JP2023516056A - 酸素調整包装のための茶系組成物 - Google Patents

酸素調整包装のための茶系組成物 Download PDF

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Abstract

茶系酸素捕捉活性剤ポリマー組成物を含む組成物が開示され、本組成物には、酸素感受性製品の包装および貯蔵に使用するためのCamellia sinensis植物からのそのような薬剤を組み込むポリマー組成物、材料、および容器が含まれる。そのような組成物、材料、および容器は、食品、医薬品、化粧品、タバコ、および大麻などの製品の貯蔵寿命を保つために使用するものである。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2020年3月6日に出願された「TEA-BASED COMPOSITIONS FOR OXYGEN MODIFIED PACKAGING」と題された米国仮特許出願第62/986,294号の優先権を主張し、この内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、酸素レベルを低減し、包装された酸素感受性製品の製品特性を維持するために酸素捕捉材料を使用する包装および方法に関する。具体的には、本発明の酸素捕捉材料および方法は、典型的には、貯蔵寿命を延ばすか、または別様に、その中に梱包された製品の品質を改善するために、酸素感受性物体を包装するために使用される材料または容器に茶を組み込むステップを含む。
酸素感受性製品の曝露を調節することにより、製品の品質、風味、および安定性または貯蔵寿命が、維持および強化されることはよく知られている。食料品、飲料、および医薬品などの酸素感受性材料を包装する際には、酸素汚染が特に厄介になり得る。一般に、酸素が製品に及ぼす有害または望ましくない影響を低減するために注意が払われる。多くの食品製品は、酸素に起因する劣化を受け、例えば、調理済み食品の個々の部分がプラスチックで作製された容器に入れて売り出され、その中に空気が混入し、処理後にパッケージの中に漏出または移行することは、業界で認識されている問題である。
酸素感受性製品としては、食品、ハーブ、飲料、医薬品、化粧品、タバコ、およびより最近では、大麻製品などの多様な製品が挙げられる。電子部品はまた、水分または大気酸素に敏感であり、特別な包装を必要とする場合がある。酸素スカベンジャーはまた、ミサイル部品および弾薬などの軍事製品の密封貯蔵に使用される。
食品および飲料包装業界では、包装システムにおける酸素への酸素感受性食品製品の曝露を制限することにより、食品の品質または新鮮さが維持され、腐敗が低減され、食品の貯蔵寿命が延長される。例えば、酸化防止剤(二酸化硫黄、トリヒドロキシブチロフェノン、ブチル化ヒドロキシトルエン、およびブチル化ヒドロキシアニソールなど)および酸素スカベンジャー(アスコルビン酸、イソアスコルビン酸、およびグルコースオキシダーゼ-カタラーゼなど)は、ビールに対する酸素汚染の影響を低減するための試みで、化学添加剤として使用されている(例えば、Reinke et al.,“Effect of Antioxidants and Oxygen Scavengers on the Shelf-life of Canned Beer,” A.S.B.C.Proceedings,1963,pp.175-180、Thomson,“Practical Control of Air in Beer”,Brewer‘s Guild Journal,Vol.38,No.451,May 1952,pp.167-184、およびvon Hodenberg,“Removal of Oxygen from Brewing Liquor,” Brauwelt International,III,1988,pp.243-4を参照されたい)。ビールの中にそのような薬剤を直接添加することは、いくつかの欠点を有する。二酸化硫黄およびアスコルベートの両方は、ビールに添加されるとき、異臭の生成をもたらし、したがって、意図された添加の目的を打ち消す場合がある。
包装容器内の酸素曝露を調節するための多数の手段が開発されている。酸素を除外するための方法は、真空および不活性ガス包装を含む機械的手段を伴う。これらの手順では、容器を真空化するか、または容器から酸素を追い出すことによってパッケージ内の大気混合物全体を置換することにより、酸素が除去される。場合によっては、パッケージは、不活性ガスで戻し充填される。そのようなシステムは、ボイラー水処理、オレンジジュースおよび醸造業界、ならびに食品製品の調整雰囲気包装で使用されている。この技術は、やや装置集約型であるが、包装前または包装中に製品(またはその容器)から空気中に存在する約90~95%の酸素を除去することができる。しかしながら、この手法を使用して残りの5~10%の酸素を除去するには、真空処理のための長い時間を必要とし、ますます大きい体積のさらに高純度の不活性ガスが必要であり、それ自体がわずかなレベルの酸素で汚染されてはならない。これにより、最後のわずかな酸素のそのような方法による除去は、高価になる。これらの方法のさらなる欠点は、揮発性生成物成分を除去する傾向である。これは、食品および飲料に伴う特定の問題であり、そのような成分は、多くの場合、香りおよび風味のいくらかまたはすべてを担う。これらの方法は、完全な排気が達成されることはなく、多くの場合、包装された製品中に酸素が溶解されるか、または閉じ込められたままであるため、パッケージからすべての酸素を量的に除去しない。加えて、不活性ガスの戻し充填が使用されるとき、不活性ガスは、多くの場合、わずかな酸素をパッケージの中に戻す。そのような真空または追い出し方法は、特に不活性ガスの取り扱いを伴う場合、高速包装のために、かなりのコストが掛かりかつ精巧である機械を必要とすることが多い。食品製品のパッケージから機械的手段によって残らず酸素を除去することは非常に困難であることが証明されている。
機械的手段と併せて、1960年代に遡ると、遊離酸素を製品から吐出し、パッケージの外部に酸素を締め出すことができる無酸素パッケージ内にバリアを形成するための試みで、製品を包み込む包装容器が開発された。そのような容器としては、調整雰囲気包装(MAP)および酸素バリアフィルム包装が挙げられる。
酸素曝露を調節するために使用される別の方法は、「活性包装」であり、それにより、食品製品を収容するパッケージは、酸素への食品の曝露を調節するためにいくつかの様態で調整される。この概念は、酸素調節(「酸素スカベンジャー」)、水分調節剤、二酸化炭素(CO2)放出剤、二酸化炭素(CO2)吸収剤、エチレン吸収剤、およびさらに多くのもののようなシステムを組み合わせている。活性包装の一形態は、酸化反応を通して酸素を捕捉する組成物を含有する酸素捕捉小袋を使用する。1つの一般的なタイプの小袋は、それらの鉄状態へと酸化する鉄系組成物を含有する。別のタイプの小袋は、粒子状吸着剤上に不飽和脂肪酸塩を含有する。さらに、別の小袋は、金属/ポリアミド複合体を含有する。鉄系小袋から生じる欠点は、捕捉を適した速度で起こすために、パッケージ内に、特定の大気条件(例えば、高湿度または低い二酸化炭素レベル)が時には必要となることである。さらに、合成化学材料を含有する小袋は、誤って摂取されると、消費者に問題を引き起こし得る。
酸素への包装された製品の曝露を調節するための別の手段は、包装構造自体に酸素スカベンジャーを組み込むことを伴う。パッケージに小袋などの別個のスカベンジャー構造を追加する代わりに、パッケージ内に捕捉材料を組み込むことによって、パッケージを通してより均一な捕捉効果が達成される。パッケージの内側で空気流が制限されている場合には、均一性が特に重要であり得る。加えて、酸素スカベンジャーをパッケージ構造に組み込むことにより、酸素がパッケージの壁を透過するときに酸素を遮断および捕捉し(「活性酸素バリア」)、それによって、パッケージ内で可能な限り最も低い酸素レベルを維持する手段が提供される。様々なタイプの食品のためのパッケージの壁に酸素捕捉材料を組み込む際に、限定的な成功が達成される。以前に開発されたスカベンジャーとしては、鉄系、サルファイト系、アスコルベート系、および酵素系システム、ならびに酸化性ポリアミドおよびエチレン性不飽和炭化水素が挙げられる。
鉄系スカベンジャーは、水酸化鉄(II)および水酸化鉄(III)に対する金属鉄の酸化に基づいている。この反応は、加速作用を有する特定の促進剤に加えて、捕捉プロセスを始めるために水分を必要とする。これにより、意図的な活性化を可能にするトリガーメカニズムが作成される。しかしながら、そのようなスカベンジャーは、高水分含有量を有する製品にのみ好適である。いくつかのそのような材料はまた、シートおよびトレイへと処理することができる。しかしながら、粉末状スカベンジャーをポリマーシートに加工するときの一般の欠点は、これらのシートの低減した透明度および機械的特性の変質である。
サルファイト系スカベンジャーを使用するプロセスでは、酸素の吸収は、サルフェートへの亜硫酸カリウムの酸化の下で発生する。これらの薬剤の場合には、水分との接触によっても活性化が起こる。スカベンジャー混合物は、例えば、低温殺菌または滅菌中、高温になるまで、十分に高い水蒸気透過性を有しないポリマーに加工される。American Can Companyからの公開物によれば、ビールボトル用のクラウンコルクが主な使用分野である。
アスコルベート系スカベンジャーまたはアスコルベートとサルファイトの混合物は、純粋なサルファイト系システムよりも効果的である。このプロセスは、デヒドロアスコルビン酸へのアスコルビン酸の酸化を伴う。主に、L-アスコルビン酸ナトリウムが使用されるが、アスコルビン酸の誘導体も使用することができる。酸化反応は、触媒、好ましくは鉄-および銅キレート錯体によって加速される。ここで再び、水分が作動反応のためのトリガーであるため、ここでもこれらのスカベンジャーの使用は高水分含有量を有する製品に限定される。アスコルベート系スカベンジャーは、小袋として入手可能であり、クラウンコルクおよびボトルのクロージャーに加工される。米国特許第6,391,406号は、例えば、酸素および水または水蒸気の両方に透過性であるポリマー容器、ならびに酸素スカベンジャーとして作用するのに効果的な量でポリマー全体にわたって比較的均一に分散された有機化合物またはその塩の酸素捕捉化合物を開示している。酸素捕捉化合物は、アスコルベート化合物、またはポリカルボン酸もしくはサリチル酸キレート、または遷移金属もしくはその塩の錯体であり得る。触媒剤は、アスコルベート化合物による酸素捕捉の速度を増加させるのに十分な量で含まれ、一方、還元剤は、ポリカルボン酸もしくはサリチル酸キレートまたは錯体の性能を強化するために添加され得る。
湿った食品製品を収容する閉鎖されたパッケージから酵素系によって遊離酸素を除去するための方法が提案されている。酵素系スカベンジャーに関して、このプロセスは、グルコースオキシダーゼによって触媒されたグルコン酸および過酸化水素へのグルコースの酸化を伴い、これは、水および酸素に分解されるという点で、さらなる酵素カタラーゼによって無害になる。この系の利点は、食品法に関する天然成分の無害性にある。数多くのそのような製品が小袋形態で販売されている。しかしながら、これらの手順は、ゆっくりとした生物学的酸素除去を行うための長い期間、通常、少なくとも1日、暗所での加工肉の貯蔵を必要とし、これは、多くの場合、食品販売業者には望ましくなく、市場における食品製品の生存可能な時間の量を減少させる。そのようなスカベンジャーの使用の別の短所は、肉製品に酵素が接触する可能性であり、これにより、消費者にとって非常に望ましくない緑褐色に色づいた肉表面が生成される。
酸化性ポリマーはまた、酸化性ポリアミドおよびエチレン性不飽和ポリマーを含む。主に、ナイロンポリ-(m-キシキシレンアジパミド)(m-xyxylene adipamide)が使用される。捕捉プロセスの活性化は、UV放射による光開始を介して起こり、コバルトが酸化触媒として添加される。この原理に基づく市販の製品は、主に、PETボトルのためのブレンドに使用されている。しかしながら、ポリアミドは、それらが熱可塑性ポリマーと非適合性であり、時に、押し出しプロセスまたはヒートシールプロセスの必要な高温での製造中に、物流または機械的問題がもたらされるという欠点を有する。
エチレン性不飽和炭化水素は、酸化性基材の最も汎用性の高い群を形成する。活性成分として不飽和脂肪酸を含有する小袋が利用可能である。加えて、数多くの酸化性ポリマーは、ポリブタジエン、ポリイソプレン、およびそれらのコポリマーなどのこの群(米国特許第5,211,875号、米国特許第5,346,644号)に含まれるが、側鎖としてシクロオレフィンを有するアクリレート(WO99/48963、米国特許第6,254,804号)も含まれる。市場で入手可能な後者のアクリレートの群、および他の酸化性エチレン性不飽和ポリマーよりも決定的な利点を供与し、ポリマーの構造は、上で引用したポリマーの場合のように、酸化プロセスによって破壊されず、この材料特性は、酸化度の増加に伴って低下する(WO99/48963)。
これらの樹脂、ポリ-(エチレン-メタクリレート-シクロヘキセニルメチルアクリレート)(EMCM)タイプのすべてのターポリマーは、メチルアクリレートと適切なアルコールとの部分的な再エステル化よって生成される。それらは、硬質かつ柔軟な包装に使用することができ、高透明度、高い能力、および迅速な動力によって区別される。UVトリガーメカニズムのために、これらのアクリレートは、乾燥および湿った包装製品用途に好適である。酸化プロセスは、酸化性ポリアミドのようにコバルト触媒される。一方、オレフィンの環状構造は、包装された材料の品質に悪影響を及ぼし、かつ食品法に関して問題となる低分子酸化生成物の生成を妨げる。
容器のクラウンまたはクロージャーに酸素捕捉システムを組み込むことが試みられている。例えば、米国特許第4,279,350号は、酸素透過性バリアと吸水性バッキング層との間に配設された触媒を組み込むクロージャーライナーを開示している。別のクロージャーは、英国特許出願第2,040,889号に開示されている。このクロージャーは、独立気泡発泡コア(酸素スカベンジャーとして作用するための水および二酸化硫黄を含有し得る)および液体不浸透性スキンを有するエチレンビニルアセテート(「EVA」)から成形されたストッパーの形態である。また、欧州特許出願第328,336号には、その中に酸素スカベンジャーを含有するポリマーマトリックスで形成されたキャップ、着脱可能なパネルまたはライナーなどの予め形成された容器クロージャー要素が開示されている。好ましいスカベンジャーとしては、アスコルベートまたはイソアスコルベートが挙げられ、それらの捕捉特性は、充填された容器上に要素が取り付けられた後に、要素を低温殺菌または滅菌することによって活性化される。同様に、欧州特許出願第328,337号には、酸素スカベンジャーをその中に含めることによって調整されるポリマーマトリックス材料を含む容器クロージャーのための密封組成物が開示されている。これらの組成物は、クロージャーに適用するための流体もしくは溶融性の形態であるか、またはクロージャーガスケットの形態でクロージャー上に堆積物として存在し得る。再び、これらの化合物の捕捉特性は、クロージャーまたは金属キャップ上のガスケットで容器を密封するとき、堆積物を低温殺菌または滅菌することによって活性化される。
食品、医薬品、化粧品、および他の産業用途に有用な効果的、安全、かつ環境に優しい包装材料および容器は、改善された酸素調節特性を有し、包装業界において依然として非常に望ましい。食品業界では、例えば、特定の食品製品の色および風味を保存するために、パッケージから最小限のわずかな酸素さえも除去する必要があり、パッケージは、製品の望ましい貯蔵寿命全体にわたって無酸素を維持しなければならない。現在、これに関連して、現在市販されている比較的ガス不透過性の可撓性包装材料の多くに、少量の酸素が透過している。
したがって、本発明の目的は、残留遊離酸素がパッケージから除去されるか、または実質的に除去される、酸素変質性または酸素感受性製品の包装のための改善された方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、その中に包装された製品または成分の望ましい貯蔵期間に無酸素、または実質的に無酸素のままであるパッケージを提供することである。本発明のなおさらなる目的は、パッケージ内の酸素のレベルが制御される包装製品のための改善された方法を提供することである。本発明の別の目的は、消費者のために製品(食品アイテムなど)を安全かつ健康的に保つパッケージ内に貯蔵された製品のための内部環境を維持しながら、遊離酸素が(完全にまたは実質的に)効果的に除去される、食品製品用の密封されたパッケージを提供することである。本発明のさらなる目的は、無酸素、実質的に無酸素、または酸素調整されたパッケージを形成するのに好適である材料を提供することである。
食品包装業界に関して、本発明の酸素捕捉材料は、貯蔵寿命を延長すること、色、味、および香りを保存すること、カビの増殖を低減すること、ならびにビタミンおよび他の栄養価を保持することの利益を提供する。
さらに、包装成分および材料は、製品の輸送、格納、および保存を超えて目的を広げるためにますます使用される。包装に使用される材料は、多くの場合、マーケティングおよびブランド開発のそのストーリーテリング面のために選ばれたデザイン要素である。食品または飲料への合成酸化防止剤および酸素スカベンジャーの添加は、製品が添加剤を含有することをラベル付けする必要がある。そのため、合成添加剤は、今日の新鮮かつ「すべて天然」の製品の時代に、ますますより望ましくないものになっている。
加えて、消費者の関心および社会の意識の高まりにより、環境への影響を最小限に抑える包装製品の特徴が重要性を増している。パッケージ開発は、環境的責任および環境的規制、リサイクル規制、ならびに廃棄物管理の考慮を伴う。結果として、特に消費者志向であり、安全であり、環境に配慮し、かつ生分解性である酸素捕捉材料が必要とされている。
本明細書に開示される酸素捕捉材料は、茶として一般的に知られている物質である。茶は、コーヒー、チョコレート、ソフトドリンク、および組み合わされたアルコールを含む他のすべての飲み物と同等の、世界で消費される最も人気のある飲み物であると報告されている。本発明者らは、パッケージ材料に組み込まれるとき、酸素感受性製品の包装に関連する包装業界で対処が求められている課題の多くに対処するように、茶が機能することを発見した。
本発明は、小袋として使用するか、またはポリマーもしくは複合材などの様々な担体中に分散され、酸素捕捉組成物として包装に使用することができる、茶系酸素捕捉材料の使用に関する。これらの組成物は、組み込まれた酸素捕捉材料の酸素取り込み速度の新規かつ予想外の増加により、パッケージ内の酸素への曝露による酸素感受性包装された物質の変質または反応を阻止し、酸素感受性製品の酸素に起因する劣化を低減する際に有用である。
本発明は、同様の参照番号が同様の要素を表す以下の図面と併せて説明されるであろう。
バリアシート基材に接着された、本発明の任意選択の実施形態による酸素捕捉剤を含むポリマー組成物で形成されたシートまたはフィルムの断面図である。 茶酸素捕捉剤を示す図1による同伴ポリマーの拡大概略図である。 本発明の任意選択の実施形態による、酸素捕捉剤を含む同伴ポリマーを使用して形成され得るパッケージの断面図である。 本発明による酸素捕捉フィルムの実施例1の実験結果を示す代表的なグラフである。 代替の対照酸素捕捉フィルムと比較した、本発明による酸素捕捉フィルムの実施例2の実験結果を示す第2の代表的なグラフである。 密封容器内の水の存在の有無にかかわらず、本発明によるフィルムの実施形態の酸素捕捉能力を示す実施例3の実験結果のグラフである。 黒茶を含む本発明の酸素捕捉剤の実施形態の性能を示す実施例4の実験結果のグラフである。
本発明の方法、ならびに茶系酸素捕捉包装材料および容器は、酸素感受性製品の包装、酸素制御、および保存のための天然、安全、かつ健康的な製品の解決法を提供する。これはまた、数十億ドル規模の世界的な包装業界に長期的な環境的影響を与える、環境に配慮した代替的な解決法を提示する。
本明細書では、「酸素スカベンジャー」という用語は、混入した酸素、または包装材料もしくはクロージャー密閉デバイスを通過もしくは通って包装内部に入る酸素と、反応または組み合わせることによって、閉鎖されたパッケージまたは容器の内部から(例えば、内部内の空気または空き空間から)、酸素のレベル、量、および/もしくは濃度を除去もしくは低減することができる化合物、組成物、もしくは材料、ならびに/またはパッケージ内の酸素のレベルを制御することができる化合物を意味する。「酸素捕捉」、「酸素調節」、および「酸素制御」は、本明細書で互換的に使用される。本明細書で使用される場合、「酸素濃度」に関する「濃度」という用語は、特定の閉鎖された容器の内側で測定された場合の空気の総体積に関係する酸素ガスの量を意味する。
概して、本発明の酸素捕捉材料は、酸化を抑制する物質である「酸化防止剤」としても機能することができ、食料品、飲料、化粧品、医薬品、タバコ、もしくは大麻に添加されたとき、酸化の速度を遅くするか、または別様に、食料品、飲料、化粧品、医薬品、タバコ、もしくは大麻製品などのそれぞれの物体に対する酸化の望ましくない影響を低減する材料または化合物を指す。
本明細書における本発明の酸素捕捉活性材料は、「茶」として一般的に知られている。本明細書で使用される場合、「茶」という用語は、Camellia sinensis植物または低木属の天然の、保存加工されていない、保存加工された、または別様に処理された部分を指す(この用語は、本明細書では、その一般的な用法である「チャノキ」と互換的に使用される)。Camellia sinensisチャノキのすべての標本が、本発明の任意選択の態様および範囲内で企図される。好ましい実施形態によれば、茶葉は、活性酸素捕捉材料として使用される。しかしながら、本明細書における茶材料は、チャノキの葉に限定されず、芽、茎、およびスティープ(steep)などのチャノキのすべての部分が、密封容器内に酸素調整の効果を与えるのに十分な能力およびレベルで働く限り、本発明によって企図される。
本発明による使用のための茶材料は、その元の処理されていない生形態であることも、特定のタイプの茶のための茶生産において一般的に利用される技法に従って処理されることもできる。茶は、一般に、茶、典型的には、茶標本の葉が収穫後に調製および/または処理される方法に基づいてタイプまたはカテゴリーに分けられる。世界的には、少なくとも6つの異なるタイプが生産されている。「白」茶は萎凋されて酸化されず;「黒」茶は萎凋、時には破砕、および完全に酸化され(中国および他の東アジアの茶文化では紅茶[hongcha]または「赤茶」と呼ばれている);「黄」茶は萎凋されず、酸化されていないが、黄色にされる;「烏龍」茶は萎凋され、做青され、および部分的に酸化される;「緑」茶は萎凋されず、酸化されない;「発酵後」茶は、発酵または堆肥化された緑茶である(中国の茶文化では[heicha]「黒茶」と呼ばれている)。緑茶は、本発明に従って使用される標本の特に好ましい実施形態である。
いくつかの人気のあるタイプの中国緑茶としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。江蘇省で生産される碧螺春(Biluochun)は、カタツムリのようにカールした葉の形状にちなんで名付けられている;その広東語の名前による英語で知られており、中国国外で人気があるChun Meeは、梅のような風味を有する;平水珠茶(Gunpowder tea)は、各葉が火薬に似た小さいペレットの中に転がされるようにタンブル乾燥された茶である;黄山茂峰(Huangshan Maofeng)は、安徽省にある黄山山脈の微気候で栽培されている茂峰茶(maofeng tea)の一種であり、傷のない2つの等しいサイズの葉および1つの芽を一緒に摘み取ることによって収穫される;英語訳で「Dragon Well」茶としても知られている龍井茶(Longjing)は、浙江省にある杭州市近郊で栽培されており、それが生産される地域の地形に部分的に由来するその風味を有する最もよく知られている釜煎り中国緑茶である;ルアンメロンシード(Lu‘an Melon Seed)は、安徽省で栽培されており、典型的な中国茶の収穫とは異なり、2つの葉は、芽および茎がない各枝から別個に摘み取られ、典型的な中国緑茶よりも草のような風味を有する;太平猴魁(Taiping Houkui)は、安徽省で栽培され、異常に大きい葉を有する栽培品種を使用し、それにより、生産プロセスで茶葉を平らにし、葉および茎からいわゆる「2本のナイフおよびポール」形状を作り出す;信陽毛尖(Xinyang Maojian)は、河南省の信陽市で栽培されている毛尖茶の一種であり、芽および1枚の葉を一緒に摘み取ることによって収穫される。
人気の日本の緑茶としては、以下のものが挙げられる。番茶(Bancha)は、煎茶(sencha)を生産するために使用される同じ低木樹から摘み取られた下級茶であり、やや力強い風味を有し、煎茶生産が終了した後の各季節に摘み取られる;玄米茶(Genmaicha)は、煎茶の葉をこんがり焼いた米のパフと組み合わせることによって作製される;玉露(Gyokuro)は、摘み取られる前に3週間日陰で栽培され、日本で生産されている茶の最も高級な品種のうちの1つであり、この日陰技法がより甘い風味を付与し、日陰の葉中のより多量のクロロフィルの結果として、特に豊かな色を生成する。玉露茶は、日本における最初の茶栽培地域である宇治地域と関連しており、多くの場合、チャノキのより小さい葉の栽培品種を使用して作製される;焙じ茶(Hojicha)は、煎茶または番茶の葉を茎茶(kukicha)の小枝とともに焙煎することによって作製された茶の一種である;かぶせ茶(Kabusecha)は、玉露茶と類似しており、摘み取る前の1週間だけ日陰にされ、その風味は、やや玉露茶の風味と通常の煎茶との間である;茎茶は、煎茶の葉および茎で作製されたブレンド茶である;抹茶(Matcha)は、玉露のように、摘み取る前に日陰にされる。摘み取って処理された葉は、碾茶(tencha)と呼ばれる。次いで、この製品は、細かい粉末へと粉砕され、これが抹茶である。茶の粉末は非常に傷みやすいため、抹茶は、通常少量で販売され、典型的には、かなり高価である。抹茶(まっちゃ)は、日本の茶道で使用される茶のタイプである。煎茶は茶の季節全体を通して生産されており、日本で生産されるすべての茶の80%を占める最も一般的なものである。煎茶の90%は、やぶきた(Yabukita)栽培品種から栽培されている。茶の最初の早期収穫である新茶(Shincha)は、の前に摘み取られ、一番摘みが最も若い新しく生えた葉から行われる前に摘み取られ、4月初旬から5月初旬までに摘み取られる。新茶は、典型的には、煎茶の早期収穫を指すが、主な収穫の前の季節に早期に摘み取られるあらゆるタイプの茶を指すことができる。生産される量が限られているため、新茶は非常に珍重され、入手するには高価である。
韓国緑茶は、同様に、いくつかの異なる要因に基づいて様々なタイプに分類され、摘み、または葉が摘み取られる時期(したがって、葉のサイズによっても)が最も一般的である。韓国茶としては、最も人気のある韓国緑茶のうちの1つであるujeon、sejak、jungjak、daejak、ipcha、garucha、deokkeum-cha、jeungje-cha、banya-cha、jungno-cha、(「竹露茶(bamboo dew tea)」)が挙げられ、South Gyeongsang ProvinceにあるGimhae、Hadong、およびJinjuの竹の間で育った茶葉で作製されている。
本発明の任意選択の実施形態は、上で記述された緑茶の栽培品種のいずれかを含み、本発明による包装材料に組み込まれた酸素捕捉材料剤として動作可能であると考えられている。特定の作用メカニズムに限定されるものではないが、茶の酸化のレベルはその酸素捕捉能力に関係し、それによって茶の酸化が少ないほど、容器内の酸素スカベンジャーとしてより良好に機能すると考えられる。それにより、緑茶は、黒茶、烏龍茶、または発酵後茶と比較して、分類された6つの異なる一般のタイプの茶の中で典型的には最も酸化されていないため、本発明の茶活性捕捉材料の好ましい実施形態である。このように、緑茶はまた、他のタイプの茶と比較して、本発明の容器内の酸素のレベルを調整または制御するために、密封容器内でより長く機能する。異なる種の緑茶の酸素捕捉機能もまた、この一般の原理に従って動作すると考えられ、このように、異なる種の緑茶を含む本発明の実施形態は、それらの独自の酸素捕捉能力に従って選択されるであろう。長期間の酸素調整または制御を可能にする容器は、例えば、医薬品製品の貯蔵および魚介類などの食品貯蔵などの用途のために特に望ましく、したがって、緑茶は、そのような用途のための好ましい酸素捕捉材料であろう。例えば、電子部品の出荷のための紙包装などのより短い期間の酸素制御を必要とする包装では、他の要因に基づいて、他のタイプの茶系包装材料の使用が望ましい場合がある。例えば、コストが考慮するための重要な要因である場合、黒茶などの緑茶以外の茶は、緑茶よりも生産のための費用効率が高い場合がある。
本明細書における茶成分材料の形態は、粗形態、葉全体などの全部分で、パッケージに供給されるか、または本発明に従って利用され得るか、あるいは破砕、みじん切り、スライス、粉砕、または別様に、より細かい部分もしくは粉末形態に処理することができる。任意選択の実施形態では、茶は、乾燥粉末形態で供給される。代替的に、茶は、水中での抽出を通すなどの処理を受け、この後、得られた抽出茶液体は脱水され、乾燥粉末形態で提供される。いずれの場合でも、本発明による酸素捕捉剤がCamellia sinensisチャノキに由来し得る様々な形が企図される。
「パッケージ」、「包装」、および「容器」という用語は、本明細書では、物体(すなわち、製品)を中に保有または収容することができる入れ物を示すために互換的に使用される。任意選択的に、パッケージまたは容器は、その中に貯蔵された物体(すなわち、製品)を含むもしくは保有することができるか、またはそれは空のままであり得る。「ヘッドスペース」は、パッケージまたは容器の内部空間内に貯蔵された物体を取り囲む任意の空き空間を指す。パッケージ、包装、および容器の非限定的な例としては、トレイ、箱、段ボール箱、ボトル、器、パウチ、可撓性バッグ、または物体を保有することができる任意の他の入れ物が挙げられる。特定の実施形態では、酸素捕捉成分は、容器のヘッドスペースまたは他の区画内に位置し、酸素感受性製品に物理的に接触しない。
好ましい実施形態では、パッケージまたは容器は、閉鎖または被覆されている。カバー、キャップ、蓋、プラグ、ストッパー、コルク、ガスケット、シール、ワッシャ、ライナー、リング、ディスク、または任意の他のクロージャーデバイスなど、特定の容器の使用に適切である任意のタイプのカバーを使用することができることが企図および理解される。任意選択的に、カバーまたはクロージャーデバイスは、内部を見ることができるように透明性である。カバーまたはクロージャーデバイスは、任意選択的に、例えば、蓋用シーラント、接着剤、またはヒートシールが挙げられるが、これらに限定されない、多様なプロセスを使用してパッケージ上でさらに密封することができる。本発明の容器またはパッケージは、食品輸送、保存、および/または貯蔵などの任意の目的のために商業的に使用され得る。容器またはパッケージの形状または幾何学形状は、限定されない。
一実施形態によれば、茶または茶系材料標本を含む小袋を提供することによって、容器内の量または酸素レベルを低減する方法が提供される。小袋は、任意の望ましい形状または構成で提示することができ、例えば、小袋は、円などの幾何学的形状、または花などの装飾的形状であり得る。小袋は、フラップなどの追加のパーツを有し得る。典型的には、本発明によれば、小袋は、小袋の本体に使用される酸素透過性の包みで構成されなければならない。食品用途については、小袋は、食品グレードのろ紙またはガーゼ材料のものである。ある実施形態では、茶成分を含有する小袋は、容器内に直接提供および保持される。ある実施形態では、小袋は、真空密封パッケージなど、包装された製品と直接接触して配置される。代替実施形態では、小袋は、パッケージのヘッドスペース内に保持される。代替実施形態では、小袋は、製品保持区画に隣接する別個の区画に配置され、酸素は、茶系薬剤が反応することを可能にする2つの区画間を透過することができ、それによって、容器内全体の酸素のレベルに影響を与える。
好ましい実施形態によれば、茶または茶系組成物は、包装材料またはその構成要素に直接組み込まれる。パッケージ生産業界で一般的に使用される標準材料は、プラスチック、紙、ガラス、金属、合成樹脂、およびそれらの組み合わせである。茶成分の酸素捕捉特性は、典型的には、大気水分、パッケージ内の水分含有量、あるいはパッケージ内もしくはそれを通して透過する蒸気の形態、または外部手段を介してパッケージ内に導入される液体の形態の水分と接触することによって、酸素捕捉のために活性化される。ある実施形態によれば、茶系酸素捕捉化合物は、乾燥状態で包装材料中に保持され、水または水蒸気との接触によって酸素捕捉のために活性化されるまで、実質的に不活性のままである。本発明の酸素捕捉特性を開始するために、金属塩または光開始剤が必要ではないことは、本発明の明確な利点である。
本発明の茶系酸素捕捉組成物および材料は、パッケージ内の一定量の酸素を低減または維持することによって酸素レベルを制御するように機能する。パッケージ内の酸素の量は、組成物または材料に組み込まれる茶系薬剤の量によってある程度制御され、パッケージまたはパッケージ内に維持される製品の望ましい特定の最終使用用途に依存するであろう。
好ましい実施形態によれば、茶または茶系組成物は、ポリマーまたはポリマーの組み合わせに組み込まれる。この実施形態の追加の利益は、捕捉材料が容器パッケージの中に小袋として別個に提供される必要がなく、それによって酸素捕捉小袋に関連する追加の取り扱いステップおよび安全性の懸念を排除することである。
ある実施形態によれば、本発明の酸素捕捉材料は、フィルムの層で典型的に作製されたフィルムおよび/またはシートに組み込まれ、「フィルム」および「シート」という用語は、本明細書では同義的に使用される。酸素に対して反応性である茶系成分は、フィルムのマトリックスに埋め込まれるか、またはその中に共有結合的に組み込まれ得る。材料のシートは、その望ましい使用に応じて、全体的もしくは部分的に透明、淡く着色された透明材料、または不透明であり得る。
さらに別の実施形態によれば、茶系成分は、一緒に接合されたシートの複数の層で構成された複合材料に組み込まれる。例えば、マトリックスは、有機-無機ハイブリッドポリマーから形成することができ、代替的に、純粋に有機構造を有し得る。
任意選択的に、ある実施形態では、茶成分においては、食品パッケージの壁の上または壁の中に配設されるフィルム(例えば、ポリマーフィルム)に組み込まれる。任意選択的に、フィルムは、例えば、接着剤を使用して、パッケージの内面に接着することができる。代替的に、フィルムは、パッケージの内面に(接着剤なしで)熱かしめすることができる。基材上でフィルムを熱かしめするプロセスは、当技術分野で知られており、米国特許第8,142,603号で詳細に説明されており、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。有利には、熱かしめは、接着剤を使用することなく、フィルムを側壁に恒久的に接着させることができる。接着剤は、食品含有ヘッドスペース内で不要な揮発性物質を放出する場合があるため、いくつかの状況では問題となり得る。熱かしめは、この事例では、フィルムおよび密封層基材上に十分な圧力を加えながら側壁上で密封層基材を加熱して、フィルムを容器壁に接着することを指す。任意選択的に、ポリマーフィルムまたは層は、例えば、出願者の公開された出願番号WO2018/161091およびWO2019/172953(これらの各々は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)に教示されているように、直接インライン溶融接着プロセスを介してパッケージに堆積および接着される。
代替的に、フィルムは、表面に接着または固定されることなく、パッケージの内側に配置され得る。フィルムのサイズおよび厚さは、様々であり得る。任意選択的に、フィルムは、0.1mm~1.2mm、より好ましくは0.2mm~0.6mmの範囲であり得る。特定の実施形態では、フィルムは、約0.2mmまたは0.3mmの厚さを有する。
本明細書で有用な好適なポリマー材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、およびポリオクスメチレン(polyoxmethylene)などの熱可塑性ポリマー、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどのポリオレフィン、オレフィンコポリマー、ポリイソプレン、ポリブタジエン、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリブテン、ポリシロキサン、ポリカーボネート、ポリアミド、エチレン-酢酸ビニルコポリマー、エチレン-メタクリレートコポリマー、ポリ(塩化ビニル)、ポリスチレン、ポリエステル、ポリ無水物、ポリアクリリアニトリル(polyacrylianitrile)、ポリスルホン、ポリアクリル酸エステル、アクリル、ポリウレタン、およびポリアセタール、またはそれらのコポリマーもしくは混合物が挙げられる。任意選択の一実施形態では、パッケージまたは容器は、剛性または半剛性ポリマー、任意選択的にポリプロピレンまたはポリエチレンで構成され、好ましくは、重力下でその形状を保持するのに十分な剛性を有する。
本発明による茶系活性材料を含むフィルムまたはポリマーは、意図された特定の製品用途によって決定されるように、標準的な成形装置を使用して、押出成形、射出成形、ブロー成形、または真空成形によって生産されることが好ましく、一般によく知られている。
本発明による茶系材料を組み込んだフィルム組成物は、パッケージもしくは容器全体の周りに直接配置されるかもしくは直接包み込まれるか、容器の一部に配置されるか、または酸素制御を必要とする物体もしくは物体の一部に配置され得る。食品製品については、アイテムは、本発明のフィルム製品で直接包み込むことができ、ある実施形態では、典型的には、「クリングラップ(cling-wrap)」、「シュリンクラップ(shrink wrap)」、または「サランラップ(saran wrap)」(以前は、Johnson Home Storage, Inc.、Delaware,USAの登録商標であった)として一般的に知られているポリエチレンフィルムの形態で提供されるであろう。代替的に、そのような容器に本発明の酸素捕捉特徴を与え、それによって容器内の酸素のレベルを低減するために、本発明のフィルムの層または多層を任意の容器内に配置することができる。ラップの望ましい特定のOTR(酸素輸送速度)は、典型的には、包装される食品などの望ましい最終使用用途に依存する。
代替実施形態では、茶または茶系酸素捕捉材料は、同伴ポリマーに組み込まれる。同伴ポリマーは、全体にわたって同伴または分散された、少なくともベースポリマー、活性剤、および任意選択的にチャネリング剤で形成された本質的に均一な組成物を有する、概してモノリシック材料で構成される。したがって、同伴ポリマーは、少なくとも2相(チャネリング剤を含まない、ベースポリマーおよび活性剤)または少なくとも3相(ベースポリマー、活性剤、およびチャネリング剤)を含む。本明細書で使用される場合、「3相」という用語は、3つ以上の相を含むモノリシック組成物または構造として定義される。3相組成物の例は、ベースポリマー、活性剤、およびチャネリング剤で形成された同伴ポリマーである。任意選択的に、3相組成物または構造は、着色剤または抗細菌剤などの追加の相を含み得るが、それでもなお、3つの主な機能性成分の存在のために依然として「3相」とみなされる。
本発明による同伴ポリマーを生成する方法は、特に限定されない。同伴ポリマーは、上で述べられるような従来の方法を介して、任意の容器またはパッケージ内に製造される、押し出される、成形される、取り付けられる、接着される、配置される、または別様に含まれ得る。好ましくは、押出または射出成形によって、多様な望ましい形態、例えば、容器、成形体、容器ライナー、プラグ、フィルム、ペレット、および他のそのような構造へと成形された、茶系活性剤を含む本発明による同伴ポリマー。
3相同伴ポリマーの典型的な生成は、ベースポリマー、活性材料、およびチャネリング剤をブレンドすることを含む。活性剤は、チャネリング剤を添加する前または後のいずれかに、ベースポリマーにブレンドされる。すべての3つの成分は、同伴ポリマー混合物内に分散しているが、好ましくは、均一である必要はない。このように調製された同伴ポリマーは、少なくとも3つの相を含有する。同伴ポリマーは、例えば、米国特許第5,911,937号、同第6,080,350号、同第6,124,006号、同第6,130,263号、同第6,194,079号、同第6,214,255号、同第6,486,231号、同第7,005,459号、および米国特許公開第2016/0039955号でさらに説明されており、これらの各々は、本明細書に完全に記述されているかのように参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書で動作可能な同伴ポリマーの好適なチャネリング剤としては、ポリエチレングリコール(PEG)などのポリグリコール、エチレン-ビニルアルコール(EVOH)、ポリビニルアルコール(PVOH)、グリセリンポリアミン、ポリウレタン、およびポリアクリル酸またはポリメタクリル酸を含むポリカルボン酸が挙げられる。代替的に、チャネリング剤は、例えば、商品名Polyglykol B01/240で市販されているポリプロピレンオキシド-モノブチルエーテル、ポリエチレングリコールなどの非水溶性ポリマー;商品名Polyglykol B01/20で市販されているポリプロピレンオキシドモノブチルエーテル;および/または商品名Polyglykol D01/240で市販されているポリプロピレンオキシドであり得、すべてがClariant Specialty Chemicals Corporationによって生産されている。チャネリング剤の他の実施形態は、エチレンビニルアセテート、ナイロン6、ナイロン66、または前述の任意の組み合わせを含む。任意選択的に、任意選択のチャネリング剤は、同伴ポリマーの総重量に対して、1重量%~25重量%、任意選択的に1重量%~15重量%、任意選択的に2重量%~20重量%、任意選択的に2重量%~12重量%、任意選択的に5重量%~15重量%、任意選択的に5重量%~10重量%、任意選択的に8重量%~15重量%、任意選択的に8重量%~10重量%、任意選択的に10重量%~20重量%、任意選択的に10重量%~15重量%、または任意選択的に10重量%~12重量%の範囲である。
任意選択的に、本発明の容器の実施形態では、同伴ポリマーは、容器内の水分との潜在的な不完全反応から茶系酸素捕捉活性剤を保護するために、ポリマーの表面の片側または両側上をバリアフィルムで被覆されている。バリアフィルムは、好ましくは、ガスまたは水分不透過性である。同伴ポリマーが容器内に配置されるとき、バリアフィルムは除去され、茶系酸素捕捉剤を機能させることができる。
任意選択的に、同伴ポリマーはまた、片側または両側上にバッキングフィルムで被覆され得る。バッキングフィルムは、茶系酸素捕捉成分が周囲環境に進行することを可能にするように、透過性のガスまたは水分であり得る。例えば、不織布フィルム(例えば、E.I.du Pont de Nemours and CompanyによるTYVEK(登録商標))などの高密度ポリエチレンフィルムをガス透過性バッキングフィルムとして使用することができる。
図1および2は、同伴ポリマー20を形成する、チャネリング剤35および茶酸素捕捉活性剤30を有するベースポリマー25で形成された活性シートまたはフィルム75の概略図である。図1は、本発明の任意選択の態様による、複合体を形成するためにバリアシート80と組み合わせて使用されるフィルム75を示す。図2は、図1の同伴ポリマーの拡大概略図である。チャネリング剤35は、同伴ポリマー20を通る相互接続チャネル45を形成する。活性剤30のうちの少なくともいくらかは、これらのチャネル45内に収容され、その結果、チャネル45は、同伴ポリマー20の外面25に形成されたチャネル開口部48を介して、活性剤30と同伴ポリマー20の外部との間の連通を可能にする。図2は、同伴ポリマー20の外部から、チャネル45を通って、酸素捕捉活性を開始するための活性剤30の粒子への水分(図示せず)の経路10を示す矢印で茶活性剤30を示す。
図3は、活性シートまたはフィルム75およびバリアシート80が組み合わされて、活性シートまたはフィルム75内の同伴ポリマー20によって形成された内面に活性特徴、およびバリアシート80によって形成された外面に耐水分蒸気特徴を有するラップの形態でパッケージ85を形成する任意選択の実施形態を示す。この実施形態では、活性シートまたはフィルム75は、バリアシート80の一部分を占有する。バリアシート80は、低水分および/もしくは酸素透過性を有する、ホイルおよび/またはポリマーなどの基材であり得る。バリアシート80は、同伴ポリマー構造75と適合性があり、したがって、活性シートまたはフィルム75が分配後に固化するときに、活性シートまたはフィルム75に熱的に結合するように構成される。図示されるように、シートは、活性パッケージ85を形成するために一緒に接合される。示されるように、各々がバリアシート80と接合された活性シートまたはフィルム75で形成される、2つの積層体または複合体が提供される。シート積層体は、活性シートまたはフィルム75が互いに向かい合った状態で、パッケージの内部上に配設されるように積層され、パッケージ内部の密封領域の外周の周りに形成された密封領域90で接合される。
任意選択的に、本発明によるポリマー組成物の実施形態内で、茶系酸素捕捉活性剤の充填レベルは、酸素スカベンジャーとして作用するのに十分に効果的である量または濃度である。好ましくは、茶系活性剤の濃度は、ポリマー組成物の残りを形成する、ベースポリマー、任意選択的にチャネリング剤、および任意選択的に着色剤などの他の添加剤の充填量を有するポリマー組成物の総重量に対して、0.1重量%~70重量%、任意選択的に5重量%~60重量%、任意選択的に10重量%~50重量%、任意選択的に20重量%~40重量%、任意選択的に30重量%~35重量%の範囲である。茶系活性成分の量は、中に収容される特定の製品に応じて、容器内で望まれる酸素のレベルおよび酸素制御の量に従って選ばれる。
任意選択的に、同伴ポリマーは、好ましくは粉末形態の20重量%~70重量%の茶系酸素捕捉剤、30重量%~80重量%のベースポリマー(ポリエチレン、ポリエチレン系コポリマー、ポリプロピレン、エチレンビニルアセテート(EVA)、または混合物など)を含む2相配合物であり得る。ベースポリマーは、特に限定されない。任意選択的に、同伴ポリマーは、好ましくは粉末形態の20重量%~60重量%の茶系酸素捕捉剤、30重量%~70重量%のベースポリマー(ポリエチレン、ポリエチレン系コポリマー、ポリプロピレン、エチレンビニルアセテート(EVA)、または混合物など)、および2~15重量%のチャネリング剤(PEGなど)を含む3相配合物であり得る。ベースポリマーおよびチャネリング剤は特に限定されない。
代替実施形態によれば、茶系酸素捕捉剤をベースポリマーの中または上に組み込むのではなく、茶系酸素捕捉剤はまた、容器内の酸素捕捉制御および調節を強化するために、容器内の液体または水分の吸収性を目的とし、それに好適な吸収性材料と組み合わせる、その中に懸濁する、または別様にその中に組み込むことができる。例えば、茶系酸素捕捉剤は、吸収性マトリックス材料と直接組み合わせることができる。
そのようなマトリックス材料の例は、米国特許第6,376,034号に開示されているような物質の吸着剤組成物であり、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本明細書で互換的に使用される物質の吸収性組成物または「吸収性パック」は、吸収性を有し、吸収性は、物質の吸収された液体の重量/吸収性組成物の重量によって定義される。物質の吸収性組成物は、以下、(i)第1の吸収性を有する少なくとも1つの非架橋ゲル形成水溶性ポリマーであって、第1の吸収性が、少なくとも1つの非架橋ゲル形成ポリマーの液体吸収重量/重量によって定義され、少なくとも1つの非架橋ゲル形成ポリマーが食品安全である、少なくとも1つの非架橋ゲル形成水溶性ポリマー、ならびに(ii)第2の吸収性を有する少なくとも1つの鉱物組成物であって、第2の吸収性が、少なくとも1つの鉱物組成物の液体吸収重量/重量によって定義され、少なくとも1つの鉱物組成物が食品安全であり、物質の吸収性組成物の吸収性が、第1の吸収性および第2の吸収性の合計を超え、物質の吸収性組成物が、物質の吸収性組成物が食品製品と直接接触するときに食品安全であるように、食品製品と適合性である、少なくとも1つの鉱物組成物、を含む。任意選択的に、物質の吸収性組成物は、加えて、(iii)少なくとも1つの三価カチオンを有する少なくとも1つの可溶性塩であって、少なくとも1つの三価カチオンを有する少なくとも1つの可溶性塩が、食品安全である、少なくとも1つの可溶性塩を含む。
吸収性材料は、約10~90重量%、好ましくは約50~約80重量%、および最も好ましくは約70~75重量%の非架橋ゲル形成ポリマーを含有する。非架橋ゲル形成ポリマーは、カルボキシメチルセルロース(CMC)およびその塩、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ゼラチン化でんぷん、ゼラチン、デキストロース、ならびに他の同様の成分などのセルロース誘導体であり得、上記の組み合わせであり得る。特定のタイプおよびグレードのCMCは、食品アイテムとともに使用することが承認されており、吸収剤がそのように使用されるべきときに好ましい。好ましいポリマーは、CMC、最も好ましくは約0.7~0.9の置換度を有するCMCのナトリウム塩である。置換度は、カルボキシメチル基で置換された水素を有するセルロース分子中のヒドロキシル基の割合を指す。ブルックフィールド粘度計で読み取られた、25℃でのCMCの1%溶液の粘度は、約2500~12,000mPaの範囲でなければならない。
マトリックス材料中の粘土成分は、多様な材料のいずれかであり得、好ましくは、アタパルジャイト、モンモリロナイト(ヘクトライトなどのベントナイト粘土を含む)、セリサイト、カオリン、珪藻土、シリカ、および他の同様の材料、ならびにこれらの組み合わせである。好ましくは、ベントナイトが使用される。ベントナイトは、モンモリロナイトの一種であり、主としてコロイド状の水和ケイ酸アルミニウムであり、種々の量の鉄、アルカリ、およびアルカリ土壌を含有する。ベントナイトの好ましいタイプは、主としてNevadaに特定のエリアから採掘されるヘクトライトである。珪藻土は、珪藻の化石化した残骸から形成されており、これは、ややハニカムまたはスポンジのような構造になっている。珪藻土は、構造の間隙内に流体を蓄積することによって、膨張せずに流体を吸収する。本明細書で使用するための追加の特定の好ましい吸収性材料としては、硫酸アルミニウムカリウム、ソーダ灰(炭酸ナトリウム)、アルギネート、および塩化カルシウムが挙げられる。
任意選択的に、三価カチオンにするために、可溶性塩が提供される。可溶性塩は、任意選択的に、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムカリウム、およびアルミニウム、クロムなどの金属イオンの他の可溶性塩に由来する。好ましくは、三価カチオンは、約1~20%、最も好ましくは約1~8%で存在する。緩衝剤が使用される場合、約0.6%で存在することが好ましいが、最大約15重量%の量で有益な結果が達成されている。任意選択の無機緩衝剤は、炭酸ナトリウム(ソーダ灰)、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、および他の同様の材料などの無機緩衝剤である。
非架橋ゲル形成ポリマー、三価カチオン、および粘土の組み合わせは、水和時に非架橋ゲル形成ポリマー単独よりも改善されたゲル強度を有する吸収性材料を形成する。さらに、ゲルは、ゲルの液体成分の流出である最小限のシネレシスを呈する。加えて、組み合わされた配合成分は、個々に配合成分の総吸収能力を超える吸収能力を有する吸収剤を形成する。茶系酸素捕捉成分は、この吸収性材料の水分吸収特徴をさらに強化するように機能し得る。本発明による酸素捕捉用吸収性ゲル組成物は、例えば、化粧品製品の貯蔵寿命の保存のためなどの分野における用途を有し得るガラス透明の硬質ゲルであり得る。
得られる吸収性材料は、パウチ、熱形成されたパック、蓋用材料、もしくは様々なサイズおよび幾何学形状の他のパッケージなど、数多くの異なる構造または可撓性パッケージにすることができる。ある実施形態では、例えば、パッケージ内の2層壁は、材料の2壁シースまたは2壁を有する可撓性パックなどの標準技法によって作製することができ、この一方または両方が吸収性材料を含み得る。
吸収性壁の透過性層または内層は、同じ繊維の2つの層を有する二重層構造を有し得る。繊維は、吸収剤により近い側ではより密接に詰まっており、包装された製品により近い側ではより開いた網目に詰まっている。このようにして、吸収性層は、吸収剤により近い側により小さい孔を有し、したがって、吸収剤が布地を通って移動する可能性は低い。一方、液体の隣の層は、典型的には、全体を通して液体の移動を促進するために、より大きい孔を有する。可撓性パッケージの特定の実施形態について説明されているが、可撓性パッケージの他の実施形態は、本明細書で説明される茶系酸素捕捉成分吸収性組成物を利用することが想定される。
本発明の調査において実施された実験から発見されたように、茶成分を含む容器の代替実施形態では、容器内の液体または水分は、容器の酸素捕捉特徴を改善するように働き、容器環境またはヘッドスペース内の酸素のレベルおよび濃度の低下を引き起こすことがわかった。作用メカニズムに束縛されるものではないが、液体成分は、茶成分の酸素捕捉反応を開始、さらに促進、早める、または増強するように機能すると考えられている。したがって、本発明の好ましい実施形態では、水などの液体が、本発明の密封容器に添加される。任意の液体または溶液を利用することができ、容器内に貯蔵されている物体との液体成分の適合性に依存するであろう。ゲル、ローション、クリームなどの水分を流出させる他の水分含有組成物を利用することができ、容器の望ましい使用によっても決定されるであろう。
特定の実施形態では、茶系活性剤を含むポリマーは、バリアフィルムが除去され、茶活性が容器内の大気水分または容器内の対象物の助力から来る水分に曝露されると活性化される。特定の実施形態では、制御された放出または望ましい放出プロファイルは、例えば、スプレーコーターを使用するなどなどの活性剤にコーティングを適用することによって達成することができ、コーティングは、望ましい時間枠内に茶成分を放出するように構成される。異なる放出効果を達成するために、異なるコーティングを適用することができる。例えば、フィルムは、望ましい放出プロファイルを達成するために、種々の厚さおよび/または特性の広範囲の放出コーティングでコーティングすることができる。例えば、いくつかの活性剤は、ポリマー組成物が数時間後または数日後まで酸素捕捉を開始しないようにコーティングされ、一方で、他のコーティング剤は、酸素捕捉を直ちに開始することを可能にする。スプレーコーティング技術は、当技術分野で知られている。例えば、医薬的ビーズなどは、活性配合成分の放出速度を制御するために、例えば、延長または持続された放出薬物を作成するためにスプレーコーティングされる。任意選択的に、そのような技術は、活性剤にコーティングを適用して、本発明の容器内で酸素調整の望ましい制御速度を達成するように適合させることができる。
代替的に、制御放出および/または望ましい放出プロファイルは、任意選択的に本発明によるフィルムの両側上に、曝露を制御するように構成された材料の層を提供することによって達成することができる。例えば、フィルムは、例えば、そのいずれかの側または両側上に配置された低密度ポリエチレン(LDPE)から作製されたポリマーライナーを含み得る。フィルムおよびライナーの厚さは、上記に開示されるように変更することができる。LDPEライナーは、フィルムと共押し出しするか、またはその上に積層することができる。
代替的に、制御放出および/または望ましい放出プロファイルは、本発明による同伴ポリマーの配合物を調整することによって達成することができる。例えば、チャネリング剤のタイプおよび濃度を加減して、酸素捕捉茶剤の望ましい制御速度を提供すること。
任意選択の実施形態では、本発明による茶系酸素捕捉活性は、望ましい酸素レベルを達成および制御するために、他の酸素捕捉剤と組み合わせることができる。そのような他の酸素捕捉材料としては、酸化性ポリマー、エチレン性不飽和ポリマー、ベンジルポリマー、アリルポリマー、ポリブタジエン、ポリ[エチレン-メチル-アクリレート-シクロヘキセンアクリレート]ターポリマー、ポリ[エチレン-ビニルシクロヘキセン]コポリマー、ポリリモネン樹脂、ポリベータ-ピネン、ポリアルファ-ピネン、ならびにポリマー骨格、環状オレフィン系ペンデント基(pendent group)およびオレフィン系ペンデント基をポリマー骨格に連結する連結基の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。他の追加の酸素捕捉剤としては、ポリカルボン酸もしくはサリチル酸のキレートまたは複合体を挙げることができる。
さらに、本発明の茶系酸素捕捉材料を開始するために、金属塩または光開始剤は必要ではないが、任意選択の実施形態では、他の酸素捕捉材料、金属塩、および光開始剤を組み込むことにより、そのような材料の酸素捕捉特性をさらに触媒するために利用することができることができる。
代替実施形態では、本発明による使用のための本明細書における茶成分の選択は、その酸素捕捉特徴に加えて、その装飾的特性のために選ばれるであろう。例えば、特定の茶葉は、葉の色および/もしくは形状のために選ばれた装飾的パターン、ならびに/または他の装飾的表面の装飾に使用することができ、これは、フィルムに組み込まれるか、または本発明のポリマー組成物に直接組み込むことができる。そのような包装は、例えば、化粧品、ローション、クリーム、シャンプー、または他のそのような製品のために包装する際など、それらの美的特徴のために消費者によって望まれる場合がある。パッケージの色はまた、製品を製造する際に本明細書で使用される特定の茶標本によって制御することができ、例えば、製造に使用される茶標本の粉末形態の色合いに応じて、様々な色調の緑色容器を生産することができる。
本発明は、以下の実施例を参照してより詳細にさらに示すが、本発明がそれに限定されるとみなされないことを理解されたい。
実施例1
7つの異なる配合物で構成されたポリマーフィルムの15個の試料を調製した。試料1~3は、緑茶葉および着色剤を有するポリマーを含有し、試料4~6は、粉末形態でポリマーに組み込まれた緑茶を有するポリマーフィルムを含有し、試料7~9は、事前に粉砕された緑茶葉を有するポリマーフィルムを含有し、試料10~12は、脱カフェイン緑茶を有するポリマーフィルムを含有し、試料13~15は、両側にTYVEK(登録商標)フィルム(Wilmington,Delaware,USAのDuPont de Nemours,Inc.からの)、青色着色剤、および緑茶を含有していた。各試料を、1mLの水滴を1滴垂らしたろ紙の細片(GE Healthcare Life SciencesからのWhatman(商標)110mm直径の円形紙)を有するいずれかのガラス製の2.1Lメイソンジャーに入れ、気密ねじ式上部蓋で密閉した。別の試料セットを同じように120mLの血清バイアルに入れ、バイアル上に圧着された蓋で密封した。容器内の酸素のレベルを、蛍光ペンによってプローブがチャンバ内の酸素濃度に基づく種々の強度でリン光を発する試料チャンバの内部に糊付けされたプローブからなるOxySense Inc.,Devens,MA,USA(https://www.oxysense.com/how-oxysense-works.html)のOXYSENSE(登録商標)酸素測定システムおよび技法を使用して、330日の期間の間ほぼ毎日または数日置きに測定した。
測定したときの酸素濃度を記録した。図4は、最大約2200時間の試験期間の15個の試料の各々について記録された結果を示している。結果は、本発明のフィルムの酸素捕捉効果を明確に示している。試験した15個の試料すべてについて、容器内の酸素の濃度が有意に低減した。試験結果はまた、図4でわかるように、7つの異なる配合物間の濃度、すなわち酸素捕捉の有効性における差または伸びを示した。図4は、種々の配合物にわたる種々の程度の酸素捕捉の全般の傾向を示す。いかなる作用メカニズムに束縛されるものではないが、活性フィルムによる酸素捕捉効果の差は、ポリマー組成物に組み込まれた茶成分の調製プロセスの結果であったと考えられる。より低い酸素捕捉効果、性能を示す試験試料は、粉砕したばかりで使用した茶葉と比較して、その処理中の茶活性剤の先行する酸化またはより長い貯蔵時間によって影響を受けている場合がある。
このように、茶成分の特定の処理または調製(茶成分の量、ならびに他の成分の配合および濃度に加えて)は、特定の酸素捕捉特性を有するポリマー組成物の設計における要因となるであろう。
実施例2
事前に粉砕された緑茶成分を有するポリマーフィルムの試料を調製し、対照試料の参照フィルムと比較した。対照試料は、任意の茶成分を有しない、米国特許第7,893,145号の教示に基づいて作製された市販の酸素吸収樹脂フィルムであった。試験試料の酸素捕捉は、ろ紙からの水分によって開始されたのに対して、対照試料による酸素捕捉は、光開始剤を必要とし、これは、茶活性フィルムの試験試料には必要ではなかった。実施例1に記述するような試験を実行し、分析して、メイソンジャーまたはバイアル中の酸素の濃度を測定した。測定値を記録し、図5に表した。粉砕形態でポリマーに組み込まれた茶成分を有する、本発明に従って調製したフィルムは、対照試料の酸素捕捉樹脂フィルムと同様に、またはより良好に機能したという結果を示した。
実施例3
同伴された3相のポリマーフィルムの10個の試料を、ポリプロピレンおよびポリエチレン、ならびに組成物の総重量で30%の緑茶からなる本発明に従って調製した。緑茶をコーヒーグラインダーで粉末に粉砕した。フィルムを、典型的な押し出しプロセスによって押し出した。2gのフィルムの各試料を、150mLの密封されたメイソンジャーに入れた。OxySense Inc.、Devens,MA,USAのOXYSENSE(登録商標)酸素測定システムを利用して、容器内の酸素レベルを約330日間測定した。試料1~5は、フィルムの酸素捕捉特性のみを測定した。試料6~10については、1mLの水を容器に添加し、酸素捕捉特性を測定した。容器内の初期酸素レベルは、大気中での知られている典型的または標準的な濃度の酸素レベル、20%~22%であり、1日目に各試料について測定したとおりに示している。各試料についての容器内の酸素レベルは、ほぼ毎日または数日置きに約330日間測定した。
図6は、達成した結果を示している。記録した結果は、容器内の酸素レベルの明らかな低下を示している。容器内の酸素濃度は、測定した期間にわたってわずかに低下し続け、一貫して低下したレベルを維持していた。
結果また、茶活性成分の酸素捕捉特性が水の添加によって容器内で大幅に強化されたことも示した。これは、容器内の水分レベルが、茶の酸素捕捉特性をより高いまたはより完全な能力へと誘導するのに役立つことを示している。このように、本発明の酸素捕捉材料は、容器内で最大の酸素捕捉効果を達成するために、ある程度の水分を含有する製品の包装および貯蔵に、あるいはその中に貯蔵された製品によって水分が放出もしくは流出されるか、または代替的に、代替的な供給源もしくはメカニズムから水分が容器に添加され得る包装において最も有用であると考えられる。
実施例4
生の黒茶の試料を、ポリマー組成物に組み込むことなく、それらの酸素捕捉特性について試験した。新鮮な黒茶を黒茶粉末に調製した。5つの試料を乾燥形態でメイソンジャーの中に散布し、別の5つの試料を水と1対1の比率でメイソンジャーに散布し、1mLの水に対して1gの茶を容器の中に吹きかけた。メイソンジャー内で酸素濃度を測定した。約2~3日後、これらの試料のうちの3つでカビの形成の開始を観察した。残りの試料ではカビは出現しなかった。各群についての平均計算結果を図7に提示する。カビを有する3つの試料の場合、カビが酸素取り込みに何らかの役割を果たした可能性があると理論付けられる。カビ形成は、酸素制御のためにこのように本発明に従って使用される製品に問題を提示する場合がある。この問題点を解決するには、さらなる調査および開発が必要である。
しかしながら、カビ形成を伴う試料に関係なく、残りの試料の結果は、容器内の酸素調整のためのシステムに水を添加して開始された黒茶の酸素捕捉活性を明らかに示している。
本発明について、詳細にかつ具体例を参照して説明してきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、それに様々な変更および修正を行うことができ、以下の特許請求の範囲によってさらに定義されることは、当業者には明らかであろう。

Claims (28)

  1. Camellia sinensisチャノキに由来する酸素捕捉剤を含む酸素捕捉組成物。
  2. 前記酸素捕捉剤が、前記Camellia sinensisチャノキの葉、芽、茎、またはそれらの組み合わせから選択される、請求項1に記載の酸素捕捉組成物。
  3. 前記酸素捕捉剤が、白茶、黒茶、黄茶、緑茶、赤茶、烏龍茶、および発酵後茶から選択される少なくとも1つの茶成分を含む、請求項1または2に記載の酸素捕捉組成物。
  4. 前記酸素捕捉剤が、緑茶を含む、先行請求項のいずれか一項に記載の酸素捕捉組成物。
  5. 前記酸素捕捉剤が、黒茶を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の酸素捕捉組成物。
  6. ベースポリマー、および前記ベースポリマー中に分散された先行請求項のいずれか一項に記載の酸素捕捉組成物を含む、ポリマー組成物。
  7. 前記ポリマー組成物が、押出成形、射出成形、ブロー成形、または真空成形によって生成される、請求項6に記載のポリマー組成物。
  8. 前記ポリマー組成物が、フィルム、シート、ディスク、ペレット、パッケージ、容器、カバー、プラグ、キャップ、蓋、挿入材、ストッパー、コルク、ガスケット、シール、ワッシャ、またはライナーへと形成される、請求項7に記載のポリマー組成物。
  9. 前記ベースポリマーが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイソプレン、ポリヘキセン、ポリブタジエン、ポリブテン、ポリシロキサン、ポリカーボネート、ポリアミド、エチレン-酢酸ビニルコポリマー、エチレン-メタクリレートコポリマー、ポリ(塩化ビニル)、ポリスチレン、ポリエステル、ポリ無水物、ポリアクリリアニトリル、ポリスルホン、ポリアクリル酸エステル、アクリル、ポリウレタン、ポリアセタール、コポリマー、またはそれらの組み合わせから選択される、請求項6~8のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
  10. 酸素捕捉剤の濃度が、前記ポリマー組成物の総重量に対して、20重量%~80重量%、任意選択的に40重量%~70重量%、任意選択的に45重量%~65重量%、任意選択的に55重量%~65重量%の範囲内である、請求項6~9のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
  11. 前記酸素捕捉剤が、効果的な酸素スカベンジャーとして機能するのに十分な量および/または濃度で前記ベースポリマーに添加される、請求項6~10のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
  12. チャネリング剤をさらに含む、請求項6~11のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
  13. 前記チャネリング剤の濃度が、前記ポリマー組成物の総重量に対して、1重量%~25重量%、任意選択的に1重量%~15重量%、任意選択的に2重量%~15重量%、任意選択的に2重量%~12重量%、任意選択的に5重量%~20重量%、任意選択的に8重量%~15重量%、任意選択的に10重量%~20重量%、任意選択的に10重量%~15重量%、または任意選択的に10重量%~12重量%の範囲内である、請求項12に記載のポリマー組成物。
  14. 前記チャネリング剤が、ポリエチレングリコール(PEG)、エチレン-ビニルアルコール(EVOH)、ポリビニルアルコール(PVOH)、グリセリンポリアミン、ポリウレタン、ポリカルボン酸、プロピレンオキシド重合体(polymerisate)-モノブチルエーテル、プロピレンオキシド重合体、エチレンビニルアセテート、ナイロン6、ナイロン66、またはそれらの組み合わせから選択される、請求項12または13に記載のポリマー組成物。
  15. 請求項1~5のいずれか一項に記載の酸素捕捉組成物、または請求項6~14のいずれか一項に記載のポリマー組成物を含む、複合材料。
  16. 請求項1~5のいずれか一項に記載の酸素捕捉組成物を含む、包装材料。
  17. 前記材料が、プラスチック、紙、ガラス、金属、合成樹脂、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項16に記載の包装材料。
  18. 前記Camellia sinensisチャノキからの葉、茎、または芽を含む容器内の酸素の濃度を制御するための容器。
  19. 請求項1~5のいずれか一項に記載の酸素捕捉組成物、または請求項16もしくは17に記載の包装材料を含む、酸素制御された容器。
  20. 前記容器が、食品、ハーブ、飲料、化粧品、医薬品、医療用製品、タバコ、または大麻を保持するために使用される、請求項18または19に記載の酸素制御された容器。
  21. 前記容器が、電子製品または軍事製品を保持するために使用される、請求項18または19に記載の酸素制御された容器。
  22. 密封容器内の酸素の濃度を低減する方法であって、前記容器内の前記酸素の濃度を低減するのに十分な量でCamellia sinensisチャノキに由来する酸素捕捉剤を含む酸素捕捉組成物を前記容器内に封入するステップを含む、方法。
  23. 前記酸素捕捉剤が、前記Camellia sinensisチャノキからの葉、芽、茎、またはそれらの組み合わせを含む、請求項22に記載の方法。
  24. 前記酸素捕捉組成物が、小袋または吸収性パックの形態で、前記密封容器に提供される、請求項22または23に記載の方法。
  25. 前記酸素捕捉組成物が、前記密封容器のヘッドスペース内に提供される、請求項22~24のいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記酸素捕捉組成物に酸素を捕捉させるのに十分な量の液体または水分を前記密封容器に提供するステップをさらに含む、請求項22~25のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記密封容器内に酸素感受性製品を封入することをさらに含み、前記酸素捕捉組成物が、前記酸素感受性製品の、酸素に起因する劣化を抑制する、請求項22~26のいずれか一項に記載の方法。
  28. 前記酸素捕捉組成物が、前記酸素感受性製品に物理的に接触することなく、前記酸素感受性製品の、酸素に起因する劣化を抑制する、請求項24に記載の方法。
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