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Dokumentenidentifikation DE69615560T2 11.07.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0839008
Titel NAHRUNGSMITTEL MIT ANORGANISCHEM ÜBERZUG
Anmelder Mars, Inc., McLean, Va., US
Erfinder BEYER, L., Daniel, Netcong, US;
JACH, E., Theodore, Netcong, US;
ZAK, L., Dennis, Doylestown, US;
JEROME, A., Ralph, Blairstown, US;
DEBRINCAT, P., Frank, Tobyhanna, US
Vertreter Müller-Boré & Partner, Patentanwälte, European Patent Attorneys, 81671 München
DE-Aktenzeichen 69615560
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.01.1996
EP-Aktenzeichen 969035948
WO-Anmeldetag 18.01.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/US96/00806
WO-Veröffentlichungsnummer 0009622030
WO-Veröffentlichungsdatum 25.07.1996
EP-Offenlegungsdatum 06.05.1998
EP date of grant 26.09.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.07.2002
IPC-Hauptklasse A23P 1/08
IPC-Nebenklasse A23G 3/30   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf Nahrungsmittel wie ein Lebensmittel oder eine pharmazeutische Zusammensetzung, die mit eßbaren anorganischen Filmen beschichtet sind. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Nahrungsmittels mit einer anorganischen Beschichtung und ein Gerät zur Verarbeitung von Nahrungsmitteln, die mit einem anorganischen Film beschichtet sind.

Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verringerung von Lebensmittelverpackungsabfall und Entsorgungsproblemen, da der Bedarf an äußeren Verpackungsmaterial verringert werden kann, wenn das Nahrungsmittel selbst lagerstabiler ist.

Überdies ermöglicht die Erfindung die Schaffung neuer Lebensmittelprodukte und fettarmer Produkte, die die Verwendung von Feuchtigkeit erfordern, die vordem einen negativen Einfluß auf die Lagerbeständigkeit hatte.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

In viele herkömmliche Lebensmittelprodukte wandern Feuchtigkeit, Sauerstoff oder Fett, so daß die Produkte erweichen, oxidieren oder anlaufen, was die Lagerbeständigkeit der Produkte begrenzt. "Lagerbeständigkeit" ist die Zeit, die verstreicht, bevor die gelagerten Lebensmittel für die Verwendung aufgrund der Zersetzung ungeeignet werden. Die Wanderung von Feuchtigkeit, Sauerstoff oder anderen Komponenten in Lebensmittel kann nachteilige Veränderungen des Geschmacks, der Textur, des Geruchs, des Nährwertes, der Lagerstabilität und der Verkäuflichkeit verursachen. "Textur" ist die Struktur, die Griffigkeit und die Erscheinung eines Produktes, einschließlich der Natur und der Anordnung der Grundstoffteilchen auf einer Substanz. Der Transfer der Feuchtigkeit kann zwischen einem Lebensmittel und seiner Umgebung und/oder innerhalb unterschiedlicher Komponenten eines nichthomogenen Lebensmittelsystems stattfinden. Beispielsweise erfolgt eine Verschlechterung der Textur trockener Bäckereimaterialien wie einer Kruste oder einer gefüllten Torte, wenn Feuchtigkeit von der hochfeuchten Füllung in die Kruste übertragen wird. Gleichzeitig verändert sich die Füllung aufgrund des Verlustes von Feuchtigkeit an die Kruste oder Atmosphäre, was zu einer gummiartigen oder klebrigen Konsistenz führt.

US-Patent Nr. 4.707.365 von Haynes et al. offenbart, daß Schokoladenflocken, die in Keksen verwendet werden, beim Altern an Aromastärke verlieren. Dieser Aromaverlust erfolgt, wie festgestellt worden ist, aufgrund der höheren Wasseraktivität der Kekskrume in Bezug auf die viel geringere Wasseraktivität in den Schokolodenchips. Genauer gesagt, diffundiert die Feuchtigkeit in der Kekskrume in die Schokolodenchips und desorbiert die darin vorhandenen Schokoladenaromakomponenten. Diese desorbierten Komponenten diffundieren dann zurück in die Kekskrume. Das Ergebnis sind Schokolodenchipkekse, die mit der Zeit eine geringere Schokoladenaromastärke besitzen. Die vorliegende Erfindung würde dieses Problem überwinden, indem eine Feuchtigkeitssperrschicht auf der Oberfläche der Schokolodenchips bereitgestellt wird, um die Wanderung von Feuchtigkeit zu verhindern.

Ebenso existieren Probleme, wenn mit Zucker beschichtete Süßwaren anstelle oder zusammen mit Schokolodenchips Keksen oder Eiskremerzeugnissen zugesetzt werden. Es ist festgestellt worden, daß mit der Zeit die Färbung der Zuckbeschichtung häufig verläuft, was eine Verfärbung des Kekses oder der Eiskrem bewirkt. Die vorliegende Erfindung würde dieses Problem überwinden, indem eine Sperreschicht auf der Zuckerbeschichtung bereitgestellt wird, um sie am Verlaufen zu hindern.

Eßbare Filme sind aufgrund des Einflusses, den sie bei der Verhinderung der oben angegebenen Probleme und bei der Verlängerung der Lagerbeständigkeit von Lebensmitteln haben, von enormer Bedeutung. Eßbare Filme erweitern die Möglichkeiten für neue Lebensmittel und erhöhen die Verbrauchererwartung auf eine Anzahl frischer Produkte durch Verringerung des Bedarfes an Antioxidationsmitteln und Konservierungsmitteln. Es gibt auch einen Vorteil bei der Ausdehnung der Verteilungskanäle aufgrund der verlängerten Lagerstabilität für Lebensmittel. Außerdem verringern die eßbaren Filme die Menge an Verpackung, die erforderlich ist, um das Nahrungsmittel zu schützen, da der Film als Sperrschicht gegen Feuchtigkeit und/oder Sauerstoff wirkt und die Lagerstabilität verbessert. Durch Verringern des Verpackungsbedarfs haben die eßbaren Filme einen vorteilhaften Einfluß auf Umweltschutzbestimmungen und Unternehmen.

Die Verwendung von eßbaren Sperrschichten auf Lebensmittelprodukten zur Minimierung der oben beschriebenen nachteiligen Wirkungen ist in der Technik bekannt. Jedoch hat sich die Entwicklung eßbarer Wasser- und Sauerstoffsperrschichten bis jetzt auf Sperrschichten gerichtet, die organische Materialien, insbesondere Lipide und Proteine, enthalten. Die Entwicklung von Wasserdampfsperrschichten hat sich auf Sperrschichten konzentriert, die in erster Linie Cellulose, Lipid und Protein enthalten. Im allgemeinen sind lipid-haltige Sperrschichten für Wasserdampf weniger durchlässig als protein-haltige Sperrschichten. Jedoch sind protein-haltige Sperrschichten für bestimmte Produkte, beispielsweiße Früchte nicht praktisch anwendbar.

Ein Nichtlipid-Träger wird benötigt, um die Sprödigkeit/Brüchigkeit, die mit lipidhaltigen Sperrschichten verbunden ist, zu verringern. Cellulosefilme werden gewöhnlich als Trägerfilm verwendet. Weichmacher können dann zugesetzt werden, um die Sprödigkeit zu verringern. Proteine können sowohl in dem Träger als auch der Sperrschicht verwendet werden, aber diese sind häufig nicht so effektiv wie eine Lipidsperrschicht.

Neue Arbeiten sind auf Protein- und Kohlenhydratfilme konzentriert gewesen. Proteine wie Kollagen, Zein, Gelantine, Gluten und verschiedene Milchproteine sind der Mittelpunkt der neuesten Arbeiten gewesen. Kohlenhydrate wie Chitosan, modifizierte Cellulose und Methylcellulose sind ebenfalls untersucht worden. Diese Materialien sind in vielen Lebensmittelbereichen verwendbar, wo die Wasseraktivität aufrechterhalten werden muß, um die Produktqualität und mikrobielle Sicherheit zu sichern. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, bevor diese Technologien allgemeiner akzeptiert werden.

Das zugrundeliegende Problem der eßbaren Filme des Standes der Technik ist die große Menge, die für die Sperrschicht benötigt wird, damit diese wirksam ist. Die wirksame Menge ist direkt auf die Beschichtungsdicke bezogen. Bei einer dickeren Sperrschicht gibt es eine schlechte Verbraucherakzeptanz, weil eine dickere Sperrschicht die Qualität des Mundgefühls aufgrund der Texturunterschiede beeinflußt. Im allgemeinen haben wirksamere Beschichtungen eine schlechtere Qualität des Mundgefühls. Ein Beispiel dieses Phänomens wäre eine Wachsfilmsperrschicht. Wachs ist eine wirksame Sperrschicht, aber bei einer Wachssperrschicht ist es notwendig, eine solche Menge zuzusetzen, daß sie im Mund widerstandsfähig ist und nicht schmilzt (das heißt Paraffinwachs). Früchte werden manchmal mit Wachsschichten versehen, um die Lagerbeständigkeit zu erhöhen, aber diese Wachsschichten sind vom Verbraucher feststellbar und folglich unerwünscht. Diese Wachse verringern jedoch den Feuchtigkeitsverlust um die Hälfte.

Schellacke sind wirksame Feuchtigkeitssperrschichten und in Wasser oder Lösungsmitteln, dispergierbar. Obwohl Lösungsmittel die wirksamsten Dispergiermittel für Schellacke sind, sind sie unerwünscht, da das Lösungsmittelaroma in dem Lebensmittel absorbiert wird.

Es sind keine Nahrungsmittel bekannt, die die unlöslichen anorganischen Filme verwenden, die durch diese Erfindung offenbart werden. Andere Sperrschichten auf Wasserbasis haben nur einen Bruchteil der Effektivität im Vergleich zu den jetzt offenbarten anorganischen Beschichtungen, beispielsweise einer SiO&sub2;-Beschichtung. Die Lebensmittelindustrie hat bisher größtenteils Fett, Gummis oder Proteine als Sperrschichten verwendet. Die Haupteinschränkung dieser Beschichtungen des Standes der Technik ist die große Menge, die erforderlich ist, damit sie wirksam sind, so daß sich der Geschmack und das Mundgefühl des Produktes verändert. In einigen Fällen werden kristallisierende Proteine oder Stärken auf der Oberfläche die Feuchtigkeitssperrschicht für das Lebensmittel verbessern. In den meisten Fällen sind diese Komponenten in Wasser löslich.

Deshalb wäre die optimale Sperrschicht idealerweise eine ultradünne ungiftige Schicht, die im Mund nicht bemerkt wird und unlöslich in Wasser ist. Eine derartige Sperrschicht würde die Sauerstoff und Feuchtigkeitswanderung für einen langen Zeitraum verhindern.

Die folgenden Quellenangaben und die, auf die hiernach verwiesen wird, wobei jede von ihnen hiermit durch Bezugnahme enthalten ist, offenbaren den Stand der Technik.

US-Patent Nr. 2.093.260 von Wilder et al. offenbart den nachteiligen Einfluß, den Salz in fetthaltigen, verzehrfertigen Getreidelebensmitteln hat. Wenn Salz in einer üblichen Weise zur Herstellung dieser Lebensmittel verwendet wird, führt sein Vorhandensein zu nennenswerten Mengen an freier Salzsäure. Das Patent offenbart ein Verfahren, wodurch das Salzaroma erhalten werden kann, ohne die erhaltenen Qualitäten von Lebensmitteln mit einem wesentlichen Fettanteil zu gefährden, indem die Zugabe des Salzes zudem Lebensmittel bis nach dem Abschluß des Hochtemperaturprozesses vermieden wird, der zu einer Zersetzung des Fettes in dem Lebensmittel führt (Spalte 2, Zeilen 49-56). Nach dem Hochtemperaturröstprozeß werden die Lebensmittel mit einer Salzlösung beschichtet und getrocknet, um ein Lebensmittelerzeugnis mit dem erforderlichen Salzaroma ohne seine nachteiligen Wirkungen zu erhalten.

US-Patent 4.196.219 von Shaw et al. offenbart ein Verfahren zur Verlängerung der Lagerdauer von gefrorenen zubereiteten Lebensmitteln, wie Braten, Geflügel und Fisch. Das Verfahren umfaßt die Schritte Zubereiten des Lebensmittels, Beschichten des zubereiteten Lebensmittels mit einer eßbaren Beschichtung, die eine Zusammensetzung aufweist, die das Calciumsalz von Karragheen umfaßt, Einfrieren des mit dem Karragheen-Calciumsalz beschichteten Lebensmittels und Lagern des beschichteten Lebensmittels im gefrorenen Zustand. Die Beschichtung wird in einer im wesentlichen gleichmäßig dicken Beschichtung auf das Lebensmittel aufgetragen.

US-Patent 4.288.460 von Ciliberto et al. offenbart granuläre wasserlösliche Lebensmittelzutaten, die verderben, wenn sie der Atmosphäre ausgesetzt werden, und die durch Einbetten in eine Schutzbeschichtung geschützt werden, die ein Fettsäurederivat und ein Fließmittel, das heißt Quarzstaub oder Carboxymethylcellulose, enthält. Die resultierenden beschichteten Teilchen haben eine verbesserte Lagerbeständigkeit und sind noch immer im wesentlichen unverzüglich in Wasser löslich.

US-Patent Nr. 4.504.502 von Roland et al. offenbart ein beschichtetes Lebensmittelerzeugnis, das durch Auftragen einer wässerigen Dispersion, die wasserlösliches Algin enthält, auf die Oberfläche eines Lebensmittelsubstrates gebildet wird. Die wässerige Dispersion hat eine Viskosität, die nutzbar ist, um die Oberfläche des Lebensmittelsubstrates im wesentlichen gleichmäßig zu beschichten. Ein trockenes Gelantierungsgemisch wird dann auf das algin-beschichtete Lebensmittelsubstrat für einen Zeitraum aufgetragen, der ausreichend ist, um eine im wesentlichen kontinuierliche eßbare Alginatfilmbeschichtung entlang der Oberfläche des Lebensmittelsubstrates zu bilden. Der Film ist ausreichend, um die Wanderung von Feuchtigkeit von der Oberfläche des Lebensmittelsubstrats wirksam zu verzögern, wodurch die Entwässerung verzögert wird. Der Film bildet auch eine Sauerstoffsperrschicht zur Verzögerung der Oxidation des Lebensmittelsubstrates und zur Beibehaltung des Aromas in dem Lebensmittelsubstrat.

US-Patent Nr. 4.802.924 von Woznicki et al. offenbart ein Verfahren zur Beschichtung von pharmazeutischen Tabletten, Lebensmitteln, Süßwarenarten und dergleichen mit Polydextrose oder einer Kombination aus Polydextrose und Cellulosepolymer oder einer Polydextroseschicht, die mit einer Cellulosepolymerschicht überschichtet ist.

US-Patent Nr. 5.286.502 von Meyers et al. offenbart ein Verfahren zur Verlängerung der Lagerbeständigkeit von Stangen oder Kaugummi durch Beschichten beider Seiten mit einer wässerigen Lösung eines eßbaren Filmbildungsmittels, vorzugsweise eines Cellulosederivats, das, wenn es teilweise getrocknet ist, als Haftmittel dient. Eine Wachsschicht wird dann auf die Schichten des eßbaren Filmbildungsmittels aufgetragen.

US-Patent Nr. 5.298.273 von Ito offenbart eßbare Behälter, die für gefrorene Süßwaren (z. B. Eiskrem, gefrorener Joghurt und dergleichen) und andere Lebensmittelerzeugnisse geeignet sind, die zuerst durch Backen eines Teiges hergestellt werden. Dieses Verfahren umfaßt das sandwich-artige Einbringen eines mehlhaltigen Teiggemisches, das Zucker, Öl und Mehl enthält, zwischen ein Paar erwärmte Platten und dann Erwärmen und Backen des Teiggemisches, um die Alphatisierung der Stärke zu bewirken und um die Feuchtigkeit zu verdampfen. Folglich ist das Ergebnis nachdem anfänglichen Backen eine entwässerte eßbare Schicht aus gebackenem Teig. Die entwässerte eßbare Schicht aus gebackenem Teig wird dann wieder befeuchtet (z. B. durch Besprühen), geformt, um einen Behälter zu bilden, und gebacken, um einen knusprigen Behälter für gefrorene Süßwaren und andere Lebensmittelerzeugnisse zu bilden.

US-Patent Nr. 4.915.953 von Jordan et al. offenbart beschichtete Arzneimittel, in denen die Beschichtung etwa 50 bis 500 um dick ist.

US-Patent Nr. 4.278.695 von Velasco et al. offenbart Teilchen einer Lebensmittelsäure, die mit einem Entwässerungsmittel beschichtet sind.

Die internationale PCT-Anmeldung Nr. PCT/US90/04962 offenbart Volumenmittel, die mit Natriumchlorid beschichtet sind.

AUFGABEN DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lebensmittelerzeugnis mit einer eßbaren Filmbeschichtung anzugeben, die zu einer verlängerten Lagerbeständigkeit des Lebensmittelerzeugnisses führt.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Nahrungsmittels anzugeben, das mit einem eßbaren Film beschichtet ist.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuvor hergestellte Folie aus einem eßbaren Material anzugeben, die gebildet und anschließend als Beschichtung auf ein Nahrungsmittel aufgetragen wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen eßbaren Film, der die mit der Beschichtung von Nahrungsmitteln verbundenen Texturprobleme durch Verwendung einer kontinuierlichen anorganischen Zusammensetzung als Sperrschicht überwindet. Es ist erwünscht, ein Schicht herzustellen, die sehr dünn (0,05 um oder weniger) und amorph ist, um das Brechen der Sperrschicht zu verhindern, wenn das Erzeugnis gebogen wird. Die anorganische Substanz ist vorzugsweise unlöslich.

Die Hauptaufgabe der Erfindung umfaßt die Verbesserung der Lagerbeständigkeit von Lebensmittelerzeugnissen und/oder die Aromabeeinflussung von Lebensmittelerzeugnissen. Die vorliegende Erfindung bietet mehrere Vorteile im Vergleich zur gegenwärtigen Technologie der Feuchtigkeitssperrschichten. Der Hauptvorteil ist es, die Lagerbeständigkeit von Lebensmittelerzeugnissen zu verbessern, ohne den Geschmack und die Textur zu beeinflussen. Die Vorteile umfassen auch die Möglichkeit, neue Produkte mit Doppeltexturen wie knusprige gelartig gefüllte Süßwaren zu entwickeln, die nicht weich werden würden, da der Film eine Sperrschicht zwischen dem gelartigen Anteil und dem knusprigen Anteil bilden würde. Weiterhin umfassen die Vorteile die Verringerung an Verpackung, die verwendet wird, um die Lebensmittelerzeugnisse zu schützen, wodurch die Kosten und die Umweltbelastung verringert werden. Überdies werden diese Vorteile alle erreicht, ohne das Aussehen, den Geschmack, den Geruch oder das Gefühl des Nahrungsmittels zu beeinflussen.

ALLGEMEINER ANSATZ

Das Aufbringen eines anorganischer Films auf ein Nahrungsmittel kann mittels einer Anzahl von Verfahren durchgeführt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Produkt in ein diskontinuierliches oder kontinuierliches System eingebracht, das ein Plasma erzeugen kann. Das System kann eine einfache Koronaentladung oder so komplex wie eine chemische Plasmaabscheidung sein. In jedem System wird eine höhere Erfolgsrate mit einem trockeneren, wärmebeständigeren, glatteren, fettärmeren und dichteren Produkt erzielt.

Das Verfahren ist vorzugsweise eines, das die Bildung eines dünnen anorganischen Films preiswert und schnell ermöglicht. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Verfahren, bei dem der Beschichtungsschritt einen aus einer Reihe von Schritten bei der kontinuierlichen Nahrungsmittelherstellung darstellt.

Die resultierende Beschichtung bedeckt das Nahrungsmittel in dem Umfang, der erforderlich ist, um die Lagerbeständigkeit durch Aufrechterhaltung der Wasseraktivität oder Bewahrung des Aromas zu verbessern. Dies kann zu einer Beschichtung auf dem gesamten Produkt oder auf einem Teil des heterogenen Produktes führen. Beispielsweise wird ein Pizzateig, der gebacken worden ist, auf einer Oberfläche beschichtet, so daß die anschließend aufgetragene hochfeuchte Soße dem gebackenen Teig nicht beeinflussen wird, wodurch die Lagerbeständigkeit des Produktes verbessert wird. Die Erfindung berücksichtigt auch unterschiedlich schmeckende Lebensmittel (z. B. Cracker), die in derselben Verpackung untergebracht sind, ohne daß sich die Aromen nachteilig vermischen.

In einigen Ausführungsformen gibt es eine Sperrschicht gegen den Feuchtigkeitstransfer, aber keine Sperrschicht gegen den Durchgang von Sauerstoff oder umgekehrt. Eine Verringerung der Sauerstoffpermeabilität des Lebensmittelerzeugnisses verringert die Lipidoxidation, nicht-enzymatische Bräunung und mikrobielles Wachstum. Wenn beispielsweise das Nahrungsmittel einen hohen Anteil an mehrfach ungesättigten Fetten aufweist, ist eine Sperrschicht, die gegen Sauerstoffrermeabilität äußerst beständig ist, erwünscht. Wenn es sich bei dem Nahrungsmittel um frisches Obst oder Gemüse handelt, ist es umgekehrt notwendig, ein angemessenes Atmungsgleichgewicht aufrechtzuerhalten, um die anaerobe Atmung zu vermeiden, die die Verbraucherakzeptanz des Produktes verringert. Dementsprechend hat die gewählte anorganische Sperrschicht das erwünschte Merkmal, das zu einem beschichteten Nahrungsmittel mit den gewünschten Eigenschaften führt.

Der eßbare anorganische Film ist zumindest zu 80% kontinuierlich über zumindest einen Teil des Lebensmittelerzeugnisses oder über das gesamte Lebensmittelerzeugnis. Der eßbare Film ist auch dünn (0,0001 bis 0,5 um), so daß das Gefühl, das Aussehen und der Geschmack nicht nachteilig beeinflußt werden. Der eßbare Film ist vorteilhafterweise dünn genug und die Menge des anorganischen Materials auf dem Lebensmittelerzeugnis ist klein genug, so daß das resultierende beschichtete Nahrungsmittel den Standards und Vorschriften (wie denen in Section 21 des Code of Federal Regulations) für Nahrungsmittel entspricht.

BESCHICHTUNGSSYSTEME

Die Beschichtungssysteme, die verwendet werden können, um ein anorganisches Material auf die Oberfläche von Nahrungsmitteln zu schichten, umfassen (1) Zerstäuben oder entsprechende thermische Sublimation; (2) Elektronenstrahl- und (3) Plasmaabscheidung. Das Entwicklungsniveau der Technologie in bezug auf die Beschichtung anorganischer Materialien ist in den letzen Jahren intensiv gewesen. Sowohl biomedizinische als auch elektronische Gebiete sind in die Technologie einbezogen worden, weil anorganische Filme großen Nutzen auch auf diesen Gebieten haben.

Da hohe Wärme und/oder niedrige Vakuen oft notwendig sind, um ein Plasma herzustellen, muß Sorgfalt aufgewendet werden, um eine Änderung der Produktzusammensetzung oder -textur zu vermeiden, beispielsweise die Verdampfung von Feuchtigkeit an der Oberfläche, die beschichtet wird. Verfahren mit niedrigerem Vakuum werden bei Umgebungs- oder niedriger Temperatur bevorzugt. Trockenere Lebensmittel haben eine höhere Erfolgsrate, da die Verdampfung an der Oberfläche des Lebensmittels minimal ist, wenn das Lösungsmittel einen geringen Feuchtigkeitsgehalt aufweist. Bei bestimmten Anwendungen ist es in Abhängigkeit von der Art des Lebensmittelerzeugnisses auch möglich, das Lebensmittelerzeugnis einzufrieren, um die Verdampfung zu verhindern.

Zerstäubungssysteme oder entsprechende Systeme der thermischen Sublimation verwenden eine Zielzusammensetzung und beschießen sie mit Ionen, die zum Ziel hin durch hohe Radiofrequenzen oder ein Gleichstrompotential beschleunigt werden. Der Impuls aus dem Auftreffen der Ionen überträgt Energie auf die Oberflächenatome des Zieles, wodurch die mit hoher Geschwindigkeit auf das zu beschichtende Substrat geschleudert werden.

Ein Elektronenstrahlverfahren überträgt genügend Energie, um das Substrat im Vakuum zu sublimieren. Jedoch sind die Sublimationstemperaturen im allgemeinen für einige Nahrungsmittel zu hoch und die Energieniveaus der e-Strahlen betragen ~20 bis 40 Kilowatt pro Strahlerzeuger und erfordern nukleare Abschirmung. Obwohl ein Elektronenstrahlverfahren verwendet werden kann, ist es teurer, was es für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie wenig attraktiv macht.

Die durch Plasma erhöhte chemische Aufdampfung wird mittels elektromagnetischer Energie aktiviert, die ausreichend sein muß, damit sich das Gas oder die Flüssigkeit in Elektronen, Ionen und freie Radikale und andere Spezies im angeregten Zustand trennt. "Plasma" ist: ein ionisiertes Gas, das im wesentlichen gleiche Zahlen an Ionen und Elektronen enthält. Die Präkursorkomponente wird verdampft und in eine Vakuumkammer eingeführt, die einer elektronischen Entladung ausgesetzt wird. Das elektromagnetische Feld bewirkt, daß Elektroden herausgeschleudert werden, was Ionen erzeugt und eine Kettenreaktion startet, um weitere geladene Teilchen zu erzeugen. Die angeregten Gassepzies in dem leuchtenden Plasma werden von der Oberfläche des Lebensmittels angezogen, wo die angeregten und neutralen Spezies der Verbindung auf der Substratoberfläche abgeschieden werden und Atom um Atom bilden, bis eine kontinuierliche Schicht gebildet ist.

Die durch Mikrowellenplasma verbesserte chemische Aufdampfung verwendet Mikrostrahlenenergie zusätzlich zu dem obigen Verfahren. Dies erzeugt ein ähnliches Produkt, wie das oben beschriebene.

Die Frequenzen, die typischerweise bei der chemischen Plamsaabscheidung verwendet werden liegen zwischen etwa 10 kHz und etwa 1 GHz, vorzugsweise 10 kHz und 100 MHz, und die Drücke variieren zwischen etwa 1,3 · 10&supmin;&sup6; und etwa 6,7 kPa (etwa 0,00001 und etwa 50 Torr). Die Energiekopplung kann kapazitiv, induktiv oder durch Mikrowellen erfolgen. Obwohl jedes der oben beschriebenen Beschichtungsverfahren eingesetzt werden kann, ist das bevorzugte Verfahren zur Beschichtung des Nahrungsmittels die chemische Plasmaabscheidung (CPD), wenn die Produkte sehr einheitlich sein müssen. Zerstäuben ist das bevorzugte Verfahren, wenn hohe Regelungsgrade nicht notwendig, aber eher geringe Produktionskosten wichtig sind. Der Hauptvorteil der CPD ist, daß das Verfahren bei geringeren Vakuen und Temperaturen als Zerstäuben durchgeführt werden kann. Der Hauptvorteil des Zerstäubens ist, daß es die Möglichkeit von Nebenreaktionen verringert, die Schadstoffe in den Beschichtungen bilden können. Sowohl Zerstäuben als auch CPD sind Verfahren, die in den letzten 15 Jahren durch die Gebiete der Elektronik und Biomedizin verbessert und entwickelt worden sind. Auch CPD-Filme sind jetzt durch die FDA zum flexiblen Verpacken auf Lebensmittelkontaktoberflächen genehmigt worden.

Bei der chemischen Plasmaabscheidung wird ein Plasma, das einen dünnen Film abscheidet, in einer Kammer durch Einbringen zumindest eines gasförmigen Präkursors in einen Bereich gebildet, der ein geregeltes elektrisches Feld aufweist. Die in der Regel eingestellten Verfahrensparameter umfassen das Innendruckniveau, die Merkmale des elektrischen Feldes, die Zusammensetzung des Gases und seine Fließgeschwindigkeit in das Plasma. Eine Änderung dieser Parameter verändert die Merkmale und Eigenschaften des erhaltenen Films. Es ist natürlich erwünscht, diese Plasmavariablen zu regeln, um eine Filmbeschichtung mit den gewünschten Filmeigenschaften herzustellen. Bei der Anwendung in der vorliegenden Erfindung ist es notwendig, die Parameter so einzustellen, daß eine Filmbeschichtung erhalten wird, die im wesentlichen kontinuierlich ist und auch eine einheitliche Dicke und Zusammensetzung aufweist.

Ein Verfahren, das von Felt et al. in dem US-Patent Nr. 4.888.199 offenbart wird, umfaßt ein Verfahren zur Abscheidung eines dünnen Filmes auf einer Oberfläche eines Substrates unter Verwendung eines Plasmas, wobei die optische Plasmaemission überwacht, analysiert und die Ergebnisse verwendet werden, um die Art des Plasmas zu kontrollieren, um die Eigenschaften des abgeschiedenen dünnen Films zu regeln.

DAS EßBARE SUBSTRATMATERIAL

"Nahrungsmittel" bezieht sich entweder auf ein Lebensmittelerzeugnis oder ein Arzneimittel, die durch Menschen oder Nichtmenschen (das heißt Haustiere) verzehrt werden können. Das Nahrungsmittel kann auch Lebensmittel umfassen, die nur zur Ausstellung verwendet: werden. Die Eigenschaften des zu beschichtenden Nahrungsmittels wie beispielsweise seine Oberflächenglätte, Feuchtigkeitsgehalt, Wärmebeständigkeit und Dichte sind wichtige Erwägungen bei der Auswahl der Arten des eßbaren Substratmaterials und seiner Auftragsverfahren. Optimale Ergebnisse werden erreicht, wenn die Lebensmitteloberfläche glatt und trocken ist. Bei einer glatteren Oberfläche ist festgestellt worden, daß eine dünnere Beschichtung wirksam ist. Die Oberflächenfeuchtigkeit des Produktes ist auch eine wichtige Erwägung, da es schwieriger ist, eine Oberfläche zu beschichten, die verdampft. Wärmebeständigere Produkte ermöglichen die Verwendung von geringeren Druck- oder Vakuumverfahren und höhere Verfahrenstemperaturen, um das Plasma bei geringeren Herstellungskosten aufrechtzuerhalten. Produkte mit höherem Fettanteil, sind unpolar, was es schwieriger macht, daß die Beschichtung an der Oberfläche haftet. Die Oberfläche wird sich aufgrund der polymorphen Natur der Fette verändern. Fette verändern ihre kristallinen Strukturen mit der Zeit, um ihren niedrigsten thermodynamischen Zustand zu erreichen. Diese polymorphe Ausdehnung kann Risse oder Unregelmäßigkeiten in der Beschichtung verursachen. Diese Probleme werden unter Verwendung eßbarer Produkte mit einer Oberfläche mit einem niedrigen Fettgehalt überwunden.

Auch Produkte mit höherer Dichte reagieren besser in einem Vakuumverfahren, weil sie sich nicht ausdehnen. Sich ausdehnende Produkte entwickeln Risse in der Beschichtung und verringern die Wirksamkeit des eßbaren Films. Das Einfrieren der Produkte vor dem Verfahren kann viele dieser Probleme verringern. Da jedoch Beschichtungen, die durch Zerstäuben und CPD gebildet wurden, amorph und deshalb von Natur aus flexibel sind, ist das Problem von Rissen, die durch Substratausdehnung verursacht werden, nicht signifikant.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine eßbare Vorbeschichtungssperrschichtung aufgetragen, die einige der Hohlräume in dem Nahrungsmittel bedeckt, was zu einer glatteren Oberfläche führt. Dieses Produkt wird dann mit einer anorganischen Schicht beschichtet. Ein derartiges Verfahren ist bei Nahrungsmitteln nützlich, wo eine Enzym- oder Säure/Base-Reaktion die Vorbeschichtung abbauen könnte. Wenn dies erfolgt, verbleibt die anorganische Schichtung für den Sperrschichtschutz. Dieses Verfahren ist kommerziell bedeutsam, da es die Kosten der Herstellung einer Plasmaabscheidung in Lebensmittelfabriken und die damit verbundenen Probleme vermeidet.

Beispiele einiger der möglichen, existierenden Nahrungsmitteltypen, die gemäß der vorliegenden Erfindung beschichtet werden können, umfassen:

Lebensmittel mit geringer Feuchtigkeit, die aufwendigen Sperrschichtschutz benötigen, um sie vor Feuchtigkeit zu schützen.

Hartkonfekt, das klebrig wird, wenn es hoher Feuchtigkeit ausgesetzt wird.

Kekse und Kartoffelchips, die feucht oder schlecht werden können, wenn der Beutel geöffnet wird oder über lange Zeiträume gelagert werden und ihre Knusprigkeit verlieren.

Lebensmittelerzeugnisse zur Zurschaustellung, wodurch sie lange Langerbeständigkeiten erfordern. Dieses Produkte verfärben sich und brechen mit der Zeit aufgrund des Feuchtigkeitsverlustes.

Zucker beschichtete Süßwaren/Arzneimittel, um zu verhindern, daß sich die Farbbeschichtung an den Händen abreibt. Luft und Feuchtigkeit lösen die Beschichtungszucker, die den Farbstoff tragen.

Verzehrfertige Zerrealien, die mit der Zeit feucht werden, wenn sie in Milch serviert werden.

Kekse mit gelartigem Überzug aus Schokoladenchips, die mit der Zeit feucht werden oder ihr Schokoladenaroma verlieren, wodurch sich ihre Lagerbeständigkeit oder Geschmack verringert.

Systeme mit niedrigem Fettanteil, der im allgemeinen durch Zugabe von Wasser verringert wird, wobei die Systeme mit der Zeit austrocknen, was die Lagerbeständigkeit beschränkt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Schaffung sonst unausführbarer Produkte mit geringem Fettanteil/hoher Feuchtigkeit, indem eine Feuchtigkeitssperrschicht gebildet wird, um die Entwässerung des Produktes zu verhindern. Dementsprechend werden hochfeuchte Lebensmittel wie beispielsweise fettarme Systeme mit hoher Lagerbeständigkeit erreicht.

Sauerstoffempfindliche Systeme, die Nüsse oder Milchfett enthalten, werden mit der Zeit aufgrund der Sauerstoffwanderung ranzig, und folglich wird die Lipidoxidation durch die vorliegende Erfindung verringert.

Andere Produkte, für die die vorliegende Erfindung vorteilhaft ist, sind hocharomatisierte Imbisse mit verschiedenen Aromen. Gegenwärtig müssen diese in unterschiedlichen Behältern verpackt werden oder die Aromen werden ausgetauscht, was die Produktqualität verändert. Mit einer erfindungsgemäßen Sperrbeschichtung können sie zusammen verpackt werden. Beispielsweise machen es Produkte wie Chips oder andere Produkte, die mit einem anorganischen Film beschichtet sind, möglich, mehrfach aromatisierte Chips auch in demselben Behälter zu verpacken.

DIE ZUSAMMENSETZUNG DER ANORGANISCHEN BESCHICHTUNG

Die Beschichtungszusammensetzung kann jedes anorganische Material sein. Vorzugsweise ist das Beschichtungsmaterial durch die Food and Drug Administration GRAS (Generally Recognized As Safe) zertifiziert oder kann ohne weiteres als GRAS zertifiziert werden. Besonders bevorzugt bildet das Beschichtungsmaterial eine Sperrschicht gegen Feuchtigkeit- und/oder Sauerstoffwanderung. Die bevorzugten Beschichtungszusammensetzungen umfassen SiO&sub2;, SiO, CaO, ZnO, TiO&sub2; und MnO. SiO&sub2; ist erwünscht, da es GRAS zertifiziert ist, eine gute Sperrschicht bildet und als ultradünne Beschichtung in anderen Gebieten wie der Elektronik verwendet worden ist. CaO ist wegen seines allgemein bekannten Ernährungswertes auch erwünscht. Es ist besonders bevorzugt, SiO&sub2;, MnO, CaO und TiO&sub2; auf Lebensmitteloberflächen zu schichten, da diese Verbindungen entweder genehmigte Zusatzmittel, genehmigte Ergänzungsstoffe oder genehmigte Farbzusatzmittel sind. Es ist auch möglich, andere Anreicherungsminerale auf die Lebensmitteloberfläche zu schichten.

Die anorganische Beschichtungszusammensetzung ist vorzugsweise auch unlöslich oder nur in Wasser dispergierbar. "Dispergierbar" wird als Phase eines dispersen Systems definiert, die Teilchen oder Tröpfchen einer Substanz enthält, die in einem anderen System verteilt ist. Damit soll sichergestellt werden, daß der resultierende Film eine anhaltend wirksame Feuchtigkeitssperrschicht bildet, so daß die Lagerbeständigkeit des Produktes verbessert wird.

Die Reinheit der Beschichtung sollte geregelt werden, um zu gewährleisten, daß das resultierende Nahrungsmittel sicher ist. "Reinheit" wird als im wesentlichen frei von allem, was das. Nahrungsmittel verfälscht oder verdirbt, definiert. Insbesondere bezieht sich der Ausdruck darauf, daß die Beschichtungszusammensetzung frei von Schadstoffen ist, die die Sicherheit des Produktes beeinträchtigen. Im allgemeinen sollte die Beschichtungszusammensetzung zumindest zu 80% rein sein, stärker bevorzugt zumindest zu 99% rein und besonders bevorzugt zumindest zu 99,9% rein sein.

SiO&sub2; ist besonders vorteilhaft, da es ein genehmigter Zusatzstoff ist, von dem in Lebensmitteln bis zu 2,0 Gew.-% verwendet werden können. Weiterhin werden SiO&sub2;-Pulver bereits häufig als Antianbackmittel verwendet. Außerdem werden SiO und SiO&sub2; gegenwärtig in Beschichtungen auf Kunststoffen und Gläsern verwendet, um die Sauerstoff- Sperrschichteigenschaften zu verbessern. Glasartige Materialen werden auf Kunststoffen als Verpackung aufgetragen, um eine starke Sauerstoffsperrschicht auf Kunststoffverpackungsfilmen oder Flaschen zu erzeugen, die für Mikrowellenenergie durchlässig sind, wobei zu berücksichtigen ist, daß dies in Retorten destillierbare und recyclingfähige Mikrowellensperrschichten sind. Siehe Brody, A. L., "Glass-coated Flexible Films for Packaging: An Overview", Packaging Technology & Engineering, February 1994, Seiten 44-47.

Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung kann ein Gemisch aus SiO und SiO&sub2; umfassen. Die Beschichtungszusammensetzung kann die Bezeichnung SiOx erhalten, weil die Zusammensetzung ein Gemisch ist, wobei 1 ≤ · ≤ 2 ist.

Verschiedene Verbindungen, die als Si-Quelle für die chemische Aufdampfung (CVD)/chemische Plasmaabscheidung (CPD) verwendet werden, umfassen siliciumorganische Ester, Anhydride (häufig als Organosilikate bezeichnet), Silan (SiH&sub4;), Disilan (Si&sub2;H&sub6;) und Chlorsilane. Sie umfassen auch Tetraethoxysilan (Si(OC&sub2;H&sub5;)&sub4;), das auch als Tetraethylorthosilicat (TEOS) bekannt ist. Siehe Tedder et al., "Mechanistic Studies of Dielectric Thin Film Growth by Low Pressure Chemical Vapor Deposition: The Reaction of tetraethoxysilane with SiO&sub2; Surfaces", Journal of Applied Physics, Band 69(10), 15. Mai 1991, Seiten 7037-49. Ein anderer bekannter Präkursor zur Verwendung bei der Plasmaabscheidung umfaßt ein Gemisch aus HMDSO (Hexomethylendisiloxan), O&sub2; und He.

Ein Niedrigtemperatur-CVD von SiO&sub2;-Filmen wird in Desu et al., "Low temperature CVD of SiO&sub2; Films Using Novel Precursors", J. Electrochem. Soc., Bd. 139, Nr. 9, September 1992, offenbart. Neue Präkursors, nämlich Hydridospheresiloxane, HT8 (Oh-H&sub8;Si&sub8;O&sub1;&sub2;) und HT10 (D5h-H&sub1;&sub0;S&sub1;&sub0;O&sub1;&sub5;) werden zur Verwendung bei der SiO&sub2;-Abscheidung mit hohen Ausbeuten vorgeschlagen, die von HSiCl&sub3; ausgeht. Diese Verfahrensweise führt zu dünnen SiO&sub2;-Filmen mit ausgezeichneter Qualität, die auf einem Einkristall-Siliciumsubstrat abgeschieden werden. Die Filme wachsen bei 500ºC und bei Atmosphärendruck unter Verwendung von feuchtem Sauerstoff als Koreaktionsteilnehmer.

DIE BESCHICHTUNG

Die erhaltene Beschichtung sollte im wesentlichen kontinuierlich sein. "Im wesentlichen kontinuierlich" wird als zu zumindest 80%, vorzugsweise zu 90% kontinuierlich, stärker bevorzugt zu 95% kontinuierlich und besonders bevorzugt zu 99% kontinuierlich definiert. Obwohl Rißbildung, Absplitterung oder unvollständige Auftragung der Beschichtung die Wirksamkeit der Sperrschicht verringern kann, erreicht eine derartige Beschichtung eine Verringerung der Wirkung der Feuchtigkeits- und/oder Sauerstoffwanderung auf das Lebensmittelerzeugnis. Günstigerweise sollte eine kontinuierliche Beschichtung gebildet werden, da je geringer die Kontinuität der Beschichtung ist, desto weniger wirksam ist der Sperrmechanismus. Die anorganische Beschichtung sollte kontinuierlich über zumindest einen signifikanten Teil des Nahrungsmittels und vorzugsweise über die gesamte Oberfläche des Nahrungsmittels verlaufen. Die Beschichtung sollte dünn sein, um die Wahrscheinlichkeit von Rißbildung oder Absplitterung zu verringern.

Die durch Zerstäuben und CPD gebildeten Beschichtungen sind amorph, was Flexibilität zur weiteren Verhinderung von Rißbildung und Absplitterung ergibt. Der flexible Charakter der Beschichtungen kann durch Zugabe von Zusatzstoffen während des Beschichtungsverfahrens erhöht werden.

Die Dicke der Beschichtung ist auch eine wichtige Erwägung. Die Beschichtungsdicke ist proportional zum prozentualen Gewichtsanteil der Beschichtungszusammensetzung in bezug auf das Gewicht des Nahrungsmittels. Es ist häufig bevorzugt oder erforderlich, den Anteil der Beschichtungszusammensetzung aufgrund der Sicherheitsinteressen oder Ausführungserfordernisse auf einem Minimum zu halten. Außerdem ist die Beschichtungsdicke auch wichtig, weil sie den Charakter des Nahrungsmittels, einschließlich des Geschmacks, der Textur und dem Geruch des Produktes, beeinflußt. Auch bestimmt die Beschichtungsdicke letztendlich die Wirksamkeit des Filmes als Sperrschicht.

Da der Mund Teilchengrößen von 20 um oder mehr als sandig oder kreidig wahrnehmen kann, sollte sie eine Dicke von weniger als etwa 0,5 um haben. Vorzugsweise sollte der anorganische Film eine Dicke von etwa 0,0001 bis 0,2 um, stärker bevorzugt etwa 0,0001 bis 0,1 um, noch stärker bevorzugt etwa 0,0002 bis 0,05 und besonders bevorzugt etwa 0,0005 bis 0,02 um haben.

Die anorganische Beschichtung sollte im wesentlichen einheitlich sowohl hinsichtlich seiner Dicke und Zusammensetzung sein. "Im wesentlichen einheitlich" wird als die Einheitlichkeit definiert, die notwendig ist, um ein Produkt mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten, vorzugsweise mit weniger als 100% Abweichung, stärker bevorzugt mit weniger als 50% Abweichung, noch stärker bevorzugt mit weniger als 25% Abweichung und besonders bevorzugt mit weniger als 10% Abweichung.

Die Menge der Beschichtung, die verwendet wird, um das Nahrungsmittel zu bedecken, wird so eingestellt, daß das resultierende Produkt sicher ist. Dies hängt von dem Nahrungsmittel und verwendeten Beschichtungsmaterial ab. Im allgemeinen sollte die Menge der Beschichtung weniger als etwa 0,05 Gew.-% oder zwischen 0,0001 und 0,05 Gew.-%, vorzugsweise weniger als etwa 0,01 Gew.-%, stärker bevorzugt weniger als 0,005 Gew.-%, noch stärker bevorzugt weniger als 0,001 bis 0,002 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als etwa 0,0005 Gew.-% betragen.

Vorzugsweise ist das Nahrungsmittel fest. Alternativ ist es bevorzugt, daß das Nahrungsmittel ein Gel ist. Zusätzliche Aufgaben, Vorteile und Merkmale der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, wobei die Beschreibung zusammen mit den zugehörigen Zeichnungen gegeben wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 veranschaulicht eine Schnittdarstellung der Vorderansicht eines Abschnittes eines elliptischen Nahrungsmittels, das mit einer Zuckerbeschichtung, einem Glanzmittel und schließlich einer eßbaren anorganischen Beschichtung bedeckt ist;

Fig. 2 veranschaulicht eine Schnittdarstellung der Vorderansicht eines Abschnittes eines elliptischen Nahrungsmittels mit einer ersten Zuckerhülle, dann einer anorganischen eßbaren Vorbeschichtung und dann einer Glanzmittelbeschichtung.

Fig. 3 veranschaulicht eine perspektivische Teilschnittdarstellung eines riegelförmigen Nahrungsmittels gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines riegelförmigen Nahrungsmittels, das mit einer eßbaren anorganischen Beschichtung beschichtet und dann mit einer zweiten Beschichtung bedeckt ist;

Fig. 4 veranschaulicht eine perspektivische Teilschnittdarstellung eines riegelförmigen Nahrungsmittels gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines riegelförmigen Nahrungsmittels, das mit einer eßbaren anorganischen Beschichtung vorbeschichtet und dann mit einer zweiten eßbaren Beschichtung bedeckt ist;

Fig. 5 veranschaulicht eine perspektivische Teilschnittdarstellung eines riegelförmigen Nahrungsmittels gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines riegelförmigen Nahrungsmittels, das mit einer eßbaren anorganischen Beschichtung beschichtet ist;

Fig. 6 ist ein schematisches Flußdiagramm für ein diskontinuierliches Gerät, das zur Beschichtung von Nahrungsmitteln mit einem eßbaren Film verwendet wird;

Fig. 7 ist ein schematisches Flußdiagramm für ein kontinuierliches Gerät, das zur Beschichtung von Nahrungsmitteln mit einem eßbaren Film verwendet wird, und

Fig. 8 ist ein schematisches Flußdiagramm für ein diskontinuierliches Gerät zur Herstellung eines eßbaren Films auf einem Filmprodukt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Zunächst wird mit Bezug auf Fig. 1 ein Nahrungsmittel veranschaulicht, daß ein elliptisches Schokoladenerzeugnis 1 umfaßt, das mit einer ersten Zuckerbeschichtung beschichtet ist, um eine Zuckerhülle 2 zu bilden, das weiterhin mit einem Glanzmittel 3 und schließlich mit einer anorganischen Beschichtung 4 beschichtet ist.

Fig. 2 veranschaulicht ein elliptisches Schokoladenerzeugnis 5, das mit einer Zuckerhülle 6, weiterhin mit einer anorganischen Beschichtung 7 und schließlich mit einem Glanzmittel 8 beschichtet ist.

Fig. 3 veranschaulicht ein Nahrungsmittel, das ein Zentrum aus Süßwarenkomponenten 9 umfaßt, das mit einer anorganischen Beschichtung 10 beschichtet und schließlich in eine Schokoladenschicht 11 eingehüllt ist.

Fig. 4 veranschaulicht ein Nahrungsmittel, das ein Zentrum aus Süßwarenkomponenten 12 umfaßt, das mit einer anorganischen Beschichtung 13 beschichtet und schließlich in eine Schokoladenschicht 14 eingehüllt ist.

Fig. 5 veranschaulicht ein Nahrungsmittel, das ein Zentrum ans Süßwarenkomponenten 15 umfaßt, das mit einer anorganischen Beschichtung 16 beschichtet und schließlich in eine Schokoladenschicht 17 eingehüllt ist.

Fig. 6 veranschaulicht ein diskontinuierliches Zerstäubungsverfahren, bei dem das zu beschichtende Nahrungsmittel in einer geschlossenen Plasmaabscheidungsvorrichtung in ein Plasmaabscheidungsgebiet 19 gestellt wird. Nachdem Tür 18 verschlossen wird, wird Vakuum mittels Pumpe 20 aufgezogen und das geschlossene Gebiet mit einem Inert- oder Reaktionsgas durch Versorgungsleitung 21 rückgespült und Verfahrensvakuum aufgezogen. Elektrischer Strom aus einer geeigneten Energiequelle (nicht gezeigt) wird über Elektroden 22 geliefert, um das Plasma zu erzeugen. Nach einer angemessenen Zeit zur Beschichtung des Produktes werden der elektrische Strom und Pumpe 20 ausgeschaltet und Gas 21 abgesaugt, um Tür 18 zu öffnen und das beschichtete Produkt zu entnehmen.

Fig. 7 veranschaulicht ein kontinuierliches System für eine Plasmaabscheidungsvorrichtung. Bei dem kontinuierlichen Verfahren zur Plasmaabscheidung werden drei gesonderte geschlossene Kammern 1, 2 und 3 verwendet, wobei jede Kammer unter gesonderter Vakuumregelung steht. Produkte gelangen in Kammer 1 auf Förderband 28 durch ein Sternventil 25, das den Eintritt von Außenluft verhindert. Das Vakuum wird in Kammer 1 durch Pumpe 26 über Ventil 27 aufrechterhalten, und ein inertes oder reaktives Gas durch Versorgungsleitung 29 umspülen das Produkt. Das Förderband 28 bewegt das Produkt durch Sternventil 30 in Kammer 2. Sternventil 30 trennt Kammer 1 von Kammer 2. Nach dem Passieren von Sternventil 30 wird das Produkt auf dem Förderband 31 zum Plasmaabscheidungsgebiet 32 geführt. Plasma wird durch elektrischen Strom aus einer Energiequelle (nicht gezeigt), der über eine Leitung 33 zu Elektroden 34 geleitet wird, in Gegenwart des inerten oder reaktiven Gases erzeugt und Vakuum über Pumpe 35 aufrechtzuerhalten. Das Plasma beschichtet das Produkt. Das beschichtete Produkt wird durch Sternventil 36 zu Kammer 3 auf Förderband 37 geführt. Ein geringeres Vakuum als in Kammer 2 wird dann in Kammer 3 durch Pumpe 38 aufrechterhalten. Die Produkte verlassen dann Kammer 3 durch Sternventil 39 und auf einem Förderband zu der herkömmlichen Lebensmittelverarbeitungslinie.

Fig. 8 veranschaulicht eine Plasmaabscheidungsvorrichtung, die eine Folie eines eßbaren anorganischen Films auf eine flexible Folie 49 schichtet. Die eßbare Beschichtung kann anschließend von der flexiblen Schicht 49 getrennt und Produkten wie den in Fig. 4 gezeigten beigefügt werden. Eine zuvor hergestellte flexible Folie 49 wird in Kammer 43 eingebracht. Die flexible Folie wird von einer Vorratstrommel 40 über eine Hartgußwalze 41 abgerollt. Das anorganische Ziel 48 wird auf eine Platte 50 gestellt und auf die flexible Folie 49 durch Zuführung von elektrischer Energie über Versorger 47 in Gegenwart eines Gases durch Zerstäuben aufgebracht, das aus Gasversorgung 44 erhalten wird, die durch ein Ventil 45 geregelt wird. Die beschichtete flexible Folie 51 wird dann durch Aufnahmetrommel 42 aufgenommen. Das Vakuum, die Energie und Gase werden vor der Entnahme des Produktes abgestellt. Das Verfahren ist dem Abscheidungssystem von Fig. 6 etwas ähnlich, da ein Vakuum in Kammer 43 zuerst aufgezogen wird, um Luft durch eine oder mehrere Pumpen 46 zu entfernen, und Reaktions- und/oder Inertgase in die Kammer für den Abscheidungsprozeß eingebracht werden. Jedoch werden beim Zerstäuben im Gegensatz zur CPD, bei der das Gas ionisiert und die geladenen Ionen von dem Produkt angezogen werden, Ladungsteilchen zu dem Ziel hin beschleunigt, was dazu führt, daß Teilchen aus dem Ziel auf das Substrat ausgestoßen werden, hier der flexiblen Folie 49. Die resultierende vorgefertigte Folie eines anorganischen Materials kann getrennt von der flexiblen Folie gelagert und auf ein Nahrungsmittel als Sperrschicht aufgebracht werden.

BEISPIELE

Die Versuche sind unter Verwendung sowohl von Zerstäubungsverfahren als auch chemischer Plasmaabscheidung (CPD) vervollständigt worden. In beiden Fällen scheint die äußere Glanzmittelbeschichtung, die auf bestimmten Produkten verwendet wird, zu bewirken, daß SiO&sub2;, sandfarbene Stellen auf dem beschichten Produkt erzeugt. Es wurde auch erkannt, daß ein bestimmtes Betriebswattleistungsbereich (50 Watt) für Produkte mit niedrigem Schmelzpunkt wie Schokoladenerzeugnisse (Schmelzpunkt etwa 20ºC) bevorzugt wird.

Das Zerstäuben ist ein härteres Vakuumverfahren als CPD. CPD bringt eine schätzungsweise 0,1 um (100 Angström) dicke Schicht etwa zehnmal schneller auf das Produkt auf als Zerstäuben. CPD erzeugt aber bei nur 50 Watt eine Beschichtung, die mit der durch Zerstäuben hergestellten vergleichbar ist.

Beispiel 1

Das verwendete Nahrungsmittel waren bißgroße SKITTLES®-Bonbons. Dies sind mit Zucker beschichtete Sahnebonbons mit Fruchtaroma. Bei der Herstellung von bißgroßen SKITTLES®-Bonbons wird Zucker mit dem Aroma gemischt, um das Sahnebonbon zu bilden. Das Sahnebonbon wird dann zu einem elliptischen Zentrum geformt. Das Zentrum wird dann mit einer Zuckerlösung beschichtet und luftgetrocknet. Das Produkt wird poliert und schließlich mit dem Buchstaben S bedruckt. SKITTLES® zeigte vordem nachteilige Folgen, wenn es übermäßiger Feuchtigkeit lange Zeit ausgesetzt wurde.

Das SKITTLES®-Produkt wurde in eine Reaktionskammer eines Laborgerätes des in Fig. 6 gezeigten Typs eingebracht und die Tür der Kammer geschlossen. Vakuum wurde dann auf einem Grunddruck von 6,7 bis 26,7 Pa (S0 bis 200 mlorr) aufgezogen. Die Kammer wurde mit Argon bei 45 sccm und dann durch Sauerstoff bei 8 sccm gespült, bis die Kammer mit reinem Sauerstoff gefüllt war. Das Rohr aus TEOS (Tetraethylorthosilicat) wurde auf 95ºC erwärmt, um das TEOS zu verdampfen, bevor es in die Kammer gelangt. Die Energie wurde bei etwa SO Watt eingeschaltet und durch ein RF-Kopplungsgerät, das auf 13,56 MHz eingestellt war, zugeführt. Das Plasma wurde gestartet und das TEOS-Ventil geöffnet, damit das TEOS mit dem Sauerstoff in dem Plasma reagiert und die bißgroßen SKITTLES®-Bonbons beschichtet. Nach 10 Minuten Energiezufuhr wurden die Sauerstoff und TEOS-Gase und schließlich die Vakuumpumpe ausgeschaltet. Die Kammer wurde geöffnet und das Produkt entnommen.

Vorzugsweise sollte die elektrische Energie der Bodenplatte zugeführt werden und das Produkt auf diese Boden oder "heiße" Platte gestellt werden. Alternativ kann die Energie dem Nahrungsmittel direkt zugeführt werden, wenn es leitfähig ist. Diese Verfahrensweise ermöglicht es, daß das SiO&sub2; die Oberfläche mit verringertem Stauben direkt beschichtet. Die Ursache dafür ist die positive Natur des SiO+ aus dem TEOS. In jedem Fall führte das Verfahren zur einem verringertem Stauben des SiO&sub2; auf der Oberfläche, das in dem Plasma gebildet wurde und das Produkt beschichtet. Folglich wurde das SiO&sub2; auf dem Produkt ohne Stauben aufgebracht.

Bedingungen:

Die beschichteten SKITTLES wurden getestet, indem die Folgen einer Flüssigkeitseinwirkung bewertet wurden. Ein unbeschichtetes SKITTLES® wurde in eine Wasserampulle gegeben und fing sofort an sich aufzulösen. Ein mit dem anorganischen Film beschichtetes SKITTLES® wurde in eine Wasserampulle gegeben und begann sich nicht aufzulösen, bis 4 Minuten vergangen waren. Es wird angenommen, daß diese Zeit noch weiter erhöht werden kann, wenn 'Nadellöcher', die in der Beschichtung vorliegen, verringert oder beseitigt werden und eine gleichmäßigere anorganische Beschichtung auf das Produkt aufgebracht wird. Es ist vorstellbar, daß mit einem sorgfältiger gebauten Gerät die Zahl und die Größe der "Nadellöcher" reduziert werden wird.

Beispiel 2

In diesem Beispiel werden TWIX®-Karamelkeksriegel verwendet. TWIX®-Riegel sind Kekse, die mit einer Karamelbeschichtung bedeckt sind, die dann mit Sckokolade umhüllt wurde. Diese Art von Produkt wird in Fig. 4 veranschaulicht. Die Lagerbeständigkeit ist aufgrund der Wasserwanderung aus dem Karamel in den Keks etwas beschränkt. Die Wasserwanderung erweicht den Keks und mit der Zeit ergibt sich ein Produkt mit schlechterer Qualität, als anfänglich hergestellt wurde. In diesem Beispiel wird das Vorverfahrensgerät vor einem in Fig. 7 veranschaulichten Gerät installiert, um einen Keks herzustellen, der in Riegellängen geschnitten ist. Dann wird das Produkt durch das Sternventil 25 geführt, das dazu bestimmt ist, den Eintritt des Produktes in Kammer 1 zu ermöglichen, wobei 2,6 kPa (20 Torr) Vakuum aufgezogen sind, ohne Abfallen des Vakuumniveaus zu ermöglichen. Das Produkt wird dann durch Sternventil 30 in Kammer 2 geführt, wo das Plasma das Produkt mit der anorganischen Schicht beschichtet wird. Nach dem Beschichten wird das Produkt durch Sternventil 36 in Kammer 3 geführt, die bei 4,0 kPa (30 Torr) Vakuum gehalten wird. Nach dem Durchlaufen von Sternventil 39 liegt ein Produkt, das mit einem anorganischen Film beschichtet worden ist, vor. Das Produkt wird dann auf der herkömmlichen Süßwarenlinie zur weiteren Verarbeitung weitergeführt. Die Sperrschicht auf dem Keks verringert die Wanderung von Feuchtigkeit und Sauerstoff in und aus dem Keks, wodurch sich die Lagerbeständigkeit des Produktes erhöht.

Beispiel 3

Dieses Beispiel verwendet "M&M®"-Schokoladenbonbons, deren Schokoladenzentren elliptisch geformt sind, die mit einer farbstoffhaltigen Sucroselösung beschichtet sind, um eine kandierte Beschichtung zu bilden. Die Farbstoffbeschichtung auf den "M&M®"- Schokoladenbonbons reibt sich schließlich mit der Zeit ab, wenn sie feuchten Umgebungen ausgesetzt werden. Um die Qualität der Süßwaren zu erhöhen, ist eine erfindungsgemäße Feuchtigkeitssperrschicht erwünscht. In diesem Beispiel wird ein diskontinuierliches Verfahren verwendet, das ein Siebbettrotationsbecken ("Siebtaumler") in einem Plasmareaktor ähnlich wie in Fig. 7 erfordert. Das Produkt wird in den Taumler gegeben, der dann in Kammer 1 gestellt wird und ein Vakuum von 0,01 kPa (0,1 Torr) aufgezogen. Der Taumler wird dann mit O&sub2; auf ein Vakuum von 1,3 kPa (10 Torr) rückgespült. Der Taumler wird dann in Bewegung in Kammer 2 versetzt, und das Plasma beginnt, das Produkt zu beschichten. Nach der Beschichtung wird die Kammer unter Druck gesetzt und das Produkt aus dem Taumler entnommen. Die anorganische Beschichtung auf den Schokoladenbonbons verbessert die Lagerbeständigkeit und Qualität des Produktes durch Verringerung der nachteiligen Folgen der Feuchtigkeitseinwirkung.

Beispiel 4

In diesem Beispiel werden beschichtete Schokoladenchips oder beschichtete "M&M®"- Schokoladenbonbons oder gebackene "M&M®"-Milchschokoladenbissen verwendet. Die Farbe dieser Süßwarenarten verläuft im allgemeinen in Lebensmittelerzeugnissen wie Keks- oder Eiskremerzeugnissen, wenn sie derartigen Produkten zugesetzt werden. Dies erzeugt einen "Lichthof" oder Farbring in dem Produkt, was in einigen Fällen ästhetisch nicht ansprechend ist. Produkte und/oder deren Bestandteile werden wie in Beispiel 2 (siehe Fig. 1 und 2) beschichtet, um diese Verfärbung zu verringern. Die beschichteten Produkte werden Keks- oder Eiskremerzeugnissen ohne die resultierende "Lichthofbildung" beigefügt.

Beispiel 5

Beschichtete "verzehrfertige" Zerrealien werden in Milch feucht, nachdem die Milch den Zerrealien zugesetzt wird. Mit der Zeit trinkt der Verbraucher die Schüssel aus, wobei die Zerrealien im allgemeinen feucht sind. Mit der Ausnahme von zuckerbeschichteten Zerrealien verringert diese Eigenschaft die Anziehungskraft des Lebensmittels. Es ist möglich, die Feuchtigkeitswanderung mit der erfindungsgemäßen Technologie durch Beschichten der Zerrealien mit einer anorganischen Beschichtung zu verringern ohne die Notwendigkeit, zusätzlichen Zucker zuzusetzen. Weil Zerrealien bereits angereichert sind, wird die Beschichtung zu dem Mineral- und Ernährungserfordernis hinzugefügt, wenn der anorganische Film Nährstoff enthält. Ein Verfahren zur Beschichtung von Zerrealien kann unter Verwendung der in Fig. 6 und 7 gezeigten Geräte durchgeführt werden. Die Grenzschicht, die auf den Zerrealien gebildet wird, wird so optimiert, daß das Produkt nicht feucht wird, wenn es mit Milch gemischt wird. Da das Zerrealienprodukt Milch nur für eine relativ kurze Zeit (1 bis 10 Minuten) ausgesetzt wird, kann die Beschichtungsdicke dementsprechend eingestellt werden. Wenn die Sauerstoff/Feuchtigkeits-Sperrbeschichtung verwendet wird, wird das resultierende Produkt eine längere Lagerbeständigkeit aufgrund der verringerten Sauerstoffwanderung aufweisen. Das Produkt wird deshalb weniger wahrscheinlich schal werden.

Die vorliegende Erfindung, die durch die vorstehende Beschreibung und Beispiele veranschaulicht wurde, hat große Anwendungsmöglichkeiten bei der Formulierung einer großen Zahl von Nahrungsmitteln. Die vorliegende Erfindung liefert Nahrungsmittel mit verlängerter Lagerbeständigkeit, und deren Verwendung ohne nachteilige Beeinflussung von Geschmack, Textur und Geruch ermöglicht die Verringerung der Verpackungskosten ohne die Lagerbeständigkeit des Produktes zu verringern, da eine weniger teure Verpackung anstelle der teueren Folien- oder Sperrschichtverpackungsmaterialien verwendet werden kann. Dies ist ein weiterer Umweltvorteil dahingehend, daß derartiges teures Verpackungsmaterial wahrscheinlich nicht biologisch abbaubar ist.


Anspruch[de]

1. Beschichtetes Nahrungsmittel, umfassend

a) ein eßbares Material und

b) eine anorganische Beschichtung auf der Oberfläche des eßbaren Materials, die zu wenigstens 80% kontinuierlich ist, und wobei die Beschichtung eine Dicke aufweist, die zwischen 0,0001 und 0,5 um liegt.

2. Beschichtetes Nahrungsmittel nach Anspruch 1, wobei die anorganische Beschichtung eine Sperrschicht bildet, die die Wanderung von Feuchtigkeit, Sauerstoff und Gemischen davon verhindert.

3. Beschichtetes Nahrungsmittel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die anorganische Beschichtung eine Dicke von 0,0002 bis 0,2 um aufweist.

4. Beschichtetes Nahrungsmittel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die anorganische Beschichtung eine Dicke von 0,0002 bis 0,1 um aufweist.

5. Beschichtetes Nahrungsmittel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die anorganische Beschichtung eine Dicke von 0,0002 bis 0,05 um aufweist.

6. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die anorganische Beschichtung eine Beschichtung bildet, die zu wenigstens 80% kontinuierlich auf der gesamten Oberfläche des eßbaren Materials ist.

7. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die anorganische Beschichtung zu wenigstens 95% kontinuierlich ist.

8. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die anorganische Beschichtung zumindest eine Verbindung aus der Gruppe SiO&sub2;, SiO, CaO, ZnO, TiO&sub2; und MnO umfaßt.

9. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die anorganische Beschichtung im wesentlichen aus SiO&sub2;, SiO, CaO, ZnO, TiO&sub2; und MnO besteht.

10. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die anorganische Beschichtung im wesentlichen aus einem Gemisch aus SiO und SiO&sub2; besteht.

11. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die anorganische Beschichtung zu wenigstens 80% rein ist.

12. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es ferner ein Vorbeschichtungsmaterial umfaßt, daß auf das eßbare Material vor der anorganischen Beschichtung aufgetragen wird.

13. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das eßbare Material eine wasserhaltige Füllung ist und die anorganische Beschichtung die wasserhaltige Füllung von einem eßbaren Außenteil trennt.

14. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das beschichtete Nahrungsmittel mehr als eine anorganische Beschichtung umfaßt.

15. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die anorganische Beschichtung 0,0001 bis 0,05 Gew.-% des beschichteten Nahrungsmittels bildet.

16. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das eßbare Material fest ist.

17. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das eßbare Material ein Gel ist.

18. Beschichtetes Nahrungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung ein gleichmäßiger Film ist, der weniger als 50% Abweichung in der Dicke aufweist.

19. Beschichtetes Nahrungsmittel nach Anspruch 18, wobei der gleichmäßige Film weniger als 25% Abweichung in der Dicke aufweist.

20. Beschichtetes Nahrungsmittel nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, wobei die Beschichtung Atom für Atom gebildet ist, um den gleichmäßigen Film zu bilden.

21. Verfahren zur Herstellung des Nahrungsmittels nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren das Beschichten des Nahrungsmittels durch Plasmaabscheidung oder Zerstäuben mit einer Beschichtung eines anorganischen Materials, die zu wenigstens 80% kontinuierlich ist und die zumindest einen Teil des eßbaren Produktes bedeckt, umfasst.







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