DE69805537T2

DE69805537T2 - Verfahren zum einkapseln von aromastoffen und riechstoffen durch kontrollierte wassereinbringung in microkapseln

Info

Publication number: DE69805537T2
Application number: DE69805537T
Authority: DE
Inventors: D. Kim; C. Soper; T. Thomas
Original assignee: Givaudan SA
Current assignee: Givaudan SA
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: DE69805537D1; BR9812887A; JP2004513187A; CA2304556A1; JP3616009B2; ES2175771T3; ATE217804T1; CA2304556C; EP1027147A1; WO1999017871A1; US6045835A; AU744495B2; EP1027147B1; AU9181798A; CN1285768A; PL339768A1; TR200000959T2; CN1118319C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einkapseln von Aromastoffen oder Riechstoffen in Microkapseln mit einer Hydrogelschale und einem Ölkern.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Microkapseln, die eine Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung enthalten, sind brauchbar, um eine kontrollierte Freisetzung des enthaltenen Aromastoffs oder Riechstoffs bereitzustellen. Solche Produkte können in der Nahrungsmittelindustrie verwendet werden, wenn eingekapselte Aromastoffteilchen einen Geschmacksschauer beim Kauen des Nahrungsmittels bereitstellen können. Solche Produkte können auch in der Kosmetik- und Toilettenartikelindustrie verwendet werden, wenn eingekapselte Riechstoffteilchen einen Duftschauer beim Zerbrechen der Kapsel bereitstellen können. Die Kapsel kann eine Schale umfassen, die ein Kernmaterial umgibt, in welchem die Aromastoff oder Riechstoff-Verbindung enthalten ist.
Microkapseln können durch ein Koarzervations- oder Vernetzungsverfahren erzeugt werden, bei welchem Lipide mit kleinen Tröpfchen von in Wasser suspendierten Proteinen, Kohlehydraten oder synthetischen Polymeren beschichtet werden. Das Verfahren der Koarzervation ist jedoch schwierig zu kontrollieren und hängt von Variablen, wie Temperatur, pH, Bewegung der Materialien und die inhärente Veränderung, die durch ein natürliches Protein oder Kohlehydrat eingebracht wird, ab.
Bei der Herstellung von Microkapseln, die eine Aromastoff- oder Riechstoff- Verbindung enthalten, sind mehrere Merkmale erwünscht. Es ist wünschenswert, Microkapseln herzustellen, die starke Wände aufweisen und die sich nicht zusammenballen. Es ist wünschenswert, daß die Verbindung leicht in ein Ölmikroteilchen geladen wird, das heißt, daß sie leicht in den Ölkern der Microkapsel absorbiert wird. Sobald sie absorbiert ist, ist es auch wünschenswert, daß die Verbindung irreversibel im Ölkern der Microkapsel zurückgehalten wird, das heißt, daß sie in die Microkapsel adsorbiert wird.
Die Menge an Verbindung, die eingekapselt werden kann, hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich ihrer Löslichkeit in Wasser, ihrem Verteilungskoeffizienten, ihrem Molekulargewicht, ihrem Wassergehalt, ihrer Flüchtigkeit und dem Verhältnis von leerer Kapsel zu Wassermengen. Die Aromastoffe und Riechstoffe können Gemische aus hunderten von Komponenten sein, welche jede weit in diesen Eigenschaften sein kann. Eine Aromastoff- oder Riechstoff- Verbindung, die lipophil ist, kann leicht in einem Ölkern einer Microkapsel enthalten sein, während eine Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung, die hydrophil ist, weniger leicht in einem Ölkern enthalten sein kann. Zum Beispiel ist die Aromastoff- Verbindung Diacetyl (DA) etwa 20% bis etwa 30% wasserlöslich. Für Diacetyl beträgt die maximale Absorption in ein Öl nur bis zu etwa 55%. Eine hoch wasserlösliche Verbindung wie Diacetyl ist auch schwieriger in einem Ölkern zurückzuhalten, sobald sie geladen ist.
Die Löslichkeit einer Verbindung in einer wäßrigen Phase im Verhältnis zu einer Ölphase wird mittels ihres Verteilungskoeffizienten, abgekürzt als K, bestimmt. Der Verteilungskoeffizient einer Verbindung ist das Verhältnis der Konzentration der Verbindung in einer flüssigen Phase zur Konzentration der Verbindung in einer anderen flüssigen Phase. Der Verteilungskoeffizient ist daher eine inhärente Eigenschaft der Verbindung bei zwei bestimmten flüssigen Phasen, wie eine Lipidphase und eine wäßrige Phase, und spiegelt die Verteilung der Verbindung beim Gleichgewicht zwischen der Wasserphase und der Lipidphase wider. Jedes Mittel der Verringerung der Wasserlöslichkeit einer Verbindung wird das Gleichgewicht der Verbindung verschieben und folglich ihre Verteilung zwischen einer wäßrigen Phase und einer Lipidphase verschieben. Zum Beispiel wird das Hinzufügen eines Salzes die Wasserlöslichkeit einer Verbindung verringern und wird ihre Verteilung in die Lipidphase erhöhen. Entsprechend wird das Vernetzen einer Proteinmembran, um die Membran zu stärken und die Menge des Wassers physikalisch zu verringern, oder das physikalische Entfernen von Wasser aus der Umgebung, was ein Schrumpfen der Kapselwand oder -membran bewirkt, die Wasserlöslichkeit einer Verbindung verringern und wird ihre Verteilung in die Ölphase erhöhen.
Die Aromastoffe oder Riechstoffe, die wasserlöslich sind, können die Einkapselung eines Ölteilchens stören. Zum Beispiel können Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindungen, die wasserlöslich sind, nicht unter Verwendung von Gelatine-Koazervation eingekapselt werden. Das ist so, weil zum Stattfinden der Koazervation ein Tröpfchen zum Beschichten vorhanden sein muß, und für diese wasserlöslichen Materialien sind keine Tröpfchen zum Beschichten vorhanden. Außerdem kann sich der Aromastoff oder Riechstoff so verteilen, daß sich die Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung in einer wäßrigen Umgebung eher außerhalb des eingekapselten Ölteilchens als innerhalb des Ölteilchens befindet. Wenn die Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung zu wasserlöslich ist, hört das Koazervationsverfahren wegen des Kolloids, das entweder zu dick oder zu dünn wird, auf zu funktionieren. Ein Kolloid, das zu dick ist, weist keinen Fluß auf und kann folglich die Öloberfläche nicht geeignet beschichten. Ein Kolloid, das zu dünn ist, wird nicht auf der Öloberfläche zurückgehalten. Im äußersten kann eine wasserlösliche Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung das Kolloid vollständig solubilisieren, so daß kein Wandmaterial zum Ablagern auf der Öloberfläche übrigbleibt.
Außer Wasserlöslichkeit beeinflußt eine Aromastoff oder Riechstoff- Verbindung, die Fettsäuren enthält, den pH-Wert einer Koazervationsreaktion. Wenn bei einem Versuch, den pH einzustellen, eine Base hinzugefügt wird, verleihen die in der Reaktion erzeugten Fettsalze der Aromastoff-Verbindung einen unerwünschten Seifegeschmack. Wenn eine Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung wasserlösliche Ester enthält, wird die Koazervationstemperatur beeinflußt, und folglich wird die Endgelierungstemperatur verändert. Während es deshalb wünschenswert ist, die Verbindungen, die entweder Fettsäuren oder wasserlösliche Ester enthalten, zu beschränken, gibt es Abstriche bei der Potenz und den Querschnittsergebnissen für die eingekapselte Verbindung. Dies beschränkt den Bereich an Formulierungen, die in der Lage sind, wirksam eingekapselt zu werden.
Gegenwärtig werden Aromastoff oder Riechstoff-Verbindungen, die schwierig einzukapseln sind, mit Ölen, wie Pflanzenöl oder Mineralöl verdünnt. Dies verändert ihren Öl-zu-Wasser-Verteilungskoeffizienten, in welchem die Verbindung versucht, ein Gleichgewicht zwischen der Öl- und wäßrigen Phase zu erreichen. Das Öl dient zum Verringern der natürlichen Wasserlöslichkeit der meisten Verbindungen, und in vielen Fällen verringert es sie unterhalb des Grades, bei welchem es die Koazervation stört. Eine Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung, die hoch wasserlöslich ist, weist jedoch nicht diese Wirkung auf. Eine Verbindung, die eine Wasserlöslichkeit von größer als 25% aufweist, bevorzugt Verteilung in einer wäßrigen Phase und ein Verhältnis von Lipid : Wasser von größer als 90% wird zum Einkapseln dieser Verbindungen benötigt. Das Koazervationsverfahren ist jedoch allgemein auf etwa 22% Lipid beschränkt. Folglich ist dieses Verfahren nur auf die Anwendbarkeit von wasserlöslichen Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindungen beschränkt.
Mehrere Verfahren zum Absorbieren von Verbindungen in eine Microkapsel sind auf dem Fachgebiet bekannt, wie Cyclodextrin-Einschluß oder Silika-Überzug. Ein Nachteil des Cyclodextrin-Einschluß-Verfahrens ist, daß die Bindungswirkung in Abhängigkeit von der bestimmten Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung breit variiert. Ein Nachteil des Silika-Überzug-Verfahrens ist, daß es keine Barriere gibt, um die Aromastoff oder Riechstoff-Verbindung vor dem Verdampfen zu bewahren. Folglich gibt es einen Bedarf für ein wirksames Verfahren zum Absorbieren der vielen Arten von Aromastoff- und Riechstoff-Verbindungen zu einem gewünschten Grad an Beladung in ein eingekapseltes Öl. Es gibt auch einen Bedarf für ein wirksames Verfahren zum Absorbieren von Aromastoff- und Riechstoff-Verbindungen, sobald sie eingekapselt worden sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einkapseln einer Aromastoff oder Riechstoff-Verbindung durch kontrollierte Wassereinbringung der Verbindung in eine Kapsel mit einem Ölkern. Das Verfahren umfaßt das Herstellen einer Microkapsel mit einer Hydrogelschale und einem Ölkern und danach Hinzufügen einer amphiphilen Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung in Gegenwart von Wasser zu der Microkapsel zum Einbringen der Verbindung durch die Hydrolgelschale und in den Ölkern. Die Verbindung wird durch Diffusion in Wasser durch die Hydrolgelschale in den Kern eingebracht. Der Ölkern wird in der Hydrolgelschale während der Diffusion in Wasser zurückgehalten. Eine Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung wird folglich in der Hydrolgelschale, die den zurückgehaltenen Ölkern enthält, eingekapselt.
Die Schale kann aus einem Kohlehydrat oder aus einem Protein, welches vernetzt oder nicht vernetzt sein kann, oder aus einem synthetischen Polymer, wie Polyvinylpyrollidon oder Methylcellulose, bestehen. Der Ölkern kann zum Beispiel Pflanzenöl, Mineralöl, Benzylalkohol oder Gemische davon umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Öl ein kurzkettiges Triglycerid von fraktioniertem Kokusnußöl. Wie nachstehend genauer definiert, schließt die Bedeutung "Öl" einen weiten Bereich von Substanzen ein, die wegen ihrer hydrophoben Natur in Wasser dispergierbar sind. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Microkapsel in einer trockenen Form hergestellt werden. Eine amphiphile Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung wird in Gegenwart eines kontrollierten Volumens Wasser zu einer im wesentlichen trockenen Microkapsel mit einer Hydrogelschale, die einen Ölkern umgibt, hinzugefügt. Die Verbindung wird durch die Hydrogelschale durch Diffusion in Wasser in den Ölkern eingebracht und wird im Kern zurückgehalten. Die Microkapsel mit der Aromastoff- oder Riechstoff- Verbindung, die im Ölkern zurückgehalten wird, wird dann getrocknet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung durch Herstellen einer Microkapsel eines Koazervats aus einem Ölkern und einer Hydrogelschale, Hinzufügen der Aromastoff- oder Riechstoff- Verbindung in Gegenwart von Wasser zu der Microkapsel zum Einbringen der Verbindung durch die Hydrogelschale durch Diffusion in Wasser, und Zurückhalten des Ölkerns in der Hydrogelschale während des Einbringens, um den eingekapselten Aromastoff oder Riechstoff und den zurückgehaltenen Ölkern in der Hydrogelschale bereitzustellen, eingekapselt.
Die Erfindung ist auch auf die Produkte gerichtet, die durch die erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.
Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die Microkapsel eine Konzentration der Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung enthalten kann, die vordem nicht möglich gewesen ist. Ein zweiter Vorteil ist, daß die Wände der leeren Microkapseln eine im wesentlichen einheitliche Dicke, Stärke und Elastizität aufweisen. Ein anderer Vorteil ist die erhöhte Ausbeute an eingekapseltem Aromastoff oder Riechstoff, weil im wesentlichen keine Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung an die Umgebung verloren geht. Noch ein anderer Vorteil ist die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung der Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindungen der Erfindung, weil dieselbe Technologie für alle Aromastoffe oder Riechstoffe verwendet wird.
Die Aufgaben und andere Vorteile dieser Erfindung werden mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung und die Beispiele weiter selbstverständlich sein.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

In einer bevorzugten Ausübung der Erfindung werden Microkapseln, die eine gewünschte Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung enthalten, durch ein Koazervationsverfahren erzeugt. Bei der Koazervation findet Trennung eines Kolloids in eine kolloidreiche Phase (dem Koazervat) und eine wäßrige Lösung des koazervierenden Mittels (die Gleichgewichtsflüssigkeit) statt, wobei ein Öl erzeugt wird, das mit Protein-, Kohlehydrat- oder Polymer-Tröpfchen beschichtet ist, sodaß das Öl in Wasser suspendiert wird. Bei dem Verfahren werden im Grunde zwei Lipidphasen und eine wäßrige Phase in eine Lipidphase und eine wäßrige Phase absorbiert. Die erste Lipidphase erzeugt den Microkapselkern. Der Kern wird durch eine Hydrogelkapsel umgeben, die hier als Kolloid definiert ist, in welchem sich die dispergierte Phase (Kolloid) mit dem Dispersionsmedium (Wasser) vereinigt hat, um ein viskoses gelartiges Produkt zu erzeugen. Der Kern besteht aus einem Öl, welches ein Begriff ist, der hier verwendet wird, um einen weiten Bereich von Substanzen zu definieren, die in ihrem chemischen Wesen ziemlich verschieden sind. Öle können nach ihrer Art und Funktion eingeteilt werden und umfassen Mineralöle (Erdöl oder erdölabgeleitet), Pflanzenöle (hauptsächlich von Samen und Nüssen), tierische Öle (gewöhnlich vorkommend als Fette; die flüssigen Typen schließen Fischöle ein), etherische Öle (komplexe, flüchtige Flüssigkeiten, die aus Blüten, Stielen, Blättern und häufig aus der ganzen Pflanze gewonnen werden) und Speiseöle (hauptsächlich Pflanzenöle ebenso wie einige spezielle Fischöle). Öle, die aus lebenden Organismen gewonnen werden, sind chemisch mit Fetten identisch, wobei der einzige Unterschied die Konsistenz bei Raumtemperatur ist. In einer Ausführungsform kann das Öl Mineralöl, Pflanzenöl oder Benzylalkohol sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Öl ein kurzkettiges Triglycerid von fraktioniertem Kokusnußöl, erhältlich unter der Handelsbezeichnung Migylol® (Huls Corp., Piscataway, NJ) oder Captex® (Abitec Corp., Janesville, WI). Die Hydrogelschale kann entweder ein Kohlehydrat, ein Protein oder ein synthetisches Polymer, wie Polyvinylpyrollidon oder Methylcellulose, sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Öl Migylol® oder Captex®, und die Schale ist Gelatine. Die zweite Lipidphase ist die gewünschte Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung, welche zu einem gewissen Grad sowohl wasserlöslich als auch lipidlöslich ist, das heißt, sie ist amphiphil, welches der Begriff ist, der hier verwendet wird, um ihre doppelten Löslichkeitseigenschaften zu definieren. Die wäßrige Phase wird durch das Gleichgewicht des Verteilungskoeffizienten zum Einbringen der leicht wasserlöslichen Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung in den Ölkern der Microkapsel durch Diffusion in Wasser verwendet. Die Gleichgewichtsdynamik setzt sich fort bis die drei Phasen (zwei Lipidphasen und eine wäßrige) in zwei Phasen absorbiert sind (eine Lipid und eine wäßrige).
Für einige wasserlösliche Verbindungen ist für die Absorption oder Verteilung in die Ölphase weniger Wasser erforderlich. Umgekehrt kann für einige hoch lipidlösliche Verbindungen für die Verteilung in die Ölphase mehr Wasser erforderlich sein. Folglich kann eine Verbindung durch vorübergehendes Variieren der Wassermenge, die einer Verbindung zugänglich ist, und Berücksichtigen des Verteilungskoeffizienten der Verbindung durch die Hydrogelschale in ein Öl absorbiert werden.
Die Adsorption der Verbindung in das Öl kann reguliert werden. Dehydratisierung der Micorkapsel oder Vernetzen der Kapselschale schließt die Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung im inneren der Micorkapsel ein. Bei der Dehydratisierung wird ein wesentliches Volumen Wasser aus der Kapsel entfernt, wodurch der Verlust der teilweise wasserlöslichen Aromastoff- oder Riechstoff- Verbindung aus dem Ölkern in eine wäßrige Umgebung verringert wird. In einer anderen Ausführungsform macht Vernetzen der Hydrogelschale des Koazervats das eingekapselte Öl thermostabil, weil eine Kapsel, die Vernetzungen enthält, eine stabile Struktur ist. Die Verwendung bekannter chemischer Vernetzungsmittel, wie Formaldehyd oder Glutaraldehyd, zum irreversiblen Vernetzen der ölhaltigen Kapsel ist bekannt. Andere Vernetzungsmittel, wie Gerbsäure (Tannin) oder Kaliumaluminiumsulfat (Alaun) sind ähnlich bekannt. Ein fakultativer Kapselhärtungsschritt, wie in US-A-2 800 457 und 2 800 458 offenbart, besteht aus dem Einstellen einer Suspension aus Kapselmaterial auf pH 9 bis 11, Abkühlen auf 0ºC bis 5ºC und Hinzufügen von Formaldehyd. Formaldehyd und Glutaraldehyd sind auch wirksame chemische Vernetzungsmittel. Für die Nahrungsmittelindustrie und die Kosmetik-/Toilettenartikelindustrie können geeignete Vernetzungsmittel in Abhängigkeit von der spezifischen Anwendung ausgewählt werden.
Bestimmte natürlich vorkommende Enzyme sind auch gute Vernetzungsmittel. Vernetzung unter Verwendung von Enzymen, wie Transglutaminase, wird in US-A-4 144 462 mit dem Titel Enzymatically Protein-Encapsuiating Oil Particles by Complex Coacervation offenbart. Enzyme wirken durch Katalysieren der Erzeugung von Bindungen zwischen bestimmten Aminosäureseitenketten in Proteinen. Weil die Enzyme außerdem natürlich vorkommen, leiden eingekapselte Öle, die enzymatisch vernetzt sind, nicht an den Problemen, die Vernetzung mit Formaldehyd und Glutaraldehyd innewohnen, und können folglich ohne Bedenken wegen der Toxizität des Vernetzungsmittels aufgenommen oder angewendet werden. Weil das Vernetzen jedoch eine enzymkatalysierte Reaktion ist, müssen die geeigneten Umgebungsbedingungen für die optimale Enzymaktivität vorhanden sein.
Für Verbindungen mit hoher Wasserlöslichkeit, hier als wenigstens 20% wasserlöslich definiert, ist es bevorzugt, die Microkapsel auf 55% Feststoffe zu konzentrieren oder mit trockenen Microkapseln zu beginnen und gravimetrisch Wasser und Verbindung hinzuzufügen, um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten. Für Verbindungen mit geringer Wasserlöslichkeit, hier als weniger als etwa 20% wasserlöslich definiert, kann eine Herstellung hydratisierter Microkapseln verwendet werden.

BEISPIEL 1

Leere Kapseln, die hydratisiert sind, werden durch Vorwärmen von desionisiertem Wasser auf 50ºC ±2ºC hergestellt. Eine Gummilösung wird durch kräftiges Rühren von vorgewärmtem desionisiertem Wasser (87,2018 g), Carboxymethylcellulose, Natriumsalz (1,8447 g) und Gummiarabikum FCC Pulver SP Dri (0,1845 g) hergestellt. Die Lösung wird gemischt, bis die Feststoffe vollständig gelöst sind, dann wird die Lösung auf etwa 35ºC bis etwa 40ºC abgekühlt. Eine Gelatinelösung wird durch kräftiges Rühren von vorgewärmtem desionisiertem Wasser (163,0453 g) und 250 Block Typ A Gelatine (18,4461 g) in einem Voremulsionsbehälter hergestellt, bis die Gelatine vollständig gelöst ist, dann wird die Lösung auf etwa 35ºC bis etwa 40ºC abgekühlt. Ohne Rühren wird die Gummilösung zu der Gelatinelösung im Voremulsionsbehälter hinzugefügt, und der Schaum wird sich etwa 15-20 min lang ausbreiten gelassen. Der pH wird entweder mit einer verdünnten Natriumhydroxidlösung (50% w/w) oder einer verdünnten Zitronensäurelösung (50% w/w) auf etwa 5,5 eingestellt.
Pflanzenöl (180,02 g Captex® 355 gemischte Triglyceride oder Migylol®) wird unter langsamem Rühren hinzugefügt, wobei Sichvereinigen des Öls vermieden wird. Die Kapselgröße wird auf etwa 100 Mikrometer bis etwa 400 Mikrometer eingestellt, und die Größe wird mikroskopisch bestätigt. Die Lösung wird langsam mit etwa 1ºC pro 5 min abgekühlt, bis die Lösung etwa 28ºC erreicht. Wenn die Kapselwände intakt sind, wie durch mikroskopische Untersuchung der Kapseln bestimmt, wobei sie einheitliche Ablagerung von Protein zeigen, ohne daß freies Protein in der Wasserphase treibt, kann die Lösung schnell auf etwa 10ºC abgekühlt werden. Wenn die Kapselwände dünn sind, wie durch mikroskopische Untersuchung der Kapseln bestimmt, wobei sie nichteinheitliche Ablagerung von Protein zeigen und freies Protein in der Wasserphase treibt, wird die Lösung erneut auf etwa 32ºC bis etwa 33ºC erwärmt. Die Lösung wird bei etwa 5ºC bis etwa 10ºC 1 h lang gemischt. Die Lösung wird dann auf etwa 15ºC bis etwa 20ºC erwärmt. 50% Glutaraldehyd wird hinzugefügt und etwa 16 h lang mischen gelassen. Das Rühren wird dann unterbrochen, und die Kapseln werden durch Flotation trennen gelassen. Ungefähr 48% bis 50% (ungefähr 172,07 kg (379 Pfund) bis 179,33 kg (395 Pfund)) Wasser wird aus dem Boden des Behälters in einen getrennten Behälter entwässert. Wenn Kapseln in der Entwässerungsflüssigkeit vorhanden sind, wird die Entwässerung gestoppt und Rühren wird begonnen, um die abgetrennten Kapseln in die Lösung zu resuspendieren. Der Trennschritt wird dann wiederholt. Sobald die Trennung vollständig ist, wird erneut Rühren begonnen, um die Kapseln in die Lösung zu resuspendieren. Natriumbenzoat (10% w/w) wird unter gründlichem Mischen hinzugefügt. Wenn erforderlich, wird Zitronensäure hinzugefügt, um den pH auf weniger als 4,0 einzustellen.
Leere Kapseln, hier als eingekapseltes Öl ohne Aromastoff- oder Riechstoff- Wert definiert, die trocken sind, werden durch das folgende Verfahren hergestellt. Eine Syloidlösung wird durch Mischen einer Silikaverbindung Syloid 244 Grad 68 Pulver (15,9497 g) mit desionisiertem Wasser (143,5477 g) hergestellt, bis das Pulver vollständig dispergiert ist und keine Klumpen vorhanden sind. Der Aromastoff wird mechanisch gemischt, bis er weich ist, dann wird die Syloidlösung mit dem Aromastoff gemischt, bis er ohne Klumpen vollständig dispergiert ist, wobei sie nach etwa 30 min Rühren dünner wird. Das Produkt wird durch Zentrifugation auf etwa 50% oder mehr Feststoffe konzentriert. Das Material wird dann entweder im Vakuumtrockenofen bei etwa 80ºC oder in einem Wirbelschichttrockner bei etwa 70ºC getrocknet.
Die trockenen vernetzten Kapseln (400 g) werden in eine rostfreie Stahlmischschüssel (Hobart Lab Scale Mixer) eingebracht. Der gewünschte reine Aromastoff (428,6 g) wird mit desionisiertem Wasser (171,4 g) 5 min lang auf einem Magnetrührer gemischt. Die trockenen Kapseln werden mit dem Wasser/Aromastoff- Gemisch auf einem Hobart Mixer bei Leistungspegel 1-2 5 min lang gemischt. Das Gemisch wird unter Verwendung eines Gummispatels zum Kratzen der Seiten der Mischschüssel in einen Kunststofflagerbehälter gegossen, und der Behälter wird verschlossen. Das Gemisch wird 24 h lang zur Aromastoff-Absorption inkubieren gelassen, bevor das Produkt verwendet wird.

BEISPIEL 2

Leere Kapseln, die hydratisiert sind, werden durch Vorwärmen von desionisiertem Wasser auf 50ºC ±2ºC hergestellt. Eine Gummilösung wird durch kräftiges Rühren von vorgewärmtem desionisiertem Wasser (87,2018 g), Carboxymethylcellulose, Natriumsalz (1,8447 g) und Gummiarabikum FCC Pulver SP Dri (0,1845 g) hergestellt. Die Lösung wird gemischt, bis die Feststoffe vollständig gelöst sind, dann wird die Lösung auf etwa 35ºC bis etwa 40ºC abgekühlt. Eine Gelatinelösung wird durch kräftiges Rühren von vorgewärmtem desionisiertem Wasser (163,0453 g) und 250 Block Typ A Gelatine (18,4461 g) in einem Voremulsionsbehälter hergestellt, bis die Gelatine vollständig gelöst ist, dann wird die Lösung auf etwa 35ºC bis etwa 40ºC abgekühlt. Ohne Rühren wird die Gummilösung zu der Gelatinelösung im Voremulsionsbehälter hinzugefügt, und der Schaum wird sich etwa 15-20 min lang ausbreiten gelassen. Der pH wird entweder, mit einer verdünnten Natriumhydroxidlösung (50% w/w) oder einer verdünnten Zitronensäurelösung (50% w/w) auf etwa 5,5 eingestellt.
Pflanzenöl (180,02 g Captex® 355 gemischte Triglyceride oder Migylol®) wird unter langsamem Rühren hinzugefügt, wobei Sichvereinigen des Öls vermieden wird. Die Kapselgröße wird auf etwa 100 Mikrometer bis etwa 400 Mikrometer eingestellt, und die Größe wird mikroskopisch bestätigt. Die Lösung wird langsam mit etwa 1ºC pro 5 min abgekühlt, bis die Lösung etwa 28ºC erreicht. Wenn die Kapselwände intakt sind, wie durch mikroskopische Untersuchung der Kapseln bestimmt, wobei sie einheitliche Ablagerung von Protein zeigen, ohne daß freies Protein in der Wasserphase treibt, kann die Lösung schnell auf etwa 10ºC abgekühlt werden. Wenn die Kapselwände dünn sind, wie durch mikroskopische Untersuchung der Kapseln bestimmt, wobei sie nichteinheitliche Ablagerung von Protein und freies Protein in der Wasserphase zeigen, wird die Lösung erneut auf etwa 32ºC bis etwa 33ºC erwärmt. Die Lösung wird bei etwa 5ºC bis etwa 10ºC 16 h lang gemischt, dann wird das Rühren unterbrochen, und die Kapseln werden durch Flotation trennen gelassen. Ungefähr 48% bis 50% (ungefähr 172,07 kg (379 Pfund) bis 179,33 kg (395 Pfund)) Wasser wird aus dem Boden des Behälters in einen getrennten Behälter entwässert. Wenn Kapseln in der Entwässerungsflüssigkeit vorhanden sind, wird die Entwässerung gestoppt und Rühren wird begonnen, um die abgetrennten Kapseln in die Lösung zu resuspendieren. Der Trennschritt wird dann wiederholt. Sobald die Trennung vollständig ist, wird erneut Rühren begonnen, um die Kapseln in die Lösung zu resuspendieren. Natriumbenzoat (10% w/w) wird unter gründlichem Mischen hinzugefügt. Wenn erforderlich, wird Zitronensäure hinzugefügt, um den pH auf weniger als 4,0 einzustellen. Die Kapseln werden bei etwa 5ºC bis etwa 10ºC gelagert.
Die hydratisierten nichtvernetzten Kügelchen (815,20 g) werden bei etwa 5ºC bis etwa 10ºC zu einem Glasreaktor hinzugefügt. Rühren bei etwa 95-100 Upm wird begonnen, während die Temperatur bei etwa 5ºC bis etwa 10ºC gehalten wird. Reiner Aromastoff oder Riechstoff (181,8 g) wird zu dem Glasreaktor hinzugefügt. Das Gemisch wird etwa 2 h lang bei etwa 5ºC bis etwa 10ºC gerührt, um den Aromastoff oder Riechstoff in die Kapseln absorbieren zu lassen. 50% Glutaraldehyd (3,0 g) wird dann hinzugefügt und 16 h lang bei etwa 15º6 bis etwa 20ºC mischen gelassen. Natriumbenzoat (10,25 g einer 10%igen Lösung) wird zum Reaktor hinzugefügt. Zitronensäure (20%) wird hinzugefügt, um den pH der Lösung auf 3,9 einzustellen. Die Kapseln werden durch Hinzufügen eines gut gemischten Xanthangummi/Propylenglycol-Gemisches (1 Teil Xanthan zu 2 Teilen Propylenglycol) stabilisiert. Das Gemisch wird etwa 30 min lang gerührt, bis die Kapseln stabilisiert sind. Sobald die Kapsein stabilisiert sind, sind sie gebrauchsfertig.

BEISPIEL 3

Natriumalginat (8,22 g, Typ FD 155, Grinsted Corp.) wurde in desionisiertem Wasser (300 g) gelöst. Die Lösung wurde gerührt, bis sie homogen war. Microkapseln (3,75 g) wurden unter Rühren hinzugefügt, bis eine homogene Phase erzeugt war. Miglyol® (99,9 g) wurde dann unter kräftigem Rühren hinzugefügt, um eine Öl-in-Wasser-Emulsion zu erzeugen. Die Emulsion wurde durch eine schwingende Nadel (1,22 mm Innendurchmesser) zugeführt, die etwa einen Zoll über dem niedrigsten Punkt eines Wirbels, der in einem Becherglas durch kräftiges Rühren einer 4%igen (w/w) wäßrigen CaCl&sub2;-Lösung (150 ml) erzeugt wird, angebracht war. Die Fließgeschwindigkeit der Emulsion durch die Nadel wurde eingestellt, um die Erzeugung eines Strahls zu verhindern. Die Emulsionströpfchen gelierten beim Eintritt in die CaCl&sub2;-Lösung sofort, wobei sich Teilchen mit einem Durchmesser von etwa 800 um ergaben. Nachdem die Emulsion zugefügt worden war, wurde die Schlämme der Kügelchen etwa 30 min lang stehen gelassen, um die Migration von Calciumionen in die Microkapseln zu ermöglichen. Die Microkapseln wurden bei Raumtemperatur entweder durch Zentrifugation oder durch Vakuumfiltration entwässert und wurden im wesentlichen durch Verfahren getrocknet, die in dem Fachgebiet bekannt sind, wie Trocknen im Vakuumofen oder Trocknen im Wirbelschichttrockner.
Die so erhaltenen Microkapseln hatten wegen der Gegenwart von etwas Oberflächenöl eine leichte Tendenz zusammenzukleben. Eine freifließende, trockene alginateingekapselte Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung wurde durch Mischen der Microkapseln (etwa 58%) und Wasser (etwa 7%) mit der gewünschten Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung (etwa 35%) erhalten. Die optimale Absorptionszeit beträgt in Abhängigkeit vom Verteilungskoeffizienten der bestimmten Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung zwischen etwa einer Stunde und zehn Stunden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer eingekapselten Aromastoff- oder Riechstoff- Verbindung, umfassend:

Herstellen einer Microkapsel mit einer Hydrogelschale, die einen Ölkern zum Zurückhalten des Öls in der Schale umgibt,

Hinzufügen einer amphiphilen Aromastoff oder Riechstoff-Verbindung in Gegenwart von Wasser zu der Microkapsel zum Einbringen der Verbindung in den zurückgehaltenen Ölkern,

Einbringen der Verbindung durch Diffusion in Wasser durch die Hydrolgelschale in den zurückgehaltenen Ölkern, und

Zurückhalten des Ölkerns in der Hydrolgelschale während des Einbringens, um den eingekapselten Aromastoff oder Riechstoff in der Hydrolgelschale bereitzustellen, die den zurückgehaltenen Ölkern enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Microkapsel vor dem Hinzufügen der Aromastoff oder Riechstoff-Verbindung in Gegenwart von Wasser getrocknet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schale ausgewählt ist aus einem Protein, einem Kohlehydrat und einem synthetischen Polymer.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das synthetische Polymer Polyvinylpyrollidon ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ölkern ausgewählt ist aus einem Mineralöl, einem Pflanzenöl, einem Benzylalkohol und Gemischen davon.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Pflanzenöl ein kurzkettiges Triglycerid von fraktioniertem Kokusnußöl ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Behandeln der Schale umfaßt, um das Entfernen der Aromastoff oder Riechstoff-Verbindung aus der Microkapsel zu verhindern.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Behandeln durch Entfernen des Wassers aus der Schale geschieht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Entfernen des Wassers durch Hinzufügen eines Salzes geschieht.

10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Behandeln durch Vernetzen der Schale geschieht.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Vernetzen durch Hinzufügen eines Vernetzungsmittels geschieht.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Vernetzen durchgeführt wird, bevor die Aromastoff oder Riechstoff-Verbindung zur Microkapsel hinzugefügt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Vernetzen durchgeführt wird, nachdem die Aromastoff oder Riechstoff-Verbindung zur Microkapsel hinzugefügt worden ist.

14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Microkapsel durch Koazervation eines Ölkerns und einer Hydrogelschale hergestellt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Gemisches von Aromastoff oder Riechstoff-Verbindungen zur Microkapsel hinzugefügt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Hinzufügen einer Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung zu einer trockenen Microkapsel und das Trocknen der Microkapsel mit der im Ölkern zurückgehaltenen Aromastoff- oder Riechstoff- Verbindung umfaßt.

17. Eingekapselte Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung, umfassend eine Microkapsel mit einer Hydrogelschale, die einen Ölkern umgibt, wobei eine amphiphile Aromastoff- oder Riechstoff-Verbindung in Gegenwart von Wasser zu der Microkapsel zum Einbringen der Verbindung durch Diffusion in Wasser durch die Hydrolgelschale in den Kern hinzugefügt wird, und der Ölkern während des Einbringens in der Hydrolgelschale zurückgehalten wird, um den eingekapselten Aromastoff oder Riechstoff in der Hydrolgelschale bereitzustellen, die den zurückgehaltenen Ölkern enthält.

18. Verbindung nach Anspruch 17, wobei die Schale ausgewählt ist aus einem Protein, einem Kohlehydrat und einem synthetischen Polymer.

19. Verbindung nach Anspruch 17, wobei der Ölkern ausgewählt ist aus einem Mineralöl, einem Pflanzenöl, einem Benzylalkohol und Gemischen davon.

20. Verbindung nach Anspruch 19, wobei das Pflanzenöl ein kurzkettiges Triglycerid von fraktioniertem Kokusnußöl ist.

21. Verbindung nach Anspruch 17, wobei die Schale vernetzt ist.

22. Verbindung nach Anspruch 17, wobei die Microkapsel ein Koazervat eines Ölkerns und einer Hydrogelschale ist.