ES3049679T3

ES3049679T3 - Beverage nanoemulsions produced by high shear processing

Info

Publication number: ES3049679T3
Application number: ES16869105T
Authority: ES
Inventors: Badreddine Ahtchi-Ali
Original assignee: Pepsico Inc
Current assignee: Pepsico Inc
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2025-12-17
Anticipated expiration: 2036-11-18
Also published as: AU2020281079A1; US20170143011A1; JP7463419B2; RU2018122295A; EP3379941A1; CN108289480A; CN108289480B; MX2018006489A; HK1255620A1; JP7034915B2; AU2020281079B2; WO2017091462A1; MX2021006732A; AU2016361334A1; BR112018010605A2; CA3005606A1; MX383355B; JP2022084668A; EP3379941B1; PL3379941T3

Abstract

La presente divulgación se refiere a nanoemulsiones de bebidas y a métodos para su elaboración. En particular, se refiere a métodos para la elaboración de nanoemulsiones de bebidas mediante procesamiento de alto cizallamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Nanoemulsiones para bebidas producidas mediante un proceso de alto cizallamiento

[0003] Campo y antecedentes de la invención

[0004] La presente divulgación se refiere a nanoemulsiones para bebidas y procedimientos para elaborar esas nanoemulsiones para bebidas. Más particularmente, la presente divulgación se refiere a procedimientos para elaborar nanoemulsiones para bebidas mediante un proceso de alto cizallamiento.

[0005] Las nanoemulsiones para bebidas son, típicamente, emulsiones aceite en agua con tamaños de partícula menores que 1 micrómetro, es decir, d95 < 1 micrómetro. Estas nanoemulsiones comprenden aceites saborizantes o enturbiantes, emulsionantes, agua y, opcionalmente, conservantes. Los niveles de intervalo del aceite son entre 6 y 10% en peso en el concentrado de la emulsión. Además, para garantizar la estabilidad física en la nanoemulsión para bebidas y en el producto de bebida final, se usa una relación en peso del emulsionante al aceite mayor que 1:1 en combinación con un tamaño objetivo de partícula de aceite de d95 < 1 micrómetro. El proceso de fabricación actual para elaborar estas nanoemulsiones para bebidas consiste en dos etapas: (1) dispersar/disolver el emulsionante en agua y, después, agregar el aceite saborizante o enturbiante para formar una premezcla de emulsión en un tanque de mezcla; los tamaños de partícula de la emulsión son, típicamente, d95 > 2 micrómetros, los cuales necesitan una reducción adicional de tamaño; (2) bombear la premezcla de emulsión formada en la etapa (1) a un homogeneizador de alta presión (presión entre 3000 y 5000 psi) para romper las gotículas de aceite a los tamaños de partícula objetivo (d95 < 1 micrómetro). Este proceso de dos etapas lleva mucho tiempo y demanda gran energía. Además, con el proceso actual no pueden producirse emulsiones concentradas y viscosas con menos agua. Los homogeneizadores de alta presión no pueden manejar emulsiones concentradas y viscosas debido a su diseño (el pequeño orificio del homogeneizador se obstruye). Por lo tanto, existe una necesidad de procedimientos alternativos para elaborar nanoemulsiones concentradas para bebidas que aborden las limitaciones del proceso mencionado anteriormente.

[0006] El documento de patente EP 2 025 250 A1 describe una emulsión estable que se puede obtener mediante un proceso convencional de dos etapas, cuya segunda etapa se basa en un homogeneizador de alta presión. La emulsión contiene entre un 75% y un 85% en peso de agua, entre un 8% y un 14% en peso de almidón alimentario modificado, entre un 3% y un 12% en peso de aceite y entre un 3% y un 10% en peso de agente enturbiante.

[0007] El documento de patente US 2004/0142087 A1 describe composiciones acuosas, tales como bebidas, que contienen esteroles vegetales para uso humano y veterinario, y procesos para su fabricación. El proceso para la producción de una dispersión sustancialmente estable que comprende al menos un esterol vegetal hidrófobo y un material acuoso es un proceso de dos etapas y comprende mezclar el al menos un esterol vegetal hidrófobo con dicho material acuoso para formar una primera dispersión de partículas del al menos un esterol vegetal hidrófobo y dicho material acuoso; homogeneizar la primera dispersión para obtener una segunda dispersión de partículas del al menos un esterol vegetal hidrófobo y dicho material acuoso.

[0008] Breve sumario de la invención

[0009] Este resumen se proporciona para introducir una selección de conceptos de manera simplificada, los cuales se describen adicionalmente más adelante en la sección Descripción detallada. Este resumen no pretende identificar las características claves o fundamentales de la presente invención.

[0010] En un aspecto, se proporciona un procedimiento para producir nanoemulsiones tanto concentradas como diluidas, eliminando la etapa de la homogeneización y, de esta manera, reduciendo el tiempo de ciclo del lote en hasta un 50%. Este proceso comprende la producción de nanoemulsiones aceite en agua muy concentradas mediante el uso de la mezcla de alto cizallamiento. Con la mezcla de alto cizallamiento se han logrado tamaños de partícula de nanoemulsiones que cumplen los tamaños objetivo necesarios para la estabilidad de las bebidas, sin necesidad de homogeneizar cuando se usan altos niveles/viscosidades de aceite. Las emulsiones concentradas pueden suministrarse tal como están o diluidas hasta niveles y viscosidades de aceite deseados. En un aspecto, la presente divulgación proporciona un procedimiento para la preparación de una nanoemulsión para bebidas; el procedimiento comprende las etapas de:

[0011] (a) proporcionar una mezcla que comprende entre un 14% y un 28% en peso de un aceite, un emulsionante, agua y, opcionalmente, un conservante; y

[0012] (b) mezclar la mezcla con un mezclador de alto cizallamiento para obtener la nanoemulsión, en el que la mezcla tiene una viscosidad de 2800 mPa s (2800 cp) a 10 s-1 a 50.000 mPa s (50.000 cp) a 10 s-1 durante al menos una parte de la mezcla; y

[0013] en el que el nanoemulsión tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,05 micrómetros a 1 micrómetro.

[0014] En un aspecto, la presente divulgación proporciona una nanoemulsión para bebidas que comprende:

[0015] (a) un aceite en una cantidad de 14% en peso a 28% en peso;

[0016] (b) un emulsionante en una cantidad de 1% en peso a 30% en peso;

[0017] (c) opcionalmente, un conservante; y

[0018] (d) agua;

[0019] en el que la nanoemulsión tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,05 micrómetros a 1 micrómetro y una viscosidad de 2800 mPas (2800 cp) a 10 s-1 a 50.000 mPa s (50.000 cp) a 10 s-1.

[0020] Las cantidades de % en peso en la memoria descriptiva se refieren a las cantidades de un ingrediente activo en la nanoemulsión para bebidas final.

[0021] Breve descripción de las figuras

[0022] En los dibujos de las figuras adjuntas se ilustran algunas realizaciones a modo de ejemplo, y no a manera de limitación.

[0023] La Figura 1 muestra las viscosidades de fórmulas A-C no procesadas.

[0024] La Figura 2 muestra los tamaños de partícula de las emulsiones obtenidas a partir del procesamiento de alto cizallamiento de la fórmula A preemulsificada, y el tamaño de partícula de la fórmula A preemulsificada. La Figura 3 muestra los tamaños de partícula de las emulsiones obtenidas a partir del procesamiento de alto cizallamiento de la fórmula B preemulsificada y el tamaño de partícula de la fórmula B preemulsificada. La Figura 4 muestra los tamaños de partícula de las emulsiones obtenidas a partir del procesamiento de alto cizallamiento de la fórmula C preemulsificada.

[0025] La Figura 5 muestra los tamaños de partícula de las emulsiones obtenidas a partir del procesamiento de alto cizallamiento de la fórmula C no preemulsificada y el tamaño de partícula de la fórmula C no preemulsificada.

[0026] La Figura 6 muestra los tamaños de partícula de mezclas de alto cizallamiento previo obtenidas a partir de las fórmulas A-C.

[0027] La Figura 7 muestra los tamaños de partícula de mezclas de alto cizallamiento posterior obtenidas a partir de las fórmulas A-C.

[0028] La Figura 8 muestra los tamaños de partícula de las emulsiones obtenidas a partir de la homogeneización a alta presión de la fórmula A preemulsificada después de dos pasadas a 20,7, 27,6 y 34,5 MPa (3000, 4000 y 5000 psi).

[0029] La Figura 9 muestra los tamaños de partícula de las emulsiones obtenidas a partir de la homogeneización a alta presión de la fórmula A preemulsificada después de tres pasadas a 20,7, 27,6 y 34,5 MPa (3000, 4000 y 5000 psi).

[0030] La Figura 10 muestra los tamaños de partícula de las emulsiones obtenidas a partir de la homogeneización a alta presión de la fórmula B preemulsificada después de una pasada a 20,7, 27,6 y 34,5 MPa (3000, 4000 y 5000 psi).

[0031] La Figura 11 muestra los efectos de la presión, la cantidad de pasadas y la concentración de la emulsión en los tamaños de partícula de las emulsiones obtenidas a partir de la homogeneización a alta presión de las fórmulas A y B preemulsificadas.

[0032] Descripción detallada de la invención

[0033] Definiciones

[0034] A menos que se indique específicamente o sea obvio a partir del contexto, como se usa en la presente memoria descriptiva, los valores numéricos divulgados en la presente memoria descriptiva se entienden comprendidos en un intervalo de tolerancia normal en la técnica, por ejemplo, dentro del 10% del valor indicado. Las cantidades de % en peso en la memoria descriptiva se refieren a las cantidades de un ingrediente activo en la nanoemulsión para bebidas final.

[0035] Los términos abiertos tales como “incluye", “que incluye”, “contiene”, “que contiene” y lo similar significan “que comprende”. Estas frases de transición abiertas se usan para presentar una lista abierta de elementos, etapas del procedimiento o lo similar que no excluyen elementos o etapas del procedimiento no enumerados adicionales.

[0036] La frase de transición “que consiste en” y sus variaciones excluyen cualquier elemento, etapa o ingrediente no enumerado, excepto para las impurezas asociadas ordinariamente a ellos.

[0037] La frase de transición “consiste esencialmente en” o variaciones tales como “consisten esencialmente en” o “que consiste esencialmente en”, excluyen cualquier elemento, etapa o ingrediente no enumerado, excepto para aquellos que no cambian materialmente las propiedades básicas o nuevas del procedimiento, estructura o composición específicos.

[0038] Además, los artículos indefinidos “un/uno” y “una" que preceden a un elemento o componente de la invención pretenden ser no restrictivos con respecto al número de instancias, es decir, las repeticiones del elemento o componente. Por lo tanto, “un/uno” o “una” deben leerse para incluir uno o al menos uno, y la forma de palabra singular del elemento o componente incluye, además, el plural a menos que el número se destine obviamente a ser singular.

[0039] Los términos “invención” o “presente divulgación”, como se usan en la presente memoria descriptiva, son términos no limitantes y no pretenden referirse a una sola realización de la invención particular, sino que abarcan todas las realizaciones posibles como se describe en la solicitud.

[0040] Procedimiento para la preparación de nanoemulsiones para bebidas

[0041] En un aspecto, la presente divulgación proporciona un procedimiento para la preparación de una nanoemulsión para bebidas que comprende las etapas de:

[0042] (a) proporcionar una mezcla que comprende entre un 14% y un 28% en peso de un aceite, un emulsionante, agua y, opcionalmente, un conservante; y

[0043] (b) mezclar la mezcla con un mezclador de alto cizallamiento para obtener la nanoemulsión, en el que la mezcla tiene una viscosidad de 2800 mPas (2800 cp) a 10 s-1 a 50.000 mPa s (50.000 cp) a 10 s-1 durante al menos una parte de la mezcla; y

[0044] en el que el nanoemulsión tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,05 micrómetros a 1 micrómetro.

[0045] En un aspecto, el procedimiento para la preparación de una nanoemulsión para bebidas comprende, además, añadir agua a la nanoemulsión para obtener una nanoemulsión diluida, en el que la nanoemulsión diluida contiene de 6% en peso a 10% en peso del aceite, y en el que la nanoemulsión diluida tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,05 micrómetros a 1 micrómetro.

[0046] En un aspecto, la presente divulgación proporciona una nanoemulsión para bebidas que comprende:

[0047] (a) un aceite en una cantidad de 14% en peso a 28% en peso;

[0048] (b) un emulsionante en una cantidad de 1% en peso a 30% en peso;

[0049] (c) opcionalmente, un conservante; y

[0050] (d) agua;

[0051] en el que la nanoemulsión tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,05 micrómetros a 1 micrómetro y una viscosidad de 2800 mPas (2800 cp) a 10 s-1 a 50.000 mPas (50.000 cp) a 10 s-1.

[0052] En algunas realizaciones, el aceite usado en la presente divulgación es un agente enturbiante hidrófobo. El agente enturbiante hidrófobo puede seleccionarse de ésteres de esterol, ésteres de estanol, y combinaciones de los mismos.

[0053] Se ha demostrado que los ésteres de esterol y estanol, además de proporcionar turbidez, proporcionan beneficios para la salud, tales como reducir los niveles de colesterol de lipoproteínas de baja densidad (LDL) en humanos cuando se consumen regularmente en cantidades de aproximadamente 1.3 gramos por día. Los ésteres de esterol y estanol son las formas esterificadas de los esteroles y estanoles libres, respectivamente. Los estanoles son la forma saturada o hidrogenada de los esteroles o esteroles vegetales.

[0054] Los esteroles vegetales pueden derivarse de aceites vegetales o aceite de resina. Las fuentes comunes de esteroles a partir de aceites vegetales incluyen, pero no se limitan a, aceite de coco, aceite de maíz, aceite de algodón, aceite de oliva, aceite de palma, aceite de cacahuate, aceite de semilla de colza, aceite de canola, aceite de cártamo, aceite de linaza, aceite de semilla de algodón, aceite de fríjol de soya, aceite de girasol, aceite de nuez y aceite de aguacate. Además, los esteroles pueden derivarse de aceite de resina. El aceite de resina puede obtenerse de la madera de plantas de coníferas.

[0055] Los estanoles en las formas libres y esterificadas y los esteroles esterificados no están tan fácilmente disponibles de fuentes naturales como los esteroles libres. Por lo tanto, los esteroles libres deben hidrogenarse para producir estanoles libres; y los esteroles y estanoles libres deben esterificarse para producir ésteres de esterol y ésteres de estanol. Los esteroles y estanoles adecuados en formas esterificadas están disponibles comercialmente de Raisio Benecol y McNeil Nutritionals, con el nombre comercial Benecol®, de Archer Daniels Midland con el nombre comercial CardioAid®, de Cognis con el nombre comercial VegaPure®, de MultiBene Group con el nombre comercial MultiBene® y otros conocidos en la técnica.

[0056] En algunas realizaciones, el aceite incluye, pero no se limita a, aceites sin sabor, aceites saborizantes, y combinaciones de los mismos.

[0057] Los ejemplos no limitantes de aceites sin sabor incluyen triglicéridos de cadena media, aceites vegetales, aceite de semilla de uva, y lo similar, como conocen los expertos en la técnica. Los ejemplos no limitantes de aceites vegetales adecuados incluyen aceites de frijol de soya, palma, semilla de colza, semilla de girasol, cacahuate, semilla de algodón, oliva, aguacate, coco, cártamo, otros aceites vegetales como conocen los expertos en la técnica, y combinaciones de los mismos. En una realización, el aceite es aceite de coco.

[0058] Los ejemplos no limitantes de aceites saborizantes incluyen aceites de citrus, aceites de cola, aceites esenciales, y lo similar, como se conoce en la técnica. Los ejemplos no limitantes de aceites esenciales incluyen aceite de almendra, toronja, canela, limón, lima, naranja, menta piperita, mandarina, otros aceites esenciales como conocen los expertos en la técnica, y combinaciones de los mismos.

[0059] En algunas realizaciones, el aceite está presente en las nanoemulsiones para bebidas en una cantidad de 16% en peso a 25% en peso, de 16% en peso a 20% en peso, de 20% en peso a 25% en peso. En algunas realizaciones, el aceite está presente en las nanoemulsiones para bebidas en una cantidad de 14% en peso a 26% en peso, de 14% en peso a 24% en peso, de 14% en peso a 22% en peso, y de 14% en peso a 20% en peso. En algunas realizaciones, el aceite está presente en las nanoemulsiones para bebidas en una cantidad de 16% en peso y 20% en peso. La cantidad deseada de aceite puede depender de la viscosidad de la nanoemulsión.

[0060] En algunas realizaciones, las nanoemulsiones para bebidas con un porcentaje mayor de un aceite pueden diluirse con agua para obtener nanoemulsiones para bebidas con un porcentaje menor del aceite.

[0061] En algunas realizaciones, el emulsionante usado en la descripción incluye, pero no se limita a, goma arábiga, almidón modificado, pectina, goma de xantana, goma guar, alginato de propilenglicol, monoglicérido, diglicérido, sulfosuccinato de dioctilo sódico (DOSS), monolaurato de polioxietilen (20) sorbitán (Tween® 20), monopalmitato de polioxietilen (20) sorbitán (Tween® 40), polioxietileno (20) monoestearato de sorbitán (Tween® 60), polioxietileno (20) monooleato de sorbitán (Tween® 80), monolaurato de sorbitán (Span® 20), monopalmitato de sorbitán (Span® 40), betaína, otros emulsionantes como conocen los expertos en la técnica, y combinaciones de los mismos. Preferentemente, el emulsionante se selecciona del grupo que consiste en goma arábiga, almidón modificado, pectina, goma de xantana, goma guar, alginato de propilenglicol, y combinaciones de los mismos. En una realización, el emulsionante es almidón modificado.

[0062] En algunas realizaciones, el emulsionante está presente en las nanoemulsiones para bebidas en una cantidad de 1% en peso a 40% en peso. En algunas realizaciones, el emulsionante está presente en la nanoemulsión para bebidas en una cantidad de 1% en peso a 30% en peso, de 1% en peso a 25% en peso, de 1% en peso a 20% en peso, de 1% en peso a 15% en peso, de 5% en peso a 30% en peso, de 5% en peso a 25% en peso, de 5% en peso a 20% en peso, de 5% en peso a 15% en peso, de 10% en peso a 30% en peso, de 10% en peso a 25% en peso, de 10% en peso a 20% en peso, de 10% en peso a 15% en peso, de 15% en peso a 30% en peso, de 15% en peso a 25% en peso, de 15% en peso a 20% en peso, de 20% en peso a 30% en peso, y de 20% en peso a 25% en peso. En algunas realizaciones, el emulsionante está presente en las nanoemulsiones para bebidas en una cantidad de 14% en peso, 16% en peso, 18% en peso, 20% en peso, 22% en peso, 24% en peso, 26% en peso, 28% en peso y 30% en peso. La cantidad deseada de emulsionante puede depender de la cantidad de aceite presente y del tipo de emulsionante, y debe ser suficiente para elaborar una nanoemulsión estable.

[0063] En algunas realizaciones, las nanoemulsiones para bebidas comprenden, además, un conservante. Los ejemplos no limitantes de conservantes incluyen ácido cítrico, ácido sórbico, ácido benzoico, sales de metales alcalinos de estos, y cualquier mezcla de estos.

[0064] La mezcla de alto cizallamiento puede realizarse mediante cualquier mezclador adecuado conocido por los expertos en la técnica. Los ejemplos no limitantes de mezcladores adecuados incluyen agitadores de turbina, mezcladores estáticos y otros mezcladores de alto cizallamiento conocidos por los expertos en la técnica. Los agitadores de turbina están disponibles comercialmente de Scott Turbon® Mixer, Inc., Adelanto, California y otros conocidos en la técnica. Los mezcladores estáticos, a veces conocidos en la técnica como “mezcladores inmóviles” o “mezcladores en línea”, vienen de tamaños y geometrías diversos, y están disponibles comercialmente de Chemineer Inc., Dayton, Ohio, Sulzer Chemtech Ltd., miembro de Sulzer Corp., Winterthur, Suiza, Charles Ross & Son Co., Hauppauge, Nueva York y otros conocidos en la técnica.

[0065] Los mezcladores de alto cizallamiento tienen dos superficies paralelas colocadas muy cercanas entre sí. El material que se va a mezclar está entre las superficies. El índice de cizallamiento es la velocidad relativa de las superficies dividida por la distancia entre las superficies. Las superficies pueden tener una variedad de configuraciones, tales como superficies de placas paralelas o cilíndricas anulares. Puede usarse cualquier mezclador de cizallamiento conocido en la técnica que sea capaz de lograr el índice de cizallamiento descrita en la presente divulgación. El índice de cizallamiento en mezcladores de rotor y estator, y (s-1), es la relación entre la velocidad de la punta del rotor, Vtip (m/s) y la separación entre el estator y el rotor, g (m). La velocidad de la punta del rotor es Vtip = n * D * n, en el que D es el diámetro del rotor, (m), y n es la velocidad rotatoria en revoluciones por segundo (n se define como rpm/60).

[0066] En algunas realizaciones, la mezcla que comprende el aceite y el emulsionante se mezcla a un índice de cizallamiento de 20.000 s-1 a 300.000 s-1. En algunas realizaciones, la mezcla que comprende el aceite y el emulsionante se mezcla a un índice de cizallamiento de al menos 20.000 s-1, al menos 30.000 s-1, al menos 50.000 s-1, al menos 100.000 s-1, al menos 150.000 s-1, al menos 200.000 s-1, al menos 250.000 s-1 y al menos 300.000 s-1. En algunas realizaciones, la mezcla que comprende el aceite y el emulsionante se mezcla a un índice de cizallamiento de 20.000 s-1 a 300.000 s-1, 30.000 s-1 a 300.000 s-1, de 50.000 s-1 a 300.000 s-1, de 100.000 s-1 a 300.000 s-1, de 150.000 s-1 a 300.000 s-1, de 200.000 s-1 a 300.000 s-1, d 1, de 20.000 s-1 a 250.000 s-1, de 20.000 s-1 a 200.000 s-1, de 20.000 s-1 a 200.000 s-1, de 20.000 s-1 a 150.000 s-1, de 20.000 s-1 a 100.000 s-1, de 20.000 s-1 a 50.000 s-1, y de 20.000 s-1 a 30.000 s-1.

[0067] Las viscosidades de la mezcla que comprende un aceite, un emulsionante y agua pueden medirse con un reómetro Antón Paar RheoQC. Se usa un vaso dosificador de cilindro concéntrico (CC27) y el husillo correspondiente para medir la viscosidad en comparación con los perfiles del índice de cizallamiento para estas emulsiones. Los diferentes tipos de equipo usados para medir la viscosidad pueden conducir a diferentes valores medidos para la misma muestra. Los valores considerados en la presente invención se midieron en un reómetro

[0068] Antón Paar RheoQC, y deben compararse con los valores medidos en el mismo equipo. En algunas realizaciones, la mezcla tiene una viscosidad de 2800 mPas (2800 centipoises (cp)) a 10 s-1 a 50.000 mPas (50.000 cp) a 10 s-1 durante al menos una parte de la mezcla de alto cizallamiento. En algunas realizaciones, la mezcla tiene una viscosidad de 3000 mPas (3000 cp) a 10 s-1 a 50.000 mPas (50.000 cp) a 10 s-1, de 5000 mPas (5000 cp) a 10 s-1 a 50.000 mPas (50.000 cp) a 10 s-1, de 10.000 mPas (10.000 cp) a 10 s-1 a 50.000 mPas (50.000 cp) a 10 s-1, de 20.000 mPas (20.000 cp) a 10 s-1 a 50.000 mPas (50.000 cp)a 10 s-1, de 30.000 mPas (30.000 cp) a 10 s-1 a 50.000 mPas (50.000 cp) a 10 s-1, y de 40.000 mPas (40.000 cp) a 10 s-1 a 50.000 mPas (50.000 cp) a 10 s-1. En algunas realizaciones, la mezcla tiene una viscosidad de 2800 mPas (2800 cp) a

[0069] 10 s-1 a 40.000 mPas (40.000 cp) a 10 s-1, de 2800 mPas (2800 cp) a 10 s-1 a 30.000 mPas (30.000 cp) a 10 s-1, de 2800 mPas (2800 cp) a 10 s-1 a 20.000 mPas (20.000 cp) a 10 s-1, de 2800 mPas (2800 cp) a 10 s-1 a 10.000 mPas (10.000 cp) a 10 s-1, de 2800 mPas (2800 cp) a 10 s-1 a 5000 mPas (5000 cp) a 10 s-1, de 2800 mPas (2800 cp) a 10 s-1 a 4000 mPas (4000 cp) a 10 s-1, y de 2800 mPas (2800 cp) a 10 s-1 a 3000 mPas

[0070] (3000 cp) a 10 s-1.

[0071] El tamaño de partícula de las nanoemulsiones para bebidas puede medirse con un analizador de tamaño de partícula por difracción láser capaz de medir tamaños de partícula que varían entre 30 nm y 3000 |jm). Para medir las distribuciones del tamaño de partícula de las nanoemulsiones se usó el modelo LA 950 de Horiba. A menos que se indique de cualquier otra manera, en la presente divulgación el tamaño de partícula o diámetro de partícula refiere al des de las partículas. En algunas realizaciones, la nanoemulsión para bebidas tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,05 micrómetros a 1 micrómetro. En algunas realizaciones, la nanoemulsión para bebidas tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,05 micrómetros, 0,1 micrómetros, 0,2 micrómetros, 0,3 micrómetros, 0,4 micrómetros, 0,5 micrómetros, 0,6 micrómetros, 0,7 micrómetros, 0,8 micrómetros y 0,9 micrómetros. En algunas realizaciones, la nanoemulsión para bebidas tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,1 micrómetros a 1 micrómetro, de 0,2 micrómetros a 1 micrómetro, de 0,3 micrómetros a 1 micrómetro, de 0,4 micrómetros a 1 micrómetro, de 0,5 micrómetros a 1 micrómetro, de 0,6 micrómetros a 1 micrómetro, de 0,7 micrómetros a 1 micrómetro, de 0,8 micrómetros a 1 micrómetro, y de 0,9 micrómetros a 1 micrómetro. En algunas realizaciones, la nanoemulsión para bebidas tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,2 micrómetros a

[0072] 0,8 micrómetros, de 0,3 micrómetros a 0,6 micrómetros y 0,4 micrómetros a 0,5 micrómetros.

[0073] Los expertos en la técnica apreciarán que las nanoemulsiones para bebidas de acuerdo con la presente invención pueden incorporarse en una bebida en cualquier etapa adecuada del proceso de fabricación de la bebida.

[0074] Los ejemplos que siguen están destinados a ilustrar ciertas realizaciones preferidas de la invención, y no implican limitación alguna de la invención.

[0075] Ejemplos

[0076] Las nanoemulsiones concentradas para bebidas pueden producirse mediante el uso de un tanque de mezcla equipado con un mezclador interno o externo de estator y rotor de alto cizallamiento. Aquí se describe un procedimiento para producir nanoemulsiones concentradas (de 14% en peso a 28% en peso de aceite) con

[0077] mezcla de alto cizallamiento. Además, aquí se describe un procedimiento para producir nanoemulsiones diluidas (6% en peso - 10% en peso de aceite) mediante la dilución con agua de las nanoemulsiones concentradas hasta niveles deseados. Los procedimientos descritos reducen el tiempo de ciclo de los lotes y eliminan la necesidad de homogeneización a alta presión.

[0078] Ejemplo 1: Fórmulas A-C

[0079] Se usaron tres tipos de fórmulas, como se muestra en la Tabla 1. La fórmula A es la formulación estándar con 10% en peso de aceite de coco. Las fórmulas B y C eran más concentradas que la fórmula A, y proporcionaban 38% y 50% de reducción de volumen, respectivamente. Las fórmulas A-C se obtuvieron mediante la mezcla de la cantidad especificada de aceite de coco, almidón alimenticio modificado, benzoato de sodio, ácido cítrico y agua.

[0080] Tabla 1. Composiciones de tres fórmulas usadas para la preparación de nanoemulsiones para bebidas.

[0082]

[0084] Las fórmulas A-C tienen viscosidades diferentes. Las fórmulas B y C fueron más viscosas que la fórmula A (Figura 1 y Tabla 2). La fórmula C no puede procesarse en el homogeneizador de alta presión debido a su alta viscosidad. Se usó el reómetro Antón Paar RheoQC con el vaso dosificador de cilindro concéntrico (CC27) y el husillo correspondiente para medir la viscosidad en comparación con los perfiles del índice de cizallamiento de las fórmulas A-C.

[0085] Tabla 2. Viscosidades de tres fórmulas después de mezclar los ingredientes sin procesamiento adicional.

[0088]

[0090] Ejemplo 2: Procesamiento de alto cizallamiento de la mezcla preemulsificada

[0091] Las fórmulas A-C se preemulsificaron en un recipiente de premezcla equipado con un agitador de turbina operado a 150 rpm, a 25 °C durante 30 minutos.

[0092] Posteriormente, las mezclas preemulsificadas se procesaron en un mezclador de estator y rotor de alto cizallamiento y los resultados se muestran en las Figuras 2-4. El intervalo de cizallamiento para el caso del mezclador de estator y rotor es el siguiente: 300.000 s_1 para 25k rpm, 240.000 s_1 para 20k rpm y 180.000 s_1 para 15k rpm.

[0093] La fórmula A preemulsificada (10% en peso de aceite) tenía un d95 de más de 7 |jm, como ilustra la curva 210 de la Figura 2. La fórmula A preemulsificada se procesó con un mezclador de estator y rotor de alto cizallamiento con velocidades de índice de cizallamiento de hasta 300.000 s_1 (25k rpm) durante 5 minutos, en un modo de recirculación por hasta 3 pasadas. Las curvas 220, 230 y 240 de la Figura 2 muestran que el tamaño de partícula (das) de las emulsiones obtenidas después de una, dos y tres pasadas es de 5,0, 4,1 y 3,1 jm, respectivamente. La fórmula B preemulsificada (16% en peso de aceite) tenía un tamaño de partícula (d95) mayor que 1 jm, como ilustra la curva 310 de la Figura 3. Las emulsiones obtenidas a partir de tres pasadas de procesamiento de alto cizallamiento con 15k, 20k y 25k rpm tenían un tamaño de partícula (d95) de 0,83, 0,65 y 0,69 jm, respectivamente, como indican las curvas 320, 330 y 340 de la Figura 3.

[0094] Para la fórmula C preemulsificada (20% en peso de aceite), solo se requiere una pasada de procesamiento de alto cizallamiento con un índice de cizallamiento de 180.000 - 300.000 s_1 para producir emulsiones con un tamaño de partícula (d95) menor que 0.5 jm (Figura 4). Las curvas 410, 420 y 430 muestran que el tamaño de partícula de las emulsiones obtenidas de una pasada de procesamiento de alto cizallamiento con 15k, 20k y 25k rpm es de 0,43, 0,37 y 0,44 jm, respectivamente.

[0095] Ejemplo 3: Procesamiento de alto cizallamiento de la mezcla no preemulsificada

[0096] La fórmula C (20% en peso de aceite) se procesó en un mezclador de estator y rotor de alto cizallamiento a 25 °C - 40 °C de temperatura durante 5 minutos con un índice de cizallamiento variable entre 180.000 s-1 (15k rpm) y 300.000 s-1 (25k rpm) durante 5 minutos, en un modo de recirculación por hasta 3 pasadas.

[0097] Los resultados se muestran en la Figura 5. Las curvas 520, 530 y 540 de la Figura 5 muestran que el tamaño de partícula (dge) de las emulsiones obtenidas después de tres pasadas de procesamiento de alto cizallamiento con 15k, 20k y 25k rpm es 0,69, 0,63, y 0,57 |jm, respectivamente.

[0098] Ejemplo 4: Comparación de mezclas de alto cizallamiento previo y emulsiones de alto cizallamiento posterior

[0099] Las fórmulas A-C se añadieron en un mezclador por lotes equipado con un agitador central y un mezclador en línea de rotor y estator de alto cizallamiento. Cada fórmula se mezcló con una velocidad de agitación de 150 rpm a 20 °C y sin activar el alto cizallamiento en tanque. Se midió el tamaño de partícula de las mezclas de alto cizallamiento previo obtenidas y los resultados se muestran en la Figura 6. Las curvas 610, 620 y 630 muestran que el tamaño de partícula (dge) de las mezclas de alto cizallamiento previo derivadas de las fórmulas A, B y C es de 40, 15 y 4 jm, respectivamente.

[0100] Después, las mezclas de alto cizallamiento previo se procesaron con el mezclador de alto cizallamiento de rotor y estator a 2500 rpm con un índice de cizallamiento de 30.000 s-1 durante 10 minutos. Se midió el tamaño de partícula de las emulsiones de alto cizallamiento posterior y los resultados se muestran en la Figura 7. Las curvas 710, 720 y 730 muestran que el tamaño de partícula (das) de las emulsiones obtenidas a partir de las fórmulas A, B y C es de 1,05, 0,32 y 0,29 jm, respectivamente.

[0101] Ejemplo 5: Homogeneización a alta presión de la fórmula A preemulsificada

[0102] Para fines de comparación, se realizaron experimentos para la preparación de nanoemulsiones a partir de las fórmulas A-C mediante homogeneización a alta presión. Se obtuvo una mezcla preemulsificada para cada una de las fórmulas A-C, como se describe en el Ejemplo 2.

[0103] La mezcla preemulsificada se procesó en un homogeneizador de alta presión APV a presiones entre 20,7 y 34,5 MPa (3000 y 5000 psi) durante 1, 2 y 3 pasadas. La curva 830 de la Figura 8 muestra que la fórmula A (10% en peso de aceite) proporcionó nanoemulsiones con un tamaño de partícula (dg5) menor que 1 jm después de dos pasadas de homogeneización a 34,5 MPa (5000 psi). Las curvas 910, 920 y 930 de la Figura 9 muestran que la fórmula A proporcionó nanoemulsiones con un tamaño de partícula (d95) menor que 1 jm a 20,7, 27,6 y 34,5 MPa (3000, 4000 y 5000 psi) después de tres pasadas de homogeneización.

[0104] Ejemplo 6: Homogeneización a alta presión de la fórmula B preemulsificada

[0105] La mezcla preemulsificada de la fórmula B (16% en peso de aceite) se procesó en un homogeneizador de alta presión APV a presiones entre 20,7 y 34,5 MPa (3000 y 5000 psi) durante 1, 2 y 3 pasadas. A escala de laboratorio, es difícil procesar la fórmula B preemulsificada en un homogeneizador de alta presión debido a la alta viscosidad. La mezcla preemulsificada de la fórmula B no pudo procesarse en un homogeneizador de alta presión a mayor escala debido a su alta viscosidad. La mezcla preemulsificada de la fórmula C tenía una viscosidad aún mayor y no pudo procesarse en homogeneizadores de alta presión a escala de laboratorio o a mayor escala.

[0106] Las curvas 1010, 1020 y 1030 de la Figura 10 muestran que las emulsiones obtenidas tenían un tamaño de partícula (d95) menor que 1 jm después de solo una pasada de homogeneización a 20,7 MPa (3000 psi), 20,7 MPa (4000 psi) y 20,7 MPa (5000 psi), respectivamente.

[0107] En la Figura 11 se muestran los efectos de la presión y de la cantidad de pasadas en el tamaño de partícula de la emulsión para las fórmulas A y B preemulsificadas. En la cantidad de pasadas de cero, la fórmula A preemulsificada tenía un tamaño de partícula (d95) mayor que 4 jm, mientras que la fórmula B preemulsificada tenía un tamaño de partícula (d95) menor que 1 jm.

[0108] La amplitud y el alcance de la presente divulgación no debe quedar limitado por ninguna de las realizaciones ilustrativas descritas anteriormente.

[0109] Todos los diversos aspectos, realizaciones y opciones que se describen en la presente memoria descriptiva pueden combinarse en cualquiera y la totalidad de sus variaciones.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1.Un procedimiento para la preparación de una nanoemulsión para bebidas, que comprende las etapas de:

(a) proporcionar una mezcla que comprende entre un 14% y un 28% en peso de un aceite, un emulsionante, agua, y opcionalmente un conservante; y

(b) mezclar la mezcla con un mezclador de alto cizallamiento para obtener la nanoemulsión, en el que la mezcla tiene una viscosidad de 2800 mPa s (2800 cp) a 10 s-1 a 50.000 mPa s (50.000 cp) a 10 s-1 durante al menos una parte de la mezcla; y

en el que la nanoemulsión tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,05 micrómetros a 1 micrómetro.

2.El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la mezcla contiene 20% en peso del aceite.

3.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el que el aceite es un aceite sin sabor seleccionado de grupo que consiste en triglicéridos de cadena media, aceite de semilla de uva, aceite de frijol de soya, aceite de palma, aceite de semilla de colza, aceite de semilla de girasol, aceite de cacahuate, aceite de semilla de algodón, aceite de oliva, aceite de aguacate, aceite de coco, aceite de cártamo, y combinaciones de los mismos; o

en el que el aceite es un aceite saborizado seleccionado del grupo que consiste en aceite de citrus, aceite de cola, aceite de almendra, aceite de toronja, aceite de canela, aceite de limón, aceite de lima, aceite de naranja, aceite de menta piperita, aceite de mandarina, y combinaciones de los mismos. en el que el aceite es un agente enturbiante hidrófobo seleccionado del grupo que consiste en ésteres de esterol, ésteres de estanol, y combinaciones de los mismos.

4.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el emulsionante se selecciona del grupo que consiste en goma arábiga, almidón modificado, pectina, goma de xantana, goma guar, alginato de propilenglicol, y combinaciones de los mismos.

5.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el emulsionante está presente en una cantidad de 1% en peso a 30% en peso, o de 10% en peso a 30% en peso.

6.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la mezcla se mezcla a un índice de cizallamiento de 20.000 s-1 a 300.000 s-1, o a un índice de cizallamiento de 30.000 s-1 a 250.000 s-1.

7.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la nanoemulsión tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,2 micrómetros a 0.8 micrómetros, o de 0,3 micrómetros a 0.6 micrómetros.

8.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la mezcla tiene una viscosidad de 2800 mPas (2800 cp) a 10 s-1 a 30.000 mPas (30.000 cp) a 10 s-1 durante al menos una parte de la mezcla.

9.El procedimiento de la reivindicación 1 que comprende, además, añadir agua a la nanoemulsión para obtener una nanoemulsión diluida, en el que la nanoemulsión diluida contiene de 6% en peso a 10% en peso del aceite, y en el que la nanoemulsión diluida tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,05 micrómetros a 1 micrómetro.

10.Una nanoemulsión para bebidas que comprende:

(a) un aceite en una cantidad de 14% en peso a 28% en peso;

(b) un emulsionante en una cantidad de 1% en peso a 30% en peso;

(c) opcionalmente un conservante; y

(d) agua;

en la que la nanoemulsión tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,05 micrómetros a 1 micrómetro y una viscosidad de 2800 mPas (2800 cp) a 10 s-1 a 50.000 mPas (50.000 cp) a 10 s-1.

11.La nanoemulsión de la reivindicación 10, en la que el aceite es un aceite sin sabor seleccionado del grupo que consiste en triglicéridos de cadena media, aceite de semilla de uva, aceite de frijol de soya, aceite de palma, aceite de semilla de colza, aceite de semilla de girasol, aceite de cacahuate, aceite de semilla de algodón, aceite de oliva, aceite de aguacate, aceite de coco, aceite de cártamo, y combinaciones de los mismos; o

en la que el aceite es un aceite saborizado seleccionado del grupo que consiste en aceite de citrus, aceite de cola, aceite de almendra, aceite de toronja, aceite de canela, aceite de limón, aceite de lima, aceite de naranja, aceite de menta piperita, aceite de mandarina, y combinaciones de los mismos; o en la que el aceite es un agente enturbiante hidrófobo seleccionado del grupo que consiste en ésteres de esterol, ésteres de estanol, y combinaciones de los mismos.

12.La nanoemulsión de cualquiera de las reivindicaciones 10 y 11, en la que el emulsionante se selecciona del grupo que consiste en goma arábiga, almidón modificado, pectina, goma de xantana, goma guar, alginato de propilenglicol, y combinaciones de los mismos.

13.La nanoemulsión de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en la que el emulsionante está presente en una cantidad de 10% en peso a 30% en peso, o de 20% en peso a 30% en peso.

14.La nanoemulsión de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en la que la nanoemulsión tiene un tamaño de partícula de d95 de 0,2 micrómetros a 0.8 micrómetros, o de 0,3 micrómetros a 0.6 micrómetros.

15. La nanoemulsión de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en la que la nanoemulsión tiene la viscosidad de 2800 mPas (2800 cp) a 10 s-1 a 30.000 mPa s (30.000 cp) a 10 s-1.