Использование поверхностно-активных веществ для солюбилизации нерастворимых в воде твердых веществ в напитках

Использование поверхностно-активных веществ для солюбилизации нерастворимых в воде твердых веществ в напитках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к использованию поверхностно-активных веществ для солюбилизации нерастворимых в воде твердых веществ в готовых к употреблению напитках, которые являются прозрачными, стабильными и не содержат кристаллов, хлопьев, осадка и каких-либо других признаков разделения фаз. В частности, настоящее изобретение относится к приготовлению концентратов стабильных, прозрачных напитков, сиропов для напитков и стабильных прозрачных готовых напитков, которые содержат нерастворимые в воде твердые вещества, которые солюбилизировали или микросолюбилизировали при помощи количества поверхностно-активного вещества, существенно меньше количества поверхностно-активного вещества, используемого в известных дисперсных системах, и часто меньше количества нерастворимых в воде твердых частиц.

Различные нерастворимые в воде твердые вещества являются полезными ингредиентами для напитков. Примеры таких нерастворимых в воде твердых веществ, без ограничения сказанным, включают ароматизирующие соединения, модификаторы вкуса, питательные вещества и красители. Хотя эти нерастворимые в воде твердые вещества можно растворять в безводных растворителях для получения растворов, когда такие растворы добавляют в сироп для напитка, а затем включают в состав водного готового напитка, нерастворимые в воде твердые вещества осаждаются, кристаллизуются или выделяют масло вследствие полного растворения безводного растворителя, в котором были растворены твердые вещества. Кроме того, при отсутствии подходящих поверхностно-активных веществ нерастворимые в воде твердые вещества образуют большие кристаллические куски или восковые или масляные пятна, плавающие на поверхности концентратов и сиропов для напитков соответственно. Все вышеуказанные явления разделения фаз помимо очевидного отрицательного эстетического воздействия препятствуют эффективной передаче аромата данного напитка.

Из-за этого существует проблема в составлении напитков, содержащих такие нерастворимые в воде твердые вещества. При обращении к данной проблеме было рассмотрено множество подходов. Использовались такие наиболее достойные внимания способы, как инкапсулирование (патент США 5871798), микроэмульсия (патенты США 4835002 и 6251441), эмульсия (патент США 4946701) и т.д. Кроме того, известно, что к системе напитка просто добавляют такой растворитель, как поверхностно-активное вещество для того, чтобы растворить другим способом нерастворимый компонент (патенты США 6444253, 6048566, 4136163, 4230688 и 4296093).

Тем не менее, каждый из данных подходов сопряжен с недостатками. Например, напитки, содержащие инкапсулирования или эмульсии, не являются оптически, визуально прозрачными, то есть прозрачными как вода. Более того, микроэмульсии, хотя оптически прозрачны и стабильны, основываются на больших количествах сорастворителей и больших количествах поверхностно-активных веществ; последние обычно присутствуют в количестве, которое, по крайней мере, от пяти до десяти раз превышает количество присутствующих нерастворимых в воде твердых веществ. Такое высокое требование к количеству поверхностно-активного вещества имеет потенциальные отрицательные влияния на качество напитка и производственную эффективность. Готовый напиток, содержащий такие большие количества поверхностно-активных веществ, может быть невкусным. Кроме того, такой напиток, может не подлежать обычным процессам производства напитка, например разбавлению концентрата до сиропа для готового напитка (смотри выше). Далее, поверхностно-активные вещества также являются пенообразующими агентами; использование большого количества поверхностно-активного вещества приведет к образованию пены во время производства газированного напитка, поэтому будет влиять на скорость линии и заполнение и, таким образом, усложнит производственный процесс. Наконец, большие количества поверхностно-активного вещества могут находиться за пределами, разрешенными на рынке данного напитка, таким образом, создавая дополнительное препятствие, которое необходимо будет преодолевать.

Короче говоря, существует потребность в способе приготовления стабильных, прозрачных напитков, содержащих нерастворимые в воде твердые вещества, которые не имеют вышеуказанной проблемы.

Один вариант настоящего изобретения относится к способу приготовления стабильного прозрачного концентрата напитка, содержащего нерастворимые в воде твердые вещества, предусматривающему стадию растворения указанных нерастворимых в воде твердых веществ в поверхностно-активном веществе для приготовления указанного стабильного прозрачного концентрата напитка. В соответствующих вариантах настоящее изобретение относится к концентратам напитков, приготовленным данным способом, и к концентратам напитков, содержащим нерастворимые в воде твердые вещества и поверхностно-активное вещество.

Еще один вариант настоящего изобретения относится к способу приготовления стабильного сиропа для напитка, содержащего нерастворимые в воде твердые вещества, предусматривающему стадии: (a) растворения указанных нерастворимых в воде твердых веществ в поверхностно-активном веществе для приготовления указанного стабильного прозрачного концентрата; и (b) добавления аликвоты указанного стабильного прозрачного концентрата в сироп для напитка. В соответствующих вариантах, настоящее изобретение относится к сиропам для напитков, приготовленных данным способом, и к сиропам для напитков, содержащим нерастворимые в воде твердые вещества и поверхностно-активное вещество.

Еще один вариант настоящего изобретения относится к способу приготовления стабильного, прозрачного, готового к употреблению напитка, содержащего нерастворимые в воде твердые вещества, предусматривающему стадии: (a) растворения указанных нерастворимых в воде твердых веществ в поверхностно-активном веществе для приготовления указанного стабильного прозрачного концентрата; (b) добавления аликвоты указанного концентрата в сироп для напитка для приготовления стабильного сиропа для напитка; и (c) разбавления указанного стабильного сиропа для напитка для приготовления указанного стабильного прозрачного напитка. В соответствующих вариантах настоящее изобретение относится к напиткам, приготовленным данным способом, и к напиткам, содержащим нерастворимые в воде твердые вещества и поверхностно-активное вещество.

В определенных предпочтительных вариантах данного изобретения нерастворимые в воде твердые вещества представляют собой ароматизирующие соединения, модификаторы вкуса, питательные вещества, красители или их комбинации. В особенно предпочтительных вариантах нерастворимые в воде твердые вещества состоят из по меньшей мере одного ароматизирующего соединения, которое придает физиологическое ощущение «охлаждения», такое как 2-изопропил-N,2,3-триметилбутирамид, N-этил-p-ментан-3-карбоксамид (WS3), ментонглицеролкетал, ментиллактат, (-)-ментоксипропан-1,2-диол, (-)-изопулегол, 4-метил-3-(1-пирролидинил)-2(5H)-фуранон и их комбинации.

В предпочтительных вариантах данного изобретения весовое соотношение нерастворимых в воде твердых веществ и поверхностно-активного вещества находится в диапазоне от около 0,25:1 до около 5:1, более предпочтительно от около 1:1 до около 3:1 и наиболее предпочтительно составляет около 2,5:1.

В определенных предпочтительных вариантах данного изобретения поверхностно-активное вещество представляет собой сорбитан монолаурат (Span 20), сорбитан монопальмитат (Span 40), сорбитан моностеарат (Span 60), сорбитан моноолеат (Span 80), полиоксиэтилен(20)сорбитан монолаурат (Tween 20, полисорбат 20), полиоксиэтилен(20)сорбитан монопальмитат (Tween 40, полисорбат 40), полиоксиэтилен(20)моностеарат (Tween 60, полисорбат 60), полиоксиэтилен(20)тристеарат (Tween 65, полисорбат 65), полиоксиэтилен(20)моноолеат (Tween 80, полисорбат 80), мономиристат сахарозы, пальмитат/стеарат сахарозы, стеарат сахарозы, витамин Е, включая TPGS (токоферола пропиленгликольсукцинат, растворимая в воде форма витамина Е), соль диоктилсульфосукцината натрия, моноолеат моноглицерида, монолаурат моноглицерида, монопальмитат моноглицерида, лецитин, диглицериновые смеси, эфиры моноглицеридов и лимонной кислоты, эфиры моноглицеридов и уксусной кислоты, эфиры моноглицеридов и молочной кислоты, эфиры моноглицеридов и диацетилвинной кислоты, эфиры полиглицерина и жирных кислот, циклодекстрины, эфиры пропиленгликоля и жирных кислот, стеароиллактилаты, С_8-18 свободные жирные кислоты или их комбинации.

На Фиг.1 представлен механизм солюбилизации обычной микроэмульсии.

На Фиг.2 представлен механизм предлагаемой микросолюбилизации по настоящему изобретению.

Настоящее изобретение относится к использованию поверхностно-активных веществ для солюбилизации нерастворимых в воде твердых веществ в напитках. Важно, что настоящее изобретение позволяет получить прозрачные стабильные напитки, которые содержат желаемый тип и концентрацию нерастворимых в воде твердых веществ и которые не содержат кристаллов, хлопьев, осадка, маслянистых выделений и каких-либо других признаков разделения фаз. Используемый здесь термин «растворение» относится к процессу суспендирования одного вещества в другое до образования прозрачной стабильной смеси. Механизм, по которому нерастворимые в воде твердые вещества становятся растворимыми в настоящем изобретении, полностью не понят.

Однако ясно, что настоящее изобретение, по-видимому, не попадает непосредственно в пределы любой традиционно понимаемой дисперсии. Используемый здесь термин «дисперсия» относится к процессу суспендирования одного вещества в другое без какого-либо подтекста в отношении внешнего вида или стабильности смеси. В зависимости от природы веществ и используемой методики система, полученная после дисперсии, обычно представляет собой раствор, мицеллу, микроэмульсию, субмикронную эмульсию, полимерную решетку, эмульсию или суспензию (то есть очень мелких веществ или твердых веществ). Как будет описано более подробно ниже, напитки, сиропы и концентраты по настоящему изобретению не могут быть адекватно описаны ни одним из данных терминов.

Используемый здесь термин «раствор» относится к выглядящей прозрачной системе, содержащей раствор и растворитель (растворители), которые полностью смешаны. Раствор термодинамически стабилен, поэтому по истечению времени не происходит никакого разделения фаз.

Используемый здесь термин «мицелла» относится к системе, в которой поверхностно-активное вещество агрегирует на молекулярном уровне. Размер мицеллы составляет около от 5 до 10 нм. Существует критическая минимальная концентрация поверхностно-активного вещества, связанная с образованием мицеллы. При концентрации ниже критической концентрации мицеллообразования (CMC) поверхностно-активное вещество просто находится в растворе; при концентрации выше CMC дискретные вещества или мицеллы образуются самопроизвольно. Мицеллы могут переносить нерастворимые в воде компоненты посредством внедрения компонентов в гидрофобную часть мицеллы. Для того чтобы действовать в качестве системы переноса, обычно необходимо иметь молекулярный избыток поверхностно-активного вещества относительно несмешивающегося в воде компонента.

Используемый здесь термин «микроэмульсия» относится к выглядящей прозрачной системе, содержащей по меньшей мере два несмешивающихся (взаимно нерастворимых) компонента (масляная фаза и водная фаза) и по меньшей мере один компонент эмульгатора или поверхностно-активного вещества. На Фиг.1 проиллюстрирован механизм дисперсии микроэмульсии. В частности можно заметить, что образуются капли или микрокапли и что каждая капля в центре содержит масляную фазу (которая может содержать нерастворимые в воде твердые вещества) и множество молекул поверхностно-активного вещества, которые "окутывают" масляную фазу липофильными частями молекул поверхностно-активного вещества по направлению к внутренней части капли и гидрофильными частями молекул поверхностно-активного вещества по направлению к внешней стороне. Для того чтобы образовалась микроэмульсия и для предотвращения агрегации масляной фазы, количество эмульгатора или поверхностно-активного вещества должно превышать критическую концентрацию мицеллообразования (CMC) и обычно оно, по меньшей мере, от пяти до десяти раз больше количества диспергированного компонента. Размер капель в микроэмульсии меньше, чем длина волны видимого света (около 100 нм) и составляет около от 5 до 100 нм. Поэтому микроэмульсия прозрачна. Микроэмульсия также термодинамически стабильна, образуется самопроизвольно, то есть последовательность смешивания не имеет значения, и имеет обратимое изменение фазы, то есть если при повышенной температуре происходит разделение фаз, то при уменьшении температуры состояние однородности возвращается.

Используемый здесь термин «эмульсия» относится к системе, состоящей из двух несмешивающихся фаз, а именно капель (дисперсная фаза), диспергированных в жидкой среде (масло в воде или вода в масле). Для диспергирования одной фазы в другую несмешивающуюся фазу требуется третий компонент, являющийся эмульгатором или поверхностно-активным веществом. По сравнению с микроэмульсией «эмульсия» обычно относится к макроэмульсии. Размер капель в эмульсии находится в диапазоне длины волны или больше, чем длина волны видимого света, около от 200 до >1000 нм; соответственно, эмульсия непрозрачна. Кроме того, эмульсии термодинамически нестабильны, то есть рано или поздно произойдет разделение фаз.

Используемый здесь термин «напиток» относится без ограничения к газированным безалкогольным напиткам, напиткам, продаваемым в аппаратах, охлажденным готовым к употреблению напиткам, кофейным напиткам, чайным напиткам и жидким концентратам, спортивным напиткам и алкогольным продуктам; напиток может быть газированным или негазированным. Кроме того, в некоторых осуществлениях данного изобретения термин «напиток» относится также к соку, молочным и другим непрозрачным напиткам. Используемый здесь термин «нерастворимый в воде» относится к веществу, которое имеет очень низкую, то есть почти нулевую, растворимость в воде; более подробно, используемый здесь термин «нерастворимый в воде» относится к растворимости менее 1 м.д., то есть меньше 0,0001%.

Используемый здесь термин «прозрачный» относится к оптической прозрачности, то есть к напитку, который является таким же прозрачным, как вода. В предпочтительном осуществлении настоящего изобретения концентрат напитка и/или готовый напиток являются прозрачными, как доказано показаниями турбидиметра HACH Turbidimeter (Модель 2100AN, Hack Company, Loveland, CO), и имеют около 1 NTU (нефелометрические единицы мутности) и не более чем 3 NTU. Если такой показатель является высоким, около от 5 до 10 NTU, образец не прозрачный, а скорее слегка мутный или мутный.

Используемый здесь термин «стабильный» концентрат напитка относится к прозрачному концентрату, в котором не происходит никакого разделения фаз, то есть отсутствуют хлопья, осадок, мутность или маслянистые выделения при 40°F, 70°F, 90°F и 110°F в течение 4 недель и, более предпочтительно, за период, больший, чем 6 месяцев. Используемый здесь термин «стабильный» сироп для напитка относится к сиропу, в котором не происходит никакого разделения фаз, то есть отсутствуют кристаллы или восковые или масляные пятна на поверхности при комнатной температуре в течение периода, большего, чем 3 дня. Используемый здесь термин «стабильный» готовый напиток относится к прозрачному напитку, в котором не происходит никакого разделения фаз, то есть, отсутствуют кристаллы, осадок, мутность или маслянистые выделения при 40°F, 70°F, 90°F и 110°F в течение 4 недель и, более предпочтительно, за больший период, чем 4 недели, предпочтительно, более чем 6 месяцев, то есть в пределах обычного срока годности готового напитка.

Первый вариант настоящего изобретения относится к способу приготовления стабильного прозрачного концентрата напитка, содержащего нерастворимые в воде твердые вещества. Концентрат получают, растворяя нерастворимые в воде твердые вещества в поверхностно-активном веществе для получения концентрата напитка.

Подходящие нерастворимые в воде твердые вещества без ограничения включают в себя ароматизирующие соединения, модификаторы вкуса, питательные вещества и красители. В предпочтительном осуществлении настоящего изобретения нерастворимые в воде твердые вещества представляют собой ароматизирующие соединения, наиболее предпочтительно ароматизирующие соединения, способные передавать физиологическое ощущение "охлаждения". Такие подходящие для использования в настоящем изобретении соединения включают в себя в качестве неограничивающих примеров 2-изопропил-N,2,3-триметилбутирамид, N-этил-p-ментан-3-карбоксамид (WS3), ментонглицеролкетал, ментиллактат, (-)-ментоксипропан-1,2-диол, (-)-изопулегол, 4-метил-3-(1-пирролидинил)-2(5H)-фуранон и их комбинации. Больше информации о таких соединениях можно обнаружить на сайте www.leffingwell.com.

Подходящие поверхностно-активные вещества включают в себя без ограничений сорбитан монолаурат (Span 20), сорбитан монопальмитат (Span 40), сорбитан моностеарат (Span 60), сорбитан моноолеат (Span 80), полиоксиэтилен(20)сорбитан монолаурат (Tween 20, полисорбат20), полиоксиэтилен(20)монопальмитат (Tween 40, полисорбат 40), полиоксиэтилен(20)моностеарат (Tween 60, полисорбат 60), полиоксиэтилен(20)тристеарат (Tween 65, полисорбат 65), полиоксиэтилен(20)моноолеат (Tween 80, полисорбат 80), мономиристат сахарозы, пальмитат/стеарат сахарозы, стеарат сахарозы, витамин Е, включая TPGS (токоферола пропиленгликольсукцинат, растворимую в воде форму витамина Е), соль диоктилсульфосукцината натрия (DOSS), моноолеат моноглицерида, монолаурат моноглицерида, монопальмитат моноглицерида, лецитин, диглицериновые смеси, эфиры моноглицеридов и лимонной кислоты, эфиры моноглицеридов и уксусной кислоты, эфиры моноглицеридов и молочной кислоты, эфиры моноглицеридов и диацетилвинной кислоты, эфиры полиглицерина жирных кислот, такие как монокаприлат/капрат декаглицерина, моноолеат триглицерина, моностеарат декаглицерина, дипальмитат декаглицерина, моноолеат декаглицерина, тетраолеат декаглицерина и диолеат гексаглицерина, циклодекстрины (α, β или γ), эфиры пропиленгликоля и жирных кислот, такие как эфиры дикапрата, эфирные смеси моно- и дикапрата, диэфиры каприлата и каприновых кислот, стеароиллактилаты, свободные жирные кислоты (предпочтительно С_8-18) и их комбинации.

Нерастворимые в воде твердые вещества можно растворять в поверхностно-активном веществе, используя любые подходящие способы смешивания, например перемешивание на мешалке. Весовое соотношение нерастворимых в воде твердых веществ и используемого поверхностно-активного вещества, предпочтительно находится в диапазоне от около 0,25:1 до около 5:1, более предпочтительно находится в диапазоне от около 1:1 до около 3:1 и наиболее предпочтительно соотношение 2,5:1.

В альтернативном осуществлении настоящего изобретения растворение нерастворимых в воде твердых веществ в поверхностно-активном веществе осуществляется при помощи стадий (а1), растворения нерастворимых в воде твердых веществ в неводном растворителе для того, чтобы получить раствор, и затем (a2) добавления поверхностно-активного вещества к раствору для того, чтобы получить концентрат напитка. Другими словами, нерастворимые в воде твердые вещества можно растворить в неводном растворителе перед добавлением к поверхностно-активному веществу и сопутствующим растворением в нем. Можно способствовать проведению таких стадий, получив такой коммерчески доступный неводный раствор, содержащий нерастворимые в воде твердые вещества, как любой из множества растворов, доступных в Takasago (Rockleigh, NJ), которые содержат нерастворимые в воде ароматизирующие твердые вещества. Альтернативно, неводный раствор, содержащий нерастворимые в воде твердые вещества, можно приготовить, добавляя нерастворимые в воде твердые вещества к неводному растворителю и перемешивая до тех пор, пока нерастворимые в воде твердые вещества полностью не растворятся. Такую операцию можно осуществить, используя любые известные средства смешивания, например перемешивание на мешалке. Возможно, для того чтобы осуществить полное и необратимое растворение, необходимо использовать нагревание.

Важно, что поверхностно-активное вещество должно смешиваться с раствором нерастворимых в воде твердых веществ в неводном растворителе.

Подходящие неводные растворители без ограничения включают в себя пропиленгликоль, этанол, лимонную кислоту, бензиловый спирт, триацетин, лимонен и их комбинации.

На дополнительной и необязательной стадии способа по настоящему изобретению, сорастворитель добавляют к концентрату напитка. Иногда такое добавление является необходимым, в частности, если используется неводный растворитель, и ни неводный растворитель, ни поверхностно-активное вещество не смешиваются с водой, то необходимо добавлять сорастворитель, который смешивается с каждым из водных, неводных растворителей и поверхностно-активным веществом. Более того, добавление сорастворителя облегчает впоследствии растворение концентрата напитка независимо от смешиваемости в воде неводного растворителя и поверхностно-активного вещества. Важно отметить, что если используется сорастворитель, то он должен быть добавлен после добавления поверхностно-активного вещества. Подходящие сорастворители без ограничения включают в себя пропиленгликоль, этанол, лимонную кислоту, бензиловый спирт, триацетин, лимонен и их комбинации. В особенно предпочтительном осуществлении настоящего изобретения используется комбинация пропиленгликоля и этанола, наиболее предпочтительна комбинация в соотношении 60:40, или комбинация этанола и лимонной кислоты, наиболее предпочтительна комбинация в соотношении 90:10. Сорастворитель может быть тем же самым растворителем или растворителями, что и использованные для получения неводного раствора, содержащего нерастворимые в воде твердые вещества на стадии (а1) способа по настоящему изобретению; кроме того, сорастворитель может быть другим. Специалисты в данной области могут без труда определить количество сорастворителя; проще говоря, это должно быть количество, достаточное для того, чтобы действовать в качестве "моста" между поверхностно-активным веществом и водой, и предпочтительно оно должно находиться в диапазоне от около 30% до около 70%, более предпочтительно от около 50% до около 60% общего веса концентрата напитка.

Концентрат напитка может содержать дополнительные ингредиенты. Такие дополнительные ингредиенты без ограничений включают в себя ароматизирующие компоненты, такие как лимонен, ароматизирующие экстракты, например, лимона, лайма, других плодов цитрусовых, подкисляющие вещества, консерванты и антиоксиданты. Такие дополнительные ингредиенты добавляются в неводный раствор после добавления поверхностно-активного вещества; фактически, в определенных предпочтительных осуществлениях, такие дополнительные ингредиенты растворяют в сорастворителе, и затем эту смесь объединяют с концентратом напитка, содержащим нерастворимые в воде твердые вещества, поверхностно-активное вещество и необязательно неводный растворитель. Обычно можно использовать количество дополнительного ингредиента, находящееся в пределах от около 0,5% до около 20%, предпочтительно от около 1% до около 10% и более предпочтительно от около 3% до около 7% общего веса концентрата; как может без труда оценить специалист в данной области, точные количества дополнительных ингредиентов будут меняться от напитка к напитку в зависимости от желаемого вкуса готового напитка и т.д.

Концентрат напитка, полученный способом по настоящему изобретению, прозрачен и стабилен. Соответственно, второй вариант настоящего изобретения относится к прозрачному стабильному концентрату напитка, содержащему нерастворимые в воде твердые вещества и поверхностно-активное вещество. Соответствующий третий вариант настоящего изобретения относится к концентрату напитка, полученному способом по первому варианту изобретения.

Четвертый вариант настоящего изобретения относится к способу приготовления стабильного сиропа для напитка, содержащего нерастворимые в воде твердые вещества. Сироп для напитка получают, (a) растворяя указанные нерастворимые в воде твердые вещества в поверхностно-активном веществе для приготовления концентрата и (b) добавляя аликвоту указанного концентрата к сиропу для напитка. Стадия (a) данного способа по изобретению идентична способу по первому осуществлению настоящего изобретения, подробно описанного выше. Четвертый вариант данного изобретения также включает дополнительные стадии, то есть использование неводного растворителя, добавление сорастворителя и дополнительных ингредиентов, то есть ароматизирующего компонента в неводном растворе, как изложено выше.

Сироп для напитка, подходящий для использования в настоящем изобретении, может быть любым водным сиропом для напитка, обычно используемым для приготовления напитка, как определено здесь. Большинство сиропов для напитка будет содержать такие ингредиенты, как консерванты, такие как бензоат натрия, пищевые подсластители, такие как сахароза или богатый фруктозой кукурузный сироп, непищевые подсластители, такие как аспартам, рН-регуляторы, такие как лимонная кислота и яблочная кислота, pH-буферы, такие как цитрат натрия, антиоксиданты, такие как аскорбиновая кислота, ароматизаторы, такие как лимон/лайм и кола, и воду; тем не менее, сироп для напитка, подходящий для использования в настоящем изобретении, может содержать любой традиционно используемый ингредиент напитка.

На данной стадии способа по настоящему изобретению величину аликвоты концентрата напитка, которая будет добавлена к сиропу для напитка, так же как и количество сиропа, к которому добавляется аликвота, специалист в данной области может определить без труда, в зависимости от желаемой упаковки. Например, для конфигурации 1 галлона на единицу (GPU) около 3,4 мл концентрата следует добавить к около 500 мл сиропа; точно так же для конфигурации 0,5 GPU около 1,7 мл концентрата следует добавить к около 500 мл сиропа.

Сироп для напитка, полученный способом по настоящему изобретению, физически стабилен. Соответственно, пятый вариант настоящего изобретения относится к стабильному сиропу для напитка, содержащему нерастворимые в воде твердые вещества и поверхностно-активное вещество. Соответствующий шестой вариант настоящего изобретения относится к сиропу для напитка, приготовленному по способу четвертого осуществления данного изобретения.

Седьмой вариант настоящего изобретения относится к способу получения стабильного прозрачного напитка, содержащего нерастворимые в воде твердые вещества. Напиток получают (а) растворяя указанные нерастворимые в воде твердые вещества в поверхностно-активном веществе для приготовления концентрата; (b) добавляя аликвоту указанного концентрата к сиропу для напитка и (c) растворяя указанный сироп для напитка для приготовления указанного стабильного прозрачного напитка. Стадии (a) и (b) данного способа по настоящему изобретению идентичны подробно рассмотренным выше способам, относящимся к первому и четвертому осуществлениям настоящего изобретения. Данный седьмой вариант данного изобретения так же включает в себя необязательные стадии, то есть использование неводного растворителя, добавление сорастворителя и дополнительных ингредиентов, то есть ароматизирующего компонента в неводном растворе, как изложено выше.

Разбавление сиропа для напитка для приготовления готового напитка можно осуществить любыми обычными средствами. Сироп для напитка можно разбавить газированной водой, негазированной водой или их комбинацией. Обычно растворение осуществляется посредством смешивания 1+5, то есть один галлон сиропа с пятью галлонами воды. Однако специалисты в данной области могут определить множество подходящих изменений.

Готовый напиток, полученный способом по настоящему изобретению, является прозрачным и стабильным. Соответственно, восьмой вариант настоящего изобретения относится к прозрачному стабильному напитку, содержащему нерастворимые в воде твердые вещества и поверхностно-активное вещество. Количество нерастворимых в воде твердых веществ, присутствующих в готовом напитке, находится в диапазонах от около 0,01 м.д. (миллионных долей или "частей на миллион") до около 400 м.д., предпочтительно от около 1 м.д. до около 100 м.д. и более предпочтительно от около 20 м.д. до около 35 м.д.; количество поверхностно-активного вещества, присутствующего в готовом напитке, находится в диапазонах от около 0,005 м.д. до около 200 м.д., предпочтительно от около 0,5 м.д. до около 50 м.д. и более предпочтительно от около 5 м.д. до около 15 м.д. Соответствующий девятый вариант настоящего изобретения относится к напитку, приготовленному по способу седьмого осуществления данного изобретения.

Готовый напиток, полученный способом по изобретению, является прозрачным и стабильным. Фактически, внешний вид готового напитка по настоящему изобретению настолько прозрачен, что специалист в данной области мог бы предположить, что напиток является системой микроэмульсии. Однако авторы данного изобретения установили, что это не так; определенные экспериментальные результаты подтвердили отсутствие системы микроэмульсии.

Во-первых, для микроэмульсии необходимо, чтобы количество поверхностно-активного вещества превышало его CMC для того, чтобы образовать эмульсию. В водной среде, для Tween 20, CMC составляет 0,07% (700 м.д.); для Tween 60, CMC составляет 0,03% (300 м.д.); и для Tween 80, CMC составляет 0,015% (150 м.д.). Однако для данных поверхностно-активных веществ концентрация поверхностно-активного вещества в готовом напитке по настоящему изобретению обычно составляет от около 5 м.д. до около 15 м.д. Следовательно, концентрация поверхностно-активного вещества в готовых напитках по настоящему изобретению, по крайней мере, на один порядок ниже величины соответствующей CMC, что делает невозможным образование мицелл.

Во-вторых, для микроэмульсий необходимо, чтобы количество поверхностно-активного вещества было в несколько раз больше количества диспергированного вещества, таким образом, предоставляя возможность поверхностно-активному веществу образовать капли, которые "окутывают" диспергированное вещество, как показано на фигуре 1 и как описано выше. Однако в готовых напитках по настоящему изобретению концентрация нерастворимых в воде твердых веществ, например охлаждающих соединений, составляет около от 25 до 35 м.д., наряду с тем, что как отмечено выше, концентрация поверхностно-активного вещества, такого как Tween, составляет от около 5 м.д. до около 15 м.д. Таким образом, образование капель для окутывания диспергированных нерастворимых в воде твердых веществ невозможно. Нерастворимые в воде твердые вещества имеют меньшей молекулярный вес, чем поверхностно-активные вещества, используемые в настоящем изобретении; поэтому, на молярной основе, различие между концентрациями поверхностно-активного вещества и нерастворимых в воде твердых веществ в данном концентрате/сиропе/напитке еще больше.

В третьих, образование микроэмульсии является самопроизвольным процессом, и последовательность приготовления не должна влиять на систему. Однако действительно, последовательность смешивания, на самом деле, имеет влияние на стабильность готовых напитков по настоящему изобретению. Например, когда нерастворимые в воде твердые вещества вместе с небольшим количеством растворителя сначала смешивают с поверхностно-активным веществом и затем с большим количеством сорастворителя и потом добавляют воду, готовый напиток имеет лучшую стабильность, по сравнению с тем случаем, в котором нерастворимые в воде твердые вещества с небольшим количеством сорастворителя сначала смешивают с большим количеством сорастворителя и затем с поверхностно-активным веществом и, в конце концов, с водой.

Соответственно, понятно, что готовый напиток и, на самом деле, концентрат и сироп для напитка по настоящему изобретению не являются микроэмульсией, поскольку они не имеют ни одной из отличающих характеристик таковой. Далее, авторы настоящего изобретения предложили новый механизм для объяснения растворения или микросолюбилизации нерастворимых в воде твердых веществ по настоящему изобретению. Полагают, без привязывания к теории, что механизм растворения по настоящему изобретению может быть представлен на фигуре 2. Как показано на ней, липофильная часть каждой молекулы поверхностно-активного вещества "окутывает" нерастворимые в воде твердые молекулы. Когда молекулярный вес липофильной части молекул поверхностно-активного вещества больше, чем молекулярный вес нерастворимых в воде твердых молекул, то возможно липофильной частью одной молекулы поверхностно-активного вещества "окутать" больше, чем одну нерастворимую в воде твердую молекулу. Другими словами, одна молекула поверхностно-активного вещества потенциально может растворить более чем одну нерастворимую в воде твердую молекулу. «Окутывание», предположительно, является следствием гидрофобных взаимодействий между липофильной частью поверхностно-активного вещества и нерастворимых в воде твердых веществ, таким образом понижая свободную энергию смеси и приводя к стабильной дисперсии. Растворение происходит на молекулярном уровне. Следовательно, уместно относиться к механизму растворения по настоящему изобретению как к микрорастворению.

Такой механизм эффективно предотвратил бы кристаллизацию или агрегацию нерастворимых в воде твердых веществ. Возможно, еще было бы несколько нерастворимых в воде молекул твердых веществ, диспергированных в водной фазе, но такая дисперсия была бы в очень низком диапазоне концентрации м.д. или ч/млрд, где растворены следовые количества нерастворимых в воде твердых веществ. Такой механизм объясняет, почему количества поверхностно-активного вещества, значительно меньшего соответствующего CMC, достаточно, чтобы сохранять напиток прозрачным и стабильным. Такой механизм также объясняет, почему последовательность смешивания является критичной. Когда нерастворимые в воде твердые вещества сначала смешиваются с поверхностно-активным веществом, молекулы поверхностно-активного вещества имеют хорошую возможность найти и окутать нерастворимые в воде молекулы твердых веществ; потом, когда смесь затем смешивается и растворятся с сорастворителем и затем с водой, гидрофильная часть поверхностно-активного вещества погружается в воду, таким образом предотвращая агрегацию нерастворимых в воде твердых веществ и приводя к увеличению стабильности и прозрачности. Когда нерастворимые в воде твердые вещества сначала смешиваются с сорастворителем и/или водой и затем с поверхностно-активным веществом, концентрация поверхностно-активного вещества настолько низка, что возможность для молекул поверхностно-активного вещества найти нерастворимые в воде молекулы твердых веществ и окутать их намного ниже, и поэтому система менее стабильна.

В то время как все вышеупомянутые осуществления данного изобретения относились к приготовлению прозрачных, стабильных концентратов, стабильных сиропов и прозрачных, стабильных напитков, настоящее изобретение можно также применять для непрозрачных концентратов, сиропов и напитков, таких как сок и молочные напитки. Такие напитки, в силу содержащихся в них таких ингредиентов, как молочные твердые вещества и целлюлоза, непрозрачны. Однако понятно, что, хотя добавление поверхностно-активного вещества в такой непрозрачный напиток не привело бы к получению прозрачного напитка, добавление поверхностно-активного вещества по настоящему изобретению, тем не менее, стабилизирует любые содержащиеся в нем нерастворимые в воде твердые вещества, как обсуждалось выше.

Соответственно, с десятого по двенадцатое осуществления настоящего изобретения относятся к способу приготовления стабильного концентрата напитка, содержащего нерастворимые в в