DE69511108T2

DE69511108T2 - Verfahren zur verkapselung von lebensmittel- oder aromastoffpartikeln mit warmwasserfischgelatine, und daraus hergestellte kapseln

Info

Publication number: DE69511108T2
Application number: DE69511108T
Authority: DE
Inventors: Jon C. Soper
Original assignee: Givaudan Roure International SA
Current assignee: Givaudan SA
Priority date: 1994-12-30
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: AU4603796A; US5603952A; EP0797394A1; DE69511108D1; ES2136897T3; AU684683B2; WO1996020612A1; KR100388368B1; EP0797394B1; JPH10512141A; MX9704934A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Mikroverkapselung von Lebensmittel- oder Aromateilchen und genauer die Mirkoverkapselung von Lebensmittel- oder Aromateilchen durch komplexe Coacervierung bei erhöhten Temperaturen und unter Verwendung einer Warmwasserfisch-Gelatine.
US-Patent Nr. 5 035 896 von Apfel et al. lehrt wasserunlösliche Arzneimittel, die durch einfache Coacervierung unter Verwendung einer Fischgelatine mit niedrigem Bloomwert, die bei Umgebungstemperatur, d. h. Raumtemperatur von etwa 16 bis 27ºC coacerviert, beschichtet werden. Das '896-Patent lehrt jedoch nicht die Verwendung von Fischgelatine zum Verkapseln von anderen Arten von Teilchen. Ausserdem ist das Coacervierungsverfahren von '896 beschränkt auf eine Coacervierung bei Umgebungs- oder Raumtemperatur.
Die Europäische Patentanmeldung 0 347 751 beschreibt die Bildung von Zusammensetzungen, die fettlösliche Substanzen, wie fettlösliche Vitamine, enthalten. Die Substanzen werden durch ein Kolloid geschützt, das Fischgelatine statt, wie in vorher bekannten Zusammensetzungen, Gelatine aus warmblütigen Tieren ist. Die Zusammensetzungen werden in Form von Matrixteilchen bereitgestellt, die jeweils eine Matrix von Tröpfchen der Substanz aufweisen, die in dem gesamten Gelatineschutzträger dispergiert sind.
WO 93/19621 beschreibt die Bildung von wäßrigen flüssigen Aromaölkapseln durch Mikroverkapselung von diskreten Tröpfchen eines emulgierten Aromaöls durch Coacervierung in Wasser. Die Deckschicht umfaßt ein oder mehrere kolloidale Materialien. Ein bevorzugtes kolloidales Material ist Gelatine. In einem Beispiel wird die Coacervierung bei einer Temperatur von 36ºC durchgeführt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zur Bildung von mikroverkapselten Lebensmittel- oder Aromakapseln ebenso wie auf die mit dem Verfahren hergestellten Kapseln. Das Verfahren schließt ein, daß man Lebensmittel- oder Aromateilchen, die verkapselt werden sollen, bereitstellt und eine Mischung aus einer Warmwasserfisch- Gelatine und den Lebensmittel- oder Aromateilchen in wäßrigen Medien bildet. Das Verfahren schließt weiterhin die Mikroverkapselung der Teilchen mit der Gelatine bei Temperaturen von mehr als 27ºC durch komplexe Coacervierung ein, um mikroverkapselte Kapseln zu bilden. Falls erwünscht, kann das Verfahren weiterhin die Stufe einschließen, daß man die Kapseln abtrennt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren bei einer Temperatur von etwa 33 bis etwa 35ºC durchgeführt. Bevorzugt hat die Warmwasserfisch-Gelatine, die bei dem Verkapselungsverfahren verwendet wird, einen Bloomwert von etwa 150 bis etwa 300 Bloom, bevorzugter etwa 250 bis etwa 300 Bloom. Viele verschiedene Arten von Lebensmittel- oder Aromateilchen können verwendet werden, z. B. pflanzliches Öl, Zitronenöl, Knoblaucharoma, Apfelaroma oder schwarzer Pfeffer. Die Erfindung ist auch auf die mit diesem Verfahren hergestellten Lebensmittel- oder Aromakapseln gerichtet. Die Erfindung bietet mehrere Vorteile, z. B. liefert das Verfahren eine Möglichkeit, um Lebensmittel- oder Aromateilchen zu verkapseln unter Verwendung von Fischgelatine anstelle von anderer Gelatine, wie Gelatine aus Rind oder Schwein. Die angewendete Fischgelatine ist auch eine koschere Fischgelatine; daher bleibt jedes koschere Lebensmittel- oder Aromateilchen nach der Verkapselung koscher. Ausserdem wird das Coacervierungverfahren bei erhöhter Temperatur durchgeführt und erfordert nicht Umgebungs/Raumtemperatur für die Coacervierung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zur Bildung von mikroverkapselten Lebensmittel- oder Aromateilchen ebenso wie auf Kapseln, die mit diesem Verfahren hergestellt wurden. Das Verfahren beinhaltet, daß man Lebensmittel- oder Aromateilchen, die mikroverkapselt werden sollen, bereitstellt und eine Mischung aus Warmwasserfisch-Gelatine und den Lebensmittel- oder Aromateilchen in einem wäßrigen Medium bildet. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Mikroverkapseln der Teilchen mit der Gelatine bei erhöhter Temperatur durch komplexe Coacervierung unter Bildung der mikroverkapselten Kapseln.
Die für das Verfahren verwendet Warmwasserfisch-Gelatine kann irgendeine Warmwasserfisch-Gelatine sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Fischgelatine jedoch einen Bloomwert von etwa 150 bis etwa 300 Bloom und bevorzugter einen Bloomwert von etwa 250 bis etwa 300 Bloom. Solche Warmwasserfisch-Gelatine mit hohem Bloomwert ist erhältlich von Food Industries Testing of Miami, Florida, unter der Produktbezeichnung Gelcine KFX. Einer der Vorteile der Verwendung der Fischgelatine besteht darin, daß sie koscher ist. Daher behalten koschere Lebensmittel- oder Aromateilchen ihren koscheren Zustand bei Verkapselung mit der Fischgelatine.
Wie oben angegeben beinhaltet das Verfahren weiterhin das Mikroverkapseln der Teilchen mit der Gelatine bei erhöhten Temperaturen durch komplexe Coacervierung. Der Ausdruck "erhöhte Temperaturen", wie er hier verwendet wird, bedeutet Temperaturen oberhalb der Umgebungs- oder Raumtemperatur, d. h. oberhalb 16 bis 27ºC. Während der komplexen Coacervierung wird eine Proteinbeschichtung über den Lebensmittel- oder Aromateilchen gebildet, um mikroverkapselte Kapseln herzustellen. Die Proteinbeschichtung kann dann durch kovalente oder ionische Bindung mit einem Vernetzungsmittel vernetzt werden und, falls erwünscht, können die Kapseln sprühgetrocknet werden oder in anderer Weise entwässert werden bei einer geeigneten Temperatur zur Entfernung des Wassers.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Lebensmittel- oder Aromateilchen in Mengen von bis zu 95 Gew.-%, typischerweise innerhalb des Bereichs von etwa 50 bis 95 Gew.-%, in einer Proteinbeschichtung eingekapselt, d. h. in einem Verhältnis von etwa 10 : 1 bis etwa 5 : 1 der zu beschichtenden Teilchen. Gewöhnlich wird eine Teilchen-Verkapselung im Bereich von etwa 70 bis etwa 95 Gew.-% erreicht. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Trocknungshilfsmittel zu der coacervierten Emulsion der Lebensmittel- oder Aromateilchen zugegeben vor dem Sprühtrocknen oder Entwässern. Dieses Trocknungshilfsmittel hat die Wirkung, die sprühgetrockneten oder in anderer Weise entwässerten Teilchen gleitfähig zu machen und liefert eine gleichmäßige Verteilung der Teilchen.
Eine Vielzahl von Lebensmittel- oder Aromateilchen können verkapselt werden, z. B. pflanzliches Öl, Zitronenöl, Knoblaucharoma, Apfelaroma oder schwarzer Pfeffer. Beispiele für andere Aromaöle schließen aromatisierende aromatische Verbindungen und/oder Öle, Oleoharze und Extrakte aus Pflanzen, Blättern, Blüten, Früchten usw. und Kombinationen davon ein. Aromaöle schließen Zimtöl, Gaultheriaöl, Pfefferminzöl, Lorbeeröl, Quendelöl, Spearmintöl, Kassiaöl und dergleichen ein. Künstliche, natürliche und synthetische Fruchtaromen, wie Vanille- und Zitrusöle, einschließlich Zitrone, Orange, Grapefrucht, Limette und Fruchtessenzen einschließlich Apfel, Birne, Pfirsich, Erdbeere, Kirsche usw. können verwendet werden. Diese aromatisierenden Öle können einzeln oder in einer Mischung verwendet werden, wie es im Stand der Technik wohlbekannt ist.
Die Deckschicht, die durch komplexe Coacervierung hergestellt wird, umfaßt kolloidale Materialien, die hydrophil, gelierbar und ionisierbar sein müssen. Kolloidale Materialien können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Warmwasserfisch-Gelatine, Alginaten, Casein, Gummi arabicum, Carboxymethylcellulose und dergleichen, und Mischungen davon.
Die komplexe Coacervierung wird gewöhnlich durchgeführt, indem zuerst eine Lösung des ersten kolloidalen Materials, z. B. der Warmwasserfisch-Gelatine, in Wasser oberhalb der Gelierungstemperatur gebildet wird. Getrennt wird ein zweites kolloidiales Material, z. B. Gummi arabicum oder Carboxymethylcellulose, zu Wasser zugegeben, um eine klare Lösung zu bilden. Die zwei Lösungen werden dann vermischt, die Temperatur kann gesenkt werden, und das Aromaöl wird mit der entstehenden Lösung bei einer Mischgeschwindigkeit gemischt, um die gewünschte Emulsion zu bilden. Eine komplexe Coacervierung oder Aggregierung, um die kolloidalen Materialien rund um die Lebensmittel- oder Aromateilchen gleichförmig zu verteilen, wird dann durchgeführt, indem die Emulsion mit Wasser verdünnt wird oder der pH eingestellt wird und eine Zeit abgewartet wird, bis das Kolloid die Teilchen beschichtet hat. Um die Gelatinekapseln unlöslich zu machen, ist es dann übli cherweise notwendig, die kolloidale Beschichtung auf den Teilchen zu vernetzen und in einer bevorzugten Form wird Glutaraldehyd verwendet, um die Gelatinebeschichtung rund um die Teilchen zu vernetzen. Alaun kann auch verwendet werden, um die beschichteten Lebensmittel- oder Aromateilchen zu vernetzen.
Es ist bevorzugt, ein Trocknungshilfsmittel zu der Aufschlämmung der beschichteten Mikrokapseln im wäßrigen Medium vor dem Sprühtrocknen oder Entwässern zuzugeben. Siliciumdioxid ist ein bevorzugtes Trocknungsmittel mit einer Teilchengröße von weniger als 400 Mesh, aber die Feinheit des Trocknungsmittels ist nicht kritisch. Die beschichteten Aromakapseln sind dann fertig für die Sprühtrocknung und diese kann erreicht werden, indem ein Sprühturm eingesetzt wird, der mit einer Luftzerstäubungsdüse versehen ist, um im Gegenstrom zu einem erwärmten Luftstrom zu sprühen. Die beschichteten Lebensmittel- oder Aromakapseln werden der Sprühdüse mit einer Pumpe in einer geeigneten Geschwindigkeit pro Stunde zugeführt. Die Zerstäubung kann auf einer Anzahl von Wegen erreicht werden. Z. B. kann eine Luftzerstäubung, Rotationszerstäubung oder eine druckluftfreie Zerstäubung angewendet werden.
Die entstehenden Lebensmittel- oder Aromakapseln können in verschiedenen Formen hergestellt werden, z. B. als flüssige Suspension oder Aufschlämmung (typischerweise etwa 1 bis etwa 40 Gew.-% Feststoffgehalt), Paste (etwa 36 bis 60 Gew.-% Feststoffgehalt) oder als trockenes Pulver. Die Aufschlämmung kann Vorteile haben bei bestimmten Anwendungen, wegen Kosteneinsparungen bei den Teilchen, einer leichten Handhabung und einer besseren Abschirmung der Teilchen, wegen der geringeren Flüchtigkeit der Teilchen in Wasser. Die wäßrigen Lebensmittel- oder Aromakapseln können mit einer Pumpe in einer geeigneten Geschwindigkeit pro Stunde der Verarbeitung zugeführt werden, um eine leichte Handhabung zu liefern.
Die folgenden Beispiele erläutern die Durchführung der Erfindung. Es versteht sich jedoch, daß diese Beispiele den Schutzbereich der Erfindung nicht begrenzen sollen, der durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt wird.

Beispiel 1

Wäßrige Kapseln von Aromateilchen mit einer vernetzten Beschichtung aus Warmwasserfischgelatine

Eine wäßrige Suspension von Pflanzenölmikrokapseln wurde mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Die Warmwasserfisch-Gelatine mit einem Bloomwert von 300, Gelcine KFX, die von Food Industry Testing of Miami, Florida, geliefert wurde, wurde verwendet, um 200 g einer 10%-igen Fischgelatinelösung bei 33ºC herzustellen. Dann wurden 100 g einer 4%-igen CMC/Gummi arabicum-lösung bei Raumtemperatur hergestellt. Die Gummi- und Gelatinelösungen wurden vereinigt und anschließend 160 g Pflanzenöl zugegeben, 600 g Wasser zur Verdünnung mit 35ºC wurde zu der Emulsion zugegeben und die entstehende Lösung 30 Minuten lang auf eine Temperatur von etwa 25ºC gekühlt, 2,5 g einer 50%-igen wäßrigen Lösung von Glutaraldehyd wurde zugegeben, um die Gelatine zu vernetzen. Das Ergebnis war eine ausgezeichnete wäßrige Suspension von Mikrokapseln. Ausserdem wurde eine ähnliche Charge von Kapseln hergestellt unter Verwendung der obigen Stufen, wobei eine Warmwasserfisch-Gelatine mit einem Bloomwert von 250 die oben verwendete Gelatine mit einem Bloomwert von 300 ersetzte.
Weitere wäßrige Suspensionen von Mikrokapseln wurden hergestellt unter Verwendung von Zitronenöl, Knoblaucharoma oder Apfelaroma anstelle des oben diskutierten Pflanzenöls. Die unter Verwendung dieser speziellen Aromata durchgeführte Methode führte auch zu einer ausgezeichneten wäßrigen Suspension von Mikrokapseln.

Beispiel 2

Sprühgetrocknete, freifließende Kapseln von Aromateilchen mit vernetzter Warmwasserfischgelatine-Beschichtung

Die wäßrigen Suspensionen der Zitronenöl-, Knoblaucharoma- und Apfelaromakapseln, die in Beispiel 1 oben hergestellt wurden, wurden weiter verarbeitet zu trockenen Pulvern von Aromakapseln. Um die trockenen Pulver zu bilden, wurde Siliciumdioxid mit der Aufschlämmung oder wäßrigen Suspension vermischt, um als Trocknungshilfsmittel beim Sprühtrocknen zu dienen. Die Suspensionen wurden dann sprühgetrocknet unter Verwendung der oben diskutierten Sprühtrocknungstechnik. Das Verfahren führte zu trockenen, freifließenden Mikrokapseln.

Claims

1. Verfahren zur Mikroverkapselung von Lebensmittel- oder Aromateilchen umfassend die Stufen, daß man Lebensmittel- oder Aromateilchen, die eingekapselt werden sollen, bereitstellt, eine Mischung aus Gelatine und den Lebensmittel- oder Aromateilchen in wäßrigem Medium bildet und die Teilchen mit der Gelatine bei einer Temperatur von mehr als 27ºC mikroverkapselt durch Komplexcoacervierung unter Bildung von mikroverkapselten Kapseln, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelatine eine Gelatine von Warmwasserfischen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das bei einer bevorzugten Temperatur von etwa 33 bis 35ºC durchgeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiter umfassend die Stufe, daß man die Kapseln abtrennt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Fischgelatine eine Bloomzahl von etwa 150 bis etwa 300 hat.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Fischgelatine eine Bloomzahl von etwa 250 bis etwa 300 hat.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die zu verkapselnden Teilchen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus pflanzlichem Öl, Limonenöl, Knoblaucharoma, Apfelaroma und schwarzem Pfeffer.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die zu verkapselnden Teilchen flüssige Aromateilchen sind.

8. Produkt hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

9. Produkt nach Anspruch 8, worin das Produkt koscher ist.