Die Erfindung betrifft eine Kaugummimasse und ein Verfahren zum Ausformen von Kaugummi mittels additiver Fertigung, auch 3D- Druck genannt.

Beim 3D-Druck werden computergestützt dreidimensionale Objekte aus zweidimensionalen Strukturen schichtweise aufgebaut. Der 3D-Druck bzw. additive Fertigung von essbaren Substanzen ist bekannt. WO2014/190168 beschreibt ein 3D Drucker bei welchem mit individuellen Druckmassen aus mehreren heizbaren Kartuschen gedruckt werden kann. US2016/0106142 beschreibt ein System bei dem Mahlzeiten bedarfsgerecht, individuell und automatisiert hergestellt werden können. In "The World of Food Ingredients " , CNS Media BV, Arnhem, Netherlands; Ausgabe: September 2016, Seite 41 werden verschiedene Konzepte für 3D Druck im Lebens ^¬ mittelbereich tabellarisch aufgeführt.

In https://3dprint.com/44851/gumjet-3d-printer/ wird 3D ge- druckter Kaugummi vorgestellt. Es werden Objekte durch schicht ^¬ weise Extrusion hergestellt. Nachteilig hier ist die sichtbare Separation in unterschiedliche Phasen verbunden mit einer schlechten optischen Auflösung. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kaugummimasse zur Verfügung zu stellen, die besonders geeignet ist zum Ausformen von 3D- gedrucktem Kaugummi .

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kaugummimasse die auf Tro- ckenbasis gerechnet 5 - 50 Gew.% Maltitol, 5 - 30 Gew.% Manni- tol, 5 - 25 Gew.% Polyvinylacetat , 1 - 15 Gew.% Vinylacetat- Vinyllaurat -Copolymer, 0,5 - 5 Gew.% Geliermittel, 1 - 7 Gew.% mindestens einen Emulgator, 0,1 - 3 Gew.% Triacetin und 1 - 10 Gew.% Fett sowie bezogen auf das Gesamtgewicht der Kaugummimas- se 4 - 15 Gew.% Wasser enthält.

Bevorzugt enthält die Kaugummimasse auf Trockenbasis gerechnet 15 - 30 Gew.% Maltitol, 10 - 25 Gew.% Mannitol, 12 - 25 Gew.% Polyvinylacetat , 3 - 15 Gew.% Vinylacetat-Vinyllaurat - Copolymer, 2 - 4 Gew.% Geliermittel, 2 - 6 Gew.% mindestens ei ^¬ nen Emulgator, 1 - 3 Gew.% Triacetin und 2 - 8 Gew.% Fett sowie bezogen auf das Gesamtgewicht der Kaugummimasse 4 - 15 Gew.% Wasser.

Mit der erfindungsgemäßen Masse gelingt es, dreidimensionale Objekte in deutlich höherer optischer Auflösung mittels an sich bekannter 3-D Druckverfahren unter definierten Bedingungen zu drucken. Die Auflösung kann beispielsweise durch die Schicht ^¬ dicke definiert werden. Mit der erfindungsgemäßen Masse lassen sich im 3-D Druck Schichtdicken kleiner 1 mm realisieren.

Die erfindungsgemäße Kaugummimasse enthält bevorzugt 6-12

Gew.%, besonders bevorzugt 8-11 Gew.% Wasser bezogen auf das Gesamtgewicht der Kaugummimasse.

Gegebenenfalls enthält die Kaugummimasse noch Isomaltulose (Pa- latinose) , für Kaugummi übliche Aromen, Säuren (z.B. Zitronen- säure, Weinsäure, Äpfelsäure) , sowie in Lebensmittel zugelasse ^¬ ne Farbstoffe und Feuchthaltemittel. Vorzugsweise ist Isomaltu ^¬ lose in der erfindungsgemäßen Kaugummimasse vorhanden.

Bevorzugt enthält die Kaugummimasse keine weiteren Bestandtei- le.

Bevorzugt werden Polyvinylacetate mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht Mw von 10.000 bis 60.000, besonders bevorzugt 15.000 bis 50.000.

Das gewichtsmittlere Molekulargewicht Mw wurde bestimmt mittels Size Exclusion Chromatography (SEC) gegen Polystyrol-Standard, in Tetrahydrofuran (THF) , bei 40°C, Flow Rate 1,2 ml/min. Es können auch Gemische von Polyvinylacetaten mit unterschiedlichem Molekulargewicht eingesetzt werden.

Das Vinyllaurat-Vinylacetat-Copolymer besitzt vorzugsweise ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw von 50.000 bis 600.000, besonders bevorzugt 100.000. bis 400.000. Das Vinyllaurat- Vinylacetat-Copolymerisat enthält vorzugsweise 10 bis 50 Gew.%, Vinyllaurat-Einheiten und 50 bis 90 Gew.% Vinylacetat- Einheiten, besonders bevorzugt 15-25 Gew.% Vinyllaurat- Einheiten und 75 bis 85 Gew.% Vinylacetat-Einheiten . Es können auch mehrere Vinyllaurat-Vinylacetat-Copolymere mit unter ^¬ schiedlicher Copolymerisat-Zusammensetzung und/oder unterschiedlichem Molekulargewicht eingesetzt werden.

Maltitol, ein Zuckeraustauschstoff, ist ein Disaccharid aus der Gruppe der Polyole, das durch Hydrierung von Maltose gewonnen wird. Im Handel ist es auch als hoch konzentrierter Maltitol Sirup erhältlich, der durch Hydrierung von Stärkehydrolysaten hergestellt wird. Dieses Produkt enthält 50 - 80 Gew.% Maltitol bezogen auf Trockensubstanz. Mannitol findet ebenfalls als Zu- ckeraustauschstoff (E 421) Verwendung. Es wird durch Hydrierung von Fructose hergestellt.

Als Fette kommen in Betracht tierische Fette wie z.B. Talg und Schmalz, sowie pflanzliche Fette und Öle, z.B. Kakaobutter, Palmöl, Palmkernöl, Erdnussöl, Rapsöl, Olivenöl, Soj abohnenöl , Baumwollsamenöl , die auch gehärtet sein können. Die pflanzli ^¬ chen Öle können auch voll- oder teilhydriert sein.

Geliermittel sind Substanzen, die in Wasser quellen oder Wasser binden. Geeignete Geliermittel sind z.B. Gelatine, Alginate,

Carrageen, Cellulosederivate, Pektin, modifizierte Stärken. Be ^¬ sonders geeignet ist Gelatine. Gelatine ist ein Stoffgemisch aus geschmacksneutralen tierischen Proteinen. Hauptbestandteil ist denaturiertes bzw. hydrolysiertes Kollagen, das aus dem Bindegewebe verschiedener Tierarten, vor allem Schweinen und Rindern gewonnen wird.

Geeignete Emulgatoren sind in der Lebensmittelbranche übliche Substanzen wie z.B. Lecithine, Sucroseester, Glycerinester von Fettsäuren (Zusatzstoff: E471), acetylierte Glycerinester von Fettsäuren (E472a) , acetylierte Monoglyceride wie z.B. Milch- säuremonoglyceride (E 472 b) , Zitronensäuremonoglyceride (E 472 c) , Weinsäuremonoglyceride (E 472 d) und Diacetylweinsäuremono- glyceride (E 472 e) . Besonders geeignet sind Lecithin, Glyceri- nester von Fettsäuren (Zusatzstoff: E471), acetylierte Glyceri- nester von Fettsäuren (E472a) .

Triacetin oder Glycerintriacetat ist ein zugelassener Lebens- mittelzusatzstoff (E1518) und wird in Kaugummi oder als Träger für Aromen verwendet.

Isomaltulose wird durch Fermentation aus Rübenzucker gewonnen und wird unter dem Namen Palatinose vertrieben. Bevorzugt ist eine Konzentrationen in der Kaugummimasse bezogen auf Trockensubstanz von 1- 45 Gew.%., besonders bevorzugt von 10 - 40 Gew . % .

Als Feuchthaltemittel sind Glycerin, Sorbitol oder Mischungen daraus geeignet. Sorbitol ist als kristalline Festsubstanz oder als hochkonzentrierter Sirup erhältlich.

Die erfindungsgemäße, druckbare Kaugummimasse wird in einem Kochprozess hergestellt. Die Polyole werden durch Zugabe von wenig Wasser in der Wärme gelöst. Nach Zugabe von Emulgatoren und Fett wird die Masse auf eine Temperatur von 125 - 145°C er ^¬ hitzt und gekocht. Je nach Kochtemperatur kann die finale

Feuchte im Produkt eingestellt werden. Anschließend werden die beiden Polymeren (PVAc, VA-VL-Copolymer) zugegeben und homogen vermengt. Die Polymere können auch in vorgemischter Form verwendet werden. Danach wird die Masse auf 80 - 110°C, bevorzugt auf 90 - 100°C abgekühlt. Das in Wasser vorgequollene und ge ^¬ löste Geliermittel wird anschließend untergerührt. In der Süß ^¬ warenbranche übliche Aromen wie z.B. Minz- und Fruchtaromen, sowie gegebenenfalls Lebensmittelsäuren (z.B. Zitronen-, Weinoder Äpfelsäure) sowie Farbstoffe, Süßstoffe (z.B. Acesulfam, Aspartam, Aspartam-Acesulfam-Salz, Cyclamat, Saccharin, Sucra- lose, Thaumatin, Neohesperidin, Neotam, Stevioside) und Feuchthaltemittel (z.B. Glycerin oder Sorbitol) können untergemischt werden. Die verwendeten Aromen können öllöslich oder wasserlöslich sein. Bevorzugt werden öllösliche Aromen eingesetzt. # Durch Ausrollen und Schneiden oder Extrusion wird der Kaugummi in seine gewünschte Form gebracht und verpackt. Die Erfindung betrifft ferner ein Druckverfahren bei welchem die erfindungsgemäße Kaugummimasse in einer Kartusche in einem beheizten Druckkopf erwärmt und damit ein dreidimensionales Ob- jekt in Schichten gedruckt wird.

Zur Durchführung des 3D Druckverfahrens wird die erfindungs ^¬ gemäße Masse in geeignete Kartuschen gefüllt und gedruckt. Für den 3D-Druck eignet sich bekannte käuflich erhältliche Drucker, wie z.B. das 3D Food Printing System Bocusini® der Fa.

Print2Taste GmbH. Das Bocusini®-System beruht auf einem 3D- Kunstoffdrucker der Fa. Printrbot. In diesem System wird die Kartusche auf eine definierte Temperatur, vorzugsweise 50-95°C, gebracht und der Kartuscheninhalt durch einen Stempel ausge ^¬ drückt. Der Drucktisch bewegt sich in x, y-Richtung, während die Kartusche in ihrer z-Achse gesteuert werden kann. Die Druckob ^¬ jekte werden so Schicht-für-Schicht aufgebaut. Der Kartuschen ^¬ inhalt ist durch die erhöhte Temperatur flüssig und erstarrt nach dem Druckvorgang.

Alternativ ist eine Verwendung der Kaugummimasse in Granulat ^¬ form oder als Filament möglich. Die erfindungsgemäße Masse wird dabei in einem Extruder verflüssigt. Die bevorzugte Drucktemperatur mit der erfindungsgemäßen Kaugummimasse ist 60-95°C, bevorzugt 80 - 90 °C.

Der 3D-Drucker wird z.B. durch eine Repetier-Software gesteu ^¬ ert, die als Firmware erhältlich ist und üblicherweise verwen- det wird, um Drucker mit der „Fused Deposition Modeling"-

Technologie anzusteuern. Bei diesem FDM-Verfahren werden Objekte aus Kunststoff-Filamenten schichtweise als Schmelzschicht aufgebaut. Eine alternative Software zur Druckersteuerung ist Simply3D. Als Vorlage von Objekten dienen sog. STL-Dateien, in denen die geometrischen Parameter des Druckobjekts aufbereitet sind . Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung :

Beispiel 1: Herstellung einer druckbaren Kaugummimasse

300 g Maltitolsirup (Maltidex M16311, Fa. Cargill; Trockensub ^¬ stanz 75%, 74.9% Maltitol in der Trockensubstanz) werden mit 85 g Mannitol, 40 g Wasser, 10 g Glycerin, 30 g Palmöl und 3 g acetylierte Monoglyceride (Acetem, Fa. Danisco) vermischt und zum Sieden erhitzt. Bei weiterem Erhitzen steigt durch das Auf- konzentrieren die Siedetemperatur an.

Bei einer Temperatur von 136°C werden 90 g Polyvinylacetat (mittleres Molekulargewicht Mw = 15.000) sowie 30 g Vi- nylacetat-Vinyllaurate (VINNAPAS® B 500/20 VL, Wacker Chemie AG; Copolymer aus 20% Vinyllaurat und 80% Vinylacetat) zugege- ben und die Mischung bei einer Temperatur von 135-140°C gerührt, bis eine homogene Mischung erhalten wird.

Anschließend werden 5 g Triacetin, 5 g Zitronensäure, 7 g Zit ^¬ ronenaroma, sowie eine Lösung von 13 g Gelatine (Rind, 140 Bloom) in 20 g heißem Wasser (85 °C) zugegeben und gemischt. Die noch flüssige Masse wird in Kartuschen abgefüllt.

Beispiel 2: Herstellung einer druckbaren Kaugummimasse

150 g Maltitolsirup (Maltidex M16311, Fa. Cargill; Trockensub ^¬ stanz 75%, 74.9% Maltitol in der Trockensubstanz) werden mit 120 g Mannitol, 50 g Wasser, 10 g Glycerin, 35 g Kokosfett, 3 g acetylierte Monoglyceride (Acetem, Fa. Danisco), 2 g Lecithin vermischt und 4 g Triacetin zum Sieden erhitzt. Bei weiterem Erhitzen steigt durch das Aufkonzentrieren die Siedetemperatur an .

Bei einer Temperatur von 140°C werden 75 g Polyvinylacetat (mittleres Molekulargewicht Mw = 25.000) sowie 45 g Vi- nylacetat-Vinyllaurate (VINNAPAS® B 500/20 VL, Wacker Chemie AG; Copolymer aus 20% Vinyllaurat und 80% Vinylacetat) zugege ^¬ ben und die Mischung bei einer Temperatur von 140 °C gerührt, bis eine homogene Mischung erhalten wird. Die Masse wird auf 95°C abgekühlt. Anschließend werden 6 g Äpfelsäure, 6 g Oran ^¬ genaroma, 1,6 g Sunsetgelb FCF (E110) sowie eine Lösung von 10 g Gelatine (Rind, 140 Bloom) in 16 g heißem Wasser (85 °C) zu- gegeben und gemischt. Die noch flüssige Masse wird in Kartu ^¬ schen abgefüllt.

Beispiel 3: Herstellung einer druckbaren Kaugummimasse

175 g Maltitolsirup (Maltidex M16311, Fa. Cargill; Trockensub ^¬ stanz 75%, 74.9% Maltitol in der Trockensubstanz) werden mit 100 g Mannitol, 50 g Wasser, 8 g Sorbitol, 38 g teilhydriertes Rapsöl, 2,5 g acetylierte Monoglyceride (Acetem, Fa. Danisco) , 2,5 g Lecithin vermischt und zum Sieden erhitzt. Bei weiterem Erhitzen steigt durch das Aufkonzentrieren die Siedetemperatur an .

Bei einer Temperatur von 142°C werden 75 g Polyvinylacetat (mittleres Molekulargewicht Mw = 25.000) sowie 45 g Vi- nylacetat-Vinyllaurate (VINNAPAS® B 500/20 VL, Wacker Chemie AG; Copolymer aus 20% Vinyllaurat und 80% Vinylacetat) zugege ^¬ ben und die Mischung bei einer Temperatur von 140 °C gerührt, bis eine homogene Mischung erhalten wird. Die Masse wird auf 90°C abgekühlt. Anschließend werden 5 g Minzöl, 4.5 g Triacetin sowie eine Lösung von 8 g Gelatine (Schwein, 200 Bloom) in 12 g heißem Wasser (80 °C) zugegeben und gemischt. Die noch flüssige Masse wird in Kartuschen abgefüllt.

Beispiel 4 : Drucken eines dreidimensionalen Kaugummis unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Kaugummimasse

In einem 3D Food Printing System Bocusini® der Fa. Print2Taste wird eine Kartusche eingesetzt, die mit der Kaugummimasse aus Beispiel 1 gefüllt ist und die Kartusche auf 85°C für 30 Minu ^¬ ten temperiert.

Der Bocusini®-Drucker wir über einen Rechner mithilfe der Soft- wäre „Repetier Host" gesteuert. Als Testobjekt dient ein Hyper ^¬ boloid mit einer Höhe von ca. 5 cm. Die STL-Datei dafür kann beispielsweise von www.thingiverse.com erhalten werden. Das Objekt kann mit einer Schichthöhe von 0,5 mm gedruckt werden. Das erhaltene Druckobjekt hat eine ansprechende Form und lässt sich gut kauen.

Beispiel 5: Herstellung und Drucken einer bevorzugten Kaugummimasse mit Palatinose Eine Mischung aus 80 g Maltitolsirup (Maltidex Ml 6311, Fa. Car- gill; Trockensubstanz 75%, 74.9% Maltitol in der Trockensub ^¬ stanz), 65 g Mannitol, 215 g Palatinose (Fa. Beneo) , 26 g Palm ^¬ öl , 5 g Acetem, 15 g Glycerin, 3 g Lecithin und 35 g Wasser werden zum Sieden erhitzt und solange gekocht, bis die Tempera ^¬ tur der Mischung 142°C beträgt. Dann werden 100 g Polyvi- nylacetat (mittleres Molekulargewicht Mw = 15.000) sowie 20 g Vinylacetat-Vinyllaurate (VINNAPAS® B 500/40 VL, Wacker Chemie AG; Copolymer aus 40% Vinyllaurat und 60% Vinylacetat) zugege- ben und die Masse homogenisiert.

Anschließend werden 7 g Orangenaroma, 5 g Triacetin sowie eine Lösung von 15 g Gelatine (Schwein, 240 Bloom) in 28 g heißem Wasser (85 °C) zugegeben und gemischt. Die noch flüssige Masse wird in Kartuschen abgefüllt.

Wie in Beispiel 4 beschrieben wird ein dreidimensionales Objekt gedruckt. Das gedruckte Objekt zeichnet sich durch eine noch bessere optische Auflösung auf.

Vergleichsbeispiel 1 : Drucken eines dreidimensionalen Kaugummis unter Verwendung einer kommerziellen Kaugummimasse.

Eine für das Bocusini®-System geeignete Kartusche wird mit ei ^¬ nem kommerziell erhältlichen zuckerfreien Streifen-Kaugummi (Wrigleys Orbit Spearmint) mit Minzgeschmack gefüllt. Die Kar ^¬ tusche wird auf 85°C für 30 Minuten temperiert. Der Druck eines dreidimensionalen Gegenstands mit dem Bocusini® Food Printer ist nicht möglich. Die gedruckte Masse bildet bei mehrschichti ^¬ gem Aufbau keinen formstabilen Körper aus, zerfließt und zeigt eine Phasentrennung. Auch der Versuch mit zuckerhaltigem Kaugummi /Chewing gum) und zuckerhaltigen Blasenkaugummi (Bubble gum) misslingt. In beiden letztgenannten Fällen ist die Viskosität der Massen bei 80 - 100°C zu groß, um aus der Kartusche ausgedrückt werden zu können.

Vergleichsbeispiel 2 : Drucken eines dreidimensionalen Kaugummis unter Verwendung einer Kaugummimasse gemäß Bsp. 5 aus US2016- 0120205.

Eine Mischung aus 60 g Mannitol und 270 g Maltitol-Sirup (Fest ^¬ gehalt: 70%) werden auf 140 °C gekocht. In die heiße Masse wer- den 35 g Polyvinylacetat (VINNAPAS® B 1.5 sp, Mittlere Molmas ^¬ se: 15.000), 42 g Vinylacetat-Vinyllaurate-Copolymer (VINNAPAS® B 500/20 VL, Wacker Chemie AG; Copolymer aus 20% Vinyllaurat und 80% Vinylacetat) und 10 g mikrokristallines Wachs vermengt und 15 Minuten bei 130°C gerührt. Anschließend werden 50 g

Palmöl und 5 g Acetem zugegeben und gerührt, bis eine homogene Masse entstanden ist. Bei 115 °C werden dann noch unter Rühren 8 g Triacetin, 5 g Glycerinmonostearat und 3 g Lecithin zugege ^¬ ben. Nach weiterem Abkühlen auf 95°C wird eine Lösung von 6 g Gelatine (vom Rind, Bloom 140) in 12 g Wasser zugegeben. Zum

Schluss werden 5 g Orangenaroma, 4.5 g Zitronensäure und 0.3 g Aspartam untergemischt und die Masse in Kartuschen gefüllt. Die Kartuschen werden in das Bocusini®-System eingesetzt und auf 90°C temperiert. Bei dieser Temperatur zeigt die Masse Separa- tion, die Fettphase schwimmt auf. Ein Druck mit dem 3D-Drucker war deshalb nicht möglich. Der Versuch musste abgebrochen werden .