ПИЩЕВОЙ ПРОДУКТ, СОДЕРЖАЩИЙ РЕЦЕПТУРУ СТОЛОВОЙ СОЛИ
FOOD PRODUCT CONTAINING TABLE SALT FORMULA

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к продуктам питания (пищевым продуктам), содержащим рецептуры столовой соли, к способам производства таких продуктов; кроме того, оно относится к специфическим рецептурам столовой соли, к способам производства и способам применения таких рецептур столовой соли.
Предшествующий уровень техники
Столовую соль применяют для усиления и обогащения вкуса продуктов питания: она содержит незаменимые минералы для жизни человека и считается частью культуры приготовления пищи. Широко распространенное применение столовой соли также связано с риском и имеет недостатки. Высокий уровень натрия в крови связан с некоторыми заболеваниями или расстройствами, такими как высокое кровяное давление, почечная недостаточность, сердечные приступы. Это приводит к большим эндемическим расходам для общества и является одним из основных факторов быстрого роста стоимости медицинского обслуживания в западных странах. Также известно, что вкус некоторых видов морской соли, например, флер-де-сель, благоприятно отличается от вкуса стандартной столовой соли. Однако такие виды соли трудно получить, и они не отличаются воспроизводимым качеством. Из-за такого невоспроизводимого качества и низкой доступности такие соли нельзя получить в широком промышленном масштабе. Таким образом, необходим надежный и масштабируемый процесс производства для замены таких полезных натуральных солей.
В ряде документов раскрывается и заявляется уменьшение содержания натрия в столовых солях (WO 85/00958, BE 902690, EP 0417062, WO 98/53708, US 2004/0224076) путем замещения натрия хлорида другими различными солями, например, KCl, или различными солями магния. Указанные композиции обеспечивают эффект усиления вкуса соли в пищевом продукте, содержащем такие композиции. Раскрытые композиции содержат относительно высокие количества натрия и не являются удовлетворительными в отношении их вкуса.
Предшествующий уровень техники, относящийся к области восприятия соли и доставки соли, можно лучше разделить на две подобласти, используя разделение на основании характеристик продукта:
A) Отдельная группа заявок по соли относится к сырым продуктам питания, например, супам, соусам, картофельному пюре, напиткам или хлебу. Эта группа продуктов характеризуется тем, что соль присутствует в форме водных ионов, широко распределенных в пищевом материале. Во время приготовления пищи соль добавляют на этапе процесса, где присутствует обилие воды. В результате соль растворяется и однородно распределяется внутри пищевого материала. Особым случаем продуктов являются «готовые к употреблению» порошковые супы (так называемые растворимые супы, в которых ингредиенты присутствуют в виде сухой смеси, но горячая вода, добавляемая потребителем, приводит к растворению соли); эти продукты включают в данную группу потому, что потребитель проводит последний этап обработки во время приготовления супа.
B) Разнообразный набор отдельных заявок по соли касается сухих продуктов питания. Эта группа содержит сухие закусочные продукты, сухие обработанные продукты питания, такие как жареные или печеные чипсы (например, картофельные, рисовые, пшеничные чипсы), сконсы, мучные кондитерские изделия и другие. При приготовлении данной группы материалов соль добавляют в сухой форме во время одного или нескольких различных этапов обработки. Для растворения и перераспределения соли имеется недостаточно жидкости. Потребитель съедает материал без дополнительной обработки, в отличие, например, от растворимых супов (см. группу А).
2
2
Как следует из вышеуказанного описания, в группе A необходимо определять соль в соответствии с ионами, равномерно распределенными в материале. Нет групп катионов и анионов, предназначенных друг для друга. Соли обычно идентифицируются или описываются как смеси специфических солевых ингредиентов с удельным массовым содержанием (например, 90 мас.% NaCl, 8 мас.% KCl, 2 мас.% CaCl·6HO). Однако если посмотреть на пищевой материал, нельзя выделить части ингредиентов среди ионов, составляющих соль.
В то время как можно интуитивно предположить, что восприятие соли зависит только от химического состава, как описано в предшествующем уровне техники (см. выше), авторы настоящего изобретения с удивлением установили, что восприятие соли существенно улучшается в сухих продуктах питания, если обеспечивается специфическая структура и подструктура солевых компонентов. В частности, тот факт, что ингредиенты для столовых солей (например, NaCl, KCl, Ca и Mg хлориды и сульфаты, и другое) можно объединить особым образом, как описано ниже, приводит к отличающемуся и улучшенному восприятию соли при потреблении сухого продукта питания.
Изложение сущности изобретения
Таким образом, главной задачей изобретения является обеспечение сухого продукта питания, преодолевающего одну или несколько проблем известных сухих продуктов питания. В частности, настоящее изобретение нацелено на обеспечение сухих продуктов питания, одновременно обеспечивающих восприятие соли для потребителя и уменьшающих потребление натрия. Кроме того, изобретение нацелено на обеспечение дешевого и воспроизводимого приготовления больших количеств таких продуктов питания и соответствующих рецептур столовой соли. Изобретение также нацелено на обеспечение основных принципов для обозначенных солей, которые могут обеспечивать улучшенную соленость при снижении потребления натрия, и могут быть приспособлены к широкому разнообразию сухих продуктов питания.
Эти цели могут быть достигнуты с помощью продукта питания, определенного в п.1, и рецептуры столовой соли, определенной в п.9. Дополнительные аспекты изобретения раскрываются в описании и независимых пунктах формулы, предпочтительные воплощения раскрываются в описании и зависимых пунктах формулы.
Ниже данное изобретение описано более подробно. Понятно, что различные воплощения, проценты и диапазоны, обеспеченные/раскрытые в этом описании, могут объединяться по усмотрению. Кроме того, в зависимости от конкретного воплощения, избранные определения, воплощения или диапазоны могут не применяться.
Если не указано иначе, в данном описании применяются следующие определения:
Термин «столовая соль» известен в данной области техники. В частности, он обозначает композицию, традиционно содержащую в основном NaCl, предназначенную для потребления человеком, которая может содержать источники фтора и/или йода, а также дополнительные компоненты для улучшения обработки. Этот термин предполагает определенную чистоту всех компонентов, установленную национальным законодательством. Поскольку недавно было установлено, что некоторые неорганические соли воспринимаются языком человека как соленые, столовые соли могут содержать значительные количества других таких солей, а именно солей калия и магния. Это прямо отражает тот факт, что неврологически восприятие солей является комбинацией обнаружения анионов и катионов языком. Однако соленость не является уникальной для NaCl, и поэтому можно применять другие неорганические соли, пригодные для питания человека.
Термин «продукт питания» известен в данной области техники. В частности, он обозначает любой цельный продукт, предназначенный для питания человека. Особо существенными в контексте изобретения являются сухие продукты питания, особенно закусочные продукты питания (например, картофельные чипсы, чипсы тортилья, крекеры, попкорн и тому подобное); зерновые, сконсы, мучные кондитерские изделия. Продукт питания считается «сухим», если он не содержит достаточно воды для растворения всей столовой соли, присутствующей в нем; таким образом, в указанном продукте присутствуют частицы соли. Обычно содержание воды в таком сухом продукте ниже 10 мас.%, предпочтительно ниже 5 мас.%.
2
2
Термин «первичная частица» известен в данной области техники. В частности он обозначает химически однородную частицу диаметром 5-5000 нм, предпочтительно 20-2000 нм. Частица считается химически однородной, если ее химический состав является сходным по всему диаметру частицы. Например, частицы, приготовленные с помощью процесса РПП, такие как частицы NaCl или NaCl/KCl, считаются химически однородными, поскольку такие частицы образуют фазу, считающуюся твердым раствором. В качестве другого примера, NaCl/SiO, изготовленный с помощью РПП, состоит из двух типов химически однородных частиц, которые могут быть произведены одновременно. Изображения, полученные с помощью электронной микроскопии, показывают, что такие материалы состоят из частиц NaCl (однородных в пределах диаметра частиц) и SiO (частиц кремния, также однородных в пределах диаметра этих частиц). Большинство способов приготовления может применяться для одновременного производства двух или более типов химически однородных частиц в пределах одного и того же производственного цикла. Этот прекрасный путь для прямого приготовления смесей существенно облегчает производство и устраняет необходимость дополнительного этапа смешивания. Кроме того, частицы, полученные с помощью процесса перемалывания, считаются химически однородными, поскольку такие частицы считаются кристаллическими или микрокристаллическими. Форма первичных частиц может варьировать в широком диапазоне и зависит от их производства; обычно применяются круглые объекты или остроугольные объекты равных размеров.
В контексте настоящего изобретения термин «структурная единица» применяется как синоним термина «первичная частица»; этот термин дополнительно подчеркивается для применения таких частиц для формирования «агрегатов».
Термин «агрегат» известен в данной области техники. В частности он обозначает агрегацию или агломерацию объектов меньшего размера, в контексте данного изобретения, прежде всего агрегацию или агломерацию структурных единиц.
Термин «распылительный пламенный пиролиз» или «РПП» известен в данной области техники и является специальной формой общего термина пламенного синтеза. В частности он обозначает процесс, в котором частицы синтезируются путем пиролиза распыленной жидкости в пламени. Подробности подходящих аппаратов и параметров процесса можно найти в примерах или в US 2004126298, US 2006229197 или US 2007196259.
Термин «перемалывание» известен в данной области техники. В частности он обозначает процесс, в котором частицы дробятся до частиц меньшего размера. В контексте данного изобретения термин «перемалывание» включает без ограничения размол на шаровой мельнице, например, перемалывание в жидкой среде с помощью шаровой мельницы.
В более общих терминах, в первом аспекте изобретение относится к сухому продукту питания, содержащему рецептуру столовой соли, характеризующемуся тем, что указанная рецептура столовой соли содержит (т.е. включает или состоит из) смесь по меньшей мере двух типов частиц одной или нескольких физиологически пригодных неорганических солей, и в которой по меньшей мере один из типов указанных частиц состоит из первичных частиц, из которых по меньшей мере 50 мас.% (предпочтительно по меньшей мере 70 мас.%) имеют диаметр 5-5000 нанометров.
Данная рецептура изобретения продукта питания имеет соленый вкус при сохранении целостности вкуса с пониженным содержанием натрия. В некоторых особых случаях такой продукт питания также обеспечивает ощущение соленого, но со снижением или при отсутствии металлического или мыло-подобного привкуса, присущего водным растворам подобного состава. Не связываясь с теорией, мы считаем, что размер первичных частиц и их расположение оказывает значительное влияние на качество продукта питания. Такие мелкие частицы столовой соли до настоящего времени не применялись при производстве сухих продуктов питания. Считается, что это обусловлено слегка гигроскопичными свойствами натрия хлорида и других неорганических солей, пригодных для применения в продуктах питания, что делает обработку и хранение таких мелких частиц неудобным или даже невозможным. Если соль хранят во влажных условиях, то она обычно образует блоки. Для сравнения, обычно применяемая столовая соль имеет размер частиц примерно от 100 до 1000 мкм. Вышеописанные малые первичные частицы доступны с применением способов производства, описанных здесь.
Продукт питания из данного изобретения подробно разъясняется ниже.
Первичные частицы: в предпочтительном воплощении изобретение относится к композиции столовой соли, содержащей примерно 70 мас.% частиц, состоящих из NaCl или смеси NaCl/KCl, и не более 30 мас.% частиц одной или нескольких физиологически пригодных неорганических солей. В предпочтительном воплощении указанные смеси NaCl/KCl содержат не менее 50 мас.% NaCl.
В еще одном предпочтительном воплощении по меньшей мере 50 мас.% (особо предпочтительно по меньшей мере 70 мас.%) из всех первичных частиц имеют диаметр 5-5000 нм.
15
12
Агрегаты: в предпочтительном воплощении изобретение относится к продукту питания, как описано здесь, в котором указанные первичные частицы образуют агрегаты, состоящие из 10-10, предпочтительно 10-10 первичных частиц. Образование агрегатов из первичных частиц, как описано выше, дополнительно повышает качество продукта питания. Для специалиста в данной области техники понятно и очевидно, что при образовании агрегата трудно различить индивидуальные соприкасающиеся первичные частицы из-за частичного спекания и образования так называемых перетяжек (см., например, [1]). Такое частичное спекание способствует уплотнению структуры агрегата и может быть проведено нарочно путем нагревания, или прессования, или воздействия разбавленного пара, или их комбинации.
Химический состав: в предпочтительном воплощении изобретение относится к продукту питания, как описано здесь, в котором катион из указанных одной или нескольких физиологически пригодных неорганических солей выбран из группы, состоящей из ионов щелочных металлов (в частности, Na, K), ионов щелочно-земельных металлов (в частности, Mg, Ca, Sr), ионов переходных металлов (в частности, Zn, Fe, Cu, Mn).
4
4
2
4
4
3-
2-
-
2-
-
-
-
-
В предпочтительном воплощении изобретение относится к продукту питания, как описано здесь, в котором анион из указанных одной или нескольких физиологически пригодных неорганических солей выбран из группы, состоящей из фосфатов (в частности, монофосфатов: PO , HPO , HPO ), сульфатов (SO ), силикатов, гидроксидов, галогенидов (в частности, F, Cl, Br, I), карбоната или гидрокарбоната.
4
2
4
2
В другом предпочтительном воплощении изобретение относится к композиции, как описано здесь, в котором указанная физиологически пригодная неорганическая соль выбрана из группы, состоящей из NaCl, CaSO, CaCl, MgSO, MgCl, KCl, как безводных (не содержащих воды), так и гидратированных солей.
Морфология: повышенная соленость продукта питания изобретения может быть осуществлена с помощью структурированных солей со специфической структурой или подструктурой, содержащих другие компоненты, такие как гипс или магния хлорид, или магния сульфат, или калия хлорид. Такие подструктурированные соли могут быть описаны как комплекс агрегатов, состоящий из главного компонента (предпочтительно состоящего из натрия хлорида или смеси натрия и калия хлорида) и второстепенных компонентов (состоящих из одной или нескольких физиологически пригодных солей, как раскрыто здесь). К удивлению, было установлено, что специфические подструктуры или комплексные соли можно приготовить для обеспечения усиления ощущения солености на панели анализов или для группы потребителей, с обеспечением значительного снижения натрия для потребителей. Это удивительное открытие позволяет поддержать вкус и восприятие соли в сухом продукте питания при снижении доставки натрия без применения каких-либо искусственных добавок, таких как глутамат или другие усилители вкуса. Последние соединения широко применяются в продуктах питания, но предполагается, что они связаны с некоторыми заболеваниями, и поэтому несовместимы с концепцией органической пищи или натуральных или идентичных натуральным добавок. Некоторые из подструктур, установленных в данном изобретении, содержат элементы, которые также обнаружены в морской соли, полученной при выпаривании природной морской воды в мелководных водоемах в регионах с жарким климатом. Однако последние так называемые натуральные морские соли не имеют оптимизированной подструктуры и состава, не приспособлены для простого приготовления или создания специфической вкусовой комбинации. Большинство природных морских солей доступно в очень ограниченном количестве, и их сбор, часто осуществляемый вручную, является трудоемким и дорогостоящим. Данное изобретение преодолевает эти ограничения путем обеспечения инструментальных средств, с которыми легко можно приготовить оптимизированные соли с приспособляемой структурой для специфического приложения. Подходящие подструктурированные соли дополнительно готовят таким способом, чтобы они имели повышенный срок годности, поскольку скоропортящийся материал нельзя применять при обработке продуктов питания. Таким образом, особенно важным является влияние влажности на изменения подструктуры материалов.
Распределение: в предпочтительном воплощении изобретение относится к сухому продукту питания, в котором указанная рецептура столовой соли располагается на одной или нескольких поверхностях указанного продукта питания. В одном воплощении указанная рецептура столовой соли однородно распределена в указанном продукте питания, также присутствуя на его поверхностях. В альтернативном воплощении указанная рецептура столовой соли расположена или в основном расположена на одной или нескольких поверхностях указанного продукта питания.
Во втором аспекте изобретение относится к способам производства сухого продукта питания, как описано здесь.
В одном воплощении такой процесс включает этапы a) производства первичных частиц в процессе пламенного распыления с обеспечением аэрозоля, и b) прямого контакта указанного сухого продукта питания с указанным аэрозолем. Этот процесс подробно описан ниже: производство структурных единиц может осуществляться в процессе пламенного распыления, а содержащий полученную соль исходящий газ из реактора (аэрозоль) может прямо подаваться на сухой продукт питания. Этот прямой контакт вызывает агрегацию и уплотнение рецептуры соли на сухом продукте питания, и одновременно обеспечивает нанесение соли с формированием необходимой подструктуры. Этап a) производства первичных частиц известен в данной области техники и также описан здесь. Прямой контакт, как описано на этапе b), может достигаться путем расположения по меньшей мере одной поверхности сухого продукта питания в исходящем газе из обычного РПП аппарата, содержащем первичные частицы. Изящество такого прямого процесса является очевидным, поскольку трудность обработки ультратонких частиц (диаметром в диапазоне от нанометров до микрометров) является ощутимой.
Изобретение также относится к сухому продукту питания, доступному или получаемому посредством процесса, описанного здесь.
В третьем аспекте изобретение относится к специфической рецептуре столовой соли, как описано здесь. Эти специфические рецептуры столовой соли являются новыми и признаны особо пригодными для применения для сухого продукта питания, как описано здесь.
15
Таким образом, изобретение относится к рецептуре столовой соли, включающей смесь по меньшей мере двух типов частиц, в которой каждый тип частиц содержит одну или более физиологически пригодных неорганических солей, и каждый тип частиц построен из первичных частиц, из которых по меньшей мере 50 мас.% имеют диаметр 5-5000 нанометров, а указанные частицы образуют агрегаты, содержащие 10-10указанных первичных частиц.
В предпочтительном воплощении изобретение относится к рецептуре столовой соли, описанной здесь, в которой общее содержание NaCl или смеси NaCl/KCl составляет по меньшей мере 70 мас.%, а общее содержание других физиологически пригодных солей составляет не более 30 мас.%.
2
3
3
4
2
4
В предпочтительном воплощении изобретение относится к рецептуре столовой соли, как описано здесь, в которой первый тип частиц содержит 90-99,5 мас.% NaCl и 0,5-10 мас.% одного или нескольких, предпочтительно одного соединения, выбранного из группы, состоящей из SiO, CaCO, Ca(PO), и/или факультативно фосфатов кальция с добавлением магния. Такие фосфаты кальция с добавлением магния могут быть представлены формулой (Ca, Mg)xOwHy(PO)z и в частности включают гидроксиапатит и трикальций фосфат (ТКФ).
В четвертом аспекте изобретение относится к процессу производства рецептуры столовой соли, как описано здесь. Было установлено, что эти процессы особо пригодны для образования определенных выше первичных частиц, которые являются более мелкими по сравнению с частицами, применяемыми в настоящее время для рецептуры столовой соли. В частности процесс, описанный здесь, решает проблему гигроскопичных свойств, связанную с применением известных процессов.
Таким образом, изобретение относится к способу производства рецептуры столовой соли, как описано здесь, включающему этапы образования первичных частиц физиологически пригодных неорганических солей посредством процесса перемалывания (в частности, процесса мокрого помола) и/или процесса пламенного синтеза (в частности, процесса распылительного пламенного пиролиза), и/или процесса осаждения, и/или процесса распылительной сушки; выделения полученных частиц; образования агрегатов путем смешивания, приложения нагрева и/или давления и/или воздействия разбавленного пара на полученные первичные частицы.
Этот процесс обеспечивает крупномасштабное производство рецептуры столовой соли, описанной здесь.
2
Образование первичных частиц известно как таковое и может также достигаться с помощью процесса осаждения или другого подходящего процесса, такого как распылительная сушка. Процессы пламенного синтеза особо пригодны для первичных частиц, содержащих различные солевые композиции, такие как NaCl/SiO или NaCl/KCl или более сложные смеси. Процессы перемалывания особо пригодны, если соответствующая соль является коммерчески доступной, но размер частиц коммерческого продукта является слишком большим. Очевидно, что выбор наилучшего процесса зависит от химического состава указанных частиц; такой выбор известен рядовым специалистам в данной области техники.
Изобретение дополнительно относится к рецептуре столовой соли, полученной с помощью процесса, описанного здесь.
Изобретение дополнительно относится к инструментальным средствам для получения соли в соответствии с данным изобретением, как описано здесь. Производство специфической подструктуры в рецептуре столовой соли, как описано здесь, требует двух этапов: A) приготовления специфических малых структурных единиц, состоящих из кристаллитов или аморфных частиц из одного или нескольких минеральных компонентов (образование первичных частиц) и B) комбинации структурных единиц до специфической соли с определенной структурой. Этапы A) и B) подробно описаны ниже: Этап A) Минеральные компоненты могут быть щелочными солями, состоящими из натрия и/или калия в форме хлорида, или фосфата, или карбоната, или силиката, или гидроксида, или смеси анионов (например, натрия хлорида, калия хлорида, натрия сульфата, калия сульфата, натрия карбоната), солями щелочно-земельных металлов, состоящими из солей кальция, и/или магния, и/или стронция в форме хлорида, или сульфата, или фосфата, или карбоната, или силиката, или гидроксида, или смеси анионов (например, кальция сульфата во всех различных степенях гидратации или в безводной форме, магния карбоната, магния гидроксикарбоната), солями тяжелых металлов в подходящих концентрациях, и их смешанными композициями. Подходящие соли тяжелых металлов включают соли железа, марганца, цинка, меди (верхний предел: 2 ч./млн), молибдена, кобальта и висмута. Эти структурные единицы могут быть произведены нисходящим путем, таким как дробление, растирание или перемалывание, или восходящими методиками, такими как осаждение, распылительная сушка, синтез методом золь-гель или сжигание (пламенный синтез, распылительный пламенный пиролиз), альтернативно могут применяться также лиофилизация, вакуумная сушка и другие более специфические способы, очевидные для специалистов в данной области техники, или комбинации этих способов. Другие способы приготовления малых неорганических частиц специфической соли известны специалистам в данной области техники. Типичными способами производства являются, например, способы перемалывания (см., например, [2]), включенные здесь посредством ссылки. Этап В) Комбинация может выполняться посредством механического смешивания и интенсивного перемешивания, или посредством выбора продукции и смешивания на объединенном этапе. Она может выполняться, например, одновременным совместным перемалыванием специфических веществ в подходящей шаровой мельнице (например, DYNO Mill Тур Multi Lab, Willy A. Bachofen AG, со стандартным сосудом для помола Inox steel/PA6 0,6 л, с ECM-ускорителями или KD-перемешивающими дисками, шарами для помола YSZ диаметром 0,5 мм). Во время этапа комбинации структурных единиц также могут вводиться дополнительные добавки, такие как органические карбоксилаты и свободные кислоты или их смеси, включая фруктовые кислоты (например, глюкуроновая кислота, муциновая кислота, альгиновая кислота, пектиновая кислота, малеиновая кислота, миндальная кислота, бензойная кислота, виннокаменная кислота, лимонная кислота, яблочная кислота или янтарная кислота).
В предпочтительном воплощении изобретение относится к процессу, в котором комбинированные структурные единицы (первичные частицы) объединяются путем приложения нагревания и/или давления и/или воздействия разбавленного пара до образования агрегатов, характеризующихся тем, что указанные первичные частицы относятся к одному и тому же типу. В результате структурные единицы являются химически однородными. Это обеспечивает высокую гибкость для производителя продукта питания, поскольку специфическая комбинация агрегатов может быть приспособлена для каждого специфического продукта питания.
В предпочтительном воплощении изобретение относится к процессу, в котором комбинированные структурные единицы (первичные частицы) объединяются путем приложения нагревания и/или давления и/или воздействия разбавленного пара до формирования агрегатов, характеризующихся тем, что указанные первичные частицы относятся к различным типам. В результате структурные единицы не являются химически однородными. Это обеспечивает готовые к применению агрегаты, которые прямо наносят на продукт питания.
В другом предпочтительном воплощении изобретение относится к процессу, в котором полученные агрегаты, в частности, если их размер выше примерно 1 мм, раздавливают или разрушают и разделяют на фракции специфического размера, пригодные для применения в под структурированной соли. Разделение или фракционирование можно осуществлять любыми подходящими средствами, например, просеиванием.
В другом предпочтительном воплощении изобретение относится к процессу, в котором первичные частицы получают посредством процесса РПП.
В другом предпочтительном воплощении изобретение относится к процессу, в котором первичные частицы получают процессом мокрого помола с применением растворителя, по существу не содержащего воды, такого как масло (в частности, физиологически пригодное масло) или растворителя с низкой температурой кипения (в частности, спирта с низкой температурой кипения, такого как метанол или этанол).
Изобретение также относится к рецептуре столовой соли, полученной посредством процесса, описанного здесь.
В пятом аспекте изобретение относится к применению рецептуры столовой соли, описанной здесь, для производства продукта питания, в частности сухого продукта питания.
Изобретение также относится к способу применения рецептуры столовой соли, описанной здесь, для производства продукта питания, в частности сухого продукта питания.
Способы осуществления изобретения
Для дополнительной иллюстрации изобретения обеспечиваются следующие примеры. Эти приведенные примеры не предназначены для ограничения объема изобретения.
Анализ: структуру соли можно анализировать с помощью серии аналитических средств.
a) Элементарный состав: атомно-абсорбционная спектроскопия (AAC) или масс-спектрометрия с лазерной абляцией и индуктивно-связанной плазмой (ЛА-ИСП-МС) после подготовки и количественного растворения, например, как описано Gunther [3].
b) Распределение элементов: предпочтительным способом исследования пространственного распределения элементов в образце является отображение элементов, например, как это возможно с помощью энергодисперсионного рентгено-спектрального анализа в СЭМ, например, как описано и применяется в [4]. Данный способ пригоден при пространственном разрешении на уровне 10 нм. Альтернативно, для более низкого разрешения (10 мкм) растровый анализ образца системой лазерной абляции может дать более точный состав, но при более низком пространственном разрешении [5]. Альтернативно, можно применять микро-рентгено-абсорбционный спектрометр.
c) Фазовый анализ. Преобладающие кристаллические фазы дают информацию о том, какая комбинация ионов присутствует в образце. Например, можно отличить смесь кристаллов натрия хлорида и кристаллитов кальция сульфата от смеси натрия сульфата и кальция хлорида. В то время как в некоторых случаях на восприятие соли в таких смесях могут не оказывать влияния различные смеси пар анион/катион, во многих случаях такое распределение имеет значение для физических свойств смеси. Он особенно полезен, поскольку позволяет различить присутствие таких кристаллитов, как заявлено для группы B (см. предшествующую информацию), и отсутствие кристаллов отдельных солей, как определено для группы A (см. предшествующую информацию), где компоненты соли присутствуют в виде водных ионов. Последнее не дает дифрактограммы при рентгеновской дифракции.
d) Размер кристаллитов. Размер кристаллов или кристаллитов, или агломератов кристаллитов в случае поликристаллического материала можно лучше всего определить с помощью изображений при сканирующей электронной микроскопии или с помощью рентгеновской дифракции и применения формулы Шеррера.
Исходные материалы: Если не указано иначе, химически чистые лабораторные химикаты (твердые вещества, жидкости, газы) применялись как коммерчески доступные без дополнительной очистки. Использовали коммерческую столовую соль пищевого качества «Чистая высушенная вакуумом соль фракции 50, кристаллизованная, British Salt, Великобритания». Использовали коммерческое подсолнечное масло с высоким содержанием олеинов ("HOSO"), как «масло пищевого качества, Cargill, Великобритания».
Пример 1: приготовление первичных частиц NaCl путем перемалывания.
Различные количества (225 г, 450 г, 675 г и 900 г) столовой соли пищевого качества высушивали в течение 6 часов при 300°C. Далее к каждому образцу добавляли по 1500 г подсолнечного масла с высоким содержанием олеинов (HOSO). Далее образцы тщательно перемешивали на магнитной мешалке или в турбине для перемешивания (Ytron-Y, Ytron, Германия) и перемалывали с помощью лабораторной шаровой мельницы для перемешивания (DYNO-Mill Multi Lab, Willy A. Bachofen AG, Швейцария, со стандартным сосудом для помола Inox steel/PA6 0,6 л, с перемешивающими дисками или ЕСМ-ускорителями, шарами для помола из циркония, стабилизированного иттрием (YSZ) диаметром 0,5 мм, уровнем наполнения 60-80%). Помол проводили непрерывно с применением силиконовых трубок (внутренний диаметр 8 мм, Siwa Silikon Schlauch, Unico-Haberkorn, Швейцария) и насоса с гибкой трубкой (R17 DT71D4/TF, SEW Eurodrive, Германия). Во время помола содержимое в мельнице непрерывно перемешивали. В случае осаждения перемалываемого материала, особенно при высоких концентрациях NaCl, ввод соли в трубку усиливали путем отбора осажденной соли вручную через отверстие в трубке. Перемалывание проводили при максимальной скорости потока 60 л/час, и максимальной скорости перемешивающего диска 12 м/с. Таким образом, давление на входе в сосуд для помола составило до 1 бар, а температура на выходе из сосуда для помола не превышала 100°C. Для всех образцов время перемалывания составило от 20 до 60 минут. После перемалывания образцы разводили HOSO до итоговой концентрации 1,5 мас.%, и диспергировали с применением ультразвукового сонотрода (200 Вт, цикл 0,5, 1 мин, Hielscher GmbH UP-400S, Германия) для анализа распределения частиц по размеру.
1
1
2
2
3
3
4
4
Для определения распределения частиц по размеру применяли рентгеновскую дисковую систему центрифугирования BI-XDC (Brookhaven Instruments). Среднее геометрическое для четырех образцов составило 0,48 мкм, 0,53 мкм, 0,52 мкм и 0,60 мкм соответственно. Распределение частиц по размеру установили с функцией нормального логарифма, которую можно описать с (мю=-0,737, сигма=0,091), (мю=-0,642, сигма=0,079), (мю=-0,648, сигма=0,102) и (мю=-0,504, сигма=0,140) соответственно.
Пример 2 (приготовление первичных частиц NaCl путем распылительного пламенного пиролиза).
3
Распылительный пламенный пиролиз проводили для синтеза нанометрического натрия хлорида. Предшественник, содержащий соответствующий металл, несущий Na и Cl, готовили путем растворения количеств натрия гидроксида (Евр. Фарм., Fluka, Швейцария) в 2-этилгексановой кислоте (х.ч., Sigma-Aldrich, Швейцария) при 140°C и добавления соответствующих количеств 1,2-дихлорэтана (ч., Merckt, Швейцария). Предшественник разбавляли 2:1 тетрагидрофураном (х.ч., стабилизированный, Riedel-de Haën, Швейцария). Эту жидкость с низкой вязкостью подавали на аппарат для распылительного пламенного пиролиза, состоящий из четырех одинаковых форсунок с кольцевыми зубчатыми насосами (HNP Microsystems, Parchim, Германия), при 10 мл/мин. Пламя состояло из центральной распылительной доставки и циркулярного пламени предварительно перемешанной смеси. Раствор предшественника прокачивали насосом через капилляр (диаметром 0,4 мм), при диспергировании с кислородом (Pan Gas, технический) при 10 л/мин, и воспламеняли в смеси метана (Pan Gas, технический) при 1,13 л/мин и кислорода (Pan Gas, технический) при 2,4 л/мин, образуя пламя предварительно перемешанной смеси. Все скорости потока газов контролировали калиброванными по массе регуляторами потока (red-y compact, Vögtlin Instruments, Швейцария). Реакторная установка была полностью закрытой, и входящий воздух фильтровался обычной системой НЕРА фильтра, а исходящий газ, содержащий наночастицы продукта, проводился к фильтрующему цилиндру и фильтровался (фильтры Tulona baghouse, ПТФЭ на ПТФЭ подложке, диаметр 120 мм, длина 1640 мм, Technische Textilien Lörrach GmbH & Co., Lörrach, Германия) с применением общей скорости потока газа 600-750 м/час, обеспечивающей среднюю скорость фильтрации 7,6-9,4 см/с. С помощью применения регулярных импульсов сжатого газа произведенные наночастицы выводят из фильтра в резервуар для улавливания частиц, где их можно собрать.
2
Приготовленные наночастицы натрия хлорида имеют белый цвет и являются гидрофильными. Средний поверхностно-объемный диаметр произведенного порошка оценивали с помощью поглощения азота с применением BET метода (в соответствии с [6]). Типичная удельная площадь поверхности (УПП) составила от 40 до 60 м/г, что соответствовало среднему объемно-поверхностному диаметру от 69 до 46 нм.
2
3
4
2
Пример 3: приготовление смешанных первичных частиц NaCl/SiO and NaCl/Ca(PO)
2
Распылительный пламенный пиролиз применяли для синтеза наночастиц натрия хлорида и натрия хлорида с добавлением на месте 5 мас.% трикальция фосфата (ТКФ) или двуокиси кремния. Предшественник, содержащий соответствующий металл, несущий Na и Cl, готовили путем растворения количеств натрия гидроксида (Евр. Фарм., Fluka, Швейцария) в 2-этилгексановой кислоте (х.ч., Sigma-Aldrich, Швейцария) при 140°C и добавления соответствующих количеств 1,2-дихлорэтана (х.ч., Merckt, Швейцария) или соответствующих количеств кальций 2-этилгексаната, приготовленного из кальция гидроксида (Евр. Фарм., Riedel de Haen, Seeize, Германия), растворенного в 2-этилгексановой кислоте (х.ч., Sigma-Aldrich, Швейцария) при 140°C, и добавляли трибутилфосфат (Acros Organics, Geel, Бельгия) или гексаметилдисилоксан (98%, Aldrich, Швейцария) к предшественнику натрия хлорида (приготовление, как описано в примере 2). Эти три предшественника разводили 2:1 тетрагидрофураном. Смеси подавали через капилляр (диаметром 0,4 мм) в пламя метана (1,13 л/мин, техн.. Pan Gas, Швейцария) - кислорода (2,4 л/мин, техн., Pan Gas, Швейцария) с применением насоса с зубчатым венцом (HNP Mikrosysteme, Parchim, Германия) при 5 мл/мин. Кислород при 5 л/мин (техн., Pan Gas, Швейцария) применяли для диспергирования жидкости, покидавшей капилляр. Калиброванные регуляторы массы и потока (Brooks Instrument, Хетфилд, Пенсильвания, США) применяли для контроля потока газа. Образованные наночастицы собирали на фильтрах из стекловолокна (GF/A, диаметр 25,7 см. Whatman, Мейдстоун, Великобритания), помещенных на цилиндр, установленный над пламенем, посредством вакуумного насоса (Seco SV 1040 C, Busch, Швейцария). Удельная площадь поверхности (УПП) приготовленных порошков составила от 40 до 60 м/г, что соответствовало объемно-поверхностно-среднему диаметру от 69 до 46 нм.
Пример 4: Приготовление подструктурированной соли путем одновременного перемалывания.
4
2
2
2
4
2
Смесь типа «флёр-де-сель», содержащую 98,9 масс.% столовой соли пищевого качества, 0,5 мас.% CaSO·2HO (х.ч., AppliChem), 0,3 мас.% MgCl·6HO (Евр. Фарм., Fluka), 0,2 мас.% MgSO·7HO (Евр. Фарм., Fluka) и 0,1 мас.% KCl (х.ч., Riedel-de Haën) помещали в 2 л колбу Schott и высушивали в течение 6 часов при 300°C. Затем в образец добавляли 1500 г подсолнечного масла с высоким содержанием олеинов (HOSO), Затем образец тщательно перемешивали на магнитной мешалке и перемалывали с помощью лабораторной шаровой мельницы (Dyno-mill multi lab, Willy A. Bachofen AG, Базель, Швейцария, год производства 2006, со стандартным сосудом для помола Inox steel/PA6 0,6 л, с перемешивающими дисками или ускорителями, шарами для помола YSZ диаметром 0,5 мм, уровнем наполнения 60-80%). Перемалывание проводили непрерывно с применением силиконовых трубок (внутренний диаметр 8 мм, Siwa Silikon Schlauch, Unico-Haberkorn, Швейцария) и насоса с гибкой трубкой (R17 DT71D4/TF, SEW Eurodrive, Германия). Во время помола содержимое в мельнице непрерывно перемешивали. В случае осаждения перемалываемого материала, ввод соли в трубку усиливали путем отбора осажденной соли вручную через отверстие в трубке. Перемалывание проводили при максимальной скорости потока 60 л/час, и максимальной скорости перемешивающего диска 12 м/с. Таким образом, давление на вводе в сосуд для помола было до 1 бар, а температура на выходе сосуда для помола не превышала 100°C. Время перемалывания составило 55 минут. После перемалывания образцы разводили HOSO до итоговой концентрации 1,5 мас.%, и диспергировали с применением ультразвукового сонотрода (200 Вт, цикл 0,5, 1 мин, Hielscher GmbH UP-400S, Германия) для анализа распределения частиц по размеру.
Для определения распределения частиц по размеру применяли рентгеновскую дисковую систему центрифугирования BI-XDC (Brookhaven Instruments). Среднее геометрическое образца составило 0,55 микрометров.
Пример 5: анализ стабильности I.
2
2
Дополнительно анализировали рост кристаллов в трех приготовленных порошках, описанных в примере 3. Рост кристаллов по существу означает низкую BET удельную площадь поверхности (УПП) частиц. Таким образом, УПП произведенных порошков (см. пример 3) сравнивали с УПП спустя 6 суток на воздухе с комнатной температурой. Спустя 6 суток хранения при комнатной температуре на воздухе УПП частиц чистого натрия хлорида составила 1 м/г, что соответствовало среднему диаметру частиц 2500 нм. Это спекание наночастиц сильно подавлялось в присутствии двуокиси кремния или трикальция фосфата. Спустя 6 суток эти два образца показали УПП при BET 59 и 47 м/г, что соответствовало среднему диаметру частиц 46 и 58 нм для образцов с 5 мас.% двуокиси кремния и 5 мас.% трикальция фосфата соответственно. Таким образом, добавление на месте двуокиси кремния или таких солей, как трикальция фосфат, подавляет рост кристаллов и удлиняет сохранность наночастиц.
Пример 6. Анализ стабильности II.
Различные концентрации натрия хлорида (Чистая высушенная вакуумом соль фракции 50, кристаллизованная, British Salt, Великобритания) перемалывали в масле с высоким содержанием олеинов (Cargill, Великобритания) до размера частиц ниже 1 мкм (распределение частиц по размеру по данным XDC, см. пример 1). Эти четыре образца хранили в закрытых колбах Schott, и распределение частиц по размеру анализировали вновь после хранения в течение 30 суток.
1
1
2
2
3
3
4
4
Распределение частиц по размеру при анализе имело форму нормального логарифмического. Среднее геометрическое для четырех образцов составило 0,69 мкм, 0,59 мкм, 0,68 мкм и 0,98 мкм, соответственно, что определяло средний сдвиг 12-63%. Распределение частиц по размеру установили с функцией нормального логарифма, которую можно описать с (мю=-0,375, сигма=0,129), (мю=-0,530, сигма=0,108), (мю=-0,391, сигма=0,124) и (мю=-0,016, сигма=0,217) соответственно. Учитывая время хранения 30 суток, эти результаты показывают повышенную устойчивость размера, созданную защитным слоем масла на поверхности молотых солей. Таким образом, хранение под маслом повышает стабильности частиц NaCl микронного размера.
Пример 7: анализ солености.
Суспензии 10 мас.% молотого чистого натрия хлорида (Чистая высушенная вакуумом соль фракции 50, кристаллизованная, British Salt, Великобритания) в подсолнечном масле с высоким содержанием олеинов (HOSO), полученные, как описано в примере 1, с XDC размером частиц около 0,6 мкм, однородно распыляли на картофельные чипсы (несоленые картофельные чипсы. Walkers, Великобритания) до итогового содержания соли в чипсах 1,2 мас.% и общей концентрации HOSO 33 мас.%. Эти чипсы подвергали сенсорному анализу в треугольном критерии и сравнивали с готовыми солеными картофельными чипсами, содержащими 1,5 мас.% соли и 33 мас.% HOSO (готовые соленые картофельные чипсы. Walkers, Великобритания). В данном тесте 120 потребителей сравнивали два контрольных образца (готовые соленые картофельные чипсы. Walkers, Великобритания) и один образец с суспензией соли в масле, нанесенной на несоленые чипсы со сниженным содержанием соли на 20 мас.%. Потребители не смогли определить какую-либо разницу между этими образцами, что означает, что при использовании структурных единиц чистого натрия хлорида микронного размера содержание натрия можно снизить на 20 мас.% без уменьшения солености.
В то время как показаны и описаны предпочтительные воплощения изобретения, необходимо понять, что изобретение не ограничивается ими, но может иначе различным образом воплощаться и осуществляться в пределах объема следующей формулы.
Следующие документы указаны в описании и включены в качестве ссылки:
1. Friedlander, S.K. Smoke, dust, and haze (Oxford University Press, New York, 2000).
2. Schubert, H. Handbuch der mechanischen Verfahrenstechnik (Wiley-VCH, Weinheim, 2003).
3. Gunther, D., Horn, I. & Hattendorf, B. Recent trends and developments in laser ablation-ICP-mass spectrometry. Fresenius Journal of Analytical Chemistry 368, 4-14 (2000).
4. Vollenweider, M. et al. Remineralization of human dentin using ultrafine bioactive glass particles. Acta Biomaterialia 3, 936-43 (2007).
5. Gunther, D., Frischknecht, R., Heinrich, C.A. & Kahlert, H.J. Capabilities of an Argon Fluoride 193 nm excimer laser for laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry microanalysis of geological materials. Journal of Analytical Atomic Spectrometry 12, 939-944 (1997).
6. Janssen, E., Zirkzee, H.F., German, A.L. & Maxwell, I.A. Particle Sizing of Flocculated Latex-Particles by Physisorption of Nitrogen. Journal of Applied Polymer Science 52, 1913-1916 (1994).