DE69409817T2

DE69409817T2 - Feuchtigkeitsarmer kaugummizusammensetzungen mit erythritol

Info

Publication number: DE69409817T2
Application number: DE69409817T
Authority: DE
Inventors: Kevin B. Berwyn Il 60402 Broderick; David W. River Forest Il 60305 Record; Henry T. Midlothian Il 60445 Tyrpin
Original assignee: WM Wrigley Jr Co
Current assignee: WM Wrigley Jr Co
Priority date: 1993-09-15
Filing date: 1994-09-15
Publication date: 1998-10-29
Anticipated expiration: 2014-09-16
Also published as: DE69409817D1; EP0719094A1; WO1995007624A1; AU7687394A; EP0719094B1; DK0719094T3; AU685508B2; CA2170499A1; CA2170499C; EP0719094A4

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf Kaugummi. Im engeren Sinne bezieht sich die Erfindung auf einen Kaugummi mit geringer Feuchtigkeit, der Erythritol enthält und eine verbesserte Lagerfähigkeit hat.
In vergangenen Jahren wurden Bemühungen unternommen, um Zucker und Zuckersirups, welche normalerweise in Kaugummi gefunden werden, durch andere Kohlenhydrate und Nichtkohlenhydrate zu ersetzen. Nichtzucker- oder zuckerfreier Kaugummi, der in seiner Beliebtheit wächst, benutzt Zuckeralkohole oder Polyole, um Zucker und Zuckersirups zu ersetzen. Die beliebtesten Polyole sind Sorbitol, Manitol und Xylitol. Neue Polyole werden unter Verwendung neuer Technologie entwickelt, um diese Polyole zu ersetzen. Neue Polyole haben verschiedene einzigartige Eigenschaften, die den Geschmack, die Textur und die Lagerfähigkeitseigenschaften von Kaugummi für den Verbraucher verbessern können. Nichtzucker-Polyole haben den Vorteil, daß sie nicht zur Zahnkaries des Verbrauchers beitragen und ebenso, daß sie von Diabetikern konsumiert werden können.
Es ist bekannt, daß Feuchtigkeitszunahme besonders schädliche Effekte in bezug auf die Lagerfähigkeit von Gummiprodukten hat. Im Falle von wasser- und zuckerfreien Kaugummis ist es vorteilhaft, Gummizusammensetzungen mit einem geringen Feuchtigkeitsanteil zur Verfügung zu stellen, um die schädlichen Effekte von Wasser auf unter anderem hochintensive Süßstoffe sowie Aspartam etc. zu verhindern. Daher ist es wichtig, daß Gummis mit geringer Feuchtigkeit keine Feuchtigkeit aus ihrer Umgebung aufnehmen, um akzeptierbare Süße, Geschmack und Textur zu erhalten, während gleichzeitig eine gute Lagerfähigkeit erhalten wird. Außerdem erzeugen viele Polyole Magenleiden, wenn sie in zu großer Menge konsumiert werden. Es wäre daher wünschenswert, einen nichtkariogenen Süßstoff zu verwenden, der keine Magenverstimmung auslöst.
US-Patent Nr. 5,120,550 offenbart einen Kaugummi, der mit einem Süßmittel, welches Erythritol und einen flüssigen Zuckeralkghol enthält, hergestellt ist.
EPA-Patentveröffentlichung Nr. 0 009 325 und die japanische Patentveröffentlichung Nr. 81-18180 offenbaren ein Verfahren zum Reduzieren von Zahnkaries mit einem zukkerfreien Kaugummi, der mit Erythritol hergestellt wird.
Süßende Zusammensetzungen mit geringer Kalorienzahl, die Meso-Erythritol enthalten, sind in US-Patenten Nr. 5,080,916 und Nr. 4,902,525, EPA-Patentveröffentlichung Nr. 0 325 790 und der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 89-225458 und Nr. 90-104 259 veröffentlicht.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 89-51045 veröffentlicht einen Kaugummi, der mit einer geschmolzenen Mischung aus Meso-Erythritol und Zuckern oder Zuckeralkoholen hergestellt ist.
EPA-Patentveröffentlichung Nr. 0 497 439 veröffentlicht einen Süßstoff, der den Gebrauch von sprühgetrocknetem Erythritol verwendet.
EPA-Patentveröffentlichung Nr. 0 511 761 veröffentlicht eine süßende Zusammensetzung, die aus Erythritol, Sorbitol und einem Glucoseoligomer hergestellt ist.
PCT-Veröffentlichung Nr. WO93/00828 veröffentlicht eine stabilisierte süßende Dipeptid-Zusammensetzung, die in Kaugummi nützlich ist und Erythritol enthalten kann.
Andere Patente und Veröffentlichungen, die Erythritol beschreiben, schließen die japanische Patentveröffentlichung Nr. 92-287658 und Nr. 92-287659 ein, beide am 13. Oktober 1992 veröffentlicht (süßende Zusammensetzung enthaltend Meso-Erythritol); und EPA-Patentveröffentlichung Nr. 0 530 995, die am 10. März 1993 veröffentlicht wurde (Pastille enthaltend Süßstoff, der ganz oder teilweise Erythritol oder Maltitol ist).
US-Patent Nr. 4,931,294 veröffentlicht eine umweltstabile Kaugummizusammensetzung, die Xylitol, Gummigrundstoff und Geschmacksstoff, aber kein zugesetztes Wasser oder hygroskopische Inhaltsstoffe enthalt.
Erythritol trägt nicht zur Zahnkaries bei, trägt nicht signifikant zur Kalorienzahl bei und löst nicht wie einige andere Polyole Magenleiden aus. Daher könnte der Gebrauch dieses Inhaltsstoffes in Kaugummi eine definitive Verbesserung sein. Es wurde ebenfalls festgestellt, daß Kaugummizusammensetzungen mit Erythritol keine Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kaugummizusammensetzung mit geringem Feuchtigkeitsgehalt zur Verfügung gestellt, welche eine verbesserte Lagerfähigkeit hat. Der erste Gesichtspunkt der Erfindung ist, daß der Kaugummi umfaßt:
a) von 5% bis 95%, vorzugsweise von 10% bis 50% und besonders bevorzugt von 20% bis 30% Gummigrundstoff, in Gewicht des Gummis;
b) von 4,9% bis 94,9%, vorzugsweise von 28% bis 69% und besonders bevorzugt von 43% bis 59% pulverisiertes Erythritol, in Gewicht des Gummis; und
c) von 0,1% bis 10%, in Gewicht des Gummis, vorzugsweise von 0,5% bis 3,0% an Geschmacksstoff;
d) Gummizusammensetzung, die weniger als 2% Wasser enthält.
Ein zweiter Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Erhalten einer verbesserten Lagerfähigkeit einer Kaugummizusammensetzung, umfassend die Schritte:
a) Formulieren der Kaugummizusammensetzung mit von 5% bis 95% Gummigrundstoff, von 4,9% bis 94% pulverisiertem Erythritol und von 0,1% bis 10% Geschmacksstoff;
b) Herstellen der Gummizusammensetzung mit weniger als 2% Feuchtigkeit; und
c) Lagern der Kaugummizusammensetzung für mindestens 28 Tage vor dem Kauen der Kaugummizusammensetzung.
Wegen des wenig hygroskopischen Charakters von Erythritol absorbiert ein mit Erythritol hergestellter Kaugummi keine signifikanten Mengen an Wasser aus der Atmosphäre, welches das Aufweichen des Gummis zur Folge hatte. Der geringe Feuchtigkeitsgehalt des Gummis verhindert ebenfalls, daß der Gummi signifikante Mengen an Wasser unter Bedingungen geringer relativer Feuchtigkeit (RH) verliert, welches zur Folge hätte, daß mit dem Alter der Gummi verhartet oder versteift. Der Kaugummi der vorliegenden Erfindung hat daher eine verbesserte Lagerfähigkeit.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Graph, der die Feuchtigkeitszunahme von Gummi, unter Verwendung von Erythritol und einigen vergleichbaren Gummizusammensetzungen gelagert bei 79% RH, zeigt.
Fig. 2 ist ein Graph, der die Feuchtigkeitszunahme der Gummiproben von Fig. 1, die bei 33% RH gelagert sind, zeigt.
Fig. 3 ist ein Graph, der die Feuchtigkeitszunahme von Gummi unter Verwendung von Erythritol im Vergleich zu einer anderen Probe, die Sorbitol verwendet, gelagert bei 79% RH, zeigt.
Fig. 4 ist ein Graph, der die Feuchtigkeitszunahme von Gummiproben aus Fig. 3 zeigt, die bei 33 % RH gelagert sind.
Fig. 5 ist ein Graph, der die Tabor-Werte für eine gewisse Zeit für einige der Gummiproben aus Fig. 2 und Fig. 4 zeigt, gelagert bei 33% RH.
Fig. 6 ist ein Graph, der die Feuchugkeitszunahme von Gummiproben zeigt, die mit verschiedenen Mengen an Sorbitol und Erythritol hergestellt sind, gelagert bei 79% RH.
Fig. 7 ist ein Graph, der die Tabor-Werte über eine gewisse Zeit für Gummiproben aus Fig. 6 zeigt, gelagert bei 33% RH.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN

Alle hierin angegebenen Prozentangaben sind Gewichtsprozente, falls nicht anders spezifiziert. Der Ausdruck "Kaugummi" schließt ebenfalls Blasengummi (engl.: bubble gum) und ähnliche ein.
Die vorliegenden Kaugummizusammensetzungen enthalten pulverisiertes Erythritol, welches als ausgezeichneter Ersatz für den Zuckeralkohol entdeckt worden ist, enthaltend zuckerlose Gummis, besonders solche, die mit Sorbitol als süßendem/füllendem Mittel hergestellt sind.
Erythritol ist ein vierwertiges Polyol oder Zuckeralkohol, welches die empirische Formel C&sub4;H&sub1;&sub0;O&sub4; und die Strukturformel CH&sub2;COH-CHOH-CHOH-CH&sub2;OH hat. Es kann durch Fermentation von Glucose mit speziell ausgewahlten Hefestämmen in geeignetem wäßrigen Nährmedium hergestellt werden oder durch Behandeln einer wäßrigen Alkalicarbonatlösung von 2-Buten-1,4-diol mit Chlor und Verseifung des resultierenden Chlorhydrins. Erythritol ist erhältlich von Mitsubishi Kasei America, Inc., 81 Main Street, White Plains, New York 10601; und von Mitsubishi Kasei Corp., außerhalb der Vereinigten Staaten, als ein Pulver mit einem Schmelzpunkt von ungefähr 119ºC. Es hat einen Süßegrad von ungefähr 75% von dem von Sucrose und gute Lagerstabilität. Seine Löslichkeit in Wasser bei Raumtemperatur ist 40%. Erythritol ist nicht zum Gebrauch in menschlichen Nahrungsprodukten oder Kaugummi in den Vereinigten Staaten zugelassen. Eine GRAS-Bestätigungspetition (engl.: affirmation petition) für Erythritol als menschlicher Nahrungsmittelbestandteil wird von Mitsubishi Kasei Corp. vorbereitet. Erythritol trägt nicht zu Zahnkaries bei, verursacht keine Magenleiden und trägt nicht signifikant zur Kalorienaufnahme bei, wodurch es ein sehr akzeptables Gummiprodukt ergibt.
Im allgemeinen enthält eine Kaugummizusammensetzung typischerweise einen kaubaren Gummigrundstoffanteil, der im wesentlichen frei von Wasser ist und wasserunlöslich ist, einen wasserlöslichen Füllanteil (engl.: bulk portion) und Geschmacksstoffe, die typischerweise wasserunlöslich sind. Der wasserlösliche Anteil löst sich mit einem Teil des Geschmacksstoffes über eine Zeitspanne während des Kauens auf. Der Gummigrundstoffanteil wird im Mund während des Kauens zurückgehalten.
Die Kaugummizusammensetzungen der vorliegenden Erfindung folgen dem oben beschriebenen generellen Schema. Sie werden mit Erythritol als einem Bestandteil in dem Füllanteil hergestellt. Das Produkt ist umweltstabil dank der Tatsache, daß es Aufweichung und Versteifung aufgrund von Feuchtigkeitszunahme oder Verlust mit dem Alter oder aufgrund kristalliner Änderungen widersteht. Es wird angenommen, daß durch Verlangsamung der kristallinen Veränderungen die Stabilität der Textur erhöht wird.
Der unlösliche Gummigrundstoff umfaßt im allgemeinen Elastomere, Elastomerlösungsmittel, Plastifikatoren, Wachse, Emulgatoren und anorganische Füllstoffe. Plastikpolymere, wie Polyvinylacetat, die sich fast wie Plastifikatoren verhalten, werden ebenfalls oft eingeschlossen. Andere Plastikpolymere, die benutzt werden können, schließen Polyvinyllaureat, Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon ein.
Elastomere können Polyisobutylen, Butylgummi(Isobutylen-Isoprencopolymer) und Styrenbutadiengummi einschließen sowie natürliche Latexe, wie Chicle. Elastomerlösungsmittel sind oft Harze wie Terpenharze. Plastifikatoren, einige werden Weichmacher genannt, sind typischerweise Fette und Öle einschließlich Talg, gehärtete und teilweise gehärtete Pflanzenöle und Kakaobutter. Allgemein gebräuchliche Wachse schließen Paraffin, mikrokristalline und natürliche Wachse, wie Bienenwachs und Carnaubawachs ein. Mikrokristalline Wachse, speziell solche mit einem hohen Grad an Kristallinität können als Massenmittel oder Texturmodifizierungsmittel angesehen werden.
Die Gummigrundmasse schließt typischerweise ebenfalls eine Füllkomponente mit ein. Die Füllkomponente (engl.: filler component) kann Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Talg, Dicalciumphosphat oder ähnliches sein. Der Füllstoff (engl.: filler) kann 5% bis 60% in Gewicht des Gummigrundstoffes ausmachen. Vorzugsweise umfaßt der Füllstoff von 5% bis 50% des Gummigrundstoffes.
Emulgatoren, die manchmal ebenfalls Plastifikationseigenschaften haben, schließen Glycerolmonostearat, Lecithin und Glyceroltriacetat ein. Weiterhin können Gummigrundstoffe ebenfalls wahlweise Inhaltsstoffe, wie Antioxidantien, Farbstoffe und Geschmacksstoffe enthalten.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, macht die unlösliche Gummigrundmasse 5% bis 95% des Gummis aus. In einer bevorzugteren Ausführungsform macht die unlösliche Gummigrundmasse zwischen 10% und 50% des Gummis aus und besonders bevorzugt 20% bis 30% des Gummis. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt jeden kommerziell verträglichen Gummigrundstoff zu verwenden.
Der wasserlösliche Anteil des Kaugummis kann weiterhin Weich macher, Süßstoffe, Geschmacksmittel und Kombinationen davon umfassen. Die Süßstoffe erfüllen oft die Rolle von Füllmitteln (engl.: bulking agent) in dem Gummi. Die Füllmittel umfassen typischerweise 5% bis 95% der Gummizusammensetzung. In der vorliegenden Erfindung wird Erythritol als einziger oder als Teil des Süßstoffslfüllmittels benutzt. Das Erythritol umfaßt 4,9% bis 94%, vorzugsweise 28% bis 69% und besonders bevorzugt 43% bis 59% der Gummizusammensetzung.
Weichmacher werden dem Kaugummi zugesetzt, um die Kaufähigkeit und das Gefühl des Kaugummis im Mund zu aktivieren. Weichmacher, die in Fachkreisen ebenfalls als Plastifikatoren oder plastizierende Mittel bekannt sind, stellen im allgemeinen 0,5% bis 15% in Gewichtsprozent des Kaugummis dar. Die in der vorliegenden Erfindung beabsichtigten Weichmacher schließen Glycerin, Lecithin und Kombinationen davon ein. Weiterhin können wäßrige süßende Lösungen wie solche, die Sorbitol, hydriertes Stärkehydrolysat, Maissirup und Kombinationen davon als Weichmacher und Bindungsmittel in Gummi verwendet werden.
Wie oben erwähnt, kann der pulverisierte Erythritol-Füll/Süßstoff der vorliegenden Erfindung in Zuckergummiformulierungen benutzt werden. Jedoch liegen auch zuckerfreie Formulierungen im Bereich der Erfindung. Zuckersüßstoffe schließen im allgemeinen Saccharid-enthaltende Komponenten allgemein bekannt in Fachkreisen Kaugummi betreffend ein, welche Sucrose, Dextrose, Maltose, Dextrin, getrockneten Invertzucker, Fructose, Levulose, Galactose, Maissirupfeststoffe und ähnliche einzeln oder in Kombination umschließen, aber nicht auf diese beschrankt sind.
Der pulverisierte Erythritol-Süßstoff der vorliegenden Erfindung kann ebenso in Kombination mit anderen zuckerfreien Süßstoffen benutzt werden. Allgemein zuckerfreie Süßstoffe schließen Komponenten mit süßenden Eigenschaften ein, aber ihnen fehlen die allgemein bekannten Zucker und sie umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Zukkeralkohole, wie Sorbitol, Manitol, Xylitol, hydrierte Stärkehydrolysat, Maltitol und ähnliche, alleine oder in Kombination.
Abhängig von dem jeweiligen Süße-Freisetzungs-Profil und der benötigten Lagerstabilität kann der feste Erythritol-Füll/Süßstoff der vorliegenden Erfindung ebenfalls in Kombination mit überzogenen oder nichtüberzogenen hochintensiven Süßstoffen oder mit hochintensiven Süßstoffen, die mit verschiedenen Materialien durch verschiedene Techniken überzogen worden sind, benutzt werden. Hochintensive Süßstoffe, vorzugsweise Aspartam, kann in Mengen von 0,01% bis 3,0% benutzt werden.
Geschmacksstoffe, die von der vorliegenden Erfindung mitbetrachtet werden, schließen jegliche flüssige Geschmacksstoffe mit akzeptabler Lebensmittelqualität ein. Der Geschmacksstoff kann essentielle Öle, synthetische Geschmacksstoffe oder Mischungen davon umfassen, einschließlich, aber nicht limitiert auf Öle von Pflanzen und Früchten, wie Citrusöle, Fruchtessenzen, Pfefferminzöl, grünes Minzeöl, Nelkenöl, Wintergrünöl, Anis und ähnliche. Künstliche Geschmacksstoffkomponenten werden von der vorliegenden Erfindung ebenfalls mitbetrachtet. Der Durchschnittsfachmann erkennt, daß natürliche und künstliche Geschmacksstoffe in jeder geschmacklich akzeptierbaren Mischung kombiniert werden können. All diese Geschmacksstoffe und Mischungen werden von der vorliegenden Erfindung mitbetrachtet.
Geschmacksstoffe können im Kaugummi in einer Menge in dem Rahmen von 0,1% bis 10%, vorzugsweise von 0,5% bis 3,0% des Gummis vorhanden sein.
Fakultative Zutaten wie Farbstoffe, Emulgatoren und pharmazeutische Mittel können ebenfalls als separate Komponenten der Kaugummizusammensetzung zugegeben werden, falls sie nicht als Teil des Gummigrundstoffes zugesetzt werden.
Manitol kann direkt zu der Mischung zugegeben werden oder als Roll-Verbindung benutzt werden, d.h. als ein nichthygroskopisches Material in pulverisierter Form der Oberfläche von Gummistäbchen zugesetzt werden, um zu verhindern, daß der Gummi an den Maschinen, Einpackpapier und ähnlichem klebt. Andere herkömmliche Gummizutaten können ebenfalls eingeschlossen sein. Eingeschlossenes Aspartam ist ein hochintensiver Süßstoff mit verbesserter Stabilität und Freisetzungseigenschaften, verglichen zu freiem Aspartam. Freies Aspartam kann ebenfalls zugesetzt werden und eine Kombination aus etwas freiem und eingeschlossenem Apartam ist bevorzugt.
Wäßrige Sirups, wie Maissirup und hydrierter Maissirup können benutzt werden, besonders wenn ihr Feuchtigkeitsgehalt reduziert ist. Dies kann vorzugsweise durch Coevaporieren des wäßrigen Sirups mit einem Plastifikator, wie Glycerin oder Propylenglycol durchgeführt werden bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 10%. Bevorzugte Zusammensetzungen schließen hydrierte Stärkehydrolysate, Feststoffe und Glycerin ein. Solche Sirups und ihre Herstellungsverfahren sind detailliert in US-Patent Nr. 4,671,967 beschrieben.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen von Kaugummi gemäß der vorliegenden Erfindung ist das sequentielle Hinzufügen der verschiedenen Kaugummizutaten zu jedem kommerziell erhältlichen, in Fachkreisen bekannten, Mischapparat. Nachdem die Bestandteile gründlich gemischt worden sind, wird die Gummimasse aus dem Mischapparat entnommen und in die gewünschte Form gebracht, wie z.B. durch Rollen zu Blättern und Schneiden in Stangen, Pressen zu Klötzen oder Gießen zu Kügelchen.
Im allgemeinen werden die Bestandteile zuerst durch Schmelzen des Gummigrundstoffes und Zusetzen desselben in den laufenden Mischapparat gemischt. Der Grundstoff kann ebenfalls im Mischapparat selbst geschmolzen werden. Farbstoff und Emulgator können ebenfalls zu diesem Zeitpunkt zugegeben werden. Ein Weichmacher wie Glycerin kann zu diesem Zeitpunkt zugegeben werden, zusammen mit Sirup und einem Teil des Füllmittels. Weiter können dem Mischgerät Anteile an Erythritol und anderen Füllstoffen zugesetzt werden. Geschmacksstoff wird typischerweise mit dem letzten Anteil an Füllstoff zugesetzt. Andere fakultative Bestandteile werden typischerweise auf einmal zugegeben, wie dem Durchschnittsfachmann bekannt ist. Herkömmlicherweise wird der Gummi vor dem Einwickeln gekühlt, um den Gummi leichter handhabbar zu machen.
Es gibt zwei allgemeine Wege, um die Tendenz des Materials Feuchtigkeit zu halten oder aus der Atmosphäre aufzunehmen auszudrücken, namentlich Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt (engl.: equilibrium moisture content) und relative Gleichgewichtsfeuchtigkeit (engl.: equilibrium relative humidity). Die Hygroskopität von Materialien wird am besten durch ihren Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt ausgedrückt, welcher mit der relativen Feuchtigkeit von der Atmosphäre, die das betrachtete Material umgibt, variiert. Der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von Erythritol steigt graduell bis ungefähr 90% relative Feuchtigkeit an, bei 85% relativer Feuchtigkeit und 20ºC ist er 0,1 %. Bei über 90% relativer Feuchtigkeit jedoch steigt der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von Erythritol dramatisch an. Bei 93% relativer Feuchtigkeit und 20ºC ist der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von Erythritol ungefähr 2%. Zum Vergleich, bei 80% relativer Feuchtigkeit und 25ºC ist der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von Glycerin 49%. Der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von Fructose, Sorbitol, Dextrose und Sucrose bei 78% relativer Feuchtigkeit und 20ºC sind jeweils 45%, 33%, 5% und 3%. Bei 77% relativer Feuchtigkeit und 26,7ºC ist der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von Dextrose, Sucrose und Manitol jeweils 0,6%, 0,3% und 0,2%. Bei 78% relativer Feuchtigkeit und 20ºC ist der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von Xylitol 7%.
Die Messung des Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehaltes ist ein Verfahren, das zum identifizieren der Tendenz einer Zusammensetzung genutzt wird, Wasser bei einer gegebenen relativen Feuchtigkeit zu verlieren oder aufzunehmen. Die ERH (relative Gleichgewichtsfeuchtigkeit) wird gemessen durch Lagern von Gummistäben unter verschiedenen relativen Feuchtigkeitsbedingungen und Messen des Gewichtsverlusts oder Gewichtszunahme nach einer ausreichenden Zeitspanne. Die Gewichtsänderung wird dem Verlust oder Gewinn von Wasser zugeschrieben. Der ERH-Wert einer Gummizusammensetzung ist die relative Feuchtigkeit, bei der der Gummi Wasser weder verliert noch aufnimmt. Ein ERH-Wert von 50% z.B. bedeutet, daß ein Gummi mit solch einer ERH, der bei einer relativen Feuchtigkeit von 50% gelagert, stabil bleibt, Feuchtigkeit weder aufnimmt noch verliert. Ein Gummi mit einer ERH nahe an der geeigneten relativen Feuchtigkeit wird vermutlich eine längere Lagerfähigkeit haben als ein Gummi, dessen ERH entweder niedriger oder höher als die geeignete relative Feuchtigkeit ist. Typische zuckerenthaltende Gummis haben eine ERH in der Größenordnung von 40% bis 50% während sogenannte "wasserfreie" Gummis eine ERH von 15% bis 25% haben können. Gummi mit einer sehr geringen ERH nimmt Wasser auf und weicht auf und kann als Ergebnis dessen eine unerwünschte Änderung, wie Rekristallisation, durchlaufen. Gummi der eine höhere ERH hat als die geeignete relative Feuchtigkeit erhärtet und ist nach Verlust von Wasser zerbrechlich.
ERH ist ein Indikator, ob ein Gummi in einer bestimmten Umgebung Wasser aufnimmt oder verliert, er ist jedoch nicht selbst ein Indikator wie schnell ein Gummi Wasser gewinnt oder verliert (d.h. die Rate, wie sich der Wassergehalt des Gummis ändert). Im allgemeinen wird die ERH eines Gummis desto geringer sein, je mehr Glycerin oder andere hygroskopische Bestandteile darin enthalten sind und desto schneller wird der Gummi bei relativer Feuchtigkeit über der ERH des Gummis Wasser absorbieren. Andererseits wird die ERH eines Gummis desto höher sein, je mehr Wasser im Gummi enthalten ist und desto schneller verliert der Gummi Wasser bei einer relativen Feuchtigkeit unter der ERH des Gummis. Die Effekte von hygroskopischen Bestandteilen und Wassergehalt auf die ERH können durch Erhöhen der hygroskopischen Bestandteile und des Wassers ausbalanciert werden, aber ihre Effekte auf die Änderungsrate des Wassergehaltes sind nicht ausbalanciert. Erhöhung der hygroskopischen Bestandteile und des Wassergehaltes in Gummis in den geeigneten Verhältnissen kann unter Umständen die ERH des Gummis nicht ändern, aber es wird die Tendenz des Gummis Wasser aufzunehmen und zu verlieren bei relativen Feuchtigkeiten über und unter der ERH für den Gummi jeweils erhöhen.
Der Schlüssel zu der vorliegenden Erfindung ist die Entdeckung der Fähigkeit, Erythritol als ein Süßstoff/Füllmittel mit geringer Feuchtigkeitsaufnahme zu benutzen, welcher in Mengen mit eingeschlossen werden kann, um die Zuckeralkohole in zuckerfreien Gummizusammensetzungen zu ersetzen und 1) die Feuchtigkeitsaufnahme über eine Zeitspanne zu reduzieren und 2) strukturelle Einheitlichkeit gleichzeitig mit einem weichen Kaucharakter zur Verfügung zu stellen.
Es wurden Experimente durchgeführt, um die Kaugummizusammensetzung der vorliegenden Erfindung mit zuckerfreien, wasserfreien Zusammensetzungen, die mit anderen Polyolen hergestellt wurden, zu vergleichen. Paloja-Kaugummigrundstoff, der in den folgenden Beispielen benutzt wird, ist von der L.A. Dreyfus Company in Plainfield, New Jersey, kommerziell erhältlich. Das in den Beispielen benutzte "Glycerin" war tatsächlich 99% Glycerin und 1% Wasser, welches natürlicherweise in Glycerin, das der Atmosphäre ausgesetzt ist, enthalten ist, bedingt durch den hygroskopischen Charakter von Glycerin. Glycerin, welches bis zu 4% Wasser enthält, wird in Kaugummis häufig benutzt und selbst, wenn es 4% Wasser enthält, ist es stark hygroskopisch.
Mehrere Kaugummiproben wurden mit Erythritol, Gummigrundstoff und Geschmacksstoff hergestellt. Zu Vergleichszwecken wurden ebenfalls andere Gummiproben mit Xylitol und Sorbitol hergestellt. Die Rezepte sind in Tabellen 1 und 2 unten dargestellt. TABELLE 1 (in Gew.-%) TABELLE 2 (in Gew.-%)
Die Gummis wurden in Bögen geschnitten und Feuchtigkeitsaufnahme/Verlustuntersuchungen unterzogen. Die Kaugummiproben wurden in einen Desiccator bei 79% RH, 23,3ºC (74ºF) und 33% RH, 23,3ºC (74ºF) gelegt. Die Gummiproben wurden dann bei 0, 1, 3, 6 oder 7, 14, 21 und 28 oder 30 Tagen getestet. Die Ergebnisse der Feuchtigkeitsaufnahmeuntersuchungen für 79% RH können in Fig. 1 und 3 und für 33% RH in Fig. 2 und 4 gefunden werden.
Xylitol wurde als Kontrolle für die Proben aus Tabelle 1 benutzt, da es bekannt ist, daß Xylitolkaugummi umweltstabil ist. Für Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele A-B sind die Erythritol-Gummis stabiler als die Xylitol-Gummis, wenn der einzige Unterschied zwischen den Gummis das Polyol (Erythritol oder Xylitol) ist. Gummis, die Erythritol und 4% Glycerin enthalten, nahmen dreieinhalbmal weniger Feuchtigkeit auf als Gummis, die Xylitol und 4% Glycerin enthalten.
In Beispielen 5 und 6 und Vergleichsbeispiel C nahmen die mit Erythritol hergestellten Gummis fünfmal weniger Feuchtigkeit bei 79% RH auf als der Kontrollgummi mit Sorbitol und zweimal weniger Feuchtigkeit bei 33% RH. Erythritol-Gummi gemäß der erfindungsgemäßen Formel ist ebenfalls viel stabiler als herkömmlicher Kaugummi, der Sorbitol enthält.
Taber-Steifheitsmessungen wurden an einigen der wie oben beschrieben gelagerten Proben durchgeführt. Fig. 5 zeigt die Ergebnisse von Texturstabilitätsuntersuchungen, die in Beispielen 1 bis 4 und Vergleichsbeispiel C durchgeführt wurden. Geringere Taber-Steifheitswerte beschreiben hohe Flexibilität und geringe Steifheit. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist Vergleichsbeispiel C, welches Sorbitol enthält, über die Zeit nicht so stabil wie die Erythritol-Gummis. Die Erythritol-Gummis behalten ihre Textur-Stabilität über einen gewissen Zeitraum bei.
Zusätzliche Gummis wurden gemäß den Formeln in Tabellen 3 und 4, siehe unten, hergestellt. Das in den Formeln benutzte coevaporierte Glycerin/Lycasin enthielt 67,5% hydriertes Stärkehydrolysat (HSH-Feststoffe) aus Lycasin-Typ HSH-Sirup von Roquette, 25% Glycerin und 7,5% Wasser. TABELLE 3 (in Gew.-%) TABELLE 4 (in Gew.-%)
Die Kaugummiproben aus Tabelle 3 und 4 wurden in Bögen geschnitten und Feuchtigkeitsverlusttests und Texturstabilitätstests unterzogen. Die Proben wurden bei 79% RH, 23,3ºC (74ºF) und 33% RH, 23,3ºC (74ºF) gelagert. Die Feuchtigkeitsaufnahme/Verlustuntersuchungsdaten wurden nach 0, 1, 4, 8, 10, 14 und 21 Tagen gesammelt. Die Feuchtigkeitsaufnahme bei 79% RH ist in Fig. 6 gezeigt. Die Gummiproben ohne oder mit geringen Werten an Sorbitol und vorwiegend Erythritol hatten die geringste Feuchtigkeitsaufnahme. Interessanterweise hatten die Proben die etwas Erythritol und etwas Sorbitol enthielten eine höhere Feuchtigkeitsaufnahme als Proben ohne oder mit sehr wenig Erythritol. Die Proben wurden ebenfalls nach 1, 4, 8, 14 und 21 Tagen unter Verwendung des Taber-Steifheitstests auf Steifheit untersucht. Die Taberwerte der Proben, die bei 33% RH gelagert wurden, sind in Fig. 7 gezeigt. Die Proben mit der geringsten anfänglichen Steifheit und geringsten Steifheit über eine gewisse Zeitspanne zeigten den höchsten Wert an Erythritol.
Beispiele 12 bis 15 in Tabelle 5 zeigen den Gebrauch von Erythritol in Gummis mit geringer Feuchtigkeit, die zuckerfrei sind. Gummis mit geringer Feuchtigkeit haben weniger als 2% Feuchtigkeit. TABELLE 5 (in Gew.-%)
Erythritol kann entweder in Pulver- oder in Sirupform als das ausschließliche Füllmittel und/oder Süßstoff in einer Anzahl von Kaugummiformulierungen benutzt werden, wie in Tabellen 6 und 7 gezeigt, obwohl, wenn der Erythritolsirup benutzt wird, dieser in geringeren Mengen benutzt werden muß oder mit einem Plastifikator coevaporiert werden muß, so daß der Gummi weniger als 2% Feuchtigkeit enthält. TABELLE 6 (in Gew.-%) TABELLE 7 (in Gew.-%)
Die Formulierungen in Tabellen 6 und 7 enthalten keinen Zucker oder andere Polyole. Diese Formulierungen ergeben einzigartige Textur- und Geschmackseigenschaften. Diese Formulierungen können ebenfalls hochintensive künstliche Süßstoffe von 0,02% bis 0,1% enthalten, für die Süßstoffe wie Alitam (engl.: alitame), Thaumatin (engl.: thaumatin) und Dihydrochalcon und von 0,1% bis 0,3% für die Süßstoffe wie Aspartam, Sucralose (engl.: sucralose), Acesulfam K und Saccharin. Die Formulierungen in Tabellen 6 und 7 ohne Zucker und andere Arten von Polyolen haben ebenfalls gute nichtkariogene Eigenschaften und wenige Kalorien.
Es sollte gewürdigt werden, daß die Zusammensetzungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung in der Lage sind, in die Form einer Vielzahl von Ausführungsformen aufgenommen zu werden, wobei nur wenige hier illustriert und beschrieben sind. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in allen Aspekten nur als illustrativ und nicht als restriktiv anzusehen und der Schutzumfang der Erfindung ist daher mehr durch die nachfolgenden Ansprüche als durch die vorhergehende Beschreibung angezeigt. Alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Bereiches von Äquivalenten der Ansprüche liegen, sind hiermit in ihrem Umfang mit eingeschlossen.

Claims

1. Kaugummizusammensetzung mit verbesserter Lagerbeständigkeit, umfassend:

(a) von 5% bis 95% Gummigrundstoff, in Gewicht des Gummis,

(b) von 4,9% bis 94% pulverisiertes Erythritol, in Gewicht des Gummis, und

(c) von 0,1% bis 10% Geschmacksstoff, in Gewicht des Gummis,

(d) wobei die Gummizusammensetzung weniger als 2% Wasser enthält.

2. Kaugummizusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend von 10% bis 50% Gummigrundstoff, in Gewicht des Gummis.

3. Kaugummizusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend von 20% bis 30% Gummigrundstoff, in Gewicht des Gummis.

4. Kaugummi nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend von 28% bis 69% pulverisiertes Erythritol, in Gewicht des Gummis.

5. Kaugummi nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend von 43% bis 59% pulverisiertes Erythritol, in Gewicht des Gummis.

6. Kaugummi nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend von 0,5% bis 3% Geschmacksstoff, in Gewicht des Gummis.

7. Kaugummi nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend Lecithin als einen Emulgator und einen Weichmacher.

8. Kaugummi nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin umfassend einen wäßrigen Sirup, umfassend einen Weichmacher, hydrierte Stärkehydrolysatfeststoffe, die zu weniger als 10% Feuchtigkeitsgehalt zusammen evaporiert wurden.

9. Kaugummi nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin umfassend mindestens einen Vertreter, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glucose, Sucrose, Farbstoffen, Emulgatoren, pharmazeutischen Wirkstoffen, Füllmitteln, hochintensiven Süßstoffen, Geschmacksverstärkern, Weichmachern, Lebensmittelsäuren, Xylitol und Manitol.

10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei ein hochintensiver Süßstoff in einer Menge von 0,01% bis 3% eingeschlossen ist.

11. Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei ein hochintensiver Süßstoff in einer Menge von 0,025% bis 1,5% eingeschlossen ist.

12. Kaugummizusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin umfassend 0,01% bis 3% Aspartam.

13. Kaugummi nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Gummi zuckerfrei und im wesentlichen wasserfrei ist und wobei das Erythritol der Gummizusammensetzung Einheitlichkeit bezüglich der Textur, einen weichen Kaucharakter für eine gewisse Zeitspanne und reduzierte Feuchtigkeitsaufnahme zur Verfügung stellt und die Gummizusammensetzung in ihrem im wesentlichen wasserfreien Zustand erhält.

14. Verfahren, um einer Kaugummizusammensetzung eine verbesserte Lagerbeständigkeit zu geben, umfassend die Schritte von:

(a) Formulieren der Gaugummizusammensetzung mit von 5% bis 95% Gummigrundstoff, 4,9% bis 94% pulverisiertem Erythritol und 0,1% bis 10% Geschmacksstoff;

(b) Herstellen der Gummizusammensetzung mit weniger als 2% Feuchtigkeit und

(c) Lagem der Kaugummizusammensetzung für mindestens 28 Tage vor dem Kauen der Kaugummizusammensetzung.