Замена гуммиарабика: (1) при дражировании, в кондитерских изделиях, в клеях и покрытиях; (2) в пищевых пленках и при капсулировании вкусовых веществ; (3) в литографии

Замена гуммиарабика: (1) при дражировании, в кондитерских изделиях, в клеях и покрытиях; (2) в пищевых пленках и при капсулировании вкусовых веществ; (3) в литографии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Эта заявка подана на основе предварительной патентной заявки США 61/083,808, поданной 25 июля 2008 года, которая включена здесь в качестве ссылки для всех сформулированных здесь целей.

Настоящее изобретение, в основном, относится к заменителям гуммиарабика, но не ограничено его использованием в трех главных категориях применения, включающих: (1) нанесение покрытия, кондитерские изделия, пищевые/фармацевтические клеи и покрытия; (2) капсулирование и сушка распылением ароматических веществ и пищевые пленки; и (3) применение в области литографии или печати, чтобы достичь различных целей, обычно достигаемых с помощью гуммиарабика: (1) для связывания и закрепления сахаром оболочки жевательной резинки и орехового драже, шоколада или жевательных шариков; как уплотнитель и кислородный барьер для маслосодержавших центров различных орехов, шоколада и солодовых шариков; как текстурированный модифицированный отвердитель для пастилок и карамели; как полировочное средство, обеспечивающее блестящее покрытие для драже, сухих завтраков, таблеток и других изделий и как клей для пластинок гранолы, группы сухих завтраков и зерен; (2) как эмульгатор и капсулирующий агент для ароматизирующего масла, предназначенной для распылительной сушки, и как пленкообразователь, который отслаивается малыми частями, чтобы получить блестящую пищевую пленку; и (3) как смачивающее вещество и маслоотталкивающий и отталкивающий типографскую краску материал, используемый в литографии.

Гуммиарабик - сухой экссудат, получаемый из различных пород древовидной акации семейства Leguminosae, растущей в тропических и субтропических областях мира. Гуммиарабик нашел широкое применение в пищевой, фармацевтической и обрабатывающей промышленности. В настоящее время известны две разновидности акации, которые имеются на рынке: Acacia Senegal (сенегальская камедь) и Acacia Seyal (красная акация) для пищевого и фармацевтического применения. Однако для промышленного применения, конкретно, в литографии, стандартной заменой становится другой экссудат, а именно, Combretum (красная магнолия). Основные производственные страны добычи этих сортов находятся в Африке в области южнее Сахары, включая республику Судан, Чад, Эритрею, Нигерию и соседние страны. Из-за политической обстановки в этой области Африки в других странах ощущается нехватка гуммиарабика.

Потребность в гуммиарабике для пищевого и фармацевтического применения весьма значительна. Только для нанесения покрытия, оценка международного спроса на гуммиарабик - приблизительно 20 миллионов фунтов ежегодно. В последние годы поставка гуммиарабика была очень неравномерной и непредсказуемой из-за политической нестабильности в Африке, где находятся его источники. Соответственно, риск недостаточной поставки гуммиарабика стал все более тревожащим обстоятельством.

Гуммиарабик - богатое полисахаридом вещество с высоким молекулярным весом и необычайно малой вязкостью и ведет себя, как ньютоновская жидкость, при концентрации до 35%; он растворяется при концентрациях 55%-60% и создает густой сироп. Эта малая вязкость вызвана его структурным ветвлением, которое делает его шаровидной молекулой. Это ветвление предотвращает формирование мицеллы, в отличие от линейных смол, уменьшая до минимума межмолекулярное образование водородной связи, когда гуммиарабик растворен в воде. В результате гуммиарабик формирует слабую пленку. Его раствор становится липким при высоких концентрациях, но дает лабильную текстуру после высушивания. При нанесении на поверхность это формирует блестящую пленку, которая расщеплена уникальным образом. Материал имеет свойство эмульсии в присутствии белка, который соединен ковалентной связью с некоторой частью фракции, формируя комплексное соединение, очень богатое полисахаридами с высоким молекулярным весом, превышающим 2 миллиона дальтон.

Гуммиарабик также используется в твердой накатке при изготовлении жевательной резинки и шоколадного драже для связи и усиления покрытия оболочки, которая состоит из сахара или сахарных спиртов. Он добавляется в рецептуру сиропа для распыления или отливки в формы. Гуммиарабик используется либо только во время начальной стадии процесса нанесения покрытия по причине его высокой стоимости, либо во всех загрузках сиропа, в частности, в бессахарных составах, чтобы помочь создать прочный слой оболочки вокруг центра жевательной резинки. Потребность в хорошем связующем компоненте в покрывающих и заливочных сиропах является прямым результатом желания использовать большие ванны с покрывающим сиропом, чтобы увеличить производительность, что требует больших объемов расщепления покрытия оболочки, когда центры опрокидываются в ванну. Во многих других примерах во время упаковки и транспортировки конечного продукта и когда потребители встряхивают упаковку происходит растрескивание продукта. Даже при обычной укладке сахара в формы необходимость упрочнения оболочки в процессе покрытия становится важной при использовании больших машин для нанесения покрытия. Мальтодекстрин является дешевым заменителем для связывания сахара при обычном глазировании сиропом и может удовлетворительно работать, когда размер глазировочной ванны и одноразовой загрузки являются малыми; однако, его нельзя использовать как заменитель гуммиарабика в больших глазировочных машинах при большой одноразовой загрузке из-за более слабых и расколотых кристаллов.

Acacia Senegal - первосортный гуммиарабик, который является натуральным эмульгатором, используемым, главным образом, в эмульсиях для приготовления напитков, вкусовых десертных добавок и ароматизаторах распылительной сушки; Acacia Seyal - марка гуммиарабика, который имеет ограниченные эмульгирующие свойства, но экономически выгоден. Acacia Seyal заменяет Acacia Senegal во многих областях применения, где эмульгирование является вторичным или не является важным. Заменители Acacia Senegal в эмульсиях для напитков были разработаны и коммерциализированы в виде различных эмульсифицирущих крахмалов и аравийской камеди, модифицированной октенил-сукцинатом, приготовленных из Acacia Seyal, как раскрыто в патенте США 6 455 512. В капсулированном ароматизаторе или высушенном распылением ароматизаторе используются Acacia Seyal, смеси, содержащие Acacia Seyal, модифицированные смолы и смеси, содержащие эмульгирующие крахмалы с мальтодекстрином, частично заменяющим Acacia Senegal. Примеры воплощения изобретения отличаются от этих известных заменителей составом ингредиентов, которые были оценены и выбраны на основе их вклада в соответствующие ключевые свойства гуммиарабика в различных областях применения или в некоторых случаях улучшением функциональности заменителя этого гуммиарабика при одновременном снижении стоимости или поддержании ее на том же уровне.

В других применениях, таких как нанесение покрытия и изготовление кондитерских изделий, основным заменителем для гуммиарабика является использование Acacia Seyal вместо Acacia Senegal, - практика, которая не решит проблему нехватки гуммиарабика. Твердая накатка или покрытие съедобных или фармацевтических композиций, в которых используется сахар в виде сахарозы, декстрозы, фруктозы или сиропов глюкозы, или используются бессахарные составы, содержащие малтитол, эритрит, сорбит, ксилит, маннитол или гидрированные продукты гидролиза крахмала, почти всегда требует использования гуммиарабика для связывания и упрочнения оболочки или уплотнения. Процесс для нанесения покрытия на основы, в основном, состоит из сброса основ (центров) в барабан, вращающийся с желательной скоростью при нужной температуре, загрузку компонентов покрытия в жидком виде и сушку покрытия между стадиями нанесения покрытия. Процесс покрытия повторяется до тех пор, пока оболочка не достигнет желаемой толщины, приблизительно 30-33% веса изделия. Были разработаны изменения этого процесса.

В практике применения пищевой пленки и глазури, где вязкость, прозрачность, характер удельного растрескивания и приклеивание/освобождение от ленточного конвейера очень важны, гуммиарабик все еще остается единственной смолой, используемый для этой цели в настоящее время.

В литографии масло и гуммиарабик используются, чтобы разделить гладкую поверхность, такую, как известняк или металлическая пластина, на гидрофобные области, которые впитывают типографские краски, и гидрофильные области, которые отталкивают их и, таким образом, становятся фоном. Изображение накладывается на поверхности печатной плиты с жирной или масляной (гидрофобной) средой, которая может быть окрашена, чтобы сделать рисунок видимым. Известны различные масляные среды, но долговечность изображения на камне зависит от содержания липида в используемом материале и его способности противостоять воде и кислоте. После создания изображения на камень наносится водный раствор гуммиарабика, слабо подкисленного азотной кислотой. Функция этого раствора состоит в создании гидрофильного слоя соли азотнокислого кальция и гуммиарабика во всех зонах поверхности, не имеющих изображения. Раствор гуммиарабика проникает в поры камня или удерживается на поверхности металлической плиты, полностью окружая исходное изображение гидрофильным слоем, который не будет впитывать типографскую краску. Используя литографский скипидар, принтер затем удаляет любой избыток жирного материала от рисунка, но его гидрофобный мономолекулярный слой остается плотно сцепленным с поверхностью камня, отталкивая гуммиарабик и воду, но готовый впитать масляные типографские краски. При печати камень остается пропитанным водой. Естественно, вода притягивается к слою гуммиарабика и соли, созданного промывкой кислотой. Типографская краска, включающая высыхающие масла, такие, как льняное масло и лак, загруженный в виде красителя, затем прокатывается по поверхности. Вода отгоняет жирные краски, но гидрофобные области остаются нетронутым материалом рисунка. Когда гидрофобное изображение загружается краской, камень и бумага проходят через пресс, который оказывает равномерное давление на поверхность, передавая краски с камня на бумагц. В этой области применения низковязкая карбоксиметилцеллюлоза или другая вытяжка растений, называемая красной камедью, частично заменяет гуммиарабик в некоторых печатающих водных составах; однако, как будет очевидно в последующем описании, раскрытая композиция отличается от известного уровня техники.

Из-за уникальности гуммиарабика связанные с ним технологии, предназначенные, чтобы заменить его в различных областях, таких как пищевая промышленность и фармацевтическая промышленность, разработаны недостаточно. Следовательно, остается потребность в замене гуммиарабика.

Изобретение относится к замене гуммиарабика, частичной замене или полной его замене в различных отраслях применения, например, в пищевой промышленности, фармацевтической промышленности и других отраслях, что, в основном, устраняет одну или несколько проблем, связанных с ограничениями и недостатками известных технологий.

Преимущество изобретения состоит в обеспечении замены гуммиарабика, используя локально доступные материалы, которые снизят зависимость от импорта гуммиарабика. Другое преимущество изобретения состоит в замене гуммиарабика структурой, являющейся конкурентоспособной или более дешевой, чем гуммиарабик.

Другие преимущества данного изобретения состоят в повышении функциональных свойств в некоторых областях применения, таких, как более светлый оттенок, быстрое высыхание при нанесении продукта и улучшенный пленочный барьер, предотвращающий окисление.

Дополнительные функции и преимущества изобретения будут изложены в последующем описании, и указанные преимущества частично будут очевидны из описания или могут быть подтверждены практикой применения изобретения. Эти признаки и другие преимущества изобретения будут реализованы и достигнуты структурой, описанной в тексте описания, пунктах формулы изобретения и на приложенных чертежах.

Пример воплощения изобретения относится к способу приготовления полного заменителя гуммиарабика, частичного заменителя или к расширенной области использования композиции при дражировании, в конфетах, при глазурировании и склеивании. Способ включает выбор прочного (ключевого) пленкообразователя из натуральных и/или модифицированных полисахаридов, которые в общем количестве композиции или в конечном продукте включают примерно от 0,1% до 10% того количества гуммиарабика, которое обычно использовалось бы, независимо от того, используется ли гуммиарабик в данном случае.

Другой пример воплощения изобретения относится к способу использования заменителя, частичного заменителя или расширенной композиции, как связывающего и упрочняющего средства сахарного или сахарно-спиртового покрытия оболочки, центров, содержащих уплотнительное масло, упрочнения кондитерских изделий и приклеивания зерен и фрагментов сухого завтрака. Способ включает нанесение водного заменителя гуммиарабика, частичного заменителя или расширенной композиции как связующего и упрочняющего средства сахарного или сахарно-спиртового покрытия оболочки центров, содержащих уплотнительное масло, упрочнения кондитерских изделий и склеивания вместе зерен и фрагментов сухого завтрака. Композиция по этому примеру воплощения включает прочный (ключевой) пленкообразователь натуральную и/или модифицированную смолу, составляющую примерно от 0,1% до 10% общего количества композиции, или используется в конечном применении на уровне, эквивалентном примерно от 0,1 до 10% того количества гуммиарабика, которое обычно использовалось бы, независимо от того, используется ли гуммиарабик в данном случае. Дополнительно состав включает низковязкий крекинговый агент, модификатор липкости и/или агент быстрой кристаллизации. Например, низковязкий крекинговый агент содержит примерно от 0% до 99,9% общего количества композиции или используется в конечном применении на уровне, эквивалентном примерно от 0 до 99,9% того количества гуммиарабика, которое обычно использовалось бы, независимо от того, используется ли гуммиарабик в данном случае. Модификатор липкости может составлять примерно от 0% до 10% общего количества композиции или используется в конечном применении на уровне, эквивалентном примерно от 0 до 10% того количества гуммиарабика, которое обычно использовалось бы, независимо от того, используется ли гуммиарабик в данном случае. Агент быстрой кристаллизации может составлять примерно от 0% до 99.8% общего количества композиции или используется в конечном применении на уровне, эквивалентном примерно от 0 до 99,8% того количества гуммиарабика, которое обычно использовалось бы, независимо от того, используется ли гуммиарабик в данном случае.

Еще один пример воплощения относится к способу приготовления заменителя, частичного заменителя или расширенной композиции как капсулирующего агента для высушенных распылением вкусовых добавок или в виде пищевой пленки. Способ включает выбор прочного (ключевого) пленкообразователя из натурального и/или модифицированного полисахарида, который составляет примерно от 0,1% до 10% композиции, или используется в конечном применении на уровне, эквивалентном от 0,1 до 10% того количества гуммиарабика, которое обычно использовалось бы, независимо от того, используется ли гуммиарабик в данном случае. Способ также включает добавление натурального и/или модифицированного эмульгатора, который обеспечивает вкусовую эмульсию, устойчивую в течение, по меньшей мере, 4-6 часов после приготовления, в которой такой натуральный и/или модифицированный эмульгатор может быть дополнительным ингредиентом, заменяя гуммиарабик в пищевой глазури, в которой такой эмульгатор составляет примерно от 0,1% до 25% общего количества композиции, и в которой такой натуральный и/или модифицированный эмульгатор может быть дополнительным ингредиентом, заменяя гуммиарабик в пищевой глазури. Кроме того, способ включает добавление низковязкого полисахарида, составляющего примерно от 50% до 99,9% общего количества композиции, в котором композиции имеет вязкость при концентрации около 35-40°Брикс примерно от 10 сантипуаз до 2000 сантипуаз при 25°С.

Еще один пример воплощения изобретения относится к способу использования заменителя, частичного заменителя или расширенной композиции в области литографии или печати. Способ включает выбор анионного полисахарида, составляющего примерно от 0,1% до 10% общего количества композиции, в которой анионный полисахарид выбран из группы, состоящей из ксантановой камеди, карбоксиметилцеллюлозы, альгината, камеди гхатти, смолы карая и их комбинаций. Способ дополнительно включает добавление эмульгатора и поверхностно-адгезионного модификатора, составляющих примерно от 0,1% до 25% общего количества композиции. Эмульгатор и поверхностно-адгезионный модификатор выбраны из группы, состоящей из альгината пропиленгликоля; смол, модифицированных октенил-сукцинатом; обогащенного эмульгатора аравийской камеди, модифицированной октенил-сукцинатом; трагаканта и их комбинации. Способ также включает добавление низковязкого устойчивого к растворителю полисахарида, выбранного из группы, состоящей из мальтодекстрина, смолы лиственницы, инулина, полидекстрозы и их комбинаций, и составляющего примерно от 65% до 99,8% общего количества композиции. Композиции имеют вязкость при концентрации 14°Боме примерно от 10 сантипуаз до 900 сантипуаз при 25°С.

Следует понимать, что приведенное выше общее описание и последующее подробное описание являются примерными и объяснительными и обеспечивают дополнительную информацию о заявленном изобретении.

Приложенные чертежи обеспечивают дополнительное понимание изобретения и составляют неотъемлемую часть этого описания изобретения. Они иллюстрируют примеры воплощения изобретения и вместе с описанием объясняют принципы изобретения.

На чертежах:

Фигура 1А иллюстрирует структуру растрескивания пленки гуммиарабика Acacia Seyal согласно одному примеру изобретения;

Фигура 1В иллюстрирует структуру растрескивания пленки гуммиарабика Acacia Senegal согласно другому примеру изобретения;

Фигура 2 иллюстрирует кривую вязкости композиций гуммиарабика, показанных на фигурах 1А и 1В;

Фигура 3А иллюстрирует пленку карбоксиметилцеллюлозы согласно другому примеру изобретения;

Фигура 3В иллюстрирует пленку метилцеллюлозы согласно другому примеру изобретения;

Фигура 3С иллюстрирует пектиновую пленку согласно другому примеру изобретения;

Фигура 3D иллюстрирует агаровую пленку согласно другому примеру изобретения;

Фигура 3Е иллюстрирует пленку альгината натрия согласно другому примеру изобретения;

Фигура 3F иллюстрирует пленку смолы плода рожкового дерева согласно другому примеру изобретения;

Фигура 3G иллюстрирует пленку ксантановой камеди согласно другому примеру изобретения;

Фигура 3Н иллюстрирует каррагенановую пленку согласно другому примеру изобретения;

Фигура 4А иллюстрирует инулиновую пленку согласно другому примеру изобретения;

Фигура 4В иллюстрирует пленку смолы лиственницы согласно другому примеру изобретения;

Фигура 4С иллюстрирует низковязкую пленку крахмала согласно другому примеру изобретения;

Фигура 4D иллюстрирует мальтодекстриновую пленку согласно другому примеру изобретения;

Фигура 5А иллюстрирует структуру растрескивания пленки стандартного заменителя 1 согласно другому примеру изобретения;

Фигура 5В иллюстрирует структуру растрескивания пленки заменителя 1 из натуральных веществ согласно другому примеру изобретения;

Фигура 6 иллюстрирует кривые вязкости согласно другому примеру изобретения;

Фигура 7 иллюстрирует три различных пленки, имеющие различные структуры чешуек согласно другому примеру изобретения;

Фигура 8А иллюстрирует пленку гуммиарабика Acacia Seyal, имеющую структуру хлопьев согласно другому примеру изобретения;

Фигура 8В иллюстрирует смесь 50:50 пленки гуммиарабика Acacia Seyal: Acacia Senegal, имеющую структуру хлопьев согласно другому примеру изобретения;

Фигура 8С иллюстрирует пленку Acacia Senegal, имеющую структуру хлопьев согласно другому примеру изобретения;

Фигура 8D иллюстрирует замену пленки Acacia Seyal 1 стандартным заменителем, имеющим структуру хлопьев согласно другому примеру изобретения;

Фигура 8Е иллюстрирует пленку Acacia Seyal, имеющую структуру хлопьев согласно другому примеру изобретения;

Фигура 8F иллюстрирует пленку Acacia Senegal, имеющую структуру хлопьев согласно другому примеру изобретения;

Фигура 8G иллюстрирует пленку Acacia Senegal, имеющую структуру хлопьев согласно другому примеру изобретения;

Фигура 8Н иллюстрирует заменитель 1 быстрой пленки, имеющую структуру хлопьев согласно другому примеру изобретения;

Фигура 8I иллюстрирует заменитель 1 с натуральной пленкой, имеющей структуру хлопьев согласно другому примеру изобретения;

Фигура 9А иллюстрирует профиль гуммиарабика Acacia Seyal, сканированный прибором Turbistan в различные промежутки времени согласно другому примеру изобретения;

Фигура 9В иллюстрирует профиль гуммиарабика Acacia Senegal в различные промежутки времени согласно другому примеру изобретения;

Фигура 9С иллюстрирует профиль заменителя 2 с эмульгатором смолой, модифицированной октенил-сукцинатом, сканированный прибором Turbistan в различные промежутки времени согласно другому примеру изобретения;

Фигура 9D иллюстрирует профиль Turbiscan заменителя 2 с эмульгатором крахмалом, модифицированным октенил-сукцинатом, в различные промежутки времени согласно другому примеру изобретения;

Фигура 9Е иллюстрирует сканированный прибором Turbiscan профиль заменителя 2 с натуральным эмульгатором в различные промежутки времени согласно другому примеру изобретения;

Фигура 9F иллюстрирует сканированный прибором Turbiscan отдельно эмульсию заменителя 2 без эмульгатора в различные промежутки времени согласно другому примеру изобретения;

Фигура 10А иллюстрирует пищевую глазурь гуммиарабик Acacia Seyal согласно примеру изобретения;

Фигура 10 В иллюстрирует заменитель 2 с пищевой глазурью, модифицированной октенил-сукцинатом, согласно другому примеру изобретения; и

Фигура 10С иллюстрирует заменитель 2 всех натуральных эмульгаторов пищевой глазури согласно другому примеру изобретения.

Примеры воплощения изобретения относятся к заменителю для использования в трех основных областях применения: (1) нанесение покрытия на кондитерские изделия, пищевые продукты и фармацевтические продукты; (2) капсулирование вкусовых добавок и высушенные распылением ароматические вещества и пищевые пленки; и (3) область литографии или печати. Конечно, полный заменитель гуммиарабика, частичный заменитель или расширенная композиция могут использоваться во многих других областях, например, в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности. Примеры воплощения также относятся к заменителю гуммиарабика из локально доступных материалов для сухих завтраков и розничных потребителей таких продуктов, как жевательная резинка, кондитерские изделия, капсулированные ароматические вещества, пищевая пленка, и в литографических системах, таким образом, сводя к минимуму проблемы нехватки гуммиарабика и его стоимости.

По своему составу гуммиарабик относится к материалам, которые могут формировать непрерывные пленки, и материалам, которые не могут формировать непрерывные пленки. Примеры воплощения изобретения с помощью обработки основных компонентов, таких, как прочные пленкообразователи, крекинговые агенты, агенты быстрой кристаллизации и эмульгаторы, обеспечивают формирование материалов, которые находятся где-то между этими двумя пленкообразующими материалами.

Примеры воплощения изобретения также рассматривают параметры или характеристики гуммиарабика, такие, как пленкообразующая способность, низкая вязкость, сахаросвязующие свойства, влияние времени сушки, характер кристаллизации, уровень вязкости и хруст. Хоти эти параметры или характеристики гуммиарабика обеспечивают хорошую работу в конечных областях применения, желательно улучшить их конкретные характеристики, такие, как время сушки, прочность оболочки, хруст и оптимальную вязкость. Кроме того, вопросы, относящиеся к растрескиванию во время транспортировки конечных продуктов, создают требование о создании нерастрескивающихся или нераскалывающихся заменителей.

Выбор использования гуммиарабика для уплотнения орехов, шоколада, солодовых шариков и других содержащих масло центров, предназначенных для нанесения на них покрытия, также вытекает из его уникально низкой вязкости, которая позволяет применять его в 40% как покрывающий сироп и, благодаря его пленкообразующему свойству, использовать и как масляный барьер для уплотнительного масла, и как кислородный барьер, чтобы предотвратить окисление и прогорклость. Гуммиарабик при высоких концентрациях также является вязким и клейким, что делает его подходящим для приклеивания зерен, фрагментов сухого завтрака, пластинок гранолы и других продуктов. Когда он используется в качестве глазури для шоколадных конфет, таблеток, он оставляет блестящую пленку. Гуммиарабик также используется в пастилках и карамели, чтобы увеличить прочность и уменьшить хрупкость кристаллизованных кондитерских изделий.

Гуммиарабик также традиционно используется при капсулировании или высушивании распылением вкусовых добавок, чтобы защитить ароматическое масло от окисления. Хотя он не такой хороший пленкообразователь по сравнению с большинством других полисахаридов, низкая вязкость гуммиарабика делает его идеальным в качестве пленкообразователя в этой области применения, потому что это позволяет создавать рецептуру с твердыми частицами (что означает испарение меньшего количества воды при сушке) с минимальным увеличением вязкости эмульсии для сушки распылением. В то же время, теория капсулирования требует, чтобы оптимальное отношение частей материала к маслу в капсуле составляло 4:1, и это делает другие смолы со значительно лучшими свойствами пленкообразования неподходящими из-за высокой вязкости, даже при меньшем отношении, чем оптимум 4:1.

При капсулировании вкусовых добавок имеется еще одно свойство гуммиарабика, которое требуется в дополнение к его свойствам, относящимся к пленкообразованию и низкой вязкости, а именно: его эмульгирующая способность. Оба сорта гуммиарабика. Acacia Seyal и Acacia Senegal, показали сравнительно одинаковые рабочие характеристики в этой области применения, подтверждая, что даже притом, что Acacia Seyal не обладает устойчивой эмульгирующей способностью для напитков, она достаточно хороша, чтобы эмульгировать вкусоароматические добавки при сушке распылением. Следовательно, чтобы заменить гуммиарабик в этом применении, эмульгатор является необходимым ингредиентом композиции, что не требовалось в вышеописанных областях применения.

Структура расщепления гуммиарабика, когда его 40% раствор разливается и высушивается на поверхности (обычно на ленте из нержавеющей стали), годится для его использования для блеска в съедобной пленке. Снова отметим, что слабая пленка и низкая вязкость являются критическими свойствами; кроме того, в этой области применении важны такие качественные признаки гуммиарабика, как прозрачность, блеск, склеивание во влажном состоянии и легкое снятие пленки после высыхания.

В литографии основная функция водного раствора гуммиарабика состоит в создании гидрофильного слоя соли азотнокислого кальция и гуммиарабика на всех участках поверхности, где нет изображения. Следовательно, свойства гуммиарабика, которые важны в литографии, включают полную растворимость и устойчивость в водном растворе, прилипание к поверхности/смачивание и пленкообразование.

Примеры воплощения изобретения относятся к приготовлению заменителя гуммиарабика, частичного заменителя или расширенной композиции для использования в различных отраслях. Полный или частичный заменитель гуммиарабика или расширенная композиция сопровождается двумя стадиями протокола. Этот протокол включает Стадию 1 и Стадию 2. Стадия 1 направлена на изучение свойств гуммиарабика, таких, как вязкость, характеристики пленкообразования, покрытие, блеск, кристаллизация, растрескивание и растворимость. Стадия 2 направлена на испытание заменителя гуммиарабика, частичного заменителя или расширенной композиции в конкретном конечном использовании, таком, как пищевая промышленность, фармацевтическая промышленность и другие отрасли.

В Стадии 1 проводятся основные исследования свойств гуммиарабика, включая вязкость, пленкообразование, покрытие, блеск, кристаллизацию, растрескивание и растворимость в воде и густых сиропах. Были приготовлены различные концентрации гуммиарабика, включая Acacia Seyal и Acacia Senegal с содержанием в диапазоне 10-50%, и была измерена их вязкость.

На фигуре 1А представлена структура растрескивания пленки гуммиарабика Acacia Seyal. Фигура 1В иллюстрирует структуру растрескивания пленки гуммиарабика Acacia Senegal. Фигура 2 иллюстрирует кривую вязкости композиций гуммиарабика на фигурах 1А и 1В.

На фигуре 1А структура растрескивания сформирована эмульсией гуммиарабика Acacia Seyal. Композиция содержала примерно 35% воды, то есть это был сироп гуммиарабика Acacia Seyal. Эта композиция была разлита по стеклянной пластине толщиной 10 мм слоем толщиной примерно 10-40 мм, высушена и наблюдалась по мере кристаллизации и образования трещин. Полученная пленка сформировала структуру растрескивания, показанную на фигуре 1А.

На фигуре 1В структура растрескивания сформирована эмульсией гуммиарабика Acacia Senegal. Композиция имела примерно 35% воды, то есть, сироп гуммиарабика Acacia Senegal. Эта композиция был разлита по стеклянной пластине толщиной 10 миллиметров слоем толщиной примерно 10-40 миллиметров, высушена и наблюдалась в процессе кристаллизации и образования трещин. Полученная пленка сформировала структуру растрескивания, показанную на фигуре 1В.

При сравнении фигур 1А и 1В наблюдается значительная разница между их структурами, в частности, различное число трещин и размеры хлопьев гуммиарабиков Seyal и Senegal, при этом Seyal имеет многочисленные трещины и небольшое количество хлопьев, a Senegal имеет малое количество трещин и хлопья большого размера.

Фигура 2 иллюстрирует кривую вязкости композиций гуммиарабика, показанных на фигурах 1А и 1В. На фигуре 2 показаны гидратация и вязкость гуммиарабика в воде при различных концентрациях, причем кривые Seyal и Senegal хорошо соответствуют друг другу. Отдельные гуммиарабики были также изучены на пленкообразование или растрескивание при изменении концентрации по мере необходимости в зависимости от вязкости. По результатам этого исследования было решено, что однокомпонентный заменитель гуммиарабика не соответствовал показателям гуммиарабика в этих оценках.

На фигуре 3А показана пленка карбоксиметилцеллюлозы согласно другому примеру воплощения изобретения. На фигуре 3В показана пленка метилцеллюлозы согласно другому примеру воплощения изобретения. На фигуре 3С показана пектиновая пленка согласно еще одному примеру воплощения. На фигуре 3D показана агаровая пленка согласно другому примеру воплощения. На фигуре 3Е показана пленка альгината натрия согласно другому примеру воплощения изобретения. На фигуре 3F показана пленка смолы плода рожкового дерева согласно другому примеру воплощения изобретения. На фигуре 3G показана пленка ксантановой камеди согласно другому примеру воплощения изобретения. На фигуре 3Н показана каррагенановая пленка согласно другому примеру воплощения изобретения.

Фигура 4А показана инулиновая пленка согласно другому примеру воплощения изобретения. На фигуре 4В показана пленка смолы лиственницы согласно другому примеру воплощения. На фигуре 4С показана низковязкая пленка крахмала согласно другому примеру воплощения. На фигуре 4D показана мальтодекстриновая пленка согласно другому примеру воплощения.

Обратимся теперь к фигурам 3A-4D, на которых можно видеть различные свойства и особенности пленок. Таким образом, фигуры 3А-3Н представляют пленкообразующие свойства полисахаридной смолы пищевого сорта, имеющей подходящую концентрацию для разлива, включая свойства пленки из мальтодекстрина и низковязкой пленки из крахмала, как показано на фигурах 4С и 4D соответственно.

Из этих результатов было найдено, что в зависимости от области применения ни один единственный материал в качестве заменителя (или заменителей) не заменит гуммиарабика, и для этой цели может быть получена только тщательно разработанная композиция. Кроме того, в процессе исследований было найдено, что полисахариды не формируют пленку и при соскребывании превращаются в порошок, как в случае инулиновой пленки (фигура 4А) и мальтодекстриновой пленки 15 DE (фигура 4D), в противоположность тем, которые формируют прочную и способную к сцеплению пленку, которая после нанесения и высыхания отслаивается в виде одного куска, например, пленка из карбоксиметилцеллюлозы (фигура 3А), пленка из метилцеллюлозы (фигура 3В), пектиновая пленка (фигура 3С), агаровая пленка (фигура 3D), пленка из альгината натрия (фигура 3Е), пленка смолы плода рожкового дерева (фигура 3F), ксантановая пленка (фигура 3G) и каррагенановая пленка (фигура 3Н) среди других. Было обнаружено, что необходимые элементы для замены гуммиарабика Acacia Seyal или Acacia Senegal в различных областях применения включают: (1) прочный (ключевой) пленкообразователь, который требуется во всех применениях на некотором минимальном уровне, и добавки (2) низковязкого крекингового ингредиента и/или (3) эмульгатора и/или (4) модификатора липкости и/или (5) ингредиента быстрой кристаллизации; каждый из них может потребоваться в зависимости от конечной цели применения.

Из многих композиций, изученных с учетом их конкурентоспособности или более дешевых, чем гуммиарабик, конечным результатом явились три способа замены, которые позволяют получить композиции заменителей, которые функционально эквивалентны гуммиарабику в трех главных категориях применения. Эти способы включают: (1) способ 1 замены направлен на использование заменителей в нанесении сахарного и бессахарного покрытия, кондитерских изделиях, применении для склеивания и покрытия, но не ограничивается этим; (2) способ 2 замены является заменой гуммиарабика более подходящими для капсулирования/сушки распылением вкусовыми веществами, пищевой пленки и блестящего покрытия, хотя они будут также работать при дражировании и при изготовлении кондитерских изделий, и (3) способ 3 замены является заменой гуммиарабика более подходящими материалами для применения в литографии/печати, и которые функционально эквивалентны гуммиарабику по свойствам смачивания и отталкивания масла/типографской краски, но не ограничивается этим.

Способ 1 формирует композиции заменителя следующим образом:

1. Выбор прочного (ключевого) пленкообразователя из списка натуральных и модифицированных полисахаридов, включая каррагенан, пектин, альгинат, геллан, агар-агар, кониаку, ксантан, гуар, смолу плода рожкового дерева, тара, пажитник, крахмал, карбоксиметилцеллюлозу, метилцеллюлозу, ГПМЦ (гидроксипропилметилцеллюлоза), альгинат пропиленгликоля или их комбинацию от 0,1% до 10%, заменяя гуммиарабик или используя в конечном применении на уровне, эквивалентном примерно от 0,1 до 10% количества гуммиарабика, которое обычно использовалось бы (независимо от того, используется ли гуммиарабик в данном случае или нет) там, где эти прочные пленкообразователи могут иметь различную молекулярную массу и вязкость;

2. Если необходимо улучшить функциональность, используется низковязкий крекинговый ингредиент, который нормализует вязкость, изменяет кристаллизацию и структуру растрескивания ключевого пленкообразователя по вышеприведенному пункту 1, включая, в том числе, мальтодекстрин, моносахариды, дисахариды, олигосахариды, смолу лиственницы, полидекстрозу или их комбинацию, которая выбирается в зависимости от применения сахара в процессе или там, где такой ингредиент или их комбинация может использоваться при концентрации от 0% до 99,9%;

3. Если необходимо улучшить функ