JP2022546732A

JP2022546732A - 堆肥化可能なカプセルおよびその製造および使用

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Publication number: JP2022546732A
Application number: JP2022514744A
Authority: JP
Inventors: ジエファルト，カロリーネ; アフォルター，ローランド; ブランシュバイラー，クリストフ; ファン・デン・ブラクト，ラルフ; イルディリム，ゼルツク; ミーシェル，ズザンナ; ファーラー，アニカ
Original assignee: Delica AG
Current assignee: Delica AG
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2022-11-07
Also published as: BR112022002278A2; KR20220088690A; AU2020340558B2; EP3788884A1; CN114502006A; US20220324626A1; WO2021044024A1; EP4025062A1; CA3149934A1; AU2020340558A1

Abstract

飲料、特に熱い飲料を調製するための堆肥化可能なカプセルであって、－特に、コーヒー粉末、茶、ココア、飲用チョコレート、粉乳、インスタントコーヒーおよび乾燥スープならびにその組み合わせからなる群から選択されるバルク材のコア材、ならびに－コア材を入れるシェル材であって、シェル材が堆肥化可能な未架橋多糖類である、シェル材を含む、堆肥化可能なカプセル。

Description

本発明は、飲料、特に熱い飲料の調製に好適な成分を含む堆肥化可能なカプセル、ならびにその調製および使用に関する。

高級食品、例えば、カプセル形態中のコーヒーの提供は周知である。しかし、包装材として通常使用される材料、例えば、プラスチックまたはアルミニウム（例えば、ＥＰ２１０６３７５（Ａ２）号参照）は、それらが堆肥化可能ではないという欠点を有する。

ＤＥ１０２０１４０００１８７（Ｂ４）号において、例えば、生分解性層からなる被覆材を有するコーヒーの製造のために、圧縮体を被覆することが提案され、上記層は、ポリオールスペーサーおよび結合した架橋剤と組み合わせた多糖類またはその誘導体、すなわち架橋多糖類である。一実施形態の特定の例は記載されていない。

ＥＰ３１１５３１６（Ｂ１）号では、例えば、コーヒーの製造のための同様のカプセルが記載されており、それによって、シェル材の架橋多糖類がポリオールスペーサーの使用なしで得られた。詳細には、アルギン酸カルシウムがシェル材として挙げられる。

米国特許出願公開第２０１３／０１３６８４３（Ａ１）号において、圧縮されたコーヒーのシェルでコーヒー粉末のコアを被覆することが提案される。

前述の先行技術の解決法は、最も経済的な、生態学的に両立できる、かつ製造上の理由で可能な状態での、熱い飲料の調製用の堆肥化可能なカプセルを提供することに関して、まだ最適ではない。

本発明の目的は、飲料、特に熱い飲料を調製するための堆肥化可能なカプセルを提供し、それによって先行技術の欠点を克服することであった。

その課題は、本出願の独立請求項の内容によって解決される。

より詳細には、本発明は、飲料、特に熱い飲料を調製するための堆肥化可能なカプセルであって、
－コーヒー粉末、茶、ココア、飲用チョコレート、粉乳、インスタントコーヒーおよび乾燥スープならびにその組み合わせからなる群から特に選択されるバルク材のコア材、ならびに
－コア材を入れる外装材であり、外装材が堆肥化可能な未架橋多糖類である、外装材
を含む、堆肥化可能なカプセルに関する。

本発明によれば、「堆肥化可能」は、認証制度ＮＦＴ５１－８００：２０１５－１１－１４（プラスチック－家庭内堆肥化に好適なプラスチックの仕様）およびＡＳ５８１０：２０１０（生分解性プラスチック－家庭内堆肥化に好適な生分解性プラスチック）に準拠して、材料が、少なくとも家庭内堆肥化可能であることを意味すると理解される。これは、温度２５±５℃で１２カ月以内の材料の少なくとも９０％の、ＣＯ_２放出を伴う生分解、および温度２５±５℃で６カ月以内の材料の少なくとも９０％の断片化（崩壊）を意味する。

本発明のカプセルは、様々な形状を有することができる。こうした形状の多様性は、関連の技術分野において、対応するカプセルについて先行技術で既に公知である。例えば、カプセルは、楕円形、円筒形、錐体、円錐台、直方体、立方体、コーヒー豆、または球体の形状を有することができる。好ましくは、カプセルは球状である。

本発明のカプセルは、コア－シェル構造を有し、すなわち、１種の材料のコア（コア材）が別の材料のシェル（外装材）で取り囲まれる。シェルは、幾つかの部分で構築されない場合（例えば、硬カプセル）、継ぎ目なしで形成され得る。しかし、シェルは、２つ以上の部分で形成されることもある。シェルは、シェルをより容易に開ける脆弱ラインを有することができる。

本発明のカプセルは、コア材として圧縮体を含有することができる。本発明によれば、「圧縮体」は、圧力下で圧縮されたコア材であると理解される。カプセルのコア材を圧縮体として提供することは、本発明に従って、コア材が、本発明の外装材を用いた浸漬、被覆、噴霧によって外装される場合に有利であり、その結果、コア材は外装工程中に崩れない。それゆえにコア材は、好ましくは、少なくとも５Ｎの、好ましくは５～５０Ｎの範囲の、より好ましくは５～２０Ｎの範囲の強度を有する。これは、好ましくは、１～１００ＭＰａ、好ましくは５～５０ＭＰａの範囲の圧縮圧力でのコア材の圧縮を実施することによって実現することができる。得られた、シェルを有する圧縮体は、好ましくは、１０～３００Ｎ、好ましくは５０～２５０Ｎ、特に好ましくは７５～２２５Ｎの範囲の強度を有する。

ペレットを製造するために加えられる圧縮圧力は、コア材の特性、例えばコーヒー粉末の場合、グラインドでの粉末の焙煎度および含水率に応じて決まる。特に、コーヒー粉末の場合、より少ない脂肪分または油分を有する粉末、例えば、カフェイン抜きコーヒー粉末は、安定な圧縮体を実現するために、より高い圧縮圧力を要することが認められ得る。

圧縮体の強度は、２つのプレートの間に圧縮体を留め、圧縮体を破砕するのに要する力を測定することによって求められる。この方法は、ＷＯ２００８／１２３７７５（Ａ１）号、３頁にも記載される。

本発明によれば、コア材は、コーヒー粉末、茶、ココア、飲用チョコレート、粉乳、インスタントコーヒーおよび乾燥スープならびにその組み合わせからなる群から選択される。こうしたコア材は、公知であり、本明細書で詳細に説明する必要はない。固体および／または膨潤性材料は、材料が飲料調製中に溶解せず、飲料調製が完了するまで、カプセルが実質的にその形状を保持するゆえに、溶解性材料よりも有利であることが示された。

本発明に従って使用される外装材は、堆肥化可能な未架橋多糖類である。
未架橋多糖類は、ポリマー鎖が互いに結合されていないか、または架橋剤を使って、多くても微量で、すなわち最大でも５％、好ましくは多くても２％、特に好ましくは多くても１％の架橋度までしか結合されていない、多糖類であると理解される。

ポリマー鎖の結合は、一般に架橋剤を使った、それらの互いの連結を意味すると理解される。これは、ポリマー鎖と架橋剤との間の共有結合の形成を含む従来の架橋だけでなく、ポリマー鎖のみが、架橋剤、例えば、多価金属カチオン（例えば、カルシウムイオン）を有する、その官能基を介したイオン相互作用を形成する配位結合も含める。

使用された多糖類の架橋は、架橋に必要とされる反応相手（架橋剤）を添加しないことによって、および／または架橋反応に必要とされる反応条件（例えば、必要とされる触媒の存在、架橋に必要とされる温度）を適用しないことによって妨げることができる。

外装材は、好ましくは、飲料調製中に、特に熱い飲料の調製中に溶解しないように考案される。ゆえに、最高で１００℃までの水を用いた抽出および最長で３分までの抽出時間の間に、シェルは、安定な形状を保持して、飲料調製後に困難を伴うことなく、カプセルを飲料調製機械から排出するか、または取り出すことができる。

外装材の堆肥化可能な未架橋多糖類は、デンプン、加工デンプン、ペクチン、セルロース、カラギーナン、アルギン（酸塩）、とりわけアルギン酸ナトリウム、寒天、プルラン、キチン、キトサンおよびその組み合わせからなる群から選択することができる。

好ましくは、本発明によれば、外装材の堆肥化可能な未架橋多糖類は、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）、アルギン酸ナトリウム、プルランおよびキトサンならびにその組み合わせからなる群から選択される。

カルボキシメチルセルロースおよびミクロフィブリル化セルロースは、以下の基本構造：

［式中、カルボキシメチルセルロースの場合、Ｒ＝ＣＨ_２ＣＯＯＨ、Ｈであり、セルロースの場合、Ｒ＝Ｈである］
を有する。ｎ（すなわち分子鎖において共に結合したモノマーの数）は、通常、カルボキシメチルセルロースが、約１０^４～１０^６ｇ／ｍｏｌの範囲の分子量を有するように選択される。本発明によれば、カルボキシメチルセルロースの置換度（すなわちカルボキシメチル基で置換されるヒドロキシ基の割合）は、好ましくは６０～９５％の範囲であるべきである。

カルボキシメチルセルロースおよびミクロフィブリル化セルロースは、市販されており、その製造は公知である。

アルギン酸ナトリウムは、以下の構造：

を有する多糖類である。アルギン酸ナトリウムは、２種のウロン酸α－Ｌ－グルロン酸（ＧｕｌＵＡ）およびβ－Ｄ－マンヌロン酸（ＭａｎＵＡ）からなる多糖類であり、交互となる割合で１，４－グリコシド結合して、直鎖を形成する。それは、マンヌロン酸またはグルロン酸がブロックとして存在するホモポリマー領域を形成する。これらのブロックは、ＧＧブロックまたはＭＭブロックと称される。

アルギン酸ナトリウムは市販されており、その製造は周知である。
プルランは、以下の構造：

を有する多糖類である。プルランおよびその製造は周知である。プルランは市販されている。

キトサンは、以下の構造：

を有する多糖類である。ｎの値は、通常約２０００である。キトサンおよびその製造は公知である。キトサンは市販されている。

外装材の堆肥化可能な未架橋多糖類は、外装材の特性を変更するために追加の添加剤を含むことができる。例えば、グリセロール、ソルビトール、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）またはこれらの可塑剤の組み合わせなどの可塑剤。セルロースおよびセルロース誘導体もまた想定される添加剤であり、特に安定性を高めるのに役立つ。

本発明のカプセルの製造は、通常の方法で、特に浸漬、被覆または噴霧によって、所望のコア材の圧縮体を外装材で被覆することによって、通常の方法で実行することができる。

ゆえに、本発明は、前述の記載による堆肥化可能なカプセルを製造する方法であって、
ａ）コーヒー粉末、茶、ココア、飲用チョコレート、粉乳、インスタントコーヒーおよび乾燥スープならびにその組み合わせからなる群から選択されるコア材を用意するステップ、
ｂ）コア材を圧縮体に圧縮するステップ、
ｃ）堆肥化可能な未架橋多糖類を含む系、特に水性系を用意するステップ、
ｄ）被押圧部の表面に系、特に水性系を、特に浸漬、被覆または噴霧によって、適用するステップ、
ｅ）被覆されたペレットを乾燥させるステップ
を含み、未架橋条件下で実施される、方法に関する。

堆肥化可能な未架橋多糖類は、上記で列挙された群から選択することができる。
コア材からペレットの形状への圧縮は公知であり、既に前述された。

堆肥化可能な未架橋多糖類を含む系、特に水性系の提供は、慣例通り、溶液、特に水溶液を対応する多糖類と混合することによって実行することができる。混合するステップは、従来の手段、例えば、撹拌、加熱、多糖類の溶解度を増すための、例えば酸もしくは塩基を添加することによるｐＨ範囲の調節、またはこうした手段の組み合わせによって促進され、または容易になり得る。

この文脈で、系は、水性系（すなわち溶媒として主体的に水を含む系）であると理解されるだけではない。系は、水および水混和性溶液、例えば、低鎖（例えば、Ｃ_１～８）の生理学的に許容できるアルコール、例えば、エタノールの溶媒混合物であるとも想定される。例えば、淹れたコーヒーからの、またはインスタントコーヒーからのコーヒー抽出物が、水の代わりに溶媒として使用されて水性系を作ることも想定される。

このように、系は、溶液、特に、系の全重量に対して、０．１ｗ／ｗ％～３０ｗ／ｗ％、好ましくは１ｗ／ｗ％～２０ｗ／ｗ％、より好ましくは３ｗ／ｗ％～６ｗ／ｗ％の堆肥化可能な未架橋多糖類濃度を有する水溶液の形態で提供される。

本発明によれば、好ましくは、系は、溶液、特に、系の全重量に対して、１ｗ／ｗ％～１０ｗ／ｗ％、好ましくは２ｗ／ｗ％～６ｗ／ｗ％、特に好ましくは３ｗ／ｗ％～５ｗ／ｗ％のカルボキシメチルセルロース濃度を有する水溶液の形態で提供される。

本発明によれば、溶液、特に、系の全重量に対して、０．１ｗ／ｗ％～５ｗ／ｗ％、好ましくは０．２ｗ／ｗ％～２ｗ／ｗ％、より好ましくは０．５ｗ／ｗ％～１．５ｗ／ｗ％のミクロフィブリル化セルロース濃度を有する水溶液の形態の系を提供することがさらに好ましい。

本発明によれば、溶液、特に、系の全重量に対して、１ｗ／ｗ％～５ｗ／ｗ％、好ましくは１．２ｗ／ｗ％～２．５ｗ／ｗ％、より好ましくは１．５ｗ／ｗ％～２ｗ／ｗ％のアルギン酸ナトリウム濃度を有する水溶液の形態の系を提供することがさらに好ましい。

本発明によれば、溶液、特に、系の全重量に対して、１ｗ／ｗ％～３０ｗ／ｗ％、好ましくは５ｗ／ｗ％～３０ｗ／ｗ％、より好ましくは１５ｗ／ｗ％～２０ｗ／ｗ％のプルラン濃度を有する水溶液の形態の系を提供することがさらに好ましい。

本発明によれば、溶液、特に、系の全重量に対して、１ｗ／ｗ％～２０ｗ／ｗ％、好ましくは１ｗ／ｗ％～１０ｗ／ｗ％、特に好ましくは３ｗ／ｗ％～８ｗ／ｗ％のキトサン濃度を有する水溶液の形態の系を提供することがさらに好ましい。

好ましい一実施形態によれば、軟水または脱塩水が、堆肥化可能な未架橋多糖類を含む水性系を提供するステップで使用される。

系は、適用される被覆材の特性を変更するために追加の添加剤を含めることができる。例えば、グリセロール、ソルビトール、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）またはこれらの可塑剤の組み合わせなどの可塑剤。こうした添加剤は、通常、系の全重量に対して、０．１～８ｗ／ｗ％、好ましくは０．２～３．６ｗ／ｗ％、より好ましくは０．５～２ｗ／ｗ％の量で系に添加される。

このように提供される系を、通常の方法で、特に浸漬、被覆または噴霧によって被押圧部の表面に適用することができる。こうした方法は周知である。

本発明によれば、外装材による所望のコア材の被覆は、好ましくは、圧縮体を上記の系に浸すことによって実行される。例えば、圧縮体は、好適な懸濁液によって系に導入することができ、そこに、所望の時間、例えば、１～６０秒、好ましくは２～３０秒、特に好ましくは３～１０秒の間とどまる。例えば、浸漬浴中の定位置または浸漬浴を通した回転運動を含む、浸漬浴中で被覆する他の方法が想定される。

その後、その表面を外装材で取り囲まれた（すなわち被覆された）圧縮体が系から取り出される。

本発明の好ましい一実施形態によれば、外装材は、１～２０層、好ましくは２～１０層、より好ましくは２～５層で構成され、層は、同じ、または異なる、堆肥化可能な未架橋多糖類で構成されてもよい。

多数の層を含む外装材を提供することが望まれるならば、圧縮体を被覆するステップは、同じ系または異なる系を使用して繰り返し実行されて、圧縮体の表面に１～２０層、好ましくは２～１０層、より好ましくは２～５層をもたらす。被覆工程の種類は、同じものであることもでき、あるいは異なる被覆工程を使用してもよい。

被覆圧縮体は、最後の被覆ステップの後で、および／または１つまたは複数の個々の被覆ステップの間で、乾燥工程を施される。この乾燥するステップは、従来通りに実行することができる。本発明によれば、乾燥するステップは、好ましくは対流および／または接触乾燥によって、空気流中で実行される。例は、熱風によるトレイ乾燥およびＩＲ乾燥（ＩＲ放射を用いた照射による乾燥）である。これに使用される温度は、通常、標準圧力で１０℃～４０℃以下の範囲、好ましくは１５～２５℃、通常５０℃未満である。

被覆および乾燥の方法ステップは共に、通常２～２０分、好ましくは５～１０分の時間長を要する。

本発明の一実施形態によれば、被覆が流動床法における噴霧被覆によって、公知の方法で実行される場合、圧縮体の被覆およびその後の乾燥は、１つの方法ステップで実行することができる。これに適用される温度は、通常２５～４０℃の範囲である。

本発明の上記の方法は、未架橋条件下で実行される。前述したように、本発明のカプセルの外装材は、未架橋多糖類、すなわちポリマー鎖が互いに結合されていないか、または架橋剤を使って、多くても微量で、すなわち最大でも５％、好ましくは多くても２％、特に好ましくは多くても１％の架橋度までしか結合されていない、多糖類からなる。

使用された多糖類の架橋は、未架橋条件下で行うことによって妨げることができる。本発明によれば、これは、架橋に必要とされる反応相手（架橋剤）が添加されず、および／または架橋反応に必要とされる反応条件（例えば、必要とされる触媒の存在、架橋に必要とされる温度）を適用しないことを意味する。

本発明のカプセルを使用して、コーヒー、茶、ココア、飲用チョコレート、ミルクもしくはスープ、またはその組み合わせを含む群から選択される飲料、特に熱い飲料を調製することができる。

本発明によれば、飲料は、水およびミルクからなる群から選択される、とりわけ熱い液体を用いて堆肥化可能なカプセルを抽出することによって調製されるのが好ましい。

対応する調製方法およびこれのための装置は、当分野の技術水準から公知である。

実施例１
コーヒー調製用の球状圧縮体は、プレスにおいて３０ＭＰａで焙煎挽きコーヒー粉末７ｇを圧縮することによって準備された。コーヒー粉末は含水率３．５％を有した。コーヒー粉末の平均粒径は、４００μｍ±１００μｍであった。次いで、脱塩水およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）（ＣＭＣナトリウム塩、中粘度、Ｃ４８８８、ＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈ、スイス）の水溶液を調製した。系は、水溶液の全重量に対してカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）濃度４ｗ／ｗ％を有する水溶液の形態で調製された。次いで、溶液を、ソルビトール４０ｗ／ｗ％（ＣＭＣの乾燥重量１グラム当たりに基づいて）と混合した。ペレットをＣＭＣ水溶液に６秒間浸し、２５℃で、空気流中でおよそ６分間乾燥させた。その後、２回目、ペレットをＣＭＣ水溶液中に６秒間浸し、２５℃で、空気流中でおよそ６分間再度乾燥させた。

実施例２
コーヒー調製用の球状圧縮体は、プレスにおいて３０ＭＰａで焙煎挽きコーヒー粉末６ｇを圧縮することによって準備された。コーヒー粉末は含水率３％を有した。コーヒー粉末の平均粒径は４００μｍ±１００μｍであった。その後、脱塩水およびアルギン酸ナトリウム（ＶＩＶＡＰＵＲアルギン酸ナトリウム、中粘度、ＪＲＳ、ドイツ）の水溶液を調製した。系は、水溶液の全重量に対してアルギン酸ナトリウム濃度１．７ｗ／ｗ％を有する水溶液の形態で調製された。その後、系の全重量に対して、グリセロール２ｗ／ｗ％を溶液に添加した。ペレットをアルギン酸ナトリウム水溶液に１０秒間浸し、５０℃で、空気流中でおよそ８分間乾燥させた。その後、２回目、ペレットをアルギン酸ナトリウム水溶液中に１０秒間浸し、５０℃で、空気中で少なくとも８分間乾燥させた。

Claims

飲料、特に熱い飲料を調製するための堆肥化可能なカプセルであって、
－コーヒー粉末、茶、ココア、飲用チョコレート、粉乳、インスタントコーヒーおよび乾燥スープならびにその組み合わせからなる群から特に選択されるバルク材のコア材、ならびに
－前記コア材を入れる外装材であり、前記外装材が堆肥化可能な未架橋多糖類である、外装材
を含む、堆肥化可能なカプセル。
前記外装材の前記堆肥化可能な未架橋多糖類が、デンプン、加工デンプン、ペクチン、セルロース、カラギーナン、アルギン（酸塩）、寒天、プルラン、キチン、キトサンおよびその組み合わせからなる群から選択され、好ましくはカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）、プルランおよびキトサンならびにその組み合わせからからなる群から選択される、請求項１に記載の堆肥化可能なカプセル。
前記外装材が、１～２０層、好ましくは２～１０層、より好ましくは２～５層で構成され、前記層が、同じ、または異なる、前記堆肥化可能な未架橋多糖類で構成される、請求項１または２に記載の堆肥化可能なカプセル。
前記カプセルが、ＮＦＴ５１－８００認証制度およびＡＳ５８１０認証制度に準拠して、家庭内堆肥化可能である、請求項１から３のいずれか１項に記載の堆肥化可能なカプセル。
前記カプセルの形状が球状である、請求項１から４のいずれか１項に記載の堆肥化可能なカプセル。
前記コア材を入れる前記外装材が、継ぎ目をもたない、請求項１から５のいずれか１項に記載の堆肥化可能なカプセル。
前記コア材を取り囲む前記外装材が、前記カプセルの開口を容易にする脆弱ラインを有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の堆肥化可能なカプセル。
堆肥化可能なカプセル、特に先行する請求項のいずれか１項に記載の堆肥化可能なカプセルを製造する方法であって、
ａ）特に、コーヒー粉末、茶、ココア、飲用チョコレート、粉乳、インスタントコーヒーおよび乾燥スープならびにその組み合わせからなる群から選択されるバルク材からのコア材を用意するステップ
ｂ）前記コア材を圧縮体に圧縮するステップ
ｃ）堆肥化可能な未架橋多糖類を含む系、特に水性系を用意するステップ
ｄ）被押圧部の表面に前記系を、特に浸漬、被覆または噴霧によって、適用するステップ
ｅ）被覆されたペレットを乾燥させるステップ
を含み、未架橋条件下で実施される、方法。
ステップｄ）が、同じ系または異なる系、特に水性系を用いて繰り返し実行されて、前記圧縮体の表面で、１～２０層、好ましくは２～１０層、より好ましくは２～５層を生成する、請求項８に記載の方法。
前記コア材の圧縮が、１～１００ＭＰａ、好ましくは５～５０ＭＰａの範囲の圧縮圧力で実施される、請求項８または９に記載の方法。
前記水性系が、前記水性系の全重量に対して、０．１ｗ／ｗ％～３０ｗ／ｗ％、好ましくは１ｗ／ｗ％～２０ｗ／ｗ％、より好ましくは３ｗ／ｗ％～６ｗ／ｗ％の堆肥化可能な未架橋多糖類濃度を有する水溶液の形態で提供される、請求項８から１０のいずれか１項に記載の方法。
前記水性系が、追加的に、可塑剤、特にグリセロールおよび／またはソルビトールおよび／またはポリエチレングリコールを含有する、請求項８から１１のいずれか１項に記載の方法。
ステップｅ）が、対流および／または接触乾燥によってエアフロー中で実行される、請求項８から１２のいずれか１項に記載の方法。
コーヒー、茶、ココア、飲用チョコレート、ミルクまたはスープから選択される飲料、特に熱い飲料を調製するための、請求項１から７のいずれか１項に記載の堆肥化可能なカプセルの使用。
前記飲料の調製が、水およびミルクからなる群から選択される液体、特に熱い液体を用いた前記堆肥化可能なカプセルの抽出によって実行される、請求項１４に記載の使用。