ES2928422T3 - Producto de encapsulación de alta integridad - Google Patents
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Abstract
Producto de encapsulación de alta integridad con fibras insolubles. Se describe un producto de encapsulación por extrusión de partículas en estado vítreo que incluye un encapsulado, encapsulado en una matriz vítrea. La matriz vítrea incluye al menos un almidón modificado, al menos un carbohidrato y al menos una fibra insoluble. La carga del encapsulado es típicamente del 0,01 % al 20 % en peso, basado en el peso total del producto de encapsulado. También se describen un método para fabricar el producto de encapsulación por extrusión de partículas y los productos alimenticios que contienen el producto de encapsulación por extrusión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Producto de encapsulación de alta integridad
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de Estados Unidos con n.° de serie 62/270.797 presentada el 22 de diciembre de 2015.
Campo técnico
El campo de la técnica a la que pertenece, generalmente, la presente invención es la tecnología de encapsulación y, específicamente, la encapsulación de principios activos, tales como saporíferos.
Antecedentes
La encapsulación de encapsulados es un área de investigación activa. En particular, la encapsulación de encapsulados, tales como medicamentos, plaguicidas (incluyendo insecticidas, nematicidas, herbicidas, fungicidas, microbiocidas, etc.), conservantes, vitaminas, agentes saborizantes y otros encapsulados, se desea por varias razones. En el caso de los medicamentos y plaguicidas, se puede desear la encapsulación para lograr la liberación controlada del medicamento o plaguicida. En el caso de las vitaminas, se puede llevar a cabo la encapsulación para proteger la vitamina de la oxidación del aire y, por tanto, para prolongar la vida útil de la vitamina. En el caso de los agentes saborizantes, se puede llevar a cabo la encapsulación para colocar el saporífero en una forma fácilmente dosificada que liberará el agente en un evento controlable, tal como la adición de agua. Los documentos de ejemplo que describen sistemas de encapsulación de la técnica anterior son WO 02/065858 A1, US 5.603.971 B1 y US 7.488.503 B1.
Un problema con los encapsulados producidos en el pasado está relacionado con la integridad de la encapsulación. Si la integridad de la encapsulación se ve comprometida de alguna manera, además de la pérdida del aspecto, se pueden producir reacciones químicas nocivas, tales como la oxidación de principios activos encapsulados, por ejemplo, saporíferos, medicamentos, etc., sobre las superficies expuestas tanto durante como después del secado y existe la posibilidad de una liberación prematura del encapsulado (y pérdida del sabor, por ejemplo), tanto antes de la hidratación como durante la conservación, y/o una liberación rápida tras la hidratación, tanto si se desea como si no.
Las realizaciones descritas en el presente documento abordan estos desafíos.
Breve sumario
Se describe un producto de encapsulación por extrusión en forma de partículas, incluyendo un encapsulado, encapsulado en una matriz vítrea que contiene al menos un almidón modificado y al menos un carbohidrato de bajo peso molecular que tiene una masa molar de menos de 800 g/mol. La matriz vítrea contiene, adicionalmente, del 0,5 % al 10 % en peso de al menos una fibra insoluble, lo que da como resultado una integridad mejorada del producto de encapsulación.
Las realizaciones adicionales incluyen: el producto descrito anteriormente donde la fibra insoluble comprende de aproximadamente el 3 % a aproximadamente el 8 % en peso; el producto descrito anteriormente donde al menos el 80 % de las partículas del producto en forma de partículas están intactas, basándose en el número total de partículas en el producto en forma de partículas; el producto descrito anteriormente donde al menos el 85 % de las partículas del producto en forma de partículas están intactas, basándose en el número total de partículas en el producto en forma de partículas; y el producto descrito anteriormente donde al menos el 90 % de las partículas del producto en forma de partículas están intactas, basándose en el número total de partículas en el producto en forma de partículas.
Las realizaciones adicionales incluyen: el producto descrito anteriormente donde el tamaño promedio de las fibras es de aproximadamente 20 a aproximadamente 300 micrómetros; el producto descrito anteriormente donde el tamaño promedio de las fibras es de aproximadamente 50 a aproximadamente 200 micrómetros; el producto descrito anteriormente donde el tamaño promedio de las fibras es de aproximadamente 75 a aproximadamente 150 micrómetros; el producto descrito anteriormente donde la matriz contiene de aproximadamente el 49% a aproximadamente el 94 % en peso del almidón modificado y de aproximadamente el 5 % a aproximadamente el 50 % del carbohidrato de bajo peso molecular; y el producto descrito anteriormente donde el carbohidrato de bajo peso molecular tiene un peso molecular promedio menor de 800 g/mol (gramos por mol).
Las realizaciones adicionales incluyen: el producto descrito anteriormente donde el carbohidrato de bajo peso molecular comprende un azúcar, poliol, producto sólido de jarabe de maíz o mezclas de los mismos; el producto descrito anteriormente donde la cantidad de encapsulado contenido en el producto es de aproximadamente el 0,01 % a aproximadamente el 20 % en peso, basándose en el peso total del producto de encapsulación por extrusión; el producto descrito anteriormente donde la cantidad de encapsulado contenido en el producto es de aproximadamente
el 4 % a aproximadamente el 12 % en peso, basándose en el peso total del producto de encapsulación por extrusión; el producto descrito anteriormente donde la cantidad de encapsulado contenido en el producto es de aproximadamente el 8 % a aproximadamente el 10 % en peso, basándose en el peso total del producto de encapsulación por extrusión; el producto descrito anteriormente donde la cantidad de encapsulado contenido en el producto es de al menos el 8 % en peso, basándose en el peso total del producto de encapsulación por extrusión; el producto descrito anteriormente donde el producto en forma de partículas tiene un tamaño de partícula promedio de 0,1 mm a 7 mm; el producto descrito anteriormente donde el producto en forma de partículas tiene un tamaño de partícula promedio de 0,3 mm a 3 mm; el producto descrito anteriormente donde las partículas del producto en forma de partículas tienen un tamaño de partícula promedio de 0,6 mm a 2 mm; el producto descrito anteriormente donde el producto en forma de partículas tiene una temperatura de transición vítrea de 25 °C a 80 °C; y el producto descrito anteriormente donde el almidón modificado comprende almidón modificado con anhídrido de ácido n-octenilsuccínico.
Las realizaciones adicionales incluyen: el producto descrito anteriormente donde la fibra insoluble comprende fibra de manzana, fibra de arándano, fibra de cítricos, fibra de caña de azúcar, fibra de avena, fibra de madera, fibra de celulosa, fibra de celulosa microcristalina, fibra de algodón, fibra de arroz, fibra de trigo o mezclas de las mismas; el producto descrito anteriormente donde el carbohidrato de bajo peso molecular comprende maltosa, trehalosa, dextrosa, lactosa, fructosa, xilosa, sacarosa, productos sólidos de jarabe de maíz, eritritol, maltitol, manitol, xilitol, sorbitol, lactitol o mezclas de los mismos; el producto descrito anteriormente donde el encapsulado comprende un saporífero, una fragancia, una vitamina, un complemento dietético, un medicamentos o mezclas de los mismos; el producto descrito anteriormente donde el encapsulado comprende un saporífero; el producto descrito anteriormente donde el saporífero es un saporífero natural, un extracto natural, una oleorresina, un aceite esencial, un hidrolizado de proteína, un saporífero de reacción, un saporífero artificial, un saporífero compuesto o mezclas de los mismos; el producto descrito anteriormente que contiene, adicionalmente, un plastificante que comprende agua, glicerina, propilenglicol, solución de carbohidrato o mezclas de los mismos; el producto descrito anteriormente donde la matriz vítrea contiene hasta el 2 % en peso de un agente antiadherente; el producto descrito anteriormente donde el agente antiadherente comprende una sal de calcio, magnesio, sodio o potasio de un ácido graso; dióxido de silicio; dióxido de titanio; una cera, incluyendo cera de abejas, cera de carnauba, cera de candelilla; o mezclas de los mismos; el producto descrito anteriormente que contiene, adicionalmente, hasta aproximadamente el 70 % en peso de maltodextrina; el producto descrito anteriormente que contiene, adicionalmente, hasta aproximadamente el 10 % en peso de al menos una goma; y el producto descrito anteriormente donde la goma comprende goma xantana, alginato, carragenano, pectina o mezclas de los mismos.
También se describe un método de elaboración del producto de encapsulación por extrusión en forma de partículas de la presente invención, que incluye, en un conjunto de extrusora, mezclar y fundir los componentes de la matriz que comprenden una matriz y un encapsulado para formar una dispersión viscosa, conformar, extruir y cortar con troquel de cara cortante la dispersión viscosa para obtener un producto de encapsulación por extrusión en forma de partículas y secar y enfriar el producto de encapsulación por extrusión en forma de partículas hasta un estado vítreo, donde los componentes de la matriz contienen, adicionalmente, del 0,5 % al 10 % en peso de al menos una fibra insoluble.
Las realizaciones adicionales incluyen: el método descrito anteriormente donde la fibra insoluble incluye fibra de manzana, fibra de arándano, fibra de cítricos, fibra de caña de azúcar, fibra de avena, fibra de madera, fibra de celulosa, fibra de celulosa microcristalina, fibra de algodón, fibra de arroz, fibra de trigo o mezclas de las mismas; el método descrito anteriormente donde el encapsulado comprende un saporífero; el método descrito anteriormente donde el saporífero es un saporífero natural, un extracto natural, una oleorresina, un aceite esencial, un hidrolizado de proteína, un saporífero de reacción, un saporífero artificial, un saporífero compuesto o mezclas de los mismos; el método descrito anteriormente que contiene, adicionalmente, hasta aproximadamente el 70 % en peso de maltodextrina; el método descrito anteriormente que contiene, adicionalmente, hasta aproximadamente el 10% en peso de al menos una goma; el método descrito anteriormente donde la goma comprende goma xantana, alginato, carragenano, pectina o mezclas de los mismos.
Estas y otras realizaciones adicionales se describen adicionalmente en lo sucesivo.
Breve descripción de los dibujos
Las Figuras 1a a 1f representan gráficos de referencia representativos del índice de fractura.
Descripción detallada
Las particularidades mostradas en el presente documento son únicamente a modo de ejemplo y con fines de análisis ilustrativo de las diversas realizaciones de la presente invención y se presentan en caso de proporcionar lo que se cree que es la descripción más útil y fácilmente comprensible de los principios y aspectos conceptuales de la invención. En este sentido, no se realiza ningún intento de mostrar los detalles de la invención con más detalle de lo que es necesario para una comprensión fundamental de la invención, haciendo la descripción evidente para aquellos expertos en la materia la manera en que varias formas de la invención se pueden incorporar en la práctica.
A continuación, la presente invención se describirá mediante la referencia a realizaciones más detalladas. Sin
embargo, la presente invención se puede incorporar de diferentes formas y no se debe interpretar como limitada a las realizaciones expuestas en el presente documento. Por el contrario, estas realizaciones se proporcionan de modo que la presente divulgación sea exhaustiva y completa y transmita plenamente el ámbito de la invención a aquellos expertos en la materia.
A menos que se defina de otro modo, todas las expresiones y los términos técnicos y científicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que el que entiende comúnmente un experto habitual en la materia a la que pertenece la presente invención. La terminología usada en la descripción de la invención en el presente documento únicamente tiene el fin de describir realizaciones particulares y no está destinada a ser limitante de la invención. Tal como se usa en la descripción de la invención y en las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular "un", "una" y "el/la" están destinadas a incluir también las formas en plural, a menos que el contexto indique claramente otra cosa.
A menos que se indique de otra manera, todos los números que expresan cantidades de ingredientes, condiciones de reacción y así sucesivamente usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones se han de entender como que están modificados en todos los casos por el término "aproximadamente". Por consiguiente, a menos que se indique de otra manera, los parámetros numéricos expuestos en la siguiente memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se buscan obtener mediante la presente invención. Como mínimo y sin por ello intentar limitar la aplicación de la teoría de equivalentes al ámbito de las reivindicaciones, cada parámetro numérico se debe interpretar a la luz del número de dígitos significativos y enfoques de redondeo habituales.
A pesar de que los intervalos numéricos y parámetros que exponen el amplio ámbito de la invención sean aproximaciones, los valores numéricos expuestos en los ejemplos específicos se indican de la manera más precisa posible. Sin embargo, cualquier valor numérico contiene, de manera inherente, determinados errores que resultan necesariamente de la desviación típica hallada en sus respectivas mediciones de ensayo. Cada intervalo numérico dado a lo largo de la presente memoria descriptiva incluirá cada intervalo numérico más estrecho que se encuentre dentro de tal intervalo numérico más amplio, tal como si tales intervalos numéricos más estrechos estuvieran expresamente escritos en el presente documento.
Las ventajas adicionales de la invención se expondrán, en parte, en la siguiente descripción y, en parte, resultarán evidentes a partir de la descripción o se pueden aprender mediante la práctica de la invención. Se ha de entender que tanto la anterior descripción general como la siguiente descripción detallada son únicamente de ejemplo y explicativas y no son restrictivas de la invención, tal como se reivindica.
Los saporíferos encapsulados, así como otras composiciones de encapsulación por extrusión en forma de partículas, pueden administrar eficazmente saporíferos y otros productos en múltiples aplicaciones. Las versiones más recientes de la tecnología emplean procesos que pueden crear una diversidad de formas bien definidas de partículas con saporífero, por ejemplo. Estas formas y tamaños pueden variar desde barras hasta esferas y copos de diversos tamaños y relaciones de aspecto. El tamaño y la forma de las partículas se controlan mediante el corte de las hebras extruidas en diversas velocidades de corte. Dado que típicamente se usa agua para fundir los componentes de la matriz en el proceso de extrusión, la etapa de procesamiento final es el proceso de secado. Esto garantiza un producto estable en un estado vítreo. Se ha hallado en una diversidad de matrices y formas de partículas que el proceso de secado puede dar como resultado el desarrollo de grietas y, al final, la rotura de partículas. Tal como se describe en el presente documento, se ha descubierto que determinadas fibras (tales como, por ejemplo, fibra de caña de azúcar, fibra de avena, etc.) en la composición pueden prevenir o minimizar eficazmente la rotura de las partículas, conservando, por tanto, mejor la integridad de las partículas y la funcionalidad del saporífero.
Se cree que el agrietamiento y, al final, la fracturación de las partículas está relacionado con la tensión interna inducida en las composiciones vítreas de polímero y azúcar de la presente invención durante el secado. El estado vítreo es un estado termodinámicamente inestable creado mediante el sobreenfriamiento de las composiciones de polímero y azúcar. En este caso, el estado vítreo sobreenfriado se crea tanto mediante el secado como mediante el enfriamiento de las composiciones. Esencialmente, el estado vítreo sobreenfriado se crea mediante el enfriamiento de las composiciones fundidas por debajo de su temperatura de transición vítrea y también mediante el aumento de la temperatura de transición vítrea durante el secado. El secado crea una mayor tensión interna y, por lo tanto, el agrietamiento y la fracturación de las partículas, en comparación con el enfriamiento.
Aunque existen muchos factores que contribuyen al grado de agrietamiento y fracturación de las partículas vítreas, se ha hallado que dos factores tienen un gran impacto en la minimización de la fracturación. Uno consiste en la adición de fibras sustancialmente insolubles a la composición de la matriz. Las fibras añadidas tienen una longitud promedio significativa típicamente de 20 a 300 micrómetros. Esta es mucho mayor que la longitud de las moléculas de polímero en la composición. De esta manera, las partículas de polímero vítreas se refuerzan con las fibras que forman una red dentro de las partículas vítreas. Esto ayuda a mantener unidas las partículas, minimizando, por tanto, la fracturación y el frenado finales de las partículas. Las fibras no evitan necesariamente por completo la formación de grietas en las partículas.
Otro mecanismo de minimización del agrietamiento y la fracturación se introduce mediante gomas solubles.
Esencialmente, estas hacen que las partículas de polímero sean más tenaces, trabajando como pegamento interno. Típicamente, las gomas tienen un peso molecular más alto que los componentes principales de la matriz. Tales partículas más tenaces que contienen gomas resisten mejor el agrietamiento y la fracturación. Sin embargo, se ha hallado que las gomas no son tan eficaces como las fibras insolubles en la prevención de la fracturación y rotura finales de las partículas, aunque se ha hallado que algunas combinaciones de fibras insolubles y gomas solubles podrían funcionar bien en conjunto. Véase, por ejemplo, la Tabla.
Se ha hallado que la adición del 0,5 % al 15 % en peso (por ejemplo, el 3 %, 4 %, 5 %, 6 %, 7 % u 8 %) de una fibra (que es sustancialmente insoluble en agua) a las composiciones de encapsulación por extrusión reduce significativamente el agrietamiento, la fracturación superficial y la rotura de partículas extruidas después del secado. Esto mejora la integridad de las partículas, el sabor, la consistencia del producto en producción y la mayor vida útil de los saporíferos encapsulados, entre otras cosas. Se halla que la adición de fibras a las composiciones de la matriz resulta especialmente beneficiosa para las partículas similares a una barra y conformadas en copos. El tamaño promedio de las fibras es de aproximadamente 20 a 300 micrómetros y, típicamente, de aproximadamente 75 a 200 micrómetros.
La cantidad de partículas originales intactas enteras en una muestra se define como el porcentaje de partículas intactas enteras en la población total de partículas en número. Respectivamente, la cantidad de partículas rotas se puede calcular como el porcentaje en número del número total de partículas en la muestra. Se pueden emplear diversos métodos para evaluar o medir este porcentaje. Por ejemplo, las partículas enteras se podrían contar directamente como el porcentaje del número total de partículas en una muestra. Esto resulta especialmente práctico cuando las partículas son relativamente grandes (mayores de 1 mm de diámetro). En el caso de partículas más pequeñas, muestras más grandes y un mayor grado de rotura de partículas, se puede establecer una evaluación visual. En este caso, una o más personas pueden determinar el índice de fractura (IF) usando un gráfico de referencia para la comparación visual. En este caso, el gráfico de referencia se desarrolla para cada tamaño y forma de partícula característicos. El Ejemplo 1 demuestra el uso de este método.
Como alternativa, las partículas enteras y rotas se pueden contar automáticamente mediante técnicas convencionales de análisis de imágenes. Estas técnicas implican el análisis de imágenes fijas y micrografías o el análisis dinámico de imágenes en un flujo de partículas. Los instrumentos para ambos tipos de técnicas están disponibles en el mercado.
Otro método analítico implica la separación por tamiz y el análisis de partículas rotas y enteras. La elección de un tamiz o tamices de separación en este caso se define mediante los tamaños y las formas de las partículas. Las partículas rotas se pueden separar de las partículas originales enteras y el número de partículas en ambas poblaciones se puede contar y expresar como el porcentaje en número del número total de partículas. Esto se puede realizar manualmente o con el uso de contadores automatizados convencionales. La cantidad de partículas rotas o enteras también se puede expresar en este caso como la fracción en peso y el porcentaje en peso en una muestra. Basándose en este porcentaje en peso, se puede calcular el número y porcentaje de partículas originales rotas durante el secado y/o la conservación. Por ejemplo, los productos en forma de partículas producidos y descritos en el presente documento en los Ejemplos 1 y 2 se producen de tal manera que menos del 5 % en peso del producto se hace pasar a través de un tamiz de tamaño 16 de EE. UU., menos del 10 % en peso del producto se hace pasar a través de un tamiz de tamaño 16 de EE. UU., menos del 20 % en peso del producto se hace pasar a través de un tamiz de tamaño 16 de EE. UU.
Los procesos de extrusión en estado fundido usados para la encapsulación de saporíferos y otros materiales se mezclan y funden en un conjunto de extrusora. El conjunto de extrusora mezcla la matriz mezclada en seco, con agua y saporífero, funde la mezcla y prensa la masa viscosa a través de un troquel típicamente con múltiples orificios. Una cuchilla cortadora rotativa reduce las hebras de la masa fundida a partículas. A continuación, las partículas típicamente se secan en secadores convencionales y se enfrían hasta temperatura ambiente.
En este proceso típico, se ha observado que las partículas pueden desarrollar grietas internas (típicamente en cuestión de horas) después del secado y enfriamiento. Con el tiempo, las grietas pueden crecer y las partículas se rompen en pedazos más pequeños. El grado de secado (y la velocidad o tasa de secado) puede afectar al contenido de humedad de las partículas y el grado de fracturación. Cuanto menor es la humedad de las partículas secas, mayor es la cantidad de grietas y partículas rotas. Las partículas sin secar desarrollan muy pocas (si las hay) grietas y, típicamente, no se rompen. La humedad de las partículas en este caso está típicamente por encima del 8 %. Las partículas son especialmente sensibles a la rotura con una alta relación de aspecto (de espesor respecto a diámetro por encima y por debajo de 1:1, por ejemplo), incluyendo elementos, tales como barras y copos finos. Otras formas pueden ser sensibles a la fracturación también dependiendo de elementos, tales como el tamaño de las partículas, su contenido de humedad y la composición de la matriz, por ejemplo. Se ha hallado que las matrices que contienen combinaciones de almidones y azúcares modificados químicamente son particularmente sensibles a la fracturación.
Se ha hallado que la adición de la fibra, tal como se describe en el presente documento, a la matriz de extrusión reduce significativamente el agrietamiento y la rotura de las partículas extruidas después del secado. Esto mejora la integridad de las partículas y el sabor, por ejemplo, lo que da como resultado una vida útil más larga de los saporíferos encapsulados y una mayor consistencia en el producto, por ejemplo, en su aspecto, entre otras cosas. Por ejemplo,
cuanto mayor es el número o la cantidad de partículas rotas, mayor es el grado de oxidación, lo que claramente afecta a la vida útil.
Algunos ejemplos, tal como se describen adicionalmente a continuación, de los materiales que se pueden usar en la matriz vítrea descrita en el presente documento incluyen: almidones modificados, tales como almidones modificados químicamente con anhídrido de ácido n-octenilsuccínico: carbohidratos de bajo peso molecular (menos de 800 g/mol), tales como maltosa, trehalosa, dextrosa, lactosa, fructosa, xilosa, sacarosa, productos sólidos de jarabe de maíz, eritritol, maltitol, manitol, xilitol, sorbitol y lactitol. Aunque se puede usar cualquier cantidad que logre los resultados descritos en el presente documento, el carbohidrato de bajo peso molecular está típicamente presente en una cantidad de aproximadamente el 5 % a aproximadamente el 50 % en peso y más típicamente de aproximadamente el 10 % a aproximadamente el 30 % en peso y el almidón modificado está típicamente presente en la cantidad de aproximadamente el 50 % a aproximadamente el 95 % en peso y más típicamente de aproximadamente el 70 % a aproximadamente el 90 % en peso.
Las fibras insolubles particularmente útiles con los procesos y las composiciones que se divulgan en el presente documento incluyen: fibra de manzana, fibra de arándano, fibra de cítricos, fibra de caña de azúcar, fibra de avena, fibra de madera, fibra de celulosa, fibra de celulosa microcristalina, fibra de salvado de arroz y fibra de salvado de trigo. También se ha hallado, por ejemplo, tal como lo demuestran los datos de ensayo a continuación, que el uso de algunas gomas, además de la fibra, permite el uso de menos fibra para producir los productos mejorados descritos en el presente documento y, de manera similar, permite que se use menos goma con las fibras para producir efectos positivos en el producto que no están presentes cuando se usan las gomas solas. Por ejemplo, una adición de hasta el 10 por ciento en peso de las gomas y hasta el 10 por ciento en peso de las fibras puede producir resultados ventajosos y con típicamente hasta el 5 por ciento de fibra más goma usada, por ejemplo, el 3 % de fibra y el 2 % de gomas, puede producir un producto más tenaz y más fuerte. Las gomas son típicamente gomas de alta viscosidad, tales como goma xantana, alginato, pectina, carragenano o mezclas de los mismos, por ejemplo.
Los plastificantes particularmente útiles con los procesos, los productos y las composiciones que se divulgan en el presente documento incluyen: agua, glicerina, propilenglicol, una solución de carbohidrato y mezclas de los mismos. Dependiendo de la cantidad de agua, por ejemplo, ya presente o contenida en los materiales que se añaden, aunque no sea típico, puede que no sea necesario añadir agua u otro plastificante adicional directamente a la composición durante el mezclado para obtener el efecto plastificante deseado.
También se pueden usar agentes antiadherentes con las composiciones descritas en el presente documento. Los particularmente útiles con los procesos y las composiciones que se divulgan en el presente documento son, solos o en combinación: las sales de calcio, magnesio, sodio y potasio de un ácido graso; las ceras, incluyendo cera de abejas, cera de carnauba, cera de candelilla; dióxido de silicio; y el dióxido de titanio. Si se usan, estos típicamente están presentes en el producto en cantidades de aproximadamente el 0,25 % a aproximadamente el 1 % en peso.
Los encapsulantes representativos, que se pueden encapsular como parte de las composiciones y con los procesos descritos en el presente documento, incluyen elementos, tales como saporíferos, fragancias, vitaminas, complementos dietéticos y medicamentos. Los productos encapsulados resultantes se pueden usar como parte de cualquier producto alimenticio o sistema alimenticio con saporífero (aplicado por vía tópica y/o mezclado internamente en el sistema), tal como cereal extruido, galletas saladas, barritas de cereales, patatas fritas de bolsa, masa y masa congelada, productos de panadería y pastelería, tales como, por ejemplo, pan y magdalenas, y mezclas de bebidas secas. Cuando se usa en tales sistemas, el producto encapsulado típicamente está presente en cantidades de hasta el 3 % en peso, por ejemplo, de aproximadamente el 0,1 % a aproximadamente el 1 % por ciento de partículas de saporífero añadidas.
En el procesamiento, los materiales descritos en el presente documento se añaden típicamente a un conjunto de extrusora y se mezclan y funden para formar una dispersión viscosa. Los componentes individuales de la composición se pueden añadir secuencialmente o al mismo tiempo, siempre que todos los componentes se mezclen y fundan antes de la extrusión. Después de la fundición, la mezcla se extruye a través de un troquel con una pluralidad de aberturas y las hebras formadas se cortan en partículas a medida que estas se extruyen. Dependiendo de la velocidad de la extrusora y de la cortadora, se forman partículas en forma de barras, esferas o almohadas o discos o copos relativamente finos.
Véanse también los siguientes Ejemplos y las patentes de Estados Unidos comúnmente asignadas y las solicitudes de patentes en trámite y publicadas para obtener información adicional relacionada con las composiciones, los procesos y los productos descritos en el presente documento: las patentes de los Estados Unidos n.°: 5.603.971; 6.187.351; 6.790.453; 7.488.503; 7.799.341; 8.257.738; y 9.119.411; y las solicitudes de patentes publicadas de Estados Unidos n.°: 2013/0243851; y 2014/0272011.
EJEMPLO 1
Una composición de matriz que incluía el 90 % en peso de almidón modificado con anhídrido de ácido noctenilsuccínico (OSAN, por sus siglas en inglés) (almidón CAPSUL™, Ingredion) y el 10% de monohidrato de dextrosa se mezcló en seco y se alimentó a 250 g/min (gramos/minuto) en un conjunto de extrusora de 50,8 mm
(2 pulgadas) equipado con camisas de temperatura controlada, puertos de inyección de líquido en la zona de alimentación del conjunto y un troquel de múltiples orificios perforado con orificios conformados aleatoriamente de 3,17 mm (1/8 de pulgada). Se dosificó agua desionizada en el puerto de alimentación a 30-40 g/min. La temperatura de la camisa de la extrusora se mantuvo a 82-104 °C (180-220 °F). Se dosificó en la mezcla un saporífero de queso cheddar McCormick, teniendo como diana una carga de saporífero del 8 % en peso del producto de encapsulación final. La composición de encapsulación se extruyó a través del troquel y se cortó con troquel de cara cortante para generar partículas. Las partículas se recogieron en una bandeja y, a continuación, se secaron durante 10 min en un secador de lecho fluidizado a una temperatura al aire de 87-99 °C (190-210 °F). Las partículas se enfriaron en una bandeja a temperatura ambiente.
Las partículas sólidas vítreas resultantes contenían el 6,0% de agua (método de Karl-Fisher) y expresaban una temperatura de transición vítrea (Tg) de 64,2 °C y un cambio de capacidad calorífica de ACp = 0,14 julios/(gramos °C), tal como se determina usando el calorímetro de barrido diferencial modulado Q2000 (TA Instruments). La densidad de partículas se midió con un picnómetro de polvo de Micromeritics (modelo AccuRys 1330) y se halló que era de 1,44 g/cm3. (Resulta importante que la temperatura de transición vítrea de las partículas secas esté por encima de la temperatura ambiente o, de lo contrario, las partículas se volverán adherentes y se apelmazarán, lo que dará como resultado las consiguientes dificultades de manipulación y pérdida de sabor).
El índice de fractura (IF) se determinó visualmente por parte de panelistas capacitados contra muestras de referencia similares después de al menos dos semanas de conservación de las muestras selladas a temperatura ambiente. Véase, por ejemplo, la Figura 1, que representa un gráfico de referencia representativo del índice de fractura (IF) para copos finos conformados aleatoriamente de 3,17 mm (1/8 de pulgada) (representando cada cuadrado en el gráfico 2 milímetros de longitud por lado). El IF se establece que está en el intervalo de cero a 5, correspondiendo el IF cero a partículas no rotas (Figura 1a), el IF 1 a más del 90 % de partículas enteras en número (Figura 1b), el IF 2 a más del 80 % de partículas enteras (Figura 1c), el IF 3 a aproximadamente el 50 % de partículas enteras (Figura 1d), el IF 4 a menos del 30 % de partículas enteras (Figura 1e) y correspondiendo el IF 5 a menos del 10 % de partículas enteras (Figura 1f). La lectura de IF 2,5 se consideró como aceptable en el límite y el IF 3,0 correspondió a fallo en el límite. Se determinó que el IF era de 5 para la muestra de este Ejemplo comparativo 1.
EJEMPLO 2
Se han sometido a ensayo varias composiciones de matriz de encapsulación mediante la modificación de la composición del Ejemplo 1, tal como se muestra en la Tabla. La Tabla muestra el índice de fractura de las composiciones de matriz de almidón modificado OSAN y dextrosa que contienen fibras y gomas. Se ha reemplazado la cantidad equivalente de almidón OSAN en las composiciones con la cantidad equivalente de fibras insolubles y sus combinaciones con gomas. Se usó el proceso del Ejemplo 1 para todas las composiciones. Además del índice de fractura determinado después de dos semanas de conservación, en el caso de algunas de las composiciones de mejor rendimiento, se usó un ensayo de tensión adicional. Este incluyó 10 minutos de agitación usando un mezclador TURBULIZER™, un mezclador tridimensional. El IF resultante también se indicó para la comparación.
TABLA
continuación
Los datos que se muestran en la Tabla muestran que las fibras insolubles y sus combinaciones con las gomas mejoran drásticamente la integridad de las partículas y su resistencia a la tensión en el procesamiento y la rotura. Se demostraron resultados especialmente notables en el caso de la fibra de avena, la fibra de madera, la fibra de arroz, la fibra de caña de azúcar y las combinaciones de fibra de caña de azúcar y goma xantana.
Además de la mejora en la integridad estructural de las partículas, la cantidad o el número de partículas rotas en una muestra también puede afectar al aspecto de la muestra. Cuanto mayor es el número de partículas rotas en una muestra, menos translúcida puede parecer la muestra. Asimismo, la consistencia en el aspecto puede ser una consideración importante para los clientes potenciales.
Tal como se ha descrito anteriormente, se ha hallado que, en el caso de una diversidad de matrices y formas de partículas, el proceso de secado puede dar como resultado el desarrollo de grietas y, al final, la fracturación de partículas en detrimento del producto encapsulado. Tal como se describe en el presente documento, se ha descubierto que determinadas fibras incluidas en la composición pueden mejorar la integridad estructural y producir una diversidad de efectos positivos adicionales, tales como: prevenir o minimizar la fracturación de las partículas, conservando, por tanto, la integridad de las partículas y la funcionalidad del saporífero, entre otras cosas (por ejemplo, la estabilidad contra la fracturación de las partículas en un envasado sellado durante al menos seis meses a temperatura ambiente); ayudar a conservar la forma y el tamaño de las partículas a través de una diversidad de condiciones de procesamiento; ayudar a conservar las características de sabor de la partícula; ayudar a proteger la partícula contra la oxidación; mejorar la conservación y la manipulación en todo el recorrido hasta la aplicación; ayudar a prevenir el apelmazamiento de las partículas; etc.
Aunque la mejora en la tasa de rotura de las partículas en la conservación, el transporte y la manipulación, entre otras cosas, se ha demostrado en diversos grados, tal como se ha divulgado anteriormente, el punto en el que se encontrará cualquier producto en particular puede depender de elementos, tales como la matriz particular, el encapsulado particular, la forma de partícula, la fibra particular, las condiciones de secado, etc. De hecho, con la correcta selección de los anteriores, prácticamente el 100 % (menos del 1 %) de las partículas producidas permanecerán intactas a través de un procesamiento adicional.
Por tanto, el ámbito de la invención incluirá todas las modificaciones y variaciones que se puedan encontrar dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas. Otras realizaciones de la invención resultarán evidentes para aquellos expertos en la materia a partir de la consideración de la memoria descriptiva y práctica de la invención divulgada en el presente documento. Se pretende que la memoria descriptiva y los Ejemplos se consideren a modo de ejemplo únicamente, estando indicado un ámbito real de la invención mediante las siguientes reivindicaciones.
Claims (15)
1. Un producto de encapsulación por extrusión en forma de partículas, que comprende:
(A) un encapsulado, encapsulado en
(B) una matriz vítrea que comprende al menos un almidón modificado y al menos un carbohidrato de bajo peso molecular que tiene una masa molar de menos de 800 g/mol,
en donde la matriz vítrea contiene, adicionalmente, del 0,5 % al 10 % en peso de al menos una fibra insoluble.
2. El producto de la reivindicación 1, en donde la fibra insoluble comprende del 3 % al 8 % en peso.
3. El producto de la reivindicación 1, en donde el tamaño promedio de las fibras es de 20 a 300 micrómetros.
4. El producto de la reivindicación 1, en donde la matriz contiene del 49 % al 94 % en peso del almidón modificado y del 5 % al 50 % del carbohidrato de bajo peso molecular.
5. El producto de la reivindicación 1, en donde la cantidad de encapsulado contenido en el producto es del 0,01 % al 20 % en peso, basándose en el peso total del producto de encapsulación por extrusión.
6. El producto de la reivindicación 1, en donde el producto en forma de partículas tiene un tamaño de partícula promedio de 0,1 mm a 7 mm.
7. El producto de la reivindicación 1, en donde el producto en forma de partículas tiene una temperatura de transición vítrea de 25 °C a 80 °C.
8. El producto de la reivindicación 1, en donde el encapsulado comprende un saporífero, una fragancia, una vitamina, un complemento dietético, un medicamento o mezclas de los mismos.
9. El producto de la reivindicación 1, que contiene, adicionalmente, un plastificante que comprende agua, glicerina, propilenglicol, solución de carbohidrato o mezclas de los mismos.
10. El producto de la reivindicación 1, en donde la matriz vítrea contiene hasta el 2% en peso de un agente antiadherente.
11. El producto de la reivindicación 1, que contiene, adicionalmente, hasta el 70 % en peso de maltodextrina.
12. El producto de la reivindicación 1, que contiene, adicionalmente, hasta el 10 % en peso de al menos una goma.
13. Un método de elaboración de un producto de encapsulación por extrusión en forma de partículas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende:
(i) en un conjunto de extrusora, mezclar y fundir los componentes de la matriz que comprenden una matriz y un encapsulado para formar una dispersión viscosa,
(ii) conformar, extruir y cortar con troquel de cara cortante la dispersión viscosa para obtener un producto de encapsulación por extrusión en forma de partículas, y
(iii) secar y enfriar el producto de encapsulación por extrusión en forma de partículas hasta un estado vítreo, en donde los componentes de la matriz contienen, adicionalmente, del 0,5 % al 10 % en peso de al menos una fibra insoluble.
14. El método de la reivindicación 13, en donde el encapsulado comprende un saporífero.
15. Un sistema alimenticio que contiene el producto de encapsulación por extrusión en forma de partículas de la reivindicación 1.
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