Капсула, содержащая питательные ингредиенты и способ доставки питательной жидкости из капсулы - RU2483586C2
Код документа: RU2483586C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к доставке питательных жидкостей, таких как молоко для детей, из капсул, в частности питательных ингредиентов, включая термочувствительные биоактивные ингредиенты, такие как пробиотические микроорганизмы, а также настоящее изобретение относится к способу доставки таких питательных жидкостей из капсул.
Детские смеси были разработаны в качестве заменителей человеческого грудного молока с целью обеспечения ребенка необходимыми питательными веществами. Как правило, детские смеси основаны или на коровьем, или на соевом молоке и могут быть представлены в различных формах, таких как порошок, или в форме концентрата жидкости.
При приготовлении и потреблении, таким образом, порошковые детские смеси обеспечивают безопасный и удовлетворительный по питательному составу заменитель материнского молока в случаях, описанных выше. Однако способ нуждается в повторении каждый раз, когда необходимо кормление. Легко можно заметить, что это не всегда может быть удобно и, как следствие, многие родители и другие опекуны не готовят смесь должным образом и, следовательно, подвергают грудного ребенка риску инфекции. Например, воду могут не вскипятить перед использованием, в этом случае любые патогены в воде попадают к грудному ребенку. Обычно источники воды в развитых странах достаточно безопасны, но такое положение может быть не повсеместным.
С другой стороны, партии детской смеси могут готовиться и затем храниться до момента использования. К сожалению, если какой-либо патоген загрязнит смесь, то он в таком случае будет иметь время для размножения, что значительно повышает риск инфекции у грудного ребенка.
В дальнейших разработках предлагались готовые к употреблению, расфасованные до одной порции детские смеси, в которых было преодолено неудобство приготовления детской смеси. Однако эти готовые к употреблению продукты являются более дорогостоящими, чем детские смеси, хранящиеся в больших количествах, а также существует необходимость употребления смеси сразу после открытия упаковки во избежание риска загрязнения бактериями.
Устройство, которое раскрывает принцип обработки воды посредством фильтра, используемой для приготовления питательных композиций в раздаточном устройстве из капсул, раскрыто в одновременно рассматриваемой Европейской Патентной заявке «Dispenser for preparing a nutritional composition» от 25 июля 2006, No. 06117801.8.
В недавнем прошлом определенные штаммы бактерий привлекли к себе значительное внимание, так как было обнаружено, что они демонстрируют полезные свойства при потреблении человеком. Конкретно, было обнаружено, что определенные штаммы вида Lactobacilli и Bifidobacteria способны колонизировать слизистую оболочку кишечника, проявляя иммуномодулирующие эффекты и способствуя поддержанию хорошего самочувствия, уменьшая при этом способность патогенных бактерий прикрепляться к эпителию кишечника. Такие бактерии иногда называют пробиотиками.
Для идентификации новых пробиотических штаммов проводились широкомасштабные исследования. Например, EP 0199535, EP 0768375, WO 97/00078, EP 0577903 и WO 00/53200 раскрывают конкретные штаммы Lactobacilli и Bifidobacteria и их полезные свойства.
Что касается детей, то считается, что сразу перед рождением желудочно-кишечный тракт ребенка стерилен. В процессе рождения он встречается с бактериями из желудочно-кишечного тракта и с кожи матери, и начинает колонизироваться ими. Существуют большие различия в отношении состава микробиоты пищеварительного канала в ответ на кормление грудного ребенка. Фекальная флора грудных детей, вскармливаемых грудью, включает значительные популяции Bifidobacteria с некоторым количеством вида Lactobacillus, тогда как грудные дети, вскармливаемые детской смесью, обладают более сложным составом микробиоты, где обычно присутствуют Bifidobacteria, Bacteroides, Clostridia и Streptococci. После отлучения от груди в возрасте около 2 лет устанавливается структура микробиоты кишечника, которая напоминает структуру микробиоты кишечника взрослого человека.
По этой причине было предложено добавлять к детской смеси пробиотики для содействия колонизации кишечника и для активации колонизации «хорошими» бактериями - вида Bifidobacteria и Lactobacilli, а не вредными бактериями-патогенами, такими как Clostridia.
Например, WO 2004/112507 относится к детской смеси или ее модификации, содержащей источник белков, источник липидов, источник углеводов и пробиотик.
До настоящего времени не было предложено подходящего решения для доставки питательных жидкостей подходящим и безопасным образом, приготовленных с помощью одноразовых капсул, обрабатываемых в устройстве для приготовления напитков; причем указанная капсула включает определенные термочувствительные биоактивные ингредиенты, такие как пробиотики или определенные термочувствительные полипептиды или гликопротеины.
Одна проблема, касающаяся восстановления в капсуле питательной жидкости, содержащей такие активные ингредиенты, заключается в том, что введенная в капсулу горячая жидкость, гарантирующая достаточный уровень безопасности питания, например убивающая нежелательные микроорганизмы, также попутно будет деградировать или дезактивировать термочувствительные биоактивные ингредиенты (например, убьет пробиотики). Таким образом, питательная жидкость больше не будет приносить планируемую пользу для здоровья или иммунитета.
Кроме того, существует необходимость в гарантии того, что нежелательные бактерии или дрожжи не смогут доставляться в питательной жидкости, тогда как целевые биоактивные ингредиенты, например, пробиотики, при доставке в указанной жидкости будут поддерживаться в оптимальном биоактивном состоянии.
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в предложении решения для повышения полезности для здоровья питательной жидкости путем успешной и безопасной доставки питательной жидкости из одноразовой капсулы, содержащей термочувствительные биоактивные ингредиенты, которые, не разрушаясь, сохраняются в капсуле, или не подвергаются другому воздействию, затрагивающему их биоэффективность, во время восстановления и доставки жидкости из капсулы, в то же время с включением в восстановление стадии нагревания для инактивации нежелательных микроорганизмов или с включением стадии фильтрации для удаления указанных нежелательных микроорганизмов.
Эта задача достигается посредством признаков независимых пунктов формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения дополнительно развивают основную мысль настоящего изобретения.
Первый аспект изобретения относится к капсуле для применения в устройстве для приготовления напитков. Капсула содержит ингредиенты для получения питательной жидкости, когда жидкость подается в капсулу со стороны ее входа. Капсула дополнительно содержит термочувствительные биоактивные ингредиенты, которые физически отделены в капсуле, по меньшей мере, от части других питательных ингредиентов.
Термин «термочувствительные биоактивные ингредиенты» обозначает любой пищевой ингредиент, обеспечивающий питательную пользу, пользу для здоровья или иммунитета, ингредиент, биоактивность которого существенно уменьшается, деградирует или теряется во время восстановления питательного напитка при контакте с горячей жидкостью с температурой, достаточной для инактивации нежелательных микроорганизмов, например с температурой выше 70°С, более предпочтительно с температурой выше 80°С.
В предпочтительном способе изобретения термочувствительные биоактивные ингредиенты представляют собой пробиотические микроорганизмы («пробиотики»).
Пробиотики определяют как микробные клеточные препараты или компоненты микробных клеток, оказывающие полезное влияние на здоровье или хорошее самочувствие хозяина (Salminen S, Ouwehand A.Benno Y. et al "Probiotics: how should they be defined" Trend Food Sci. Technol. 1999:10 107-10).
Пробиотики могут быть смешаны с пребиотиками, которые представляют собой неусваиваемые пищевые ингредиенты, которые оказывают полезное влияние на хозяина путем селективного стимулирования роста и/или активности одной или ограниченного количества бактерий в толстой кишке и которые, таким образом, улучшают здоровье хозяина. Пребиотики также могут храниться отдельно от пробиотиков.
Другие термочувствительные ингредиенты представляют собой биологически активные белки, пептиды и жир. Более предпочтительно, если ингредиенты представляют собой лактоферрин, иммуноглобулины, фракцию мембран жировых глобул молока (MFGM), факторы роста, такие как TGF-бета, докозагексаеновую кислоту (DHA), дигомо-γ-линолевую кислоту (DGLA) и их комбинации.
Пробиотические микроорганизмы и другие термочувствительные биоактивные ингредиенты предпочтительно физически отделены, по меньшей мере, от части оставшихся ингредиентов. Это имеет большое значение, когда ингредиенты потенциально содержат нежелательные микроорганизмы, которые должны быть изъяты из получаемой питательной жидкости (например, путем фильтрации) или убиты (с помощью температурной обработки, с помощью противомикробных агентов и т.д.) без чрезмерного уменьшения количества КОЕ пробиотиков в получаемой питательной жидкости.
Физическое разделение между термочувствительными биоактивными ингредиентами и другими ингредиентами может достигаться посредством стенки, проницаемой для жидкости, или стенки, непроницаемой для жидкости, или посредством инкапсулирования термочувствительных биоактивных ингредиентов, конкретно пробиотических микроорганизмов.
В другом аспекте изобретения, который может быть объединен или обработан независимо от первого вышеупомянутого аспекта, изобретение относится к капсуле, содержащей ингредиенты для приготовления питательной жидкости, когда жидкость подается в капсулу со стороны ее входа. Капсула дополнительно содержит пробиотические микроорганизмы и противомикробный фильтр. Более конкретно, противомикробный фильтр располагается в капсуле выше по отношению к пробиотическим микроорганизмам. Противомикробный фильтр также может быть расположен выше по отношению ко всем ингредиентам и содержащимся пробиотикам.
В следующем аспекте разделительная стенка может представлять собой противомикробный фильтр. В этом случае термочувствительные биоактивные ингредиенты, например пробиотические микроорганизмы, располагаются в капсуле ниже по отношению к противомикробному фильтру, между фильтром и выходом капсулы. Другие ингредиенты, например белки и углеводы, витамины, минералы и т.д., способные фильтроваться через фильтр в смешанной жидкости, могут быть, следовательно, расположены выше по отношению к противомикробному фильтру. В результате только нежелательные микроорганизмы, содержащиеся в воде и/или в верхней части ингредиентов, задерживаются противомикробным фильтром, тогда как пробиотические микроорганизмы могут быть успешно доставлены без задержки противомикробным фильтром.
В возможном варианте ячейка, расположенная ниже по отношению к противомикробному фильтру относительно потока жидкости и содержащая пробиотические микроорганизмы, также содержит инкапсулированный жир. Жир может представлять собой растительный или смесь растительного и молочного жира совместно с другим жиром, происходящим из других источников, таких как полиненасыщенные жирные кислоты с длинной цепью (LC-PUFA). Жир также может быть растворен водой, проходящей чрез нижнюю ячейку, и это помогает избежать проблемы жировых капель (размером обычно 0,05-10 микрон для хорошо эмульгированной жидкости), которые блокируются противомикробным фильтром и затем блокируют поток жидкости в капсуле.
В другом аспекте пробиотические микроорганизмы и все остальные питательные ингредиенты располагаются в одной и той же ячейке капсулы, т.е. в основной смесительной камере. Противомикробный фильтр располагается между входом капсулы и ячейкой, содержащей ингредиенты, включающие пробиотические микроорганизмы. В результате присутствия противомикробного фильтра из воды, вводимой в ячейку, удаляются нежелательные микроорганизмы с помощью фильтра, содержащегося в капсуле, и она может нагреваться до температуры, которая не разрушает или не убивает пробиотические микроорганизмы, содержащиеся в капсуле, например до температуры ниже чем 45°С. Предпочтительно, если противомикробный фильтр располагается на определенном расстоянии от входа, чтобы можно было вставлять средство впрыскивания жидкости со стороны входа без разрушения фильтра.
Противомикробный фильтр может иметь размер пор менее чем 1 мкм, предпочтительно менее чем 0,5 мкм, еще более предпочтительно менее чем 0,3 мкм.
Предпочтительно, если пробиотические микроорганизмы располагаются между противомикробным фильтром и стороной выхода из капсулы.
Разделительная стенка разделяет, по меньшей мере, две ячейки внутри капсулы.
Разделительная стенка может тянуться поперек пути течения жидкости, двигающейся через капсулу от стороны входа к стороне выхода из капсулы.
В ином случае разделительная стенка может тянуться продольно по отношению к капсуле в направлении потока со стороны входа к стороне выхода из капсулы.
Ингредиенты могут содержать детскую смесь в форме порошка или жидкого концентрата.
Пробиотические микроорганизмы могут присутствовать в виде сухого порошка (высушенного распылением или лиофилизированного).
Пробиотические микроорганизмы могут быть представлены в виде геля, в спрессованной форме, такой как, например, пилюля или таблетка, или в виде капсул.
Пробиотические микроорганизмы могут содержать бактерии и/или дрожжи.
Все пробиотические микроорганизмы могут использоваться согласно настоящему изобретению. Предпочтительно, если пробиотик может быть выбран из группы, состоящей из Bifidobacterium, Lactobacillus, Lactococcus, Enterococcus, Streptococcus Ascomycota, Deuteromycota, Debaryomyces, Kluyveromyces, Saccharoymces, Yarrowia, Zygosaccharomyces, Candida, и Rhodotorula, в частности выбран из группы, состоящей из Bifidobacterium longum, Bifidobacterium lactis, Bifidobacterium animalis, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infantis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus salivarius, Lactococcus lactis, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus johnsonii, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus salivarius, Enterococcus faecium, Saccharomyces cerevisia, Saccharomyces boulardii и Lactobacillus reuteri или их смесей, предпочтительно выбран из группы, состоящей из Lactobacillus johnsonii (NCC533; CNCM I-1225), Bifidobacterium longum (NCC490; CNCM 1-2170), Bifidobacterium longum (NCC2705; CNCM 1-2618), Bifidobacterium lactis (2818; CNCM 1-3446), Lactobacillus paracasei (NCC2461; CNCM 1-2116), Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC53103), Lactobacillus rhamnosus (NCC4007; CGMCC 1.3724), Enterococcus faecium SF 68 (NCIMB10415), и их смесей.
В возможном варианте изобретения присутствуют, по меньшей мере, два различных пробиотика. Одной особенно предпочтительной комбинацией является комбинация Lactobacillus, такая, как, например, Lactobacillus rhamnosus или Lactobacillus paracasei с Bifidobacterium, такая, как, например, Bifidobacterium lactis, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium breve или Bifidobacterium animalis. Примерами таких комбинаций штаммов являются Bifidobacterium longum АТСС BAA-999 вместе с Lactobacillus rhamnosus ATCC 53103, Lactobacillus paracasei CNCM 1-2116 или Lactobacillus rhamnosus CGMCC 1.3724. Другой особенно предпочтительной комбинацией являются два штамма Bifidobacterium. Одним примером такой комбинации являются Bifidobacterium longum АТСС BAA-999 вместе с Bifidobacterium lactis CNCM 1-3446.
Примером пробиотических дрожжей являются, например, Saccharomyces cerevisiae, а особенно Saccharomyces boulardii.
Капсула может содержать от 1*102 до 1*1012 КОЕ пробиотических микроорганизмов.
Пробиотические микроорганизмы или другие термочувствительные биоактивные ингредиенты могут содержаться в ячейке, которая механически ассоциирована со стороной входа в капсулу.
Пробиотические микроорганизмы или другие термочувствительные биоактивные ингредиенты могут содержаться в ячейке, которая механически ассоциирована со стороной выхода из капсулы.
Пробиотические микроорганизмы или другие термочувствительные биоактивные ингредиенты могут быть разделены радиально внутри или снаружи ингредиентов в верхней проекции капсулы.
Более конкретно, основные питательные ингредиенты, содержащиеся в капсуле, которые поддерживаются отдельно от термочувствительных биоактивных ингредиентов, включают:
- по меньшей мере, источник белков и
- по меньшей мере, источник углеводов.
Дополнительно, основные ингредиенты содержат источник липидов и питательные микроэлементы.
Конкретно для детской смеси источник белков предпочтительно содержит сыворотку и казеин, соотношение которых выбирается в интервале 100:0-40:60. Белки сыворотки могут быть модифицированной сладкой сывороткой. Сладкая сыворотка представляет собой легкодоступный промежуточный продукт приготовления сыра и часто используется в производстве детских смесей на основе коровьего молока.
Белки могут быть интактными или гидролизованными или могут представлять собой смесь интактных и гидролизованных белков. Конечно, могут использоваться и другие белки животного или растительного происхождения, такие как соевые белки, в зависимости от группы лиц (грудной ребенок, ребенок ясельного возраста, лица пожилого возраста, пациенты и т.д.), которым предназначено питание.
Предпочтительные источники углеводов представляют собой лактозу, сахарозу, мальтодекстрин, крахмал и их смеси.
Либо содержание углеводов, либо содержание липидов в смеси также может меняться как функция от возраста грудного ребенка, и предпочтительно, если одновременно также будут меняться как содержание углеводов, так и содержание липидов. Вообще говоря, содержание углеводов может увеличиваться по мере увеличения возраста грудного ребенка, например, от 9 до 12 г углеводов/100 ккал, предпочтительно от 10,1 до 11,6 г углеводов/100 ккал, а липидное содержание может уменьшаться по мере увеличения возраста грудного ребенка, например, от 6 до 4,5 г липидов/100 ккал, предпочтительно от 5,6 до 5,1 г липидов/100 ккал.
Предпочтительные источники липидов включают молочный жир, пальмовое масло, пальмовый олеин, подсолнечное масло, кукурузное масло, кокосовое масло, рапсовое масло (канола) с низким содержанием эруковой кислоты, высокомасличное подсолнечное масло и их комбинации. Незаменимые жирные кислоты: линолевая и α-линолевая кислота также могут добавляться в составе небольших количеств масел, содержащих высокие количества заранее подготовленных арахидоновой кислоты и докозагексаеновой кислоты, в виде рыбьего жира или микробных масел. Источник липидов предпочтительно имеет соотношение n-6-жирных кислот к n-3 жирным кислотам от около 5:1 до около 15:1; например от около 8:1 до около 10:1.
Когда противомикробный фильтр присутствует в капсуле, липидные ингредиенты, способные к образованию больших капель жира в эмульгированной жидкости, могут комбинироваться с отделенными термочувствительными биоактивными ингредиентами. Действительно, большие капли жира, суспендированные в восстановленной жидкости, могут сохраняться и накапливаться на мембране фильтра, потенциально создавая проблемы засорения. Кроме того, жир и/или пробиотики могут быть дополнительно инкапсулированы для предотвращения негативных взаимодействий во время хранения и для содействия растворению и образованию эмульсии в питательном напитке.
Примерами питательных микроэлементов являются все витамины, минералы или другие питательные вещества, которые, как известно, являются незаменимыми в повседневном рационе в значимых с точки зрения питательности количествах. Примеры минералов, витаминов и других питательных веществ, необязательно присутствующих в детской смеси, включают витамин A, витамин B1, витамин B2, витамин B6, витамин B12, витамин E, витамин K, витамин C, витамин D, фолиевую кислоту, инозит, ниацин, биотин, пантотеновую кислоту, холин, кальций, фосфор, йод, железо, магний, медь, цинк, марганец, хлорид, калий, натрий, селен, хром, молибден, таурин и L-карнитин. Минералы обычно добавляют в форме соли. Присутствие и количества определенных минералов и других витаминов будет меняться в зависимости от целевой популяции.
Следующий аспект изобретения относится к машине для приготовления напитков для получения питательной жидкости из ингредиентов, содержащихся в капсуле, причем машина содержит:
- средство для нагревания жидкости, и
- средство подачи нагретой жидкости в капсулу,
где машина разработана для параллельной подачи, по меньшей мере, двух отдельных потоков жидкости, имеющих различные температуры, в одну капсулу, вставленную в корпус машины.
Таким образом, один поток жидкости может иметь температуру, по меньшей мере, 70°С, а другой поток жидкости может иметь температуру менее чем 30°С.
Температуры и объемы двух потоков жидкости могут быть установлены так, чтобы их смешивание приводило в результате к получению жидкости с температурой 30°С-50°С, предпочтительно 35°С-45°С.
Еще один аспект изобретения относится к системе приготовления напитков, содержащей капсулу, представленную выше, и машину для приготовления напитков, включающую:
- средство для размещения капсулы и средство подачи жидкости в капсулу, и необязательно средство для последующей подачи газа (воздуха, азота, …) для освобождения капсулы от оставшейся жидкости.
Кроме того, машина для приготовления напитков может содержать:
- средство для открытия стороны входа в капсулу.
Машина для приготовления напитков может быть разработана так, чтобы напиток, приготовленный в капсуле, можно было получить из капсулы без контакта напитка с деталью машины для приготовления напитков.
Еще один аспект настоящего изобретения относится к способу для приготовления и доставки питательной жидкости в машине для приготовления напитков из ингредиентов, включающих термочувствительные биоактивные ингредиенты, например пробиотики, содержащиеся в капсуле,
причем машина включает стадии нагревания жидкости в машине и впрыскивания нагретой жидкости в капсулу, где стадия впрыскивания включает последовательную или параллельную инъекцию, по меньшей мере, двух отдельных потоков жидкости, имеющих различные температуры, в одну капсулу, вставленную в корпус машины.
Конкретно, способ включает стадию впрыскивания потока жидкости с более низкой температурой в ячейку, содержащую термочувствительные биоактивные ингредиенты, например пробиотики, и потока жидкости с более высокой температурой в ячейку, содержащую другие ингредиенты. Таким образом, выживаемость или биоэффективность термочувствительных биоактивных ингредиентов может сохраняться в распределяемой жидкости, тогда как достаточно горячая жидкость все еще будет взаимодействовать с другими ингредиентами для обеспечения тепловой обработки ингредиентов, лучшего растворения или смешивания и установления целевой конечной (например, теплой) температуры жидкости.
На стадии впрыскивания параллельных потоков жидкости потоки жидкости впрыскиваются в две отдельные ячейки капсулы.
На стадии впрыскивания последовательных потоков жидкости потоки жидкости инъецируются в одну и ту же или в отдельные ячейки.
Способ может дополнительно содержать последующую стадию впрыскивания газа под давлением, предпочтительно сжатого воздуха, для полного освобождения капсулы после прекращения впрыскивания нагретой жидкости в капсулу. Эта операция гарантирует то, что капсула будет освобождена от оставшейся жидкости. В результате операция становится более чистой и более гигиенической, так как при удалении капсулы из устройства подтекание либо незначительно, либо отсутствует. Капсула также становится более безвредной для окружающей среды, и может быть более легко сожжена или повторно использована.
Следующие признаки, преимущества и цели настоящего изобретения будут очевидны при рассмотрении следующего подробного описания предпочтительных воплощений.
Фигура 1 демонстрирует пример капсулы согласно настоящему изобретению, расположенной в крепежном приспособлении для капсулы в устройстве для приготовления напитков.
Фигуры 2Аа и 2В схематично демонстрируют капсулу, содержащую противомикробный фильтр в выходном отверстии капсулы.
Фигуры 3А и 3В схематично демонстрируют капсулу, содержащую противомикробный фильтр в основной ячейке капсулы, причем фильтр определяет следующую ячейку, содержащую пробиотики.
Фигуры 4А, 4В и 4С демонстрируют воплощение с инкапсулированными или микроинкапсулированными пробиотиками.
Фигура 5 демонстрирует разделенную на ячейки капсулу, содержащую в одной из своих ячеек пробиотики.
Фигуры 6А, 6В и 6С демонстрируют воплощение капсулы, в которой пробиотики прикреплены к стороне входа в капсулу.
Фигуры 7А, 7В и 7С демонстрируют воплощение капсулы, в которой пробиотики представлены на многослойной подложке.
Фигуры 8А, 8В и 8С демонстрируют воплощение капсулы, в которой пробиотики представлены в центральной ячейке.
Фигуры 9А, 9В и 9С демонстрируют воплощение капсулы, в которой пробиотики представлены во внешней ячейке, окружающей другие питательные ингредиенты.
Фигуры 10А, 10В и 10С демонстрируют воплощение капсулы, в которой пробиотики представлены в ячейке, отделенной от других ингредиентов клапанной системой.
Фигура 11 демонстрирует воплощение капсулы, в которой пробиотики представлены в выпускном патрубке и отделены от других ингредиентов противомикробным фильтром, и
Фигура 12 демонстрирует другое воплощение капсулы, в которой ингредиенты смешаны вместе в одной камере, включая пробиотики, и противомикробный фильтр присутствует в капсуле выше камеры.
В целом в настоящем изобретении предлагается в капсуле содержать вместе питательные макроэлементы и термочувствительные ингредиенты, такие как пробиотики, и необязательно пребиотики. Таким образом, пробиотики могут быть представлены в капсуле в окружении, позволяющем или уничтожение нежелательных микроорганизмов в других ингредиентах и/или в воде (например, с помощью высокой температуры) или удержание их в капсуле (например, с помощью механического фильтрования). В то же время показатель КОЕ пробиотиков (являющихся живыми или жизнеспособными микроорганизмами) или биоактивность других термочувствительных биоактивных ингредиентов в капсуле не должны чрезмерно уменьшаться при этих действиях уничтожения или фильтрации.
Прежде всего будет описан противомикробный фильтр в капсуле, который может использоваться в комбинации с пробиотиками.
Термин «противомикробный фильтр» обозначает фильтр, который посредством механического фильтрования или другого действия по удалению загрязнений значительно уменьшает количество живых микроорганизмов, таких как, например, бактерии, со стороны выхода фильтра. Этот же термин также охватывает различные возможные фильтрационные среды, такие как микропористые мембраны или адсорбирующие субстраты для связывания микроорганизмов или для придания им инертности иным образом.
Изобретение в целом относится к капсулам, которые содержат питьевые или пищевые ингредиенты, конкретно адаптированные для капсул, содержащих детские смеси, содержащие питательные ингредиенты, включающие: белки, такие как сыворотка и казеин, липиды, такие как молочный или растительный жир, и источник углеводов, такой как лактоза, сахароза и/или мальтодекстрин, и питательные микроэлементы.
Предпочтительно, если такие капсулы согласно изобретению герметично закрыты на месте производства после очистки защитным газом, таким как азот, и открываются, после того как они помещены в присоединенную машину для приготовления напитков и съедобных жидкостей. Предпочтительно, если открытие капсул производится не руками, а с помощью дезинфицированной детали, соединенной с машиной для приготовления напитков и/или с внутренним механизмом капсулы. Этот способ открытия уменьшает риски загрязнения внутреннего пространства капсулы.
Капсула снабжается ручным или автоматизированным механизмом работы камеры машины для приготовления напитков. Капсула поддерживается в определенном положении в камере. Жидкость поступает во внутреннее пространство капсулы, а выпуск питательной жидкости из капсулы обычно проводится в момент, когда капсула остается в фиксированном состоянии в камере.
Приготовление питательной жидкости может быть основано на широком спектре взаимодействий жидкость-ингредиент, таких как, например, растворение, заваривание, экстракция, смешивание, суспендирование и т.д. Растворение и суспендирование являются предпочтительными в случае детской смеси, представленной в виде порошковых, гранулярных, в виде хлопьев или жидких концентрированных ингредиентов внутри капсулы.
Предпочтительно, если капсулы открываются со стороны входа с помощью присоединенных к машине средств открытия, таких как приспособление для перфорации. С другой стороны, открытие со стороны выхода из капсулы может производиться или с помощью интегрированных средств открытия капсулы или с помощью присоединенных средств открытия капсулы, которые являются деталями машины для приготовления напитков. Средство открытия может представлять собой приспособление для перфорации стороны капсулы или может представлять собой клапан (например, силиконовую мембрану).
Конкретный механизм открытия заключается в продавливании той стороны капсулы, которую необходимо открыть, интегрированными или внешними приспособлениями для перфорации, при повышенном давлении во внутреннем пространстве капсулы. Это повышенное давление может, например, быть вызвано впрыскиванием жидкости в капсулу, такой как, например, инъекция воды через сторону входа в капсулу.
Предпочтительно, если используется интегрированный механизм открытия, который будет объяснен посредством воплощения фигуры 1. Этот внутренний механизм конкретно используется для так называемых «проточных» капсул, в которых приготовленная жидкость может быть получена из капсулы без контакта жидкости с деталями машины для приготовления напитков. Это, несомненно, уменьшает риск загрязнения напитка после его восстановления в капсуле посредством взаимодействия между впрыскиваемой жидкостью и ингредиентами, содержащимися в капсуле.
Пример закрытой капсулы с интегрированными средствами открытия сейчас будет кратко объяснен с помощью ссылки на фигуру 1 прилагаемых чертежей.
Фигура 1 демонстрирует капсулу 9, содержащую корпус с чашевидной основой 10, который образует стабильную форму и, например, сделан из пластика, и содержащую крышку-мембрану 11, приваренную по периферийной границе лицевой поверхности шва 13 с образованием боковой поверхности указанного корпуса с чашевидной основой 10. Крышка-мембрана 11 может быть сделана, например, из многослойного материала или из металлической фольги. Указатель 12 в большинстве случаев обозначает ингредиенты, расположенные в камере выше фильтра 1. Система для открытия капсулы согласно этому воплощению состоит из диска 14, расположенного на дне корпуса с чашевидной основой 10, и содержит прокалывающий элемент 15. Прокалывающий элемент 15 прилагается в камере, образованной корпусом с чашевидной основой 10 и крышкой-мембраной 11. Диск, таким образом, располагается на дне чаши и образует, таким образом, более широкую область, поверх которой во время экстракции может распространяться внутреннее давление. Вторая камера 6 ограничивается противомикробным фильтром 1 и диском 14. Вторая камера может содержать термочувствительные биоактивные ингредиенты, такие как пробиотические микроорганизмы. Вторая камера может иметь меньший объем, чем первая камера 12. В момент экстракции капсула вводится в машину для приготовления напитков, т.е. в крепежное приспособление 61 машины, вода вводится через иглу (не показано), которая перфорирует мембрану 11, и под влиянием подъема давления в капсуле 9 диск 14 испытывает направленное вниз толкающее усилие по отношению к фиксирующей детали или к прокалываемой стенке выхода 16, так что пробивающий отверстие элемент 15 открывает фиксирующую деталь 16 корпуса с чашевидной основой 10, давая, таким образом, возможность напитку, приготовленному внутри капсулы 9, протекать через одно или более отверстий в перфорированной стенке 16. Следует заметить, что вторая камера для термочувствительных биоактивных ингредиентов также может быть образована в пространстве, образованном между диском 14 и нижней стенкой 16.
В других воплощениях капсулы диск 14 может располагаться вне камеры и ниже прокалываемой стенки выхода 16 с ее прокалывающим элементом, повернутым вверх и действующим для проталкивания стенки 16 с помощью направленного вверх толкающего усилия по отношению к стенке. В этом случае прокалываемая стенка может представлять собой прокалываемую мембрану, которая герметично закрыта внутри по наружной кромке корпуса с чашевидной основой. Корпус с чашевидной основой может, таким образом, иметь открытый нижний выход для направления жидкости, которая удаляется из капсулы. Такие воплощения подробно и конкретно описаны со ссылкой на фигуры 6-13 из EP 1472156.
Указатель 1 на фигуре 1 обозначает противомикробный фильтр согласно настоящему изобретению.
Как можно увидеть на фигуре 1, этот фильтр располагается, по меньшей мере, между частью ингредиентов 12 и выходным отверстием 16 капсулы 9.
Предпочтительно, если противомикробный фильтр может иметь номинальный размер пор 1 мкм или менее, более предпочтительно 0,5 мкм или менее, такой как, например, 0,2 мкм.
Предпочтительно, если фильтр 1 представляет собой мембранный фильтр, который иногда также называют «микропористым фильтром». Например, фильтр может быть сделан из тонких слоев полимера и может иметь толщину менее чем 500 мкм, предпочтительно 10-300 мкм.
Предпочтительно, если противомикробный фильтр 1 обладает высокой пористостью (например, до 70-90% от общей поверхности фильтра), чтобы не создавать чрезмерных препятствий потоку жидкости через фильтр 1.
Противомикробный фильтр 1 предпочтительно может использоваться вместе с капсулой, содержащей молочный порошок и/или другие компоненты детской смеси, которые предрасположены к бактериальному загрязнению.
Настоящим с помощью ссылки на фигуры 2А-2В и 3А-3В будут объяснены следующие воплощения изобретения. Стрелка под номером 3 обозначает входящий поток жидкости, такой как, например, вода, со стороны входа (верхней стороны) капсулы 9. Указатель 17 обозначает средство для перфорирования стороны входа в капсулу и для подачи жидкости, которая может представлять собой, например, находящуюся под давлением горячую жидкость, предпочтительно воду.
Фигуры 2А-2В и 3А-3В демонстрируют принцип изобретения в более схематичной форме капсулы, т.е. без подробностей, демонстрирующих упомянутый выше способ открытия капсулы.
В воплощении фигур 2А-2В противомикробный фильтр 1 располагается в отверстии выхода 4 капсулы 9. В этом случае может существовать только одна основная ячейка 5 в капсуле, по меньшей мере, частично заполненной ингредиентами напитка. Ниже фильтра 1 отверстие содержит цилиндрическую емкость, которая содержит термочувствительные биоактивные ингредиенты, конкретно пробиотики 6. Емкость может быть герметично закрыта с помощью нижней мембраны 16, которая перфорируется перед использованием или вскрывается или перфорируется под влиянием жидкости под давлением в капсуле.
Давление инъецируемой жидкости 3 достаточно для того, чтобы протолкнуть через фильтр 1 напиток, получаемый с помощью взаимодействия жидкости 3 с ингредиентами в ячейке 5.
Как продемонстрировано на фигурах 2В и 3В, получаемая жидкость может затем непосредственно течь (например, капать) в детскую бутылочку 2, расположенную под стороной выхода из капсулы 9.
В воплощении фигур 3А-3В противомикробный фильтр 1 располагается так, что между отверстием выхода 4 капсулы 9 и основной ячейкой 5 для ингредиентов образуется вторая ячейка 6. Если необходимо, эта вторая ячейка 6 также может быть, по меньшей мере, частично заполнена ингредиентами и особенно ингредиентами, которые не предрасположены или менее предрасположены к бактериальному загрязнению по сравнению с ингредиентами в ячейке 5.
Противомикробный фильтр 1 в воплощении фигур 3А-3В полностью пересекает в поперечном направлении внутреннее пространство капсулы 9, в то время как противомикробный фильтр 1 в воплощении фигуры 2 простирается только частично поверх поперечной поверхности (как понятно из вышеописанного) внутреннего пространства капсулы 9. В воплощении фигур 3А-3В противомикробный фильтр расположен на расстоянии от дна 20 капсулы 9. В этом случае предпочтительно иметь поддерживающую стенку для поддержки мембраны фильтра и предотвращения ее разрыва под давлением жидкости в капсуле. Поддерживающая стенка может представлять собой пластиковую или металлическую решетку, расположенную, например, ниже мембраны фильтра.
Следует заметить, что противомикробный фильтр 1 также может располагаться на дне 20 капсулы 9 и может полностью или частично покрывать дно 20. Противомикробный фильтр 1 может быть герметично присоединен ко дну 20 поверх всей его поверхности или только частично, так как, например, по его кромке.
Противомикробный фильтр 1 предпочтительно фиксируется (например, герметично присоединяется к 19) к внутренней стороне стенок 18 капсул 9. Герметизация 19 может быть произведена, например, с помощью сварки ультразвуком, склеивания, запрессовки и т.д. Герметизация гарантирует, что напиток не сможет протечь между потенциальным промежутком между фильтром 1 и внутренней стороной стенок капсулы 9.
Как становится понятно из фигур 3А-3В, любой ингредиент, расположенный во второй ячейке 6, т.е. ниже по отношению к фильтру 1, не будет фильтроваться противомикробным фильтром и будет затем обогащать приемник (бутылку) 2 без фильтрования.
Следует заметить, что противомикробный фильтр 1 также может располагаться выше основной ячейки 5 капсулы рядом с крышкой-мембраной. В этом случае ячейка 5 содержит все ингредиенты, включая термочувствительные биоактивные ингредиенты.
Согласно изобретению пробиотические микроорганизмы предпочтительно поддерживаются в жизнеспособном состоянии в условии уменьшенной aw (активности воды) во время хранения в капсуле. Как правило, пробиотические микроорганизмы обрабатывают с образованием порошка путем лиофилизации или распылительной сушки (EP 0818529).
Фиг.4А-4С демонстрируют следующее воплощение того, как обеспечить присутствие пробиотических микроорганизмов 21 в капсуле 9 по изобретению. В этом воплощении пробиотики 21 инкапсулированы в капсулы 24, т.е. окружены герметичной инкапсулирующей стенкой 24. Капсула может быть образована из материала, который деградирует в присутствии горячей жидкости.
Инкапсулирование пробиотиков, по существу, представляет собой макроинкапсулирование; размер которого составляет порядка миллиметра(-ов) для адекватной защиты пробиотиков от влажного тепла горячей растворяющейся жидкости.
Фигуры 4А-4С демонстрируют следующий аспект настоящего изобретения, который приводит в результате к последовательной или, предпочтительно, к параллельной независимой подаче двух потоков жидкости 17, 22 во внутреннее пространство капсулы 9. Потоки жидкости имеют различные температуры, например, 20°С и 80°С, соответственно. При использовании этой независимой параллельной или последовательной подачи жидкостей с различными температурами во внутреннее пространство капсулы 9, прежде всего, внутреннее пространство будет снабжаться высокотемпературным потоком, что приведет к взаимодействию этого высокотемпературного потока с питательными ингредиентами 12. С течением времени эта высокотемпературная жидкость во внутреннем пространстве капсулы 9 также приведет к разрушению (например, солюбилизации или диспергированию) или к перфорации инкапсулированной стенки 24, заключающей в оболочку пробиотические микроорганизмы 21.
На фигурах 4А-4С проиллюстрировано, что когда инкапсулированная стенка 24 исчезнет или, по меньшей мере, станет проницаемой, начинается низкотемпературная инъекция 22 с целью смывания пробиотических микроорганизмов 21 в эту низкотемпературную среду приемника 2, где эта низкотемпературная жидкость с диспергированными микроорганизмами будет смешиваться с уже присутствующей там высокотемпературной питательной жидкостью.
Температуры и объемы высокотемпературного и низкотемпературного потоков жидкости, соответственно, будут устанавливаться так, чтобы температура получаемой в результате смешанной питательной жидкости с включенными пробиотиками была на уровне, например, 30°С-50°С, так чтобы она легко могла потребляться, например, ребенком.
Хотя на фигурах 4А-4С подача двух различных потоков жидкости, имеющих различные температуры, продемонстрирована в виде отдельных независимых подач 17 и 22, следует понимать, что подача одной жидкости может контролироваться так, чтобы в первой стадии первый поток жидкости с первой температурой подавался во внутреннее пространство капсулы 9 и во второй стадии второй поток жидкости, имеющий отличную температуру, подавался во внутреннее пространство капсулы 9. Это может быть сделано, например, с помощью контрольного блока, контролирующего средство нагревания подаваемой жидкости, а также, например, контролирующего насос для доставки (например, под давлением) жидкости в капсулу 9.
В воплощении фигуры 5 представленная внутри капсулы вертикальная разделительная стенка 23 отделяет питательные ингредиенты 12 от пробиотических микроорганизмов 21.
В этом случае низкотемпературная инъекция 22 жидкости в ячейку для пробиотиков 21 может проводиться одновременно с высокотемпературной инъекцией 17 в ячейку, содержащую другие питательные ингредиенты 12. Стенка 23 ячейки может быть в целом непроницаемой для жидкостей и, таким образом, изолировать содержащую пробиотики ячейку, в степени, достаточной для того, чтобы избежать контакта пробиотиков с высокотемпературной жидкостью.
Фигуры 6А-6С демонстрируют воплощение, в котором пробиотики 21 содержатся в ячейке, прикрепленной к верхней стороне капсулы 9. Пробиотики могут, например, быть включены в мягкую мембрану 25.
В свою очередь средство впрыскивания 17 первой жидкости разработано предпочтительно для впрыскивания высокотемпературной жидкости в основную ячейку, содержащую питательные ингредиенты 12, в то время как средство впрыскивания 18 второй жидкости инъецирует низкотемпературную жидкость в центральную ячейку, закрытую мембраной 25, где располагаются пробиотики.
Инъекция высокотемпературной жидкости с помощью средства впрыскивания 17 будет разрушать нежелательные микроорганизмы, присутствующие в результате в ингредиентах 12, которые могут представлять собой, например, ингредиенты порошковой детской смеси, такие как порошковое молоко. В этом случае порошковое молоко будет растворяться с помощью высокотемпературного впрыскивания 17.
Инъекция низкотемпературной жидкости, вводимая с помощью средства впрыскивания 18, будет разрушать мембрану в центре капсулы и будет высвобождать пробиотики в капсулу.
Пробиотики будут переправляться в приемник 2 вместе с низкотемпературной жидкостью, например с водой, имеющей температуру 20°С. В свою очередь в приемнике 2 полученная в результате смешанная жидкость будет присутствовать с целевой (подходящей для потребления) температурой.
В частности, инъекция высокотемпературной жидкости может проводиться перед инъекцией низкотемпературной жидкости для последующего высвобождения ингредиентов, смешанных с жидкостью в капсуле. В этом случае пробиотики никогда не располагают так, чтобы они контактировали с высокотемпературной жидкостью, что гарантирует полную целостность пробиотиков при их доставке из капсулы.
Фигуры 7А-7С демонстрируют воплощение капсулы согласно изобретению, в котором пробиотики 21 представлены в многослойной подложке 26.
В свою очередь высокотемпературная инъекция 17 (смещенная от центра) будет убивать патогены в ингредиентах 12 и будет приводить к растворению этих ингредиентов 12, которые могут представлять собой, например, компонент порошковой детской смеси, такой как порошковое молоко.
Низкотемпературная инъекция 18 в центральную область капсулы 9 будет открывать многослойную структуру 26, т.е. многослойная структура 26 будет подвергнута усилию для открытия и для высвобождения пробиотиков 21.
В свою очередь пробиотики будут переправляться в приемник 2 вместе с низкотемпературной жидкостью.
Фигуры 8А-8С демонстрируют пример, в котором пробиотики 21 представлены в центральной ячейке 27 капсулы 9, в которой центральная ячейка 27 окружена основной ячейкой капсулы 9, где основная ячейка содержит питательные ингредиенты.
В свою очередь, низкотемпературная инъекция проводится в центральной области и, таким образом, попадает в ячейку для пробиотиков 21. Пробиотики будут переправляться в приемник 2 вместе с инъецированной по центру низкотемпературной жидкостью.
Фигуры 9А-9С демонстрируют воплощение, в котором питательные ингредиенты 12 располагаются в центральной ячейке капсулы 9, в то время как пробиотики 12 представлены в ячейке, смещенной от центра, например в ячейке, окружающей основную ячейку для питательных ингредиентов 12. В этом примере высокотемпературная инъекция 17 может проводиться более централизованно, чем смещенная от центра инъекция 18 для низкотемпературной жидкости.
В случае, когда для капсулы 9 предлагается центральный выход 4, разделительная стенка 28 между ячейкой пробиотиков и ячейкой основных ингредиентов может располагаться так, чтобы перфорироваться или становиться пористой или исчезать, например, путем растворения или диспергирования (см. указатель 29, демонстрирующий сквозные отверстия) так, чтобы можно было гарантировать, что пробиотики переправляются сначала к выходу 4 капсулы и затем в приемник 2 вместе с низкотемпературной жидкостью. Разделительная стенка 28 также может иметь контролируемую пористость для контроля, например задержки прохождения пробиотиков через стенку.
Фигуры 10А-10С демонстрируют пример, в котором пробиотики 21 в первой ячейке отделены от питательных ингредиентов 12 во второй ячейке посредством вертикальной разделительной стенки 23. В этом воплощении клапанная система, обозначенная указателем 30, как правило, предусматривается для случая, когда проводится низкотемпературная инъекция в небольшую камеру для пробиотиков 21, и давление может активировать (открывать) клапан 30 с целью высвобождения пробиотиков 21, которые будут переправляться в приемник 2 вместе с низкотемпературной жидкостью. Например, клапан может представлять собой одноходовой силиконовый клапан, такой как щелевой или диафрагменный клапан.
Наконец, воплощение фигур 11А-11В демонстрирует расположение, в котором проводится инъекция только одной жидкости. Предпочтительно, инъекция одной жидкости проводится при температуре, которая подходит для легкого потребления детьми, а также пожилыми людьми. Эта температура будет находиться в интервале 30°С-50°С.
В этом примере пробиотики располагаются около выходов 4 капсулы 9 и отделяются от нежелательных микроорганизмов, содержащихся в ингредиентах 12, посредством противомикробного фильтра 1.
Наконец, фигура 12 предлагает другое воплощение капсулы 9, в котором капсула имеет только одну содержащую ингредиенты камеру 5. Таким образом, камера содержит основные питательные ингредиенты, т.е. белки, углеводы, липиды, питательные микроэлементы и т.д., и дополнительно термочувствительные биоактивные ингредиенты, такие как пробиотики. Капсула дополнительно содержит противомикробный фильтр, который располагается выше камеры, предпочтительно между крышкой-мембраной и камерой. Что касается других описанных воплощений, то открытие и/или структура фильтрования капсулы на ее нижней стороне были опущены. В этом случае проводится инъекция одной жидкости через инъекционную крышку 11 с помощью иглы, которая подает жидкость, предпочтительно воду, при температуре ниже той, при которой термочувствительные ингредиенты восприимчивы к деградации, уничтожению или инактивации другого типа. Предпочтительно, если жидкость подается в капсулу в одном потоке при температуре около 35(+/-5)°С. Между крышкой 11 и фильтром 1 поддерживается определенный промежуток для гарантии вставки иглы без риска повреждения фильтра. В этом случае из жидкости, инъецируемой в капсулу, удаляются нежелательные микроорганизмы с помощью фильтра 1 перед ее смешиванием с ингредиентами камеры 5.
Без сомнения изобретение охватывает множество возможных вариантов и улучшений, не выходя за рамки сущности прилагаемой формулы изобретения. Например, прокалываемая крышка капсулы может быть заменена крышкой с предварительно сделанными отверстиями для впрыскивания. Таким образом, подача жидкости в капсулу может обеспечиваться через проходы, которые образованы не с помощью иглы. Например, структура нижнего отверстия может быть заменена на простые отверстия, фильтрующие жидкость. Если необходимо, капсула может быть завернута или упакована в газонепроницаемую упаковку, которая может быть продута инертным газом.
Реферат
Изобретение относится к доставке питательных жидкостей, таких как молоко для детей, из капсулы. Капсула содержит ингредиенты для получения питательной жидкости, а также термочувствительные биоактивные ингредиенты, которые физически отделены от других питательных ингредиентов в капсуле. Как вариант, капсула содержит противомикробный фильтр и дополнительно пробиотические микроорганизмы в ячейке, располагающейся ниже по отношению к потоку жидкости через указанный противомикробный фильтр. Машина для приготовления напитков содержит средство для нагревания жидкости и средство для подачи нагретой жидкости в капсулу. При этом машина имеет последовательную или параллельную подачу, по меньшей мере, двух отдельных потоков жидкости, имеющих различные температуры, в одну капсулу, вставленную в корпус машины. Изобретение позволяет сохранить термочувствительные биоактивные ингредиенты в капсуле и повысить полезное для здоровья действие питательной жидкости путем ее доставки из одноразовой капсулы. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 12 ил.
