 g.
El MEC-TR fue anadido al deposito de fermentacion a 51 bs/1000G (2,3 kg/3785 litros) al inicio de la fermentacion. El MEP fue anadido en forma de polvo al deposito de fermentacion en dos partes allcuotas (21 bs/1000G (0,9 kg/3785 litros) inicialmente y 21 bs/1000G (0,9 kg/3785 litros) despues de 48 - 72 horas). La combinacion de DAP/SUPERFOOD fue anadida en forma de polvo al deposito de fermentacion en dos partes allcuotas (1 lb DAP/1000G (0,5 kg/3785 litros) con 1 lb de SUPERFOOD/1000G (0,5 kg/3785 litros) con 1 lb de SUPERFOOD/1000G (0,5 kg/3785 litros) despues de 48-72 horas). Todos los tratamientos fueron inoculados con levadura Saccharomyces cerevisiae (D254) fermentada inicialmente a 18 °C. Despues de 48-72 horas, la temperatura de fermentacion fue incrementada a 75°F (24°C) y fermentada hasta secado (< 2g/L de azucar residual). MEP presento el mismo perfil de rendimiento que MEC-TR ilustrando el valor de funcionalidad de liberacion sostenida en una fermentacion controlada. Tanto MEP como MEC-TR se comportaron igualmente bien en comparacion con la combinacion DAP/SUPERFOOD. Las curvas de fermentacion se muestran en la Figura 2.
EJEMPLO3
El objetivo de este ejemplo fue determinar el rendimiento de una fermentacion a escala comercial comparando MEC- TR con un producto competidor. El producto competidor del Ejemplo 3 fue una combinacion comercial de fosfato de diamonio (American Tartaric Products, Larchmont, NY) y Fermaid K (Lallemand, Montreal, Quebec). Fermaid K es un nutriente de levadura completo que suministra fosfato de diamonio, amino acidos libres, acidos grasos no saturados, nutrientes clave, sulfato de magnesio, tiamina, acido folico, biotina, pantotenato de calcio) y levadura inactiva. Los productos competidores (fosfato de diamonio y Fermaid K9 no tienen funcionalidad de liberacion sostenida; por lo tanto, fueron realizadas multiples administraciones cuando se comparan estos productos con productos que contenlan sistemas de liberacion sostenida. La combinacion de fosfato de diamonio y Fermaid K fue seleccionada como una comparacion debido a que estos productos son utilizados habitualmente por Stellenzicht (Stellenbosh, Sudafrica) para adiciones de nutrientes.
Uvas Cabernet francesas (Stellenzicht) fueron cosechadas y separadas en dos depositos de bodega comerciales, conteniendo cada uno aproximadamente 14 toneladas de fruta. MEC-TR y DAP/F fueron utilizados en este experimento.
Los ingredientes activos y los excipientes fueron mezclados concienzudamente antes de ser comprimidos en pastillas y despues fueron anadidos al zumo como MEC-TR. El MEC-TR contiene un mecanismo de liberacion sostenida disenado para suministrar compontes clave a la levadura durante toda la fermentacion. El sistema de liberacion sostenida fue desarrollado para simular multiples adiciones de polvo. Las pastillas de MEC-TR fueron producidas utilizando un troquel de acero inoxidable, concavo, con borde biselado de aproximadamente 1,5 pulgadas (4 cm) de diametro, 0,69 pulgadas (1,75 cm) de altura, y fueron comprimidos utilizando una prensa Stokes R4. Cada pastilla de MEC-TR pesaba de 20 - 26 g.
El MEC-TR fue anadido al deposito de fermentacion a 66g/hL al inicio de la fermentacion. La combinacion DAP/Fermaid K fue anadida en forma de polvo al deposito de fermentacion en dos partes allcuotas (20 g de DAP/hL con 13g Fermaid K/hL inicialmente y 20g DAP/hL con 13g de Fermaid K/hL despues de 48 - 72 horas). Todos los tratamientos fueron inoculados con levadura Saccharomyces cerevisiae (NT50) (Anchor Yeast, Cape Town, Sudafrica) y fermentada entre 64 - 75 °F (18-24 °C) hasta secado (< 2 g/L de azucar residual). El MEC-TR presento una fermentacion controlada que progreso ligeramente mas rapido que el producto competidor. Las curvas de fermentacion se muestran en la Figura 3.
EJEMPLO 4
El objetivo de este ejemplo es evaluar la velocidad de liberacion de amonlaco a traves del mecanismo de liberacion sostenida de MEB-TR.
Un concentrado de zumo de Sauvignon Cabernet fue diluido en 15 Brix y separado en tres depositos de tratamiento de 1 L. El tratamiento incluye Polvo sin Ingredientes de Liberacion en el Tiempo (“P- sin TR”), Polvo con Ingredientes de Liberacion en el Tiempo (“P-TR”) y productos de MEB-TR.
Los ingredientes activos y los excipientes fueron mezclados concienzudamente antes de ser comprimidos en pastillas y despues fueron anadidos al zumo como MEB-TR. Los ingredientes para tratamientos P- sin TR y P-TR fueron mezclados concienzudamente antes de ser anadidos al zumo en forma de polvo. El MEB-TR es producido utilizando un troquel de acero inoxidable, concavo, con borde biselado de 1,5 pulgadas (4 cm) de diametro, 0,69 pulgadas (1,75 cm) de altura, y fueron comprimidos utilizando una prensa Stokes R4. Se espera que cada pastilla de MEB-TR pese entre 20 - 26 g. El P-sin tR no tiene funcionalidad de liberacion sostenida. El P-TR y el MEB-TR contienen sistemas de liberacion sostenida.
Se espera que los productos que contienen el mecanismo de liberacion sostenida muestren entre un 20 -30 % de liberacion de amonlaco dentro de las primeras pocas horas con una liberacion continua del resto de amonlaco durante 72 horas. Se espera que los productos sin mecanismo de liberacion sostenida muestren una liberacion de amonlaco completa dentro de las primeras pocas horas.
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EJEMPLO 5
El objetivo de este ejemplo es evaluar la velocidad de liberation de cinc a traves del encamiso de liberation sostenida de MEB-TR.
Un concentrado de zumo de Cabernet Sauvignon es diluido a 15 Brix y separado en tres depositos de tratamiento de 1L. El tratamiento incluye Polvo sin Ingredientes de Liberacion en el Tiempo “(P-sin TR”), Polvo con Ingredientes de Liberacion en el Tiempo (“P-TR”) y productos de MEB-TR.
Los ingredientes activos y los excipientes son mezclados concienzudamente antes de ser comprimidos en pastillas y despues anadidos al zumo como MEB-TR. Los ingredientes para tratamientos P-sin TR y P-TR fueron mezclados concienzudamente antes de ser anadidos al zumo en forma de polvo. El MEB-TR es producido utilizando un troquel de acero inoxidable, concavo, con borde biselado de 1,5 pulgadas (4 cm) de diametro, 0,69 pulgadas (1,75 cm) de altura, y fueron comprimidos utilizando una prensa Stokes R4. Se espera que cada pastilla de MEB-TR pese entre 20- 26 g. El P-sin TR no tiene funcionalidad de liberacion sostenida. El P-TR y el MEB-TR contienen sistemas de liberacion sostenida.
Se espera que los productos que contienen el mecanismo de liberacion sostenida muestren entre un 20 -30 % de liberacion de cinc dentro de las primeras pocas horas con una liberacion continua del resto del cinc durante 72 horas. Los productos sin mecanismo de liberacion sostenida se espera que muestren una liberacion de cinc completa dentro de las primeras pocas horas.
EJEMPLO 6
El objetivo de este ejemplo es monitorear el efecto de lisozima de liberacion sostenida y su capacidad para reducir las bacterias malolacticas.
La lisozima es utilizada por los productores de vino para controlar el crecimiento de la bacteria perjudicial gram- positiva, que puede generar fermentaciones lentas e incrementar la actividad volatil. La lisozima controla diversos aspectos de la fermentation malolactica y estabiliza el vino despues de la fermentation alcoholica.
Un concentrado de zumo de Chardonnay es diluido a 15 Brix, ajustado a un pH 3,5, e inoculado con la bacterias malolactica Viniflora Oenos (Chr Hansen, Dinamarca). Tres dlas despues de la inoculation, el zumo es separado en tres depositos de tratamiento.
Los ingredientes activos y los excipientes son mezclados concienzudamente antes de ser comprimidos en pastillas. La lisozima-TR contiene el mecanismo de liberacion sostenida y es utilizada para este experimento. La lisozima-TR es producida utilizando un troquel de acero inoxidable, concavo, con borde biselado de 1,5 pulgadas (4 cm) de diametro, 0,69 pulgadas (1,75 cm) de altura, y es comprimida utilizando una prensa Stokes R4. Se espera que cada pastilla de Lisozima-TR pese entre 20- 26 g.
La media Diferencial de Wallerstein se utiliza para controlar el crecimiento de la bacteria malolactica. Se espera que la adicion de Lisozima al zumo controle el desarrollado de la bacteria indlgena y evite que se produzca la fermentacion malolactica prematura. Se espera que la adicion de lisozima al vino reduzca la poblacion bacteriana y disminuya la formation de acidez volatil.
EJEMPLO 7
El objetivo de este ejemplo es evaluar las aplicaciones internas del mecanismo de liberacion sostenida cuando es incorporado al material extruido.
Ensayos de Extrusion - Compontes de liberacion sostenida fueron mezclados y extruidos utilizando una mezcladora “Kitchen Aid” con funcion de aglomeracion de pasta. Varios componentes de liberacion sostenida solubles en agua son evaluados incluyendo varios alginatos y gelatinas. El material extruido es secado en un horno antes de la produccion de pellets. Los pellets son colocados en el vino de Cabernet Sauvignon para la evaluacion. Despues de 24 horas en el vino, la muestra presenta buenas propiedades y se mantiene bien junta.
EJEMPLO 8
El objetivo de este ejemplo es evaluar las aplicaciones externas del mecanismo de liberacion sostenida cuando se aplica a un material extruido.
Ensayos de Revestimiento - Componentes de liberacion sostenida son mezclados y utilizados para revestir pellets extruidos. Los revestimientos son aplicados utilizando un evaporador giratorio. Los pellets son revestidos con diversos agentes de liberacion sostenida no solubles en agua incluyendo lacas, ceras y zelnas. Los pellets son colocados en vino de Chardonnay y Cabernet para su evaluation. Se espera que el uso de revestimientos incremente el tiempo de liberacion en comparacion con otras muestras de control.
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El objetivo de este ejemplo es evaluar las aplicaciones internas del mecanismo de liberacion cuando se incorpora a un producto de pastilla.
Ensayos de Gelatina- Los ingredientes activos y los excipientes son mezclados concienzudamente antes de ser comprimidos en pastillas. Las pastillas de liberacion sostenida son producidas utilizando un troquel de acero inoxidable, concavo, con borde biselado de 1,5 pulgadas (4 cm) de diametro, 0,69 pulgadas (1,75 cm) de altura, y son comprimidas utilizando una prensa Stokes R4. Se espera que cada pastilla de liberacion sostenida pese entre 20- 26 g. Fueron ensayados varios tipos de gelatina como componentes del mecanismo de liberacion sostenida. Se espera que el uso de gelatinas aumente el tiempo de liberacion en comparacion con las muestras de control.
EJEMPLO 10
El objetivo de este ejemplo es comparar los perfiles de fermentacion entre MEP. MEC-TR y otros productos comercialmente disponibles.
La cerveza y otras bebidas fermentadas se pueden beneficiar de los aditivos de liberacion sostenida. Los ingredientes activos y los excipientes fueron mezclados concienzudamente antes de ser comprimidos en pastillas y fueron anadidos a la fermentacion. Las tabletas de liberacion sostenida fueron producidas utilizando un troquel de acero inoxidable, concavo, con borde biselado de 1,5 pulgadas (4 cm) de diametro, 0,69 pulgadas (1,75 cm) de altura, y son comprimidas utilizando una prensa Stokes R4. Se espera que cada pastilla de liberacion sostenida pese entre 20- 26 g. Despues de que los productos fuesen anadidos, los tratamientos fueron inoculados con levadura y fueron fermentados. El MEP y los productos comerciales se anadiran en multiples partes allcuotas durante toda la fermentacion. MEC-TR se anadira una vez al inicio de la fermentacion. Se espera que la funcionalidad de liberacion sostenida proporcione fermentaciones fiables para la cerveza y para otras bebidas fermentadas.
EJEMPLO 11
El objetivo de este ejemplo es evitar que las fermentaciones se conviertan en reducidas en nutrientes durante las fermentaciones continuas.
Dado que la fermentacion es una etapa crltica en una destilerla, la industria de biocombustibles se puede beneficiar tambien de los nutrientes de liberacion sostenida. Los fabricantes de alcohol combustible a menudo utilizan un sistema de fermentacion continua en el que la levadura es reciclada y reanadida al fermentador para proporcionar actividad catalltica adicional y aumentar la velocidad de produccion (Ingledew, W.M., 2003). Con estas culturas continuas, los nutrientes deben ser anadidos multiples veces para asegurar la nutricion de la levadura.
Los ingredientes activos y los excipientes son mezclados concienzudamente antes de ser comprimidos en pastillas. Las pastillas de liberacion sostenida son producidas utilizando un troquel de acero inoxidable, concavo, con borde biselado de 1,5 pulgadas (4 cm) de diametro, 0,69 pulgadas (1,75 cm) de altura, y son comprimidas utilizando una prensa Stokes R4. Se espera que cada pastilla de liberacion sostenida pese entre 20- 26 g.
Dado que las fermentaciones de biocombustibles son continuas, las pastillas de liberacion sostenida son anadidas cuando los niveles de nutrientes disminuyen. Se espera que los nutrientes de liberacion sostenida proporcionen un nivel consistente de nutricion en los fermentadores y consigan velocidades de produccion de alcohol mas elevadas.
EJEMPLO 12
El objetivo de este ejemplo es mostrar el efecto de utilizar Natamicina como agente antimicrobiano en el control de organismos perjudiciales del vino, particularmente Brettanomices.
La natamicina es utilizada en todo el mundo como preservativo natural principalmente para el tratamiento del queso y embutido secado; sin embargo, las investigaciones indican que la natamicina es efectiva en el control del deterioro de la levadura de la post-fermentacion del vino. La natamicina es legal en algunos palses para el embotellado del vino semi-dulce para evitar la re-fermentacion en la botella.
Los ingredientes activos y los excipientes son mezclados concienzudamente antes de ser comprimidos en pastillas. Las pastillas de natamicina-TR con mecanismos de liberacion sostenida son producidas utilizando un troquel de acero inoxidable, concavo, con borde biselado de 1,5 pulgadas (4 cm) de diametro, 0,69 pulgadas (1,75 cm) de altura, y son comprimidas utilizando una prensa Stokes R4. Se espera que cada pastilla de Natamicina-TR pese entre 20- 26 g.
Las pastillas de natamicina-TR son anadidas al zumo o vino para mejorar la estabilidad microbiologica en los depositos, botellas y barriles. La estabilidad microbiologica es un asunto mayor en los productos de acido bajo con elevados niveles de azucar fermentable. Se espera que la natamicina proteja contra la re-fermentacion y el deterioro.
EJEMPLO 13
El dioxido de sulfuro es ampliamente utilizado en zumos, vino, y muchos productos comestibles como antioxidante qulmico e inhibidor microbiano.
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Los ingredientes activos y los excipientes son mezclados concienzudamente antes de ser comprimidos en pastillas. Las pastillas de sulfuro de azufre (SO2-TR) con mecanismos de liberacion sostenida son producidas utilizando un troquel de acero inoxidable, concavo, con borde biselado de 1,5 pulgadas (4 cm) de diametro, 0,69 pulgadas (1,75 cm) de altura, y son comprimidas utilizando una prensa Stokes R4. Se espera que cada pastilla de SO2-TR pese entre 20- 26 g.
Las pastillas de SO2-TR son anadidas al zumo o vino para inhibir la oxidacion, matar e inhibir el desarrollo de microrganismos e inhibir la actividad de la fenoloxidasa. Se espera que el dioxido de azufre anadido a traves el sistema de liberacion sostenida proteja contra el deterioro y la oxidacion.
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    REIVINDICACIONES
    1. Una composicion para la liberacion sostenida de aditivos en un fluido de fermentacion, con comprende, en forma de pastilla, un agente de formacion de gel o gelificante, al menos un aditivo, y un ligante, en la que el agente de formacion de gel y el ligante estan presentes en cantidades efectivas para permitir la liberacion sustancial de al menos un aditivo en el fluido de fermentacion durante un periodo de tiempo de al menos 12 horas y hasta 96 horas, y en la que el al menos un aditivo comprende fosfato de diamonio en una cantidad comprendida entre el 35 y el 75 % en peso de la composicion, para utilizar en la reduccion de la fermentacion atascada y lenta.
  2. 2. Una composicion como la reivindicada en la reivindicacion 1, en la que el fluido de fermentacion es seleccionado del grupo formado por zumo, bebidas, productos comestibles y la produccion de biocombustibles.
  3. 3. Una composicion como la reivindicada en la reivindicacion 1, en la que el agente de formacion de gel esta presente en cantidades comprendidas entre el 2 y el 8 % en peso.
  4. 4. Una composicion como la reivindicada en la reivindicacion 1, que ademas comprende una fuente de calcio
    presente en una cantidad efectiva suficiente para permitir la liberacion sostenida del aditivo en el fluido de
    fermentacion durante un periodo de tiempo de al menos12 horas.
  5. 5. Una composicion como la reivindicada en la reivindicacion 4, en la que la fuente de calcio es seleccionada del grupo formado por cloruro de calcio, citrato de calcio, fosfato de calcio, carbonato de calcio, lactato de calcio, aspartato de calcio, estearato de calcio, citrato tri calcico y sulfato de calcio.
  6. 6. Una composicion como la reivindicada en la reivindicacion 1, en la que el agente de formacion de gel y el ligante estan presentes en cantidades suficientes para permitir la liberacion sostenida en el fluido de fermentacion durante un periodo de tiempo de hasta 72 horas.
  7. 7. Una composicion como la reivindicada en la reivindicacion 1, en la que el al menos un aditivo comprende ademas un extracto de levadura.
  8. 8. Una composicion como la reivindicada en la reivindicacion 1, en la que el ligante es celulosa microcristalina.
  9. 9. Una composicion como la reivindicada en la reivindicacion 1, en la que el al menos un aditivo comprende
    ademas cantidades nutricionalmente efectivas de vitaminas y minerales.
  10. 10. Una composicion como la reivindicada en la reivindicacion 1, presente en forma de pastilla de un tamano seleccionado efectivo para mantener la liberacion del aditivo en el fluido de fermentacion durante un periodo de al menos 12 horas.
  11. 11. Una composicion como la reivindicada en la reivindicacion 1, en la que el agente de formacion de gel es seleccionado del grupo que comprende hidrocoloides, carragenano, agar, gelatina, pectina, goma de guar, goma arabiga, goma de algarrobo, goma de xantano, goma de gelatina, etilcelulosa, hidroxilpropil metilcelulosa, maltodextrina, almidon de malz, almidon de trigo, almidon de arroz, almidon de patata, almidon de tapioca, zelnas, acidos grasos, cascaras, aceites comestibles, y alginatos, en donde opcionalmente el agente de formacion de gel es seleccionado del grupo formado por alginato de sodio, alginato de potasio, alginato de calcio, alginato de magnesio, alginato de amonio, y alginato de trietanolamina.
  12. 12. Un metodo de preparacion de una pastilla de liberacion sostenida para la fermentacion de fluidos que comprende una composicion como la revindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el metodo:
    a. formar una composicion ligante mezclando aproximadamente entre un 35 % y un 75 % en peso de un aditivo en un agente de formacion de gel;
    b. anadir aproximadamente entre un 0,2 % y un 2% en peso de un agente afirmante a la composicion ligante para incrementar la densidad con el fin de asegurar que la pastilla de liberacion sostenida permanece en el fluido de fermentacion;
    c. anadir un lubricante a la composicion ligante en cantidades comprendidas entre aproximadamente un 0,25 y un 2% en peso; y
    d. mezclar entre aproximadamente un 0,25% y un 2% en peso un agente dispersante en la composicion ligante y formar una pastilla para anadir al fluido de fermentacion para liberar el aditivo durante un periodo de tiempo de al menos 12 horas y hasta 96 horas.
  13. 13. Un metodo como el revindicado en la reivindicacion 12, en el que el agente desintegrante es celulosa microcristalina y/o en el que el agente lubricante es estearato de magnesio.
  14. 14. Un metodo para mejorar la fermentacion, que comprende anadir una composicion como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 a un fluido de fermentacion para reducir la fermentacion atascada o lenta.
  15. 15. Un metodo como el revindicado en la reivindicacion 12, en el que la fermentacion es una fermentacion 5 alcoholica.
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