用营养性和高甜度的增甜剂制备的糖替代物的制作方法

专利名称：用营养性和高甜度的增甜剂制备的糖替代物的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及高甜度的增甜剂。更具体地，本发明涉及颗粒状的增甜剂组合物，该组合物含有一定形式的营养性增甜剂和高甜度的增甜剂的混合物，所述组合物的形式是使这些组分在运输和处理过程中的分离最小化的形式。
背景技术：
三氯半乳蔗糖(sucralose)，4，1′，6′-三氯-4，1′，6′-三脱氧半乳蔗糖(galactosucrose)，一种甜度是蔗糖几百倍的增甜剂，通过用氯来取代蔗糖4、1′和6′位上的羟基来制得。三氯半乳蔗糖的合成在技术上有挑战性，因为需要用氯原子选择性地取代特定的羟基，同时保持其它羟基，包括高反应性的伯羟基。已经开发了很多条合成路线。参见，例如美国专利第4,362,869号；第4,826,962号；第4,980,463号；和第5,141,860号，它们均清楚地引入本文作为参考。
可以通过从水中结晶来纯化三氯半乳蔗糖，以形成针状晶体，如美国专利第4,343,934号；4,950,746号；第4,977,254号；第4,980,463号；第5,136,031号；第5,498,709号和第5,530,106号所述。很多这样的晶体的长度直径比(“L/D”)范围通常约为4∶1到约10∶1，在一些情况中甚至更高。通常，很多这样的针状晶体是破碎的，产生不希望的灰尘。然而，至少大部分的具有高的L/D值的针状晶体是保持的。高的L/D值使得该晶体三氯半乳蔗糖难以处理。这些困难中的一个就是流动性差，使得晶体三氯半乳蔗糖难以与其它成分掺入到制剂中。此外，该三氯半乳蔗糖晶体可能不适合用在供消费者用于甜化食品(例如饮料)中的某些消费品(例如甜料包(sweetener packet))中。
在一些这类应用中，希望增甜剂含有一定量的糖(通常为蔗糖，一般是指食用蔗糖)和一定量的高甜度增甜剂。蔗糖通常为颗粒状，然而，如上所述，三氯半乳蔗糖通常为针状。因此，这两种成分的混合物可能在运输和处理过程中分离到一定程度，当消费者分配该产品时，导致不可预测的甜味水平。因此，在一些应用中，需要提供不以这种方式分离、同时仍旧保持类似于正常食用蔗糖的外观的增甜剂。该结果可能在配制某些大众产品(popular product)尤其重要，在该产品中半茶匙的增甜剂主要由蔗糖和少量的非营养性增甜剂(例如三氯半乳蔗糖)构成，并与整茶匙的纯蔗糖具有相同的甜味。
仍旧需要颗粒状的含有蔗糖和三氯半乳蔗糖的混合物的增甜剂，其中，蔗糖和三氯半乳蔗糖不会在运输和处理过程中分离，在外观和流动性方面类似于普通的食用蔗糖。

发明内容
为了满足该需求和其它需求，以及考虑到它的意义，本发明提供一种增甜剂组合物，所述组合物含有颗粒(granule)，所述颗粒包含以下组分、由以下组分组成或基本由以下组分组成(a)包括营养性增甜剂的芯和(b)在所述芯上的包含三氯半乳蔗糖的层。
另一方面，本发明提供制备增甜剂组合物的方法。该方法包括步骤(a)提供多个颗粒状的芯，各芯包含蔗糖、由蔗糖组成或基本由蔗糖组成；和(b)在颗粒状的芯上形成层，所述层包含三氯半乳蔗糖、由三氯半乳蔗糖组成或基本由三氯半乳蔗糖组成。
另一方面，本发明提供由上段所述方法制成得的增甜剂组合物。要理解，上面的一般描述和下面的详细描述都是示例性的，并不限制本发明。
发明详述本申请中，术语“高甜度增甜剂”和“非营养性增甜剂”互换使用，现在或将来具有与本领域技术人员所认为的相同的含义。
本发明的增甜剂组合物包括颗粒，所述颗粒具有芯和沉积在该芯上的层。所述芯包括至少一种营养性增甜剂，沉积在所述芯上的层包括三氯半乳蔗糖。在芯上可能沉积有不止一层，所述一层或多层中的任何层或所有层还可包括一种或多种粘合剂和/或其它非营养性增甜剂。
本发明的组合物的芯中的一种或多种营养性增甜剂可包括作为非限制性例子的蔗糖、果糖、转化糖、右旋糖、麦芽糊精、糖醇以及任何这些糖的混合物。在一个示范性的实施方案中，仅使用蔗糖，因此芯基本由蔗糖组成。“基本由…组成”意思是没有故意将其它成分加入到芯中来改变芯的甜度特征(sweetness profile)。适合用于本发明的蔗糖的来源包括任何普通的可购得的蔗糖，例如甜菜糖和甘蔗糖。它们可包括白糖或红糖。
不需要专门的芯制备，但是使用大小相对均匀的芯对于三氯半乳蔗糖在芯上更均匀的分布是有帮助的。均匀的大小是有利的，因为使用具有很宽的尺寸分布的芯会导致形成较小的颗粒含有较高重量百分比的三氯半乳蔗糖，因此小颗粒从大颗粒中的任何沉淀和分离会导致样品中不均匀的甜度。可以使用市售的来自本领域已知的很多来源的颗粒，通常在使用前对这些颗粒进行筛分以达到相对均一的尺寸分布。因此芯基本为固体，通常具有类似于普通食用蔗糖的大小和形状。芯的通常(但非限制性的)尺寸分布如下不超过3％留在20目的筛网上，最小值为8％(累积)留在40目的筛网上，不超过10％的通过100目的筛网。
沉积在所述芯上的层可仅含有三氯半乳蔗糖(除了其它不重要的物质)，或它可含有三氯半乳蔗糖和一种或多种粘合剂和/或非营养性增甜剂的组合。可任选加入的适合的非营养性增甜剂的例子包括但不限于邻磺酰苯甲酰亚胺、乙酰舒泛-K、环已氨基磺酸盐、甜菊、纽甜、甜肽胺、天冬氨酰苯丙氨酸甲酯以及这些增甜剂的组合。
适合用在本发明的粘合剂包括但不限于营养性增甜剂，例如上述的那些增甜剂，包括它们的混合物。其它适合的粘合剂包括以下非限制性的例子麦芽糖、葡萄糖、多羟基化合物(例如糖醇，诸如赤藻糖醇、山梨糖醇)、改性的食用淀粉、树胶、菊粉、水解的菊粉、麦芽糊精和这些例子的混合物。通常，粘合剂会包括蔗糖并可仅含有蔗糖(除了其它不重要的物质)。在本发明的一个实施方案中，三氯半乳蔗糖占所述层的约30重量％-50重量％，用一种或多种粘合剂补足余量。通常，三氯半乳蔗糖在增甜剂组合物中的存在量为约0.1重量％-50重量％。
在一种实施方案中，基本所有的组合物仅含有颗粒(除痕量物质外)，所述颗粒具有芯，在芯上沉积有含有三氯半乳蔗糖的层，组合物中含有约0.1重量％-0.50重量％的三氯半乳蔗糖，其余部分仅含有蔗糖(除了其它不重要的物质)。半茶匙的得到的增甜剂组合物的甜度等于整茶匙蔗糖的甜度。在本发明的另一个实施方案中，增甜剂组合物含有约1.0重量％-50重量％的三氯半乳蔗糖，其余部分仅含有蔗糖(除了其它不重要的物质)。该物质可与蔗糖混合(比率取决于物质中三氯半乳蔗糖的含量)得到总共具有0.1重量％-0.50重量％的三氯半乳蔗糖的产品。该混合的产品是本发明的另一个实施方式。其它重量百分比含量的三氯半乳蔗糖对于本领域技术人员是显而易见的，本发明不受限于在任何给定的颗粒或颗粒组分中的任何特定比例的三氯半乳蔗糖和蔗糖。
包括三氯半乳蔗糖的层可由很多配方中的任何一种组成。例如，可以如下所述得到所述层向颗粒状的芯施涂分散液(它可以是溶液)，所述分散液包括在适当挥发性载体(例如水)中的三氯半乳蔗糖，然后蒸发所述挥发性载体。施涂该涂层的方法将在下面讨论。在一种实施方案中，施涂到芯上的分散液仅含有三氯半乳蔗糖和载体，由此制得的层仅含有三氯半乳蔗糖(除了其它不重要的物质)。
在本发明的另一实施方案中，含有三氯半乳蔗糖的分散液中含有粘合剂。除了粘合剂、三氯半乳蔗糖和载体外，分散液中还含有其它成分，或所述分散液可不含有其它加入的成分。
如果所述层含有粘合剂，三氯半乳蔗糖可分散在该粘合剂中。例如，所述层可仅含有三氯半乳蔗糖和粘合剂的固体溶液(除了其它不重要的物质)，三氯半乳蔗糖和粘合剂的固体溶液意思是三氯半乳蔗糖溶解在粘合剂或粘合剂的组分中(如果粘合剂含有不止一种组分)，和/或粘合剂(或粘合剂的组分)溶解在三氯半乳蔗糖中。所述层还可含有细颗粒(particle)或只含有细颗粒，所述细颗粒仅含有分散在其中的三氯半乳蔗糖(除了其它不重要的物质)。所述层可基本是连续的，它还基本覆盖了给定颗粒的整个表面，或它可包括层组合物的独立的片(patch)，或在芯上有层组合物的至少部分交联的网络区域。
层中的物质基本上为固体，意思是在层中有很少的洞或空隙或几乎没有洞或空隙；明显的例外是，整个层自身可以是空的，它可由芯周围的连续壳组成。由于具有上述的结构，本发明的增甜剂组合物的体积密度(bulk density)通常约等于普通食用蔗糖的体积密度。因此，在至少一些实施方案中，特别是基于蔗糖作为营养性增甜剂芯物质的那些，体积密度的范围约为0.7-0.9，通常为0.8-0.86之间。
如上所述，本发明的增甜剂组合物包括具有芯和层的颗粒。所述组合物可仅含有该颗粒(除了其它不重要的物质)，或它可含有与其它物质混合的颗粒。所述其它物质可包括无甜味的稀释剂和/或营养性增甜剂。在本发明的一种实施方式中，所述颗粒与营养性增甜剂混合，所述营养性增甜剂仅包括或含有蔗糖(除了其它不重要的物质)。在本发明的一个示范性的实施方式中，所述增甜剂组合物包括约10重量％的颗粒物质，所述颗粒物质包括芯和在芯上的层，组合物的其余部分仅含有未包衣的蔗糖颗粒。在该实施方式中，具有芯和层的颗粒中，三氯半乳蔗糖占所述颗粒的约1-5重量％。
在本发明的一种实施方式中，所述层含有三氯半乳蔗糖和蔗糖，蔗糖用做粘合剂，所述芯也是蔗糖。该组合物的贮藏稳定性大于在蔗糖芯上的层中不含有三氯半乳蔗糖的那些组合物的贮藏稳定性，正如14天加速老化试验所测定。本发明所用术语“14天加速老化试验”在实施例部分有详细描述，它根据HunterLab方法(该方法是本领域已知的)测定物质的颜色。该测试表明本发明的增甜剂组合物具有良好的稳定性，例如Hunter“a”值比组合物老化前的Hunter“a”值大不超过0.2单位，更通常地大不超过0.1单位。它们的Hunter“b”值比组合物老化前的Hunter“b”值大不超过1.0单位。
不希望被任何具体的理论或解释限制，据信本发明的增甜剂组合物颜色稳定性的提高是由于三氯半乳蔗糖分散成位于芯上的层中的小的区域(domain)。这些小的区域可以是仅含有三氯半乳蔗糖(除了其它不重要的物质)的小颗粒，或所述区域可以为分子尺寸，换句话说，可以是三氯半乳蔗糖在粘合剂组分中的固体溶液或粘合剂组分在三氯半乳蔗糖中的固体溶液。据信，出于这些原因之一或两者，三氯半乳蔗糖的分散或稀释使得增甜剂组合物的稳定性增加。
可用本领域已知的多种方法中的任何一种在芯上形成包括三氯半乳蔗糖和(任选的)粘合剂的层。这些方法包括喷雾干燥和流化床干燥(作为非限制性的例子)。形成所述层的一个特别适合的方法是锅包衣(pan-coating)，它可以间歇模式或连续模式使用。适合用于颗粒，如本发明的那些颗粒的锅包衣的设备在药物混合领域是已知的，且可从多个制造商那里获得。典型的机器具有旋转锅，颗粒状的芯在旋转锅中翻滚。喷嘴通常穿过圆筒(drum)的出口，将含有三氯半乳蔗糖的组合物在挥发性载体中的混合物喷涂到颗粒状的芯上。随着锅的旋转，形成波浪，所述颗粒以波浪形式翻滚。包衣材料慢慢地聚集在颗粒上，干燥形成层。
可以单一步骤进行包衣操作，同时进行干燥或在喷涂到水性混合物上后进行干燥。通常，进行一系列的包衣/干燥循环，直到产生所需的层重。任选地，在喷涂之后但在干燥完成之前引入含有三氯半乳蔗糖的细颗粒，这样细颗粒粘附到颗粒上。这将通过缩短加入的每单位三氯半乳蔗糖所需的干燥时间，缩短得到所需量的三氯半乳蔗糖的时间。可在本领域任何已知的机器上进行干燥，包括例如使用空气或其它气体(例如氮气)的蒸汽，和/或温热旋转锅中的物质。例如，已经发现适合将旋转锅中的物质温热到约38-93℃之间，更通常为52-66℃之间，因为据发现在该温度范围内干燥有助于使产品具有良好的加速老化稳定性。
在本发明的一种实施方式中，要掺入层中的三氯半乳蔗糖是以水性混合物的形式加入的，任选地含有其它挥发性的载体。该载体可以是很多适合的挥发性物质中的任何一种或多种，非限制性的例子是甲醇、乙醇、异丙醇和乙酸乙酯。通常，水是唯一的载体，水性混合物还含有蔗糖作为粘合剂。在一些实施方式中，所述粘合剂仅含有蔗糖(除了其它不重要的物质)。
在本发明的一种实施方式中，基本所有的用于形成所述层的三氯半乳蔗糖都溶解在水性混合物中。例如，该混合物可含有20重量％-60重量％的水，15重量％-55重量％的蔗糖，15重量％-35重量％的三氯半乳蔗糖。通常，所述混合物含有35重量％-45重量％的水，31重量％-41重量％的蔗糖，18重量％-28重量％的三氯半乳蔗糖。
实施例包括以下实施例，以更清楚地说明本发明的整体性质。这些实施例是示范性的，而不限制本发明的范围。
实施例1如下制备本发明的增甜剂组合物。23.2重量份的三氯半乳蔗糖、54.2重量份的67.7％蔗糖水溶液和22.6重量份的水的混合物于70℃混合，直到所有组分都溶解。得到的包衣组合物含有23.2重量％的三氯半乳蔗糖、36.8重量％的蔗糖和40.0重量％的水。
将超细糖(蔗糖)通过52T筛网过筛，并加入到48-英寸的Strokes包衣锅(coating pan)中。将包衣锅中的物质加热到约54℃，包衣组合物的几次施涂是用喷涂器在84psi的平均喷涂压力下操作的，使用装有管道过滤器(inline filter)的30号喷嘴施涂。每次施涂后，在施加下一次包衣前，加热产品直到干燥(通过操作者在拳头中挤压产品，以确保它没有成团，来表明已干燥)。在包衣和干燥操作过程中，使用不锈钢环来搅拌颗粒状物质的床。在包衣过程中，平均床温为约57℃。将得到的产品通过18T的筛网过筛，三氯半乳蔗糖含量为2.2重量％。使用旋转斗混合机(rotary tote blender)以1份对10份的重量比将该浓缩的产品与超细糖(如上所述过筛)干燥混合，以得到三氯半乳蔗糖含量为2.2重量％的产品。该物质含有组合物，使得半茶匙的该物质的甜度相当于整茶匙蔗糖的甜度。
实施例2(对比)如下所述制备增甜剂组合物，所述增甜剂组合物包括蔗糖和三氯半乳蔗糖的简单机械混合物。使用购自克利夫顿的Glen Mills Inc.(新泽西州)的TURBULAShaker-Mixer-Model T2F混合含有0.22％微粒化的三氯半乳蔗糖和99.78％的超细糖的组合物5分钟。如下所述进行实施例1和2中制备的样品的加速老化。将增甜剂组合物保持在50℃，在给定的天数取样。在10mm的比色杯里用Hunter Lab方法评估组合物的干燥样品的颜色。根据该方法，“a”值大于0的样品具有净红色(net red)的组分，“a”值为负值的那些样品具有净绿色的组分。类似地，“b”值大于0的样品具有净黄色的组分，“b”值为负值的那些样品具有净蓝色的组分。“a”和“b”值都等于0的样品是无色的。“L”值高的样品比“L”值低的样品更鲜亮(bright)。实施例1和2中制备的增甜剂在加速老化所示的天数后的颜色测试结果示于下表，其中各数据点代表9个颜色测定的平均值。
实施例1

实施例2

比较实施例1和2获得的加速老化结果，可以看出，本发明的层-和-芯增甜剂组合物(实施例1)的14天加速老化造成的“a”和“b”值的增加显著小于蔗糖和三氯半乳蔗糖的简单机械混合物(实施例2)。
尽管参考具体实施方式
阐述和描述了本发明，但本发明并不旨在受限制于所示的细节。相反，可在权利要求书的等价形式和不偏离本发明的范围内对细节进行各种改变。例如，很明显，该文献中宽泛引用的所有范围包括落在该较宽范围内的所有较窄的范围。
权利要求
1.一种增甜剂组合物，所述组合物含有颗粒，所述颗粒含有(a)包括营养性增甜剂的芯和(b)在所述芯上的包含三氯半乳蔗糖的层。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述层基本上由三氯半乳蔗糖组成。
3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述层含有三氯半乳蔗糖和粘合剂。
4.如权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述粘合剂包括蔗糖。
5.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述层基本上由三氯半乳蔗糖和粘合剂组成。
6.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述三氯半乳蔗糖占所述层的约30重量％-50重量％。
7.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述三氯半乳蔗糖占所述组合物的约0.1重量％-50重量％。
8.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述三氯半乳蔗糖占所述组合物的约0.1重量％-0.5重量％。
9.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述三氯半乳蔗糖占所述组合物的约1重量％-5重量％。
10.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述层含有分散在蔗糖中的三氯半乳蔗糖。
11.如权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述粘合剂基本由蔗糖组成。
12.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述营养性增甜剂包括蔗糖。
13.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述营养性增甜剂基本由蔗糖组成。
14.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物基本由所述颗粒组成。
15.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物含有所述颗粒和营养性增甜剂。
16.如权利要求15所述的组合物，其特征在于，所述营养性增甜剂包括蔗糖。
17.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述层包括三氯半乳蔗糖-粘合剂固体溶液。
18.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述层包括细颗粒，所述细颗粒基本由三氯半乳蔗糖组成，所述细颗粒分散在所述层中。
19.如权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述粘合剂和所述营养性增甜剂都是蔗糖，且所述组合物的14天加速老化产生了Hunter“a”值比老化前所述组合物的Hunter“a”值大不超过0.2单位的老化组合物。
20.如权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述粘合剂和所述营养性增甜剂都是蔗糖，且所述组合物的14天加速老化产生了Hunter“a”值比老化前所述组合物的Hunter“a”值大不超过0.1单位的老化组合物。
21.如权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述粘合剂和所述营养性增甜剂都是蔗糖，且所述组合物的14天加速老化产生了Hunter“b”值比老化前所述组合物的Hunter“b”值大不超过1.0单位的老化组合物。
22.一种制备增甜剂组合物的方法，所述方法包括以下步骤(a)提供多个颗粒状的芯，各芯含有蔗糖；和(b)在所述颗粒状的芯上形成含有三氯半乳蔗糖的层。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，步骤(b)包括用含有三氯半乳蔗糖的水性混合物锅包衣所述颗粒状的芯并干燥包衣的芯，以形成至少一部分增甜剂组合物。
24.如权利要求23所述的方法，其还包括向所述至少一部分增甜剂组合物中加入颗粒状的蔗糖。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述水性混合物中基本所有的三氯半乳蔗糖都溶解在所述混合物中。
26.如权利要求23所述的方法，其还包括重复步骤(b)至少一次。
27.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述干燥是在约52-66℃之间进行的。
28.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述水性混合物还含有粘合剂。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述粘合剂基本由蔗糖组成，所述水性混合物含有20重量％-60重量％的水，15重量％-55重量％的蔗糖，15重量％-35重量％的三氯半乳蔗糖。
30.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述粘合剂基本由蔗糖组成，所述水性混合物含有35重量％-45重量％的水，31重量％-41重量％的蔗糖，18重量％-28重量％的三氯半乳蔗糖。
31.由以下步骤制备的增甜剂组合物(a)提供多个颗粒状的芯，各芯含有蔗糖；和(b)通过用水性混合物包衣所述颗粒状的芯来在所述颗粒状的芯上形成含有三氯半乳蔗糖和蔗糖的层，并干燥所述的包衣的芯，以形成所述增甜剂组合物，所述水性混合物含有蔗糖和三氯半乳蔗糖。
全文摘要
增甜剂组合物及其制备方法。所述组合物含有颗粒，所述颗粒具有芯和在芯上的层。所述芯含有一种或多种营养性增甜剂，例如蔗糖，在芯上的层含有三氯半乳蔗糖。除三氯半乳蔗糖外，所述层可任选地含有粘合剂和/或非营养性增甜剂。所述组合物可仅含有该颗粒(除其它不重要的物质)，或它可含有与仅含有营养性增甜剂(例如蔗糖)的颗粒混合的该颗粒。本发明的组合物显示出很多优点，包括良好的甜度均一性和在加速老化条件下的良好稳定性。
文档编号C13B50/00GK1934277SQ200580009395
公开日2007年3月21日 申请日期2005年3月8日 优先权日2004年3月23日
发明者R·沃日瑞尼 申请人:麦克内尔-Ppc股份有限公司