DE69530457T3

DE69530457T3 - Polyester oder polycarbonate als kaumasse für kaugummi

Info

Publication number: DE69530457T3
Application number: DE69530457T
Authority: DE
Inventors: Dirk Wybe Grijpma; Johannes Franciscus Laimböck; Albert Johan Pennings
Original assignee: Tate and Lyle PLC
Current assignee: Tate and Lyle PLC
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1995-10-13
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2015-10-14
Also published as: DE69530457D1; JP4164604B2; FI119715B; FI954867A; EP0711506B1; JPH08196214A; EP0711506A2; EP0711506A3; DE69530457T2; EP0711506B2; FI954867A0; NL9401703A; US5672367A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kaugummi-Formulierung, die verbesserte Eigenschaften im Hinblick der Degradierbarkeit besitzt.
Es ist bekannt, daß Kaugummi in einem gewissen Ausmaß an der Umweltverschmutzung beteiligt ist, insofern, daß es sehr schwer zu entfernen ist, wenn es nach der Verwendung überhaupt entfernt werden kann. Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Anzahl an Bestandteilen des Kaugummis durch Bestandteile zu ersetzen, die entweder durch den Benutzer während des Kauens aufgenommen werden, oder die eine weniger geringe Biodegradierbarkeit als die Bestandteil haben, die konventioneller Weise verwendet werden. EP-A-566 174 z. B. offenbart die Verwendung eines konventionellen Elastomers in Kombination mit einem vollständig oder teilweise gehärteten Öl. Es ist wahr, daß bei der Verwendung dieser Formulierung das schwer degradierbare Paraffin durch einen anderen Bestandteil ersetzt werden kann, aber die Probleme, die mit der Verwendung konventioneller, oft synthetischer Elastomere, zusammenhängen, bleiben bestehen.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der überraschenden Einsicht, daß es möglich ist, die konventionellen nicht-degradierbaren Elastomere, die in der Kaumasse eines Kaugummis verwendet werden durch biodegradierbare Polymere zu ersetzen. In Kombination mit anderen biodegradierbaren Zusatzstoffen, wird so ein Kaugummi erhalten, dessen organische Bestandteile nach der Verwendung biodegradierbar sind.
Die Erfindung betrifft ein biodegradierbares (bioabbaubares), d. h. ein in der Umwelt degradierbares Kaugummi, das einen oder mehrere konventionelle Kaugummibestandteile umfaßt, und in der Kaumasse eingeschlossen mindestens ein biodegradierbares Polymer hat, das aus der Gruppe aus Polyester und Polycarbonaten, mit einer Glasumwandlungstemperatur von maximal 37°C ausgewählt ist, wobei das Polymer chemisch instabile Bestandteile in der Polymerkette enthält. Das biodegradierbare Polymer ausgewählt aus der Gruppe von Polyester und Polycarbonaten ist ein Polyester auf Basis von einem oder mehreren cyclischen Ester, wie Lactid, Glycolid, TMC und ε-Caprolacton.
Solche chemisch unstabilen Bestandteile werden unter dem Einfluss von Licht oder hydrolytisch in Bestandteile gespalten, die Bevorzugterweise wasserlöslich und ungiftig sind.
Erfindungsgemäß umfaßt das biodegradierbare Kaugummi einen oder mehrere konventionelle Kaugummibestandteile und als Kaumassenbasis mindestens einen Polyester mit einer Glasumwandlungstemperatur von maximal 37°C. Der Polyester basiert auf einem Polymerisierungsprodukt aus einem oder mehreren typischen Estern, die beispielsweise Lactid, Glycolid, Trimethylencarbonat, δ-Valerolacton, β-Propiolacton und ε-Caprolacton ausgewählt sind. Solche Polyester können beispielsweise in Form von Blockcopolymeren oder als Gemisch aus zwei oder mehreren Homo- und/oder Copolymeren verwendet werden.
Es wird bevorzugt, eine Kaumassengrundlage zu verwenden, die auf einem Copolymer oder einem Block- oder Pfropfcopolymer eines Lactids und einem oder mehreren cyclischen Estern, wie beispielsweise Glycolid, Trimethylencarbonat, δ-Valerolacton, β-Propiolacton und ε-Caprolacton basiert, zu verwenden, oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren Polymeren, wobei mindestens eins der Polymere Lactid enthält. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist es bevorzugt, Systeme zu verwenden, die mindestens 50 Gew.-% an Lactid-Einheiten enthalten, mehr bevorzugt mindestens 80%, bezogen auf das auf die Gesamtheit der Polymere.
Die Herstellung solcher Polymere zur Verwendung als Kaumassengrundlage kann auf konventionelle Weise durchgeführt werden, z. B. durch Ringöffnungspolymerisierung in Gegenwart geeigneter Katalysatoren. Diese Katalysatoren können aus Verbindungen von Transitionsmetall beruhen, welche bevorzugt den GRAS-Status haben (generally recognised as safe, im allgemeinen als sicher anerkannt).
Überraschenderweise wurde herausgefunden, daß mit solchen biodegradierbaren Polymeren ein. Kaugummi erhalten werden kann, das eine Struktur und Kaueigenschaften hat, die denen eines Kaugummis vergleichbar sind, das auf konventionellen, nicht-degradierbaren Elastomeren beruht. Es wurde weiterhin herausgefunden, daß die Klebrigkeit solch eines Kaugummis an anderen Materialien und insbesondere auf Steinen und glatten Oberflächen relativ gering ist. Dies bedeutet, daß solch ein Kaugummi von Steinen mit weniger Aufwand entfernt werden kann.
Gegebenenfalls enthält das Kaugummi gemäß der Erfindung zusätzlich zu dem biodegradierbaren Elastomerbestandteil, der bereits beschrieben wurde, einen oder mehrere weitere biodegradierbare Kaumassengrundlagenbestandteile, die zusammen eine wasserunlösliche kaubare Kaumassenbasis bilden. Des weiteren enthält das Kaugummi im allgemeinen einen wasserlöslichen Teil und einen wasserunlöslichen Geschmacksbestandteil. Diese mindestens zwei Bestandteile werden im allgemeinen während des Kauens im Mund aufgenommen, wobei der wasserunlösliche Geschmacksbestandteil zusammen mit dem wasserlöslichen Bestandteil aus der Kaumassengrundlage diffundiert.
Die geeigneten Kaumassengrundlagenbestandteile sind z. B. die Bestandteile, die in der oben genannten europäische Patentanmeldung 566 174 beschrieben sind, wie beispielsweise eine vollständig ausgehärtete Stearinfraktion. Die Kaumassenbasis kann außerdem noch weitere biodegradierbare Bestandteile wie beispielsweise Emulgatoren und Kaumassengrundlagenlösungsmittel enthalten. Geeignet als Emulgatoren sind z. B. Lecithin und Fettsäuremonoglyceride, Diglyceride und Triglyceride.
Die Kaumassengrundlage kann Füllstoffe enthalten, wie beispielsweise Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Talk, Tricalciumphosphat wie auch Gemische daraus. Die Menge des Füllmittels beträgt im allgemeinen 10 bis 15% der Kaumassengrundlage. Falls gewünscht kann die Kaumassengrundlage auch Antioxidationsmittel enthalten, welche natürlich für diese geeignet sein müssen. Geeignete Antioxidationsmittel schließen Butylhydroxidanisol und Butyhydroxidtoluol ein. Geeignete Mengen dieser Antioxidationsmittel liegen zwischen 0,01 und 0,1 Gew.-%. bezogen auf die Kaumassengrundlage.
Der wasserlösliche Bestandteil des Kaugummis, der bevorzugt 5 bis 95% des Kaugummis beträgt, und mehr bevorzugt 10 für 50 Gew.-%, umfaßt beispielsweise Weichmacher, Süßungsmittel und Kombinationen daraus. Die Weichmacher oder Enthärtungsmittel werden zum Kaugummi hinzugegeben, um die Kaubarkeit und das Mundgefühl des Kaugummis zu verbessern. Weichmacher oder Enthärtungsmittel machen im allgemeinen 0,5 bis 15 Gew.-% des Kaugummis aus. Beispiele sind Glycerin, Lecithin und Kombinationen daraus. Der wasserlösliche Bestandteil enthält ebenfalls beispielsweise Sorbitol, hydrogenierte Stärkehydrolysate, Zuckerrohr, Zuckersirup und Kombinationen daraus wie auch Saccharide, die Komponenten enthalten, die konventionellerweise in einem Kaugummi verwendet werden, u. a., Sucrose, Dextrose, Maltose, Dextrin, getrockneten Invertzucker, Fructose, Levulose, Galactose alleine oder in Kombination. Zuckerfreie Süßungsmittel umfassen Bestandteile, die Süßungscharakteristika haben, aber frei von den bekannten Zuckern sind, und umfassen beispielsweise Zuckeralkohole wie beispielsweise Sorbitol, Mannitol, Xylitol, hydrogenierte Stärkehydrolysate, Maltitol wie auch die bekannten Süßungsmittel Aspartam, Sucrose, Acesulfam und Saccharid entweder allein, oder in Kombination.
Der Kaugummi kann außerdem eine Menge eines Geschmacksmittels enthalten, welches bevorzugt zwischen 0,1% und 10 Gew.-% des Kaugummis ausmacht. Geeignete Geschmacksmittel sind allgemein die bekannten Nahrungsmittel zugelassenen Geschmacksmittel wie beispielsweise Öle von Pflanzen und Früchten, wie beispielsweise Zitronenöl, Fruchtextrakte, Pfefferminzöl, Nelkenöl, Anisöl. Es ist auch möglich artifizielle Geschmacksstoffe zuzugeben.
Zusätzliche Inhaltsstoffe wie beispielsweise Farbstoffe und medizinische Bestandteile wie auch Mundmodifikatoren können ebenfalls zum Kaugummi hinzugegeben werden.
Im allgemeinen wird der erfindungsgemäße Kaugummi durch sukzessives Hinzugeben der verschiedenen Kaugummiinhaltsstoffe in ein geeignetes Mischgerät hergestellt. Nachdem die Inhaltsstoffe gut durchgemischt wurden, wird das Gemisch aus dem Mischgerät ausgeschüttet und in die gewünschte Form gebracht, z. B. durch Walzen oder Schneiden, Extrudieren oder Pelletieren. Im allgemeinen werden die Inhaltsstoffe zuerst durch Schmelzen der Kaumassengrundlage gemischt, welche in einen Rotationsmixer gegeben wird. Die Grundlage kann auch im Mixer selbst geschmolzen werden. Die Farbstoffe werden bevorzugt zu diesem Zeitpunkt hinzugegeben. Ein Weichmacher wurde dann zusammen mit dem Süßungsmittel und einem Teil des Füllmittels in den Mischer gegeben. Die gegebenenfalls zusätzlich benötigten Bestandteile können als nächstes hinzugegeben werde. Nachdem das Mischen vollendet worden ist, wird der Kaugummi aus dem Mischgerät herausgenommen und in die gewünschte. Form gebracht.
Die Erfindung wird nun in und durch die folgenden Beispiele vorgestellt.
BEISPIEL 1
Ein amorphes nicht-kristallisierbares Copolymer aus 80 mol-% L-Lactid und 20 mol-% D-Lactid wurde durch Ringöffnungspolymerisierung in der Schmelze hergestellt. In Gegenwart von 0,1 Gew.-% Zinnoctoat als Katalysator. In diesem Polymer wurde eine Menge von 20 Gew.-% an ε-Caprolacton hinzugegeben, worauf unter Stickstoff und mit kontinuierlichem mechanischen Rühren das Gemisch auf 150°C erwärmt wurde. Zu dem homogenen Gemisch wurden wieder 0,1 Gew.-% Zinnoctoat als Katalysator hinzugegeben, worauf die Polymerisierung vollendet wurde.
Das erhaltene Polymer hat eine Glasumwandlungstemperatur (DSC, Erwärmungsrate 10°C/min) von 15°. Während des Kauens des polymeren Materials wurde ein Kaugefühl zur Verfügung gestellt, das dem eines konventionellen Kaugummis stark ähnelt. Die Abbauprodukte dieses Copolymers sind L-Milchsäure, D-Milchsäure und ω-Hydroxyhexansäure, alle nicht-toxischen und wasserlöslichen Verbindungen.
Auf der Grundlage dieses Polymers wurde ein Kaugummi unter Verwendung konventioneller Additive und Verfahren hergestellt.
BEISPIEL 2
Auf Grundlage des Copolymers aus Beispiel 1 als Kaumassengrundlage wurden eine Anzahl an Arten von Kaugummis mit den folgenden Zusammensetzungen hergestellt.

– 64 Gew.-% Zucker und Süßmittel (Sorbitol, Xylitol und Saccharin), 1 Gew.-% Aroma und 35 Gew.-% Kaumassenbasis und Emulgator.
– 40 Gew.-% Zucker, 2% Aroma und 58% Gew.-% Kaumassenbasis und Emulgator.
– 35 Gew.-% Zucker, 3 Gew.-% Aroma und 62 Gew.-% Kaumassenbasis und Emulgator.

BEISPIEL 3
Eis amorphes nicht-kristallisierbare Copolymer aus 25 mol-% L-Lactid, 25 mol-% D-Lactid und 50 mol-% ε-Caprolacton wurde durch Ringöffnungspolymerisierung in der Schmelze hergestellt, in Gegenwart von 0,1 Gew.-% Zinnoctoat als Katalysator.
Das erhaltene Polymer hat eine Glasumwandlungstemperatur (DSC, Erwärmungsrate 10°C/Min) von –10°C.
Zu dem gebildeten Polymer wurden unter Stickstoff 40 Gew.-% Sorbitol und eine sehr kleine Menge eines Emulgators hinzugegeben und mechanisch gemischt. Während des Kauens ergab das polymere Material ein Kaugefühl, das dem eines konventionellen Kaugummis stark ähnelte.
BEISPIEL 4
Beispiel 3 wurde wiederholt, außer daß anstelle von Sorbitol 20 Gew.-% an Glycerol hinzugegeben wurde.

Claims

Bioabbaubares, d. h. in der Umwelt abbaubares Kaugummi, umfassend eine oder mehrere herkömmliche Kaugummikomponenten und als Gummibasis mindestens ein bioabbaubares Polymer, ausgewählt aus der Gruppe von Polyestern und Polycarbonaten, wobei das Polymer eine Glasübergangstemperatur von höchstens 37°C hat und wobei das Polymer in der Polymerkette chemisch instabile Verbindungen, die unter dem Einfluss von Licht und/oder hydrolytisch aufbrechen, enthält. wobei das bioabbaubare Polymer, ausgewählt aus der Gruppe von Polyestern und Polycarbonaten, ein Polyester ist auf Basis von einem oder mehreren cyclischen Estern, wie Lactid, Glycolid, TMC und epsilon-Caprolacton.
Kaugummi gemäss Anspruch 1, wobei der Polyester ein Copolymer von Lactid und epsilon-Caprolacton ist.
Kaugummi gemäss Anspruch 1 oder 2, wobei der Polyester ein Blockcopolymer von Lactid und epsilon-Caprolacton ist oder eine Mischung eines Lactidpolymers und eines epsilon-Caprolactonpolymers.
Kaugummi gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Zusatzstoffe eine oder mehrere Komponenten anwesend sind, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Füllmitteln, Antioxidanzien, Weichmachern, Süßmitteln, aromatisierenden Substanzen, farbgebenden Substanzen, medizinischen Komponenten und Mundkonditionierern.
Kaugummi gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gummibasis in einer Menge von 5 bis 95 Gew.-% vorhanden ist, während weitere Zusatzstoffe mit 5 bis 95 Gew.-% anwesend sind.
Kaugummi gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei weitere medizinische und/oder mundkonditionierende Komponenten anwesend sind.
Verwendung von mindestens einem bioabbaubaren Polymer, enthaltend chemisch instabile Verbindungen in der Polymerkette, und mit einer Glasübergangstemperatur von höchstens 37°C, dieses Polymer ist ausgewählt aus der Gruppe von Polyestern und Polycarbonaten als Gummibasis für bioabbaubaren Kaugummi; wobei das bioabbaubare Polymer, ausgewählt aus der Gruppe von Polyester und Polycarbonaten, ein Polyester ist auf Basis von einem oder mehreren cyclischen Estern, wie Lactid, Glycolid, TMC und epsilon-Caprolacton.