ПОРОШОК ЛАКТАТА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
LACTATE POWDER AND ITS PRODUCTION METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к стабильному порошку лактата, более конкретно к порошку лактата, который состоит из частиц лактата, имеющих покрытие, содержащих одну или несколько частиц-носителей, содержащих лактат кальция, и слой покрытия, содержащий лактат натрия. Порошок лактата по настоящему изобретению прост в обращении (сыпучий) и обладает высокой стабильностью.
Изобретение относится также к смесям вышеуказанного порошка лактата и других ингредиентов в форме частиц. Кроме того, изобретение относится к применению порошка лактата и смесей, содержащих указанный порошок лактата, для приготовления пищевых продуктов или напитков. Наконец, изобретение предлагает способ изготовления порошка лактата.
Уровень техники
3
5
3
Доступный для приобретения лактат натрия обычно получают путем ферментации источника сахара с последующей нейтрализацией полученной молочной кислоты для получения соли формулы NaCHO. Лактат натрия можно применять в качестве пищевого консерванта, усилителя вкуса, регулятора кислотности, смачивающего средства или увлажнителя кожи.
Лактат натрия можно использовать в мясных продуктах для предотвращения роста микроорганизмов, для замедления развития неприятных запахов, для улучшения выхода мясных продуктов при варке и для стабилизации цвета мяса.
Для многих коммерческих применений предпочтительно, чтобы лактат натрия предоставлялся в форме сухих частиц. Однако из-за его высокой гигроскопичности порошок чистого лактата натрия недостаточно стабилен для многих применений. Кроме того, получение порошка чистого лактата натрия является трудоемким.
В US 2009/0214740 описывается способ получения стабильного лактата щелочного металла в форме порошка, включающий обработку при начальной температуре от 130°C до 170°C, водного концентрата 60-100% (вес/вес лактата щелочного металла и охлаждение лактата щелочного металла с образованием порошка лактата щелочного металла, причем
- обработка и охлаждение проводятся в смесителе/экструдере, и
- лактат щелочного металла соединяют с носителем до или после обработки.
В документе US 2011/0052772 описывается композиция для обработки продуктов питания, в частности, для обработки мяса, мясных продуктов, рыбы и морепродуктов. Композиция для обработки содержит комбинацию (i) лактата натрия и/или лактата калия и (ii) по меньшей мере одну натриевую и/или калиевую фосфатную соль, и композиция находится в форме порошка, гранул, суспензии или пасты. Описан также способ получения композиции для обработки продуктов питания, включающий стадии:
- приготовление водного раствора лактата натрия и/или лактата калия, содержащего 40-80 вес.% лактата;
- соединение 0,5-1,5 весовых частей водного раствора лактата со стадии a) с 2,0 весовыми частями по меньшей мере одной натриевой и/или калиевой фосфатной соли.
В заявке US 2015/0150835 описывается порошок лактата, имеющий содержание лактата по меньшей мере 20 вес.% и влагосодержание менее 3,5 вес.%, причем порошок содержит катионы кальций и катионы натрий, находящиеся суммарно количестве в избытке 50% относительно стехиометрического количества лактата, причем мольное соотношение между кальцием и натрием лежит в диапазоне 0,1-5. Описан также способ получения такого порошка лактата, включающий стадии:
- получение водного раствора, содержащего стехиометрическую смесь лактата и катионов металла, содержащую ионы кальция и ионы натрия, причем ионы кальция и натрия присутствуют в молярном отношении в диапазоне 0,1-5, и
- сушка раствора до содержания воды менее 3,5 вес.%.
Документ EP 1616851 относится к способу получения стабильной лактатной соли металла в порошковой форме, причем:
а) концентрат, содержащий лактатную соль металла, обрабатывают при охлаждении в смесителе/экструдере с образованием порошка лактатной соли металла и
b) затем порошок лактатной соли металла частично инкапсулируют с помощью капсулирующего агента с образованием частично инкапсулированного порошка лактатной соли металла.
Капсулирующий агент наносится в количестве 1-15% от веса всего частично инкапсулированного порошка лактатной соли металла. Подходящие капсулирующие агенты могут быть выбраны из гидрогенизированного масла, жира, воска, углеводов, таких как антиоксиданты и сахара, белков, полимеров или их смесей.
Патент US 4537784 описывает способ получения подкислителя пищи в форме частиц, содержащего кальцийлактатный носитель, молочную кислоту и липидное покрытие, причем способ включает стадии:
- нанесение молочной кислоты на кальцийлактатный носитель в форме частиц путем распыления указанной молочной кислоты на указанный кальцийлактатный носитель, причем указанный носитель находится в форме псевдоожиженного слоя, и затем
- капсулирование указанного носителя и кислоты путем покрытия распылением указанного носителя и кислоты расплавленным пищевым липидом.
Сущность изобретения
Авторы изобретения разработали способ, позволяющий получать сыпучий порошок, который состоит из частиц лактата, состоящих в основном из лактата натрия, и который обладает отличной стабильностью. Более конкретно, авторы изобретения разработали способ, который позволяет получить покрытые частицы лактата, имеющие следующие характеристики:
- содержат одну или более частиц-носителей, содержащих по меньшей мере 80 вес.% кальцийлактатного компонента, выбранного из гидратов лактата кальция, безводного лактата кальция и их комбинаций,
- содержат слой покрытия, который покрывает одну или более частиц-носителей, причем указанный слой покрытия содержит по меньшей мере 60 вес.% лактата натрия,
- содержат натрий и кальций в мольном отношении от 2,1:1 до 5:1, и
- размер частиц лежит в диапазоне от 120 до 1200 мкм.
Соответственно, в первом аспекте изобретение относится к продукту в форме частиц, содержащему по меньшей мере 10 вес.% этих покрытых частиц лактата. Продукт в форме частиц согласно настоящему изобретению может предоставляться в форме порошка, который состоит из покрытых частиц лактата. Альтернативно, продукт в форме частиц может быть предоставлен в форме смеси этих покрытых частиц лактата и одного или нескольких других ингредиентов в форме частиц.
Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что покрытые частицы лактата по настоящему изобретению являются очень стабильными, несмотря на то, что лактат натрия в слое покрытия находится в прямом контакте с окружающей атмосферой.
В другом аспекте изобретение относится к способу получения продукта питания или напитка, причем указанный способ включает введение вышеназванного продукта в форме частиц в продукт питания или напиток в концентрации от 0,1 до 10 вес.%.
В еще одном аспекте изобретение относится к способу получения продукта в форме частиц по настоящему изобретению, причем указанный способ включает:
- приготовление псевдоожиженного слоя частиц-носителей, содержащих по меньшей мере 80 вес.% кальцийлактатного компонента, выбранного из гидратов лактата кальция, безводного лактата кальция и их комбинаций;
- покрытие распылением частиц-носителей путем распыления на псевдоожиженный слой водного раствора, содержащего по меньшей мере 30 вес.% лактата натрия, и
- сушку покрытых распылением частиц-носителей.
Вышеуказанный способ обладает тем преимуществом, что он дает порошок частиц лактата, имеющий благоприятные свойства, описанные выше. Кроме того, способ прост в том, что порошок лактата может быть получен за одну технологическую стадию с использованием гранулятора с псевдоожиженным слоем. В отличие от этого, способы экструзии, описанные в US 2009/021470 и EP-A1616851, требуют нескольких технологических стадий с использованием различного оборудования, такого как испаритель, мельница, экструдер и смеситель.
Подробное описание изобретения
Как уже упоминалось выше, в первом аспекте изобретение относится к продукту в форме частиц, содержащему по меньшей мере 10 вес.% частиц лактата с покрытием, которые имеют следующие характеристики:
- содержат одну или более частиц-носителей, содержащих по меньшей мере 80 вес.% кальцийлактатного компонента, выбранного из гидратов лактата кальция, безводного лактата кальция и их комбинаций,
- содержат слой покрытия, который покрывает одну или более частиц-носителей, причем указанный слой покрытия содержит по меньшей мере 60 вес.% лактата натрия,
- содержат натрий и кальций в мольном отношении от 2,1:1 до 5:1, и
- размер частиц лежит в диапазоне от 120 до 1200 мкм.
Используемый здесь термин " продукт в форме частиц" относится к продукту, который состоит из частиц, такому как порошок или гранулят.
6
10
6
Используемый здесь термин "лактат кальция" охватывает, если не указано иное, как гидраты лактата кальция, так и безводный лактат кальция (CaCHO).
3
5
3
Используемый здесь термин "лактат натрия" относится к безводному лактату натрия (NaCHO).
Всегда, когда в настоящем документе упоминаются "покрытые частицы лактата", то, если не указано иное, имеются в виду частицы лактата, имеющие характеристики, указанные выше, или предпочтительные варианты осуществления этих покрытых частиц лактата, как определено в настоящем документе.
Всегда, когда в настоящем документе упоминается размер частиц, то, если не указано иное, этот размер частиц представляет собой размер, измеренный методом лазерной дифракции (Malvern Mastersizer 2000).
6
10
6
2
Покрытые частицы лактата согласно настоящему изобретению предпочтительно имеют влагосодержание менее 3,5 вес.%, более предпочтительно менее 3,0 вес.% и наиболее предпочтительно менее 2,5 вес.%. Когда в настоящем документе упоминается влагосодержание материала, это всегда означает содержание воды, типично измеряемое методом титрования Карла Фишера, включающее кристаллизационную воду, которая содержится в гидратах, таких как пятиводный лактат кальция (CHCaO·5HO).
Влагосодержание в продукте в форме частиц по настоящему изобретению типично меньше 8 вес.%, предпочтительно меньше 6 вес.%, более предпочтительно меньше 4 вес.% и наиболее предпочтительно меньше 2,5 вес.%. При этом влагосодержание в продукте в форме частиц включает воду, содержащуюся в покрытых частицах лактата.
В одном предпочтительном варианте осуществления продукт в форме частиц содержит по меньшей мере 20 вес.%, более предпочтительно 50 вес.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 80 вес.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90 вес.% покрытых частиц лактата.
Помимо покрытых частиц лактата, продукт в форме частиц вполне может содержать один или более других ингредиентов в форме частиц.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления, продукт в форме частиц дополнительно содержит 10 вес.% ацетатных частиц, содержащих по меньшей мере 80 вес.% ацетата щелочного металла.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, продукт в форме частиц дополнительно содержит 10 вес.% пропионатных частиц, содержащих по меньшей мере 80 вес.% пропионата щелочного металла.
Комбинация покрытых частиц лактата, частиц ацетата и частиц пропионата предпочтительно составляет по меньшей мере 50 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 80 вес.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90 вес.% продукта в форме частиц.
Покрытые частицы лактата согласно настоящему изобретению имеют размер частиц в диапазоне от 120 до 1200 мкм, предпочтительно от 150 до 1100 мкм, более предпочтительно от 200 до 1000 мкм.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, покрытые частицы лактата имеют средний диаметр D[4,3] в диапазоне от 200 до 800 мкм, более предпочтительно от 250 до 750 мкм и наиболее предпочтительно от 300 до 700 мкм. При этом "средний диаметр D[4,3]" относится к среднему диаметру по Брукеру, или среднеобъемному диаметру и может быть определен как средневзвешенный диаметр сферических частиц того же объема, что и реальные частицы. Этот средний диаметр рассчитывается из следующего уравнения:
где:
Di=средний размер частиц в классе крупности i;
i
n=число частиц в классе крупности i.
Продукт в форме частиц по настоящему изобретению предпочтительно имеет объемную плотность в диапазоне 0,40-0,95 г/мл, более предпочтительно в диапазоне 0,45-0,90 г/мл и наиболее предпочтительно в диапазоне 0,50-0,85 г/мл. Используемый здесь термин "объемная плотность" относится к массовому количеству продукта в форме частиц, деленному на полный объем, занятый указанным количеством. Полный объем включает в себя объем частиц, объем пустот между частицами и объем внутренних пор. Объемная плотность, указываемая в настоящем документе, является плотностью после утряски, т.е., объемной плотностью продукта после механического уплотнения до достижения постоянного объема (номинальное число потряхиваний минимум 180).
Указанные, одна или более, частицы-носители в покрытых частицах лактата предпочтительно содержат по меньшей мере 50 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 80 вес.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90 вес.% гидрата лактата кальция.
В одном особенно предпочтительном варианте осуществления частицы-носители содержат значительное количество лактата кальция. Соответственно, в предпочтительном варианте частицы-носители содержат по меньшей мере 50 вес.% лактата кальция. Еще более предпочтительно частицы-носители содержат по меньшей мере 80 вес.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 90 вес.% лактата кальция.
Слой покрытия покрытых частиц лактата предпочтительно содержит по меньшей мере 70 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 80 вес.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90 вес.% лактата натрия.
Покрытые частицы лактата согласно настоящему изобретению могут содержать один или более дополнительных слоев покрытия, помимо слоя покрытия, содержащего по меньшей мере 60 вес.% лактата натрия. Однако преимущества настоящего изобретения особенно выражены в случае, когда частицы лактата с покрытием не содержат дополнительных слоев покрытия.
В другом предпочтительном варианте осуществления натрий и кальций присутствуют в покрытых частицах лактата в мольном отношении от 2,1:1 до 4,2:1.
Полное количество натрия в покрытых частицах лактата предпочтительно лежит в диапазоне 10-20 вес.%, более предпочтительно 11-18 вес.%.
Полное количество кальция в покрытых частицах лактата предпочтительно лежит в диапазоне 2-10 вес.%, более предпочтительно 2,5-8 вес.%.
Полное количество лактата в покрытых частицах лактата предпочтительно лежит в диапазоне 75-83 вес.%, более предпочтительно 77-82 вес.%. При этом "полное количество лактата" относится к полному количеству остатка молочной кислоты, включая воду, которая содержится в гидратах лактата кальция.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, комбинация кальцийлактатного компонента и лактата натрия составляет по меньшей мере 80 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 90 вес.% от веса покрытых частиц лактата.
Комбинация лактата кальция и лактата натрия предпочтительно составляет по меньшей мере 70 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 80 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 90 вес.% от веса покрытых частиц лактата.
Одна или более частиц-носителей, которые содержатся в покрытых частицах лактата согласно настоящему изобретению, предпочтительно имеют размер в диапазоне от 40 до 600 мкм, более предпочтительно от 45 до 550 мкм, наиболее предпочтительно от 50 до 500 мкм.
Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере 50 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 60 вес.% и наиболее предпочтительно, по меньшей мере 70 вес.% покрытых частиц лактата состоит из агломерированных частиц, содержащих по меньшей мере 2 частицы-носителя.
В другом аспекте изобретения относится к способу получения продукта питания или напитка, причем указанный способ включает введение продукта в форме частиц, какой определен выше, в концентрации от 0,1 до 10 вес.%, предпочтительно от 0,15 до 8 вес.% от веса продукта питания или напитка.
Способ по настоящему изобретению предпочтительно включает этап распределения продукта в форме частиц по всему продукту питания или диспергирование продукта в форме частиц в напитке.
Предпочтительно, способ по изобретению включает введение продукта в форме частиц в продукт питания.
Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления, продукт питания является мясным продуктом, более предпочтительно обработанным мясным продуктом. Примеры обработанных мясных продуктов включают:
- свежие обработанные мясные продукты (например, гамбургеры, жареные колбаски, кебаб, куриные наггетсы),
- кусочки вяленого мяса (например, сыровяленая говядина, сырая ветчина, вареная говядина, вареная ветчина, восстановленные продукты и бекон),
- сыровяленые продукты (например, франкфуртские сосиски, мортаделла, лионская колбаса и мясной рулет),
- готовые продукты, подвергнутые предварительной кулинарной обработке (например, ливерная колбаса, кровяная колбаса и отварная солонина)
- сыро- (сухо-) ферментированная колбаса (например, салями),
- сухое мясо.
Наиболее предпочтительно, способ по настоящему изобретению применяется в приготовлении обработанного мясного продукта, выбранного из кусочков вяленого мяса и сыро- (сухо-) ферментированных колбас.
В еще одном аспекте изобретения относится к способу получения продукта в форме частиц по настоящему изобретению, причем указанный способ включает:
- приготовление псевдоожиженного слоя частиц-носителей, содержащих по меньшей мере 80 вес.% кальцийлактатного компонента, выбранного из гидратов лактата кальция, безводного лактата кальция и их комбинаций;
- покрытие распылением частиц-носителей путем распыления на псевдоожиженный слой водного раствора, содержащего по меньшей мере 30 вес.% лактата натрия, и
- сушка покрытых распылением частиц-носителей.
В предпочтительном варианте осуществления способа получения частицы-носители содержат по меньшей мере 80 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 90 вес.% лактата кальция.
В одном одном особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере 80 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 90 вес.% частиц-носителей имеют диаметр в диапазоне 40-600 мкм, более предпочтительно в диапазоне от 45 до 550 мкм, более предпочтительно от 50 до 500 мкм.
Водный раствор, использующийся в водном процессе, предпочтительно содержит по меньшей мере 40 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 50 вес.% лактата натрия.
Сушка частиц, покрытых распылением, предпочтительно проводится одновременно с нанесением покрытия распылением, путем пропускания потока сушильного газа через псевдоожиженный слой частиц. Используемый сушильный газ предпочтительно выбирают из воздуха, кислорода, азота и их комбинаций.
Одновременные распыление покрытия и сушку предпочтительно проводят с использованием температуры сушильного газа в диапазоне 50-160°C, более предпочтительно 60-150°C и наиболее предпочтительно в диапазоне 70-140°C.
Одновременные распыление и сушку предпочтительно проводят при атмосферном или при повышенном давлении, более предпочтительно при давлении 1,5-4 бар, наиболее предпочтительно при давлении 2-3 бара.
Далее изобретение иллюстрируется на следующих неограничивающих примерах.
Примеры
Пример 1
Покрытые частицы лактата согласно настоящему изобретению готовили в сушилке с псевдоожиженным слоем GLATT как описано ниже.
3
Корзину сушилки с псевдоожиженным слоем заполняли 160 кг пятиводного лактата кальция со средним диаметром D[4,3] 240 мкм (Puracal PP, производство Corbion, Нидерланды). Этот исходный материал нагревали до 60°C во время псевдоожижения продукта. Скорость воздушного потока устанавливали на уровне 2800 м/ч.
В качестве распыляемой жидкости использовали коммерческий раствор, содержащий около 60% лактата натрия (Purasal S, производство Corbion, Нидерланды). Распыление начинали, когда температура в псевдоожиженном слое достигала 60°C. Температура воздуха на входе была установлена равной 120°C, а давление распыления составляло 3 бара. Сначала была установлена скорость распыления около 300 г/мин, которая затем повышалась до 2500 г/мин в течение 4 часов распыления, после чего распыление прекращали. Продукт охлаждали до 30°C в течение примерно 25 минут и собирали в алюминиевые пакеты.
Свойства полученного порошка приведены в таблице 1.
Таблица 1
лактат кальция
39 вес.%
лактат натрия
58 вес.%
натрий
12,2 вес.%
кальций
7,3 вес.%
лактат
79,5 вес.%
влага
2,7 вес.%
плотность после утряски
0,78 г/мл
D[4,3]
570 мкм
Делали микроснимки порошков с использованием метода SEM/EDX. Эти снимки демонстрируют, что порошок состоит из пористых агломерированных частиц лактата кальция, окруженных и удерживаемых вместе лактатом натрия.
Пример 2
Был проведен эксперимент для сравнения стабильности покрытого порошка лактата из примера 1 со стабильностью сухой смеси безводного лактата кальция и лактата натрия того же состава. Сухую смесь готовили следующим образом:
- Puracal PP сушили в сушилке с псевдоожиженным слоем около 40 минут при 80-100°C, а затем охлаждали до примерно 30°C. Полученный порошок имел влагосодержание 2,9% вес/вес (баланс по ИК при 130°C), что указывает на то, что материал является по существу безводным. Полученный безводный лактат кальция хранили в герметично закрытой упаковке, чтобы избежать поглощения влаги.
- 40 г безводного лактата кальция смешивали с 60 г порошка Purasal S100 (фирма Corbion Purac) в секьюритейнере. Затем смесь перемешивали в барабанном смесителе Turbula 20 минут. Готовую смесь собирали в герметично закрытую упаковку.
Гигроскопичность этих двух порошков анализировали методом динамической сорбции паров (DVS) на приборе Q5000SA (производство TA Instruments). Образцы подвергали полному циклу в диапазоне относительной влажности от 0% до 90% при 20°C в условиях: следующий этап проводили, если изменение веса (%) было меньше 0,0100 в течение 5,00 мин, или через 500 мин.
Таблица 2 показывает профиль поглощения влаги двумя порошками при 20°C.
Таблица 2
<b>Изменение веса (%)</b>
<b>отн. вл. (%)</b>
<b>сухая смесь</b>
<b>порошок лактата с покрытием</b>
0
-2,026
-1,818
10
-1,894
-1,803
20
-1,739
-1,539
30
-1,473
-0,914
40
16,54
14,43
50
31,38
25,63
60
47,49
40,76
70
72,49
66,16
80
114,9
101,2
90
195
160
Эти результаты показывают, что покрытый порошок лактата является менее гигроскопичным, чем физическая смесь, особенно в интервале относительной влажности 50-90%.
Для оценки влияния для практики наблюдаемого различия в гигроскопичности было проведено испытание в закрытой емкости при повышенной температуре и влажности.
2 грамма сухой смеси и 2 грамма покрытого порошка лактата переносили в разные пластиковые стаканчики (полипропилен). Пластиковые стаканчики закрывали и выдерживали 48 часов в климатической камере, установленной на 40°C и отн. влажность 75%. После этого периода выдерживания образец сухой смеси подвергся разбуханию и комкованию, тогда как покрытый порошок лактата выглядел сухим и все еще был сыпучим.