发明领域
本发明涉及可食用和/或可生物降解的材料，并且涉及用于承受(hold)食物和液体以供消耗的可食用和/或可生物降解的容器。具体地，本发明涉及能够长时间承受热和/或冷液体的可食用杯，吸管，和其他容器。本发明及其实施方式还涉及由天然成分制成的容器，该容器可具有延长的保质期，并且足够坚固以用于各种应用。
背景
由塑料或衬有塑料的纸制成的一次性杯子由于其低成本和便利性而成为可重复使用的饮用杯子的常用替代物。聚苯乙烯泡沫和纸杯均可长时间承受热液体。由塑料材料制成的一次性饮用吸管也同样是常见的。但是，一次性杯子和吸管对环境不利。因为它们不可生物降解，所以它们会弄脏环境或充满填埋场。另外，一次性杯子中使用的塑料来源于化石燃料。
可食用的杯子是对环境更好的一次性杯子的替代物。可食用的杯子不会产生一次性杯子的有害废物，因为它们被食用或在丢弃后迅速生物降解。最常见的可食用的杯子的类型，例如冰淇淋锥形桶，由烘烤的面团制成。将面糊倒入模具中，然后烘烤，围绕心轴形成面团，然后烘烤，或者烘烤并快速成型，藉此制成这些杯子。但是，这些类型的可食用的杯子不能长时间承受液体，因为它们不防水。
该问题的一种解决方案是在面团杯子上涂覆防水层。授予petrini的美国专利号6,068,866公开了一种由两次烘烤的糕点制成的可食用的杯子，其具有由糖，水，淀粉，和胶制成的防水层，能够容纳冷热饮品而不会泄漏或失去其结构完整性。但是，这种杯子仍受限于烘烤面团的结构完整性。由于烘烤面团的脆性和陈化的趋势，所得的可食用杯子不是很耐用，因为它容易破裂或浸湿，受限于某些使用场景，并且保质期有限。
另一种类型的可食用杯子由脱水的水果或蔬菜制成。授予woods的美国专利号6,423,357公开了一种由脱水水果或蔬菜制成的可食用容器，该水果或蔬菜成形为条状并围绕心轴包裹。但是，脱水的水果和蔬菜与液体接触时容易再水化。另外，此类杯子不仅受到脱水水果或蔬菜的强度限制，叉难以将脱水的材料形成为杯子形状。
聚乳酸或聚丙交酯(pla)可用于制造广泛种类的多种容器。尽管pla作为石油基塑料的天然的生物基和可生物降解的替代品在市场上销售，但pla在天然条件下不可生物降解。此外，pla仅可在特定工业条件下堆肥，因此不是其他塑料的对环境友好的替代品。
因此，需要对现有的一次性容器进行改进，使其可生物降解，易于形成为适当的形状，并且可以在不损失其结构完整性的情况下长时间承受热和冷液体。
消费者非常期望无糖食品和饮料满足某些饮食限制或具有不促进蛀牙的独特优势。但是，无糖甜品的粘度或刚度往往比相应的糖基质低，使得无糖甜品更难以加工。
因此，需要对可食用，可生物降解和/或可堆肥的现有的一次性容器进行改进。特别是对于低糖或无糖的消耗品，需要可食用和可生物降解的低糖或无糖的容器，以及用于制备这种容器的方法。
技术实现要素：
为了有效替代一次性杯子，吸管或其他容器，本发明的容器优选能够承受食物和饮料的高温和低温。特别地，鉴于消费者对咖啡和其他饮料的大量需求，用替代性可食用材料制成的杯子和吸管应当能够承受冷热液体这两者。尽管目前存在一些可食用容器的示例，但是大多数缺乏承受不同温度的液体所需的结构完整性和多功能性。本发明解决了这些以及其他缺点，并提供了一种无糖或低糖的可食用和可生物降解的容器，该容器具有足够的脊度以用作杯子或吸管，同时还能够长时间承受热和/或冷的饮料。
本发明提供了可食用和/或可生物降解的容器，其包含诸如藻酸盐或琼脂的水状胶质，水，以及可选的其他成分，包括一种或多种非糖甜味剂，调味剂，着色剂，活性成分，食用油，增塑剂和天然防腐剂。容器还可涂覆有可食用的涂层，例如，以增强防水性，改善保质期，和/或减少容器的粘性，或向容器提供风味，颜色或图案。所述容器可长时间承受液体，优选超过约一小时。容器可以是杯子或饮用吸管的形式。该容器是可生物降解的，而且是可堆肥的。
本发明还提供用于生产可食用和/或可生物降解的容器的方法。该方法包括将包含水状胶质，水和可选成分的混合物引入模具中，该模具包含至少一个内模(innerform)和一个或多个外模(outerform)，使水状胶质凝固(set)，移除模具外模(outermoldform)，使水状胶质在模具内模上时脱水，然后从模具内模上移除容器。
在其他实施方式中，用于生产容器的方法包括挤出包含水状胶质，水和可选成分的混合物。该方法可以进一步包括通过将交联剂施加到容器上来使水状胶质交联。
发明详述
如本文所用，术语“无糖”是指所述组合物或容器基本上不含食糖(dietarysugar)，例如葡萄糖，蔗糖和果糖。如本文所用，术语“低糖”是指可食用组合物，特别是其加工后的形式，含有小于10重量％的食糖，优选小于约5重量％。
如本文所用，除非另有说明，容器中成分的百分比为重量百分比。
如本文所用，术语“可食用”是指可以被消费者安全地消耗，但是可以是或可以不是可口的或容易消耗的物品。
如本文所用，术语“可生物降解的”是指能够在典型的环境条件下通过生物(例如微生物)的作用分解成无害产物的物品。
如本文所用，术语“可堆肥的”是指能够在天然组成条件下分解成无害天然产物的物品。因此，当一种材料可在堆肥过程中进行生物降解时，优选在天然发生的堆肥条件下通过天然产生的微生物的作用进行降解，并在指定的时间范围内实现高度降解时，则称之为可堆肥。优选地，可堆肥的材料在天然(家庭)堆肥条件下在少于一年的时间内，优选在少于约6个月的时间内降解至少约60％，或至少约80％或至少约90％。
在优选的实施方式中，根据en-13432中提供的定义，确定材料是“可生物降解的”和“可堆肥的”。根据en-13432，生物降解性是指材料通过微生物的作用而转化为co2的能力。可以使用实验室标准测试方法en-14046(也公开为iso14855：受控堆肥条件下的生物降解性)测量该性质。为了表现出完全的生物降解性，在6个月或更短的时间内达到至少90％的生物降解水平。
优选地，本文所述的材料还显示出高崩解性，即，最终堆肥中的碎解和失去可见性(不存在可见污染)。可以使用中试堆肥测试(en14045)来测量崩解，其中，将测试材料的样本与生物废物堆肥3个月，并用2mm的筛子对最终的堆肥进行筛选。尺寸大于2mm的测试材料残留物的质量应小于测试材料原始质量的10％。
本文所述的容器包括水状胶质。该容器可进一步包含另外的成分，包括非糖甜味剂，调味剂，着色剂，活性成分，增塑剂，食用油，和天然防腐剂中的一种或多种。容器还可涂覆有可食用的涂层，以增强防水性，延长保质期，和/或减少容器的粘性，或为容器提供风味，颜色或图案。所述容器可以长时间承受液体，优选超过约一小时。
本发明还提供用于生产容器的方法。在一个实施方式中，该方法包括将包含水状胶质，水和可选成分的混合物引入包含至少一个内模和一个或多个外模的模具中，使该水状胶质凝固，移除模具外模，使该水状胶质在模具内模上时脱水，然后从模具内模上移除容器。在另一实施方式中，将包含水状胶质，水和可选成分的混合物挤出以提供容器，随后进行可选的交联。
水状胶质
本发明的可食用材料包含一种或多种水状胶质。水状胶质是与水结合时会胶凝的多糖。许多水状胶质可以通过施加或消除热来改变其物理性状和特性，并具有在低浓度下增稠并形成凝胶的能力。水状胶质包括琼脂，果胶，角叉菜胶，kappa/iota角叉菜胶，明胶，玉米淀粉，结冷胶，瓜尔胶，阿拉伯胶，异麦芽酮糖，魔芋，卵磷脂，剌槐豆胶，麦芽糊精，甲基纤维素，藻酸钠，黄原胶，和木薯淀粉。所述水状胶质可以是所列水状胶质的混合物。优选的水状胶质来源于生物，例如来源于细菌或植物，特别优选的水状胶质来源于海藻。优选的水状胶质包括琼脂，角叉菜胶和藻酸盐，或其组合。特别优选琼脂和藻酸盐。
琼脂(agar)，也称为琼脂(agar-agar)，是水状胶质和来源于动物的明胶的天然植物对应物。琼脂是一种无味的胶凝剂，源自红藻中的一种多糖，在细胞壁中积聚。从化学意义上讲，琼脂是由糖半乳糖的亚单元组成的聚合物。该物质的主要来源是菊花心江蓠(gracilarialichenoides)。
藻酸盐是通常来源于海藻的天然聚合物，包含d-甘露糖醛酸和1-古洛糖醛酸单元的线性共聚物。从结构上讲，藻酸盐是线性的非支链聚合物，包含β(1-4)连接的d-甘露糖醛酸(m嵌段)和α(1-4)-连接的1-古洛糖醛酸(g嵌段)残基的共价连接的嵌段，还可包含交替的古洛糖醛酸和甘露糖醛酸(m/g嵌段)的片段。藻酸盐是具有不同含量的g嵌段和m嵌段的异质聚合物。
海藻酸盐广泛存在于棕色海藻中，例如紫苏属，硬藻属，昆布属，海带属，巨藻属(lessonia)，巨海带属(macrocystis)，马尾藻属，和陀螺珊瑚属。藻酸钠是优选的藻酸盐形式，因为它是广泛市售的，并且是从海藻来源加工藻酸盐的第一副产物。
藻酸盐聚合物可在多种二价阳离子(例如ca2+，mg2+等)的存在下通过使聚合物上的羧酸酯基交联而形成离子交联。
决定藻酸盐凝胶的刚度或柔韧性的因素包括藻酸盐的相对m/g比和藻酸盐与交联的m2+阳离子的化学计量。高g嵌段含量会产生强脆性凝胶，而高m嵌段含量则会提供更柔韧的凝胶。在一些实施方式中，特别是对于饮用吸管，藻酸盐可包含高g-嵌段藻酸盐，可选地添加一些高m/g嵌段藻酸盐。高g-嵌段藻酸盐可具有大于1∶2，或大于约1∶1，或大于约2∶1，或大于约3∶1的g∶m比。优选的高g-嵌段藻酸盐具有约1∶2至4∶1的g∶m比。藻酸盐的g∶m/g∶m之比可为约2∶1∶1至约4∶1∶1，例如约2∶1∶1，或约3∶1∶1或约4∶1∶1。容器中使用的藻酸盐可以是不同异质藻酸盐的混合物。
可以用作藻酸盐来源的海藻种类m-嵌段，m/g-嵌段和g-嵌段的相对量如下：
特别是在最终的脱水后的容器中，所述容器可包含约15重量％至约98重量％的水状胶质。在其他实施方式中，所述容器可包含约20重量％至约90重量％的水状胶质；或约25重量％至约80总量％的水状胶质，或约30重量％至约65重量％的水状胶质，或约45重量％至约60重量％的水状胶质，或约40％至约50％的水状胶质，或约50％至约60％的水状胶质。
水基液体
可食用材料中的水可以纯水或水基液体的形式提供。根据一些实施方式，可以使用水，例如过滤水，蒸馏水，纯净水，泉水，和矿物质水。可替代性地或另外使用的其他水基液体是果汁，浓缩果汁，牛奶，糖蜜，树汁，和仙人掌汁，酒精饮料，能量饮料，含咖啡因的咖啡，去咖啡因的咖啡，苏打水，坚果奶，椰奶，调味奶，调味水，茶，茶浸液，热巧克力，苹果汁，冷榨果汁，运动饮料，椰子水，发酵液(例如康普茶和格瓦斯)和草药浸液。
在一些实施方式中，特别是对于琼脂基的容器，该容器可以包含约35重量％至约70重量％的水。在其他实施方式中，该容器可包含约35重量％至约65重量％的水，或约45重量％至约65重量％的水，或约40重量％至约55重量％的水，或约40重量％至约50重量％的水。
在其他实施方式中，在脱水过程中基本上将水从容器中除去，提供的容器具有小于10重量％的水，或小于约5重量％的水，或小于约1重量％的水。特别地，含藻酸盐的容器可具有低的最终水含量。
本文所述的容器的实施方式可进一步包括一种或多种另外的成分，例如以下更详细描述的调味剂，颜色，香料，酸，活性成分或其组合。
非糖甜味剂
容器可以包含低卡路里，或者优选地，包含零卡路里甜味剂。优选的甜味剂是来源于生物来源，尤其是来源于植物来源的甜味剂。甜味剂可以包括甜叶菊，赤藓糖醇，和罗汉果等中的一种或多种。甜味剂还可以包括糖替代品，例如麦芽糖醇，乳糖醇，甘露醇，木糖醇，或山梨糖醇。
食用油
容器可以可选地包含一种或多种食用油。食用油优选来源于植物植物来源。食用油可包括植物甘油，棕榈油等中的一种或多种。食用油可以是香精油。食用油在容器中的量可以是容器的约10重量％。食用油在容器中的量可以是约1重量％至约10重量％，或约2重量％至约5重量％。
增塑剂
容器可以可选地包含一种或多种可食用的增塑剂。增塑剂可以改变水状胶质混合物的质地和/或粘度，以提供一种或多种期望的性质，包括增加的加工容易性，更期望的类似于塑料的性质(即，回弹)，并且还提供可以被咬穿的材料。增塑剂可包括食用油，甘油，糖醇(如麦芽糖醇，山梨糖醇或木糖醇)，微晶纤维素，阿拉伯树胶，虫胶(shellac)，壳聚糖，genepin，纳米乳液，藻油，椰子油，加工的乳木果油，酯胶，巴西棕榈树蜡，ethocell，玉米蛋白，或其混合物。优选的增塑剂是甘油。
增塑剂在容器中存在的量可以是约0重量％至约70重量％，或约5％至约60％。
在水状胶质提供更具脊度(ridged)的凝胶的实施方式中，例如对于藻酸盐，特别是对于高g-嵌段藻酸盐，该容器可包含5-约70重量％的增塑剂：或15重量％至约65重量％的增塑剂；或约25重量％至约65重量％的增塑剂，或约40重量％至约60重量％的增塑剂，或约50重量％至约60重量％的增塑剂。容器也可针对不含增塑剂的某些应用来制作。
调味剂
容器还可以包括一种或多种调味剂和/或香料。适用于本发明的调味剂和香料优选来源于天然来源，例如植物，草药，香料等。多种调味剂和/或香料可包括但不限于葡萄柚，樱桃，抹茶绿茶，香草，巧克力，覆盆子，草莓，蔓越莓，西番莲，苹果，蓝莓，木瓜，柠檬，酸橙，香槟，葡萄，香蕉，西瓜，蜂蜜，桃子，橙子，猕猴桃，石榴，李子，椰子，柚子等，或其任意组合。调味剂还可包括一种或多种可食用的花香剂，例如玫瑰水，大马士革玫瑰，茉莉花，薰衣草等。调味剂的代表性实例可获自abelei，thetecteam，virginiadare，silesia，carmiflavors，fruitd′or，americanfruitflavors，lakewoodorganic，和comaxflavors，其含量约为0.1重量％至10重量％。在一些实施方式中，不使用调味剂。
着色剂
着色剂可以用于使可食用材料着色。着色剂可以作为可选成分添加到预加工混合物中，或者可以作为可食用涂层施加到容器上。优选着色剂来源于植物来源，并且以约0.1重量％至约10重量％的量存在于组合物中。代表性的着色剂可获自ddwcolorhouse，foodingredientsolutions，gnt，naturalflavorsinc.，和sensientfoodcolors。根据所选择的一种或多种着色剂，可食用杯子可以是半透明，不透明，或透明的。一些实施方式可以不含任何着色剂。可以施加着色剂以提供特定的外观，例如条纹，色块，从一种颜色褪色到另一种颜色，整体颜色变化，扎染或大理石漩涡。
活性成分
容器可以包括一种或多种活性成分。可以作为有效成分包括在内的材料包括维生素，矿物质，植物营养素(例如类胡萝卜素，类黄酮，白藜芦醇，和芥子油苷)，抗氧化剂，纤维，脂肪酸(例如omega-3脂肪酸)，刺激物(stimulant)(例如咖啡因和
维生素可包括维生素a，b-复合物(例如b-1，b-2，b-6和b-12)，c，d，e和k，烟酸和酸性维生素，例如泛酸和叶酸和生物素。矿物质可能包括钙，铁，锌，镁，碘，铜，磷，锰，钾，铬，钼，硒，镍，锡，硅，钒和硼。
具体活性物质可包括例如咖啡因，β-葡聚糖，异黄酮，木脂素，番茄红素，大蒜素，芥子油苷，柠檬苦素，多酚，儿茶素(例如表焙儿茶素-3-没食子酸酯，表焙儿茶素，表儿茶素-3-没食子酸酯，表儿茶素)，酚类，ω-脂肪酸(包括epa和dha)，共轭亚油酸，辣椒，人参，紫锥菊，可乐果，西番莲，圣约翰草(st.johnswort)，麻黄/瓜拉那，卡法根(kavakava)和甘菊。
天然防腐剂
容器可包含一种或多种天然防腐剂。防腐剂可以是抗氧化剂，例如生育酚。防腐剂可包含柠檬酸。也可以使用替代品，例如柠檬汁，柠檬粉，抗坏血酸，酒石酸，苹果酸，和酸味盐。
涂层
容器可以涂覆有可食用的涂层以增强防水性并延长保质期。对于某些容器，涂层可降低容器的粘性。在一个实施方式中，可食用涂层包含植物油，包括但不限于椰子油，棕榈油，山毛榉油，蓖麻油，棉籽油，落花生(groundnut)油，榛子油，橄榄油，棕榈仁油，花生(peanut)油，果皮油，罂粟油，黑加仑籽(blackcurrentseed)油，亚麻籽油，紫红花油，杏油，葡萄干籽油，油菜籽油，米糠油，红花油，芝麻油，葵花籽油，姜黄油，大豆油，杏仁油，巴西坚果油，腰果油，澳洲坚果(macadamia)油，蒙刚果油(mongongonutoil)，松子油，开心果油，和核桃油；短链或中链或长链甘油三酸酯，甘油单酸酯和/或甘油二酸酯；糖果釉；乙酰化甘油单酸酯；可食用蜡，如蜂蜡；和虫胶。在优选的实施方式中，可食用的涂层包含可食用的蜡，例如蜂蜡，米糠蜡或高分子胶蜡(carnubawax)。在一个实施方式中，可食用的涂层可以在容器已经被成型和干燥之后施加到容器上。在其他实施方式中，可食用涂层可以在干燥过程中施加到容器上。可以通过喷涂，浸涂，刷涂，可食用的喷墨印刷来施加涂层，或者施加到容器的内表面和/或外表面上。
交联
容器中的水状胶质可以通过添加交联剂来交联。交联可以为最终产品提供改进的性质，例如刚度，拉伸强度，和耐水性。优选的交联剂是无毒的和/或基本上可以从容器中除去，因此不影响容器容纳可饮用的液体或食品的用途。
交联剂可以是金属阳离子，特别是当水状胶质是藻酸盐，角叉菜胶或果胶时。交联剂可以在加工前(即通过成型，浇铸，挤出)至其最终形状之前加入到含有水状胶质的混合物中，只要与交联剂的反应不干扰后续的加工即可。在将容器加工成其最终形状之后，可以将交联剂施加到容器上。将交联剂施加到容器上时，可通过刷涂，浸渍，喷雾等方式将交联剂的溶液施加到容器的一个或多个表面上。在一些实施方式中，将容器浸入交联剂的溶液中。
特别是当水状胶质包含藻酸盐时，可以通过使藻酸盐暴露于具有2+电荷的金属阳离子来使容器交联。用于使藻酸盐交联的优选的金属阳离子包括ca2+和mg2+。平衡离子可以是任何可接受的无毒阴离子，例如卤化物(氯离子，溴离子，氟离子，优选氯离子)。可以将金属阳离子以金属盐水溶液的形式施加到容器上。可以通过喷雾，刷涂，浸渍等将金属盐溶液施加到容器上。优选地，使金属盐溶液与容器接触足够的时间，以使金属阳离子扩散到容器中并使藻酸盐交联。水溶液中金属盐的浓度可以为2重量％至饱和，更优选为约5重量％至约15重量％。
处理
本发明的容器可以通过成型，浇铸或挤出包含水状胶质，水，和可选成分的组合物来制备。
本发明的容器可以根据以下提供的步骤制备：
对于热活化的水状胶质，通过以下步骤制备预处理混合物：
(a)将水状胶质添加到水和/或水基液体中以提供混合物预处理混合物；
(b)加热包含水状胶质的混合物以活化水状胶质；
(c)可选地通过水的蒸发浓缩加热的混合物；
(d)可将混合物冷却至预浇铸温度；
(e)可选地，在添加水状胶质之前和/或在水状胶质热活化之前，将其他成分添加到水或水基液体中，和/或在混合物冷却至预浇铸温度后添加，以提供最终的预处理混合物。
在其他实施方式中，预处理混合物通过以下步骤制备：
(a)将水状胶质添加到水和/或水基液体中以提供混合物预处理混合物；
(b)可以在添加水状胶质之前或之后添加可选成分，包括增塑剂，着色剂，调味剂等；
(c)可将混合物冷却至预处理温度；
容器可以由包含水状胶质和其他成分的预处理混合物通过以下步骤制备：
(i)通过将水状胶质的预处理混合物引入包括内模和外模的模具中来形成容器的形状；
(ii)使水状胶质凝固；
(iii)移除外模；
(iv)在使容器保持在内模上的同时使容器脱水；
(v)移除内模；
(vi)可选地，涂覆容器；
(vii)可选地，在步骤(iii)，(iv)或(v)中的一个或多个之后，将包含交联剂的溶液施加到容器的一个或多个表面上。
或者，通过以下步骤从包含水状胶质和其他成分的预处理混合物制备容器：
(i)挤出预处理混合物；
(ii)将包含交联剂的溶液施加到容器的一个或多个表面上；
(iii)使容器脱水。
挤出可以是管挤出，例如以形成吸管。挤出可以在心轴上。当在心轴上挤出时，可在从心轴上取下容器之前，在组合物在仍在心轴上时进行脱水。
在一些实施方式中，并且特别是对于热活化的水状胶质(例如琼脂)，将水状胶质添加到水和/或水基液体中以提供包含约1至约6％的水状胶质的预处理混合物，优选包含1-5％的水状胶质。加热并搅拌混合物。通常进行加热直到混合物达到约80℃至约100℃的温度。可以加热混合物直至沸腾。可以将温度保持足够的时间以活化水状胶质。可以将混合物在高温下保持约1分钟至约1小时的时间。
在制备可食用材料的过程中，水可能由于蒸发而损失(例如，通过烹饪/沸腾和/或通过自然或强制干燥)。例如，在水状胶质的加热和活化期间，水可以从混合物中蒸发而浓缩水状胶质。因此，烹饪后的水状胶质混合物中的水含量重量可以小于初始的水状胶质混合物的重量。在一些实施方式中，损失了不高于约35％的初始的水。在一些实施方式中，损失了约5％-30％的初始水，或损失了约15％至约25％的初始水。
根据某些实施方式，并且特别是当水状胶质是琼脂，壳聚糖，结冷-瓜尔-黄原胶，魔芋时，并且最特别地，该容器是由包含约1.5重量％至约5重量％的水状胶质和约80重量％至约98.5重量％的水，或约85重量％至约98％的水，或约95％至约98％的水的预处理混合物制成的。
当水状胶质是藻酸盐时，该容器可由包含约0.5％至约40％的藻酸盐，或约1至约30％的藻酸盐，或约3％至约20％的藻酸盐，或约5％至约15％的藻酸盐，或约7％至约13％的藻酸盐的预处理混合物制成。
预处理混合物可以进一步包含约0.5％至约40％，或约1至约30％，或3％至约25％，或约5％至约20％，或约8％至约20％的增塑剂，例如甘油。藻酸盐与增塑剂的重量比可以为约1∶2至约2∶1，或约1∶1.5至约1.5∶1，或约1∶1至1∶1.5。在一些实施方式中，预处理混合物可不含增塑剂。
如果在高温下活化水状胶质溶液，特别是如果通过沸腾来活化水状胶质溶液，则可以在容器成型之前将所得的水状胶质溶液冷却至预成型温度。在该实施方式中，可在容器成型之前将水状胶质混合物的温度冷却至约60℃至约90℃，或约75℃至约85℃的温度。
在其他实施方式中，并且特别是对于包含藻酸盐作为水状胶质的预处理混合物，可以在成型，浇铸或挤出之前将预处理混合物冷却。可以将预处理混合物冷却至约0℃至约10℃之间的温度。可以将预处理的混合物冷却1至48小时。
用于容器的其他成分可以在制备最终水状胶质溶液的过程中的任何时间点添加到水状胶质混合物中。在添加水状胶质之前，和/或在水状胶质热活化之前，将其他成分添加到水或水基液体中，和/或在将混合物冷却至预浇铸温度后添加其他成分以提供最终的预处理混合物。特别地，在成分暴露于高温而可能降解的情况下(例如在水状胶质活化过程中的沸水)，优选在热活化后但在容器的浇铸或成型之前将这些成分加入到水状胶质混合物中。
一旦制备了最终水状胶质混合物，就可以将其挤出，成型，或浇铸成用于容器的多种形状。容器例如可以使用聚碳酸酯或食品级有机硅模具来成型。模具可包括至少一个，以及多达三个或更多的单独部分。模具将包括至少一个内模，其限定了容器的内部的形状。模具通常还将包括一个或多个外模，其限定了容器的外表面的形状。在其他实施方式中，可以使用其他材料和成型工艺来制造容器。
允许容器在模具中凝固(固化)。容器凝固后，将模具的外模移除。优选地，直到容器的后续脱水之后才将容器从内模中移出，以避免容器形状的变形。可以用脱模剂对模具进行预处理，以帮助从容器移除模具。脱模剂可以选自植物油。
为了使容器在脱水过程中保持尺寸和形状，可在其仍处于内模上时进行脱水。脱水通过去除多余的水分来帮助增强容器的结构完整性，以使材料更加耐用。一旦将可食用材料成型并移除模具外模，通常对容器进行脱水。在容器的一个实施方式中，一旦已经从容器移除了一个或多个模具外模，就将模具内模上的容器放置在金属托盘上并移入脱水机中以去除多余的水分。
脱水器可以是商用脱水器，对流烘箱，真空脱水器等。脱水温度可以为约35至约70℃，或约40至约60℃。可以将容器在脱水器中放置约一小时至约二十四小时，直到容器具有适当的质地和水分含量。
在一个实施方式中，容器的净水损失接近来自预处理混合物的水的100％。在一些实施方式中，脱水导致的水损失不高于容器的96重量％。在另一个实施方式中，容器因脱水导致的净水损失为容器重量的约80％至约95％，或容器重量的约85％至约95％。特别地，对于藻酸盐基容器，因脱水导致的水损失可为90重量％至约99.99重量％。
最终的脱水容器可具有约35％至约70％的水分含量。在其他实施方式中，最终容器的水分含量为约35重量％至约65重量％，或约45重量％至约65重量％，或约40重量％至约55重量％。在其他实施方式中，水分含量为约40％至约50％。在其他实施方式中，特别是对于藻酸盐基的容器，最终的水含量可以是约0重量％至4重量％。
可以监测脱水过程中水的去除，以确保达到所需的最终水分含量。在一些实施方式中，可以监测容器的重量以确定脱水期间和/或之后容器的水分含量。
脱水后容器的壁厚可以为约0.1mm至约3mm。对于诸如杯子的容器，壁厚可以为约0.5至约3mm或约0.7mm至约2mm。对于饮用吸管，壁厚可以为约0.1mm至约0.8mm。
一旦容器脱水，就可以对其进行涂覆以增强防水性并为最终产品提供光滑的表面修饰。容器可以涂覆有蜡基的可食用涂层。容器可以涂覆有可食用的涂层，该涂层用于向容器提供具有光泽且闪耀的表面修饰并减少粘性。该涂层还可以将容器的保质期延长至十二个月而无需冷藏。可以通过任何常规方法施加涂层，包括喷雾，喷涂，辊涂，浸渍等。
可以通过喷雾工艺在容器上施加涂层。可以将容器放置在旋转的表面上，并在容器旋转时将涂层喷雾剂施加到容器的外表面。内表面也可以通过喷雾来涂覆。涂覆的容器例如用风扇干燥不多于二十四小时。涂层可使可食用物体的总重量增加约0.1克至约2克，更优选为约0.2克至约1.2克。可食用涂层还可以促进容器用于承受温度范围为32至180华氏度的热液体，例如咖啡，茶，汤，热巧克力，和其他饮料。根据某些实施方式，可食用涂层可使容器能够承受约160华氏度的液体一小时以上，优选承受三小时或更久。涂层的厚度可以为约0.5mm至约3mm，更优选为约1mm。
可食用材料也可以成型为不同的形状。在一个实施方式中，容器为适于承受饮料的杯子的形式。在一些实施方式中，可食用杯子可长时间容纳低粘度的液体，例如水，果汁，牛奶，酒精饮料，咖啡，茶，运动饮料，苏打水，和其他饮料，而不降解，优选在一个小时或更长时间内不降解。
在另一个实施方式中，容器是饮用吸管。饮用吸管还可适于在长时间内用于消耗冷或热饮料而基本上不降低功能性，优选超过一个小时或更长时间。饮用吸管可以具有任何构造，例如圆柱形饮用吸管，汤匙吸管，鸡尾酒吸管，泡沫茶吸管等。吸管的内径可为约2mm至约15mm，或约3mm至约10mm。
除了杯子和吸管之外，该容器还可以是使用相同成分的其他容器，盖，器皿，和其他桌面容器的形式。容器的其他实施方式在本发明的范围内。这样的实施方式可以是饮具，例如茶杯，马克杯，高脚杯，烈酒杯，鸡尾酒杯，低球(lowball)，和高球；扁平餐具，例如勺子，刀，叉，和用具；桌面餐具，例如盘子，碟子，和碗；服务用具，例如大浅盘，大容量碗，水罐，和壶。
容器的另一个实施方式是用于容纳食物馅料的可食用壳或杯子。可食用的薄膜，皮和壳可用于形成糖果，面食，例如意式馄饨，饺子，馄饨，糯米团，和玉米饼的皮，用于包裹或包装食品馅料，如糖浆，果冻，甘纳许，巧克力，肉，蔬菜，奶酪，水果，坚果，冰淇淋，酱，花生酱，糖浆，糖，和糖果。用于容纳或包装食物馅料的可食用食物壳或杯子也可被冷冻以承受冷冻成分，例如冰淇淋。在另一个实施方式中，可食用材料可以包括用于承受用于注入饮料的调味料的冰冻的肠衣(casing)。
在其他实施方式中，本文公开的材料可以用作可食用和/或可生物降解的薄膜或涂层。
可食用材料还可用于在亲密产业中形成可食用衣物，例如可食用女性内衣，可食用内衣，可食用饰品和玩具。用于制备可食用材料的成分的浓度可以按重量调节，以产生更软，更柔韧的材料或更硬，更刚性的材料。
发明内容
本发明提供以下非限制性方面：
方面1：低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其包含水状胶质。
方面2：根据方面1的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，在最终的脱水后容器中包含15重量％至约98重量％的水状胶质；或约20重量％至约90重量％的水状胶质；或约25重量％至约80重量％的水状胶质，或约30重量％至约65重量％的水状胶质，或约45重量％至约60重量％的水状胶质，或约40重量％至约50重量％的水状胶质，或约50重量％至约60重量％的水状胶质。
方面3：根据方面1的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，包含约40重量％至约50重量％的水状胶质。
方面4：根据方面1-3中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述水状胶质选自琼脂，果胶，角叉菜胶，kappa/iota角叉菜胶，明胶，玉米淀粉，结冷胶，瓜尔胶，阿拉伯胶，异麦芽酮糖，魔芋，卵磷脂，剌槐豆胶，麦芽糖糊精，甲基纤维素，藻酸钠，黄原胶，和木薯淀粉中的一种或多种。
方面5：根据方面1-4中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述水状胶质来源于生物来源，或来源于植物来源。
方面6：根据方面1-4中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述水状胶质来源于海藻来源。
方面7：根据方面1-4中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述水状胶质选自琼脂，角叉菜胶和藻酸盐，或其组合。
方面8：根据方面1-4中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述水状胶质是琼脂。
方面9：根据方面1-4中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述水状胶质是藻酸盐。
方面10：根据方面9的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述藻酸盐包括高g嵌段藻酸盐。
方面11：根据方面10的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中藻酸盐包括g∶m比约为1∶2至4∶1的藻酸盐；或g∶m比大于1∶2，或大于约1∶1，或大于约2∶1，或大于约3∶1的藻酸盐。
方面12：根据方面9至11中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中藻酸盐与2+金属阳离子交联。
方面13：根据方面12的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中2+金属阳离子为ca2+。
方面14：根据方面1-13中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，还包含增塑剂。
方面15：根据方面14的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述增塑剂包括选自食用油，甘油，诸如麦芽糖醇，山梨糖醇或木糖醇的糖醇，微晶纤维素，阿拉伯树胶，虫胶，壳聚糖，genepin，纳米乳液，藻油，椰子油，加工的乳木果油，酯胶，巴西棕榈蜡，ethocell，和玉米蛋白中的一种或多种。
方面16：根据方面14的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述增塑剂包括甘油。
方面17：根据方面14-16中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述增塑剂在所述容器中的存在量为约0重量％至约70重量％，或约5％至约60％。
方面18：根据方面14-16中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述增塑剂在所述容器中的存在量为5至约70重量％的增塑剂，或15重量％至约65重量％的增塑剂；或约25重量％至约65重量％的增塑剂，或约40重量％至约60重量％的增塑剂，或约50重量％至约60重量％的增塑剂。
方面19：根据方面1-8中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，还包含低卡路里，或优选地，零卡路里的甜味剂。
方面20：根据方面19的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述甜味剂选自甜叶菊，赤藓糖醇，和罗汉果中的一种或多种。
方面21：根据方面1-20中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，还包含一种或多种食用油。
方面22：根据方面21的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述食用油来源于植物植物来源。
方面23：根据方面21的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述食用油包含植物甘油或棕榈油。
方面24：根据方面21-23中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中该容器包含的食用油的量不高于该容器的约10重量％。
方面25：根据方面21-23中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中该容器包含的食用油的量为约1重量％至约10重量％。
方面26：根据方面21-23中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中该容器包含的食用油的量为约2重量％至约5重量％。
方面27：根据方面1-26中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，还包含一种或多种调味剂。
方面28：根据方面27的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述调味剂来源于天然来源，例如植物，草药，香料等。
方面29：根据方面27的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述调味剂选自葡萄柚，樱桃，抹茶绿茶，香草，巧克力，覆盆子，草莓，蔓越莓，西番莲，苹果，蓝莓，木瓜，柠檬，酸橙，香槟，葡萄，香蕉，西瓜，蜂蜜，桃子，橙子，猕猴桃，石榴，李子，椰子，和柚子中的一种或多种。
方面30：根据方面1-29中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，还包括一种或多种着色剂。
方面31：根据方面30的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述着色剂来源于植物来源。
方面32：根据方面1-31中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，还包括一种或多种活性成分。
方面33：根据方面32的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述活性成分选自维生素，矿物质，植物营养素(例如类胡萝卜素，类黄酮，白藜芦醇，和芥子油苷)，抗氧化剂，纤维，脂肪酸(例如omega-3脂肪酸)，刺激物(例如咖啡因)，氨基酸，多肽，植物药，和植物提取物中的一种或多种。
方面34：根据方面1-33中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，还包括一种或多种天然防腐剂。
方面35：根据方面34的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述天然防腐剂选自生育酚和柠檬酸中的一种或多种。
方面36：根据方面1-35中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，还包括一种或多种可食用涂层以增强防水性，延长保质期，和/或降低容器的黏性。
方面37：根据方面36的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述涂层包含植物油，包括但不限于椰子油，棕榈油，山毛榉油，蓖麻油，棉籽油，落花生(groundnut)油，榛子油，橄榄油，棕榈仁油，花生(peanut)油，果皮油，罂粟油，黑加仑籽(blackcurrentseed)油，亚麻籽油，紫红花油，杏油，葡萄干籽油，油菜籽油，米糠油，红花油，芝麻油，葵花籽油，姜黄油，大豆油，杏仁油，巴西坚果油，腰果油，澳洲坚果(macadamia)油，蒙刚果油(mongongonutoil)，松子油，开心果油，和核桃油；短链或中链或长链甘油三酸酯，甘油单酸酯，和/或甘油二酸酯；糖果釉；乙酰化甘油单酸酯；可食用蜡，如蜂蜡；和虫胶。
方面38：根据方面36的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述涂层包含可食用蜡，例如蜂蜡。
方面39：根据方面1-38中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中，所述容器能够承受液体至少约1小时。
方面40：根据方面1-38中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中，所述容器能够承受热液体和/或冷液体至少约1小时。
方面41：根据方面1-40中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述容器是杯子。
方面42：根据方面1-40中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器，其中所述容器是饮用吸管。
方面43：一种可食用和/或可生物降解的吸管，包含藻酸盐，以及可选的增塑剂。
方面44：根据方面43的可食用和/或可生物降解的吸管，包含20重量％至约90重量％的藻酸盐；或约25重量％至约80重量％的藻酸盐，或约30重量％至约65重量％的藻酸盐，或约45重量％至约60重量％的藻酸盐，或约40％至约50％的藻酸盐，或约50％至约60％的藻酸盐。
方面45：根据方面43或44的可食用和/或可生物降解的吸管，其中所述藻酸盐包含高g-嵌段藻酸盐。
方面46：根据方面45的可食用和/或可生物降解的吸管，其中藻酸盐包括g∶m比为约1∶2至4∶1的藻酸盐；或g∶m比大于1∶2，或大于约1∶1，或大于约2∶1，或大于约3∶1的藻酸盐。
方面47：根据方面43-46中任一项的可食用和/或可生物降解的吸管，其中藻酸盐与2+金属阳离子交联。
方面48：根据方面47的可食用和/或可生物降解的吸管，其中所述2+金属阳离子是ca2+。
方面49：根据方面43-48中任一项的可食用和/或可生物降解的吸管，还包含增塑剂。
方面50：根据方面49的可食用和/或可生物降解的吸管，其中所述增塑剂包括选自食用油，甘油，诸如麦芽糖醇，山梨糖醇或木糖醇的糖醇，微晶纤维素，阿拉伯树胶，虫胶，壳聚糖，genepin，纳米乳液，藻油，椰子油，加工的乳木果油，酯胶，巴西棕榈蜡，ethocell，和玉米蛋白中的一种或多种。
方面51：根据方面49的可食用和/或可生物降解的吸管，其中所述增塑剂包含甘油。
方面52：根据方面49-51中任一项的可食用和/或可生物降解的吸管，其中所述增塑剂在所述吸管中的存在量为约0重量％至约70重量％，或约5％至约60％。
方面53：根据方面49-51中任一项的可食用和/或可生物降解的吸管，其中所述增塑剂在所述吸管中的存在量为约5至约70重量％的增塑剂；或15重量％至约65重量％的增塑剂；或约25重量％至约65重量％的增塑剂，或约40重量％至约60重量％的增塑剂，或约50重量％至约60重量％的增塑剂。
方面54：根据方面1-53中任一项的可食用和/或可生物降解的容器或吸管，其中所述容器或吸管是可堆肥的。
方面55：根据方面1-53中任一项的可食用和/或可生物降解的容器或吸管，其中所述容器或吸管在天然(家庭)堆肥条件下在少于一年的时间内，优选在少于约6个月的时间内降解至少约60％，或至少约80％或至少约90％。
方面56：根据方面1-53中任一项的可食用和/或可生物降解的容器或吸管，其中，所述容器或吸管根据en-13432中提供的定义和方法是可生物降解的。
方面57：根据方面1-53中任一项的可食用和/或可生物降解的容器或吸管，其中，所述容器或吸管的使用实验室标准测试方法en-14046(也公开为iso14855：受控堆肥条件下的生物降解性)测量的生物降解性水平在6个月或更短的时间内达到至少90％。
方面58：根据方面1-57中任一项的可食用和/或可生物降解的容器或吸管，其中所述容器或吸管具有使用中试堆肥测试(en14045)测得的崩解，其中，将测试材料的样本与生物废物堆肥3个月，并用2mm的筛子对最终的堆肥进行筛选，其中尺寸大于2mm的测试材料残留物的质量小于测试材料原始质量的10％。
方面59：一种用于制造根据方面1-42中任一项的低糖或无糖的可食用和/或可生物降解的容器的方法，包括以下步骤：
将包含水状胶质，水和可选成分的热溶液引入包含至少一个内模和一个或多个外模的模具中，
使该水状胶质凝固，
移除模具外模，
使该水状胶质在处于模具内模上时脱水，
从模具内模上移除容器。
方面60：根据方面59的方法，其中所述将包含水状胶质，水和可选成分的热溶液包含约1.5重量％至约5重量％的水状胶质。
方面61：根据方面59或60的方法，其中所述水状胶质是琼脂。
方面62：根据方面61的方法，其中在脱水过程中的净水损失是容器的约80重量％至约95重量％。
方面63：根据方面61的方法，其中在脱水过程中的净水损失是容器的约85重量％至约95重量％。
方面64：根据方面61的方法，其中脱水后的容器的水分含量为约35％至约70％。
以下非限制性实施例用于说明本发明的某些实施方式，但不应解释为限制性的。基于本文提供的公开内容，变化形式和另外的或替代的实施方式对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
实施例
实施例1
向380克温滤水中加入13.5克(3.43％)琼脂，并在搅拌下加热混合物。将混合物煮沸至少约5分钟以活化琼脂的胶凝。将混合物蒸煮至300克的重量，其中包含4.5重量％的琼脂。将混合物冷却至80-85℃，并添加可选的成分，例如着色剂，调味剂和甜味剂。
实施例2
为了制备可食用杯子，将50克来自实施例1的热琼脂混合物倒入两部式的聚碳酸酯模具。使琼脂混合物凝固。从杯子中取出聚碳酸酯外模。将仍在内模上的杯子转移到125°f的脱水器中进行脱水。在脱水过程中，除去了46克水，使得最终杯子的重量为4克。冷却后，除去内模。
实施例3
为了制备可食用的吸管，将来自实施例1的热琼脂混合物倒入具有可移除内塞的圆柱形模具。使琼脂凝固。琼脂凝固后，将外模移除，使吸管留在内塞上。内塞上的吸管被转移到脱水器中。脱水和冷却后，将吸管从内塞移除，以提供可食用的饮用吸管。
实施例4
为了制备饮用吸管，使用搅拌器将藻酸钠与水和甘油混合至少8分钟。将所得面团冷却不多于48小时，直到温度接近5℃。将冷却的混合物装载至具有连接至平面推进挤出机的中空管模的挤出机中。将润滑的心轴对准模具中心，然后将面团以约12英寸的长度挤围绕心轴挤出。
将挤出的面团管和心轴放入交联溶液(10％cacl2，20-25℃)中并使其保持浸没至少1小时。从交联溶液中取出心轴和吸管，用室温水冲洗，然后浸入淡水中至少20分钟，取出并拍干。
将心轴和吸管放入脱水器中(100°f，3小时)。脱水后，将吸管在室温下冷却(凝固)不少于3小时，然后将其从心轴移除。
实施例5
通过挤出表1中提供的藻酸盐组合物来制备饮用吸管。
表1
b：水状胶质(粘合剂)
f：填料
p：增塑剂
使用实施例4的挤出方法挤出吸管，并且在表2中提供观察结果：
表2
实施例6
通过挤出表3中提供的藻酸盐组合物来制备饮用吸管。
表3
b：水状胶质(粘合剂)
f：填料
p：增塑剂
使用实施例4的挤出方法挤出吸管，并且在表4中提供了观察结果：
表4
实施例7
根据实施例4的挤出方法，通过挤出表6中提供的藻酸盐组合物来制备饮用吸管。
表5
使用不同量的高g-嵌段藻酸钠(2∶1g∶m)和高m/g藻酸钠(1∶1g∶m)制备吸管。尽管所有吸管都具有良好的性能，但是在这些条件下，含有更大量高g嵌段藻酸盐的吸管提供了最好的饮用吸管。