BE1027532B1 - Werkwijze voor de productie van calciumpropionaat - Google Patents

Abstract

De huidige uitvinding betreft een werkwijze voor de productie van een samenstelling omvattende calciumpropionaat in vaste vorm, waarbij de samenstelling minstens 95% calciumpropionaat bevat en maximaal 5% vochtgehalte en een pH gelegen tussen 6 en 11.5.

Description

WERKWIJZE VOOR DE PRODUCTIE VAN CALCIUMPROPIONAAT

TECHNISCH DOMEIN De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de productie van calciumpropionaat, voor humaan en dierlijk gebruik.

STAND DER TECHNIEK Calciumdipropionaat, ook wel calciumpropionaat genoemd, met als chemische formule (CH3CH2CO0)2Ca en met CAS nr. 4075-81-4 wordt zowel als voedseladditief (E282, INS282) alsook wereldwijd in de formulering van toevoegingsmiddelen voor diervoeding gebruikt op industriële schaal. Calciumpropionaat is het zout van propionzuur en wordt gebruikt als schimmelremmer in zowel veevoeding als humane voeding. Het wordt als bewaarmiddel aan verschillende voedingsproducten toegevoegd, waaronder brood en andere bakkerijproducten, zoals tortilla's, muffins, cakes en sandwiches. Daarbovenop wordt het ook gebruikt in zuivel-, vis- en vleesproducten. De werking van calciumpropionaat is gestoeld op de ontbinding van calciumpropionaat tot propionzuur wanneer deze zich in een vochtige omgeving bevindt. Het is dit propionzuur dat de schimmel- en bacterieremmende werking heeft. Naast voeding, is ook veevoeding vatbaar voor microbiële groei, waardoor calciumpropionaat ook in veevoeding een belangrijke rol speelt door het verlengen van de houdbaarheid. Werkwijze voor de productie van calciumpropionaat zijn gekend. Zowel EP0093317 en WO2017009151 beschrijven mogelijke productiewijzen voor calciumpropionaat. Deze werkwijzen slagen er echter niet in om een voldoende zuiver product te verkrijgen, en tevens zijn de producten vaak enkel geschikt voor een toepassing in de voedersector en niet in de voedingssector. Onderhavige uitvinding beoogt een productiewijze te voorzien die toelaat om calciumpropionaat op een energetisch gunstige manier te produceren, waarbij het calciumpropionaat van hoogstaande kwaliteit is en desgewenst kan gebruikt worden in voedingstoepassingen (‘food grade”).

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING De uitvinding betreft een werkwijze voor de productie van calciumpropionaat volgens conclusie 1 en een samenstelling volgens conclusie 7. De werkwijze is energetisch gunstig en laat toe om een calciumpropionaatsamenstelling van zeer hoge kwaliteit en concentratie te produceren. De samenstelling is bruikbaar in zowel de food als feed sector, waar het onder meer kan gebruikt worden als schimmelremmend middel en om de houdbaarheid van zowel diervoederproducten als producten voor humane consumptie te verhogen.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING De uitvinding betreft een werkwijze voor de productie van een calciumpropionaatsamenstelling. Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technisch en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding. Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd. “Een”, ”de” en “het” refereren in dit document naar zowel het enkelvoud als het meervoud tenzij de context duidelijk anders veronderstelt. Bijvoorbeeld, “een segment” betekent een of meer dan een segment.

Wanneer “ongeveer” of “rond” in dit document gebruikt wordt bij een meetbare grootheid, een parameter, een tijdsduur of moment, en dergelijke, dan worden variaties bedoeld van +/-20% of minder, bij voorkeur +/-10% of minder, meer bij voorkeur +/-5% of minder, nog meer bij voorkeur +/-1% of minder, en zelfs nog meer bij voorkeur +/-0.1% of minder dan en van de geciteerde waarde, voor zoverre zulke variaties van toepassing zijn in de beschreven uitvinding. Hier moet echter wel onder verstaan worden dat de waarde van de grootheid waarbij de term “ongeveer” of “rond” gebruikt wordt, zelf specifiek wordt bekendgemaakt.

De termen “omvatten”, “omvattende”, “bestaan uit”, “bestaande uit”, “voorzien van”, “bevatten”, “bevattende”, “behelzen”, “behelzende”, “inhouden”, “inhoudende” zijn synoniemen en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid van wat volgt aanduiden, en die de aanwezigheid niet uitsluiten of beletten van andere componenten, kenmerken, elementen, leden, stappen, gekend uit of beschreven in de stand der techniek.

Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.

In een eerste aspect betreft de uitvinding een werkwijze voor de productie van een samenstelling omvattende calciumpropionaat in vaste vorm, waarbij de samenstelling minstens 95% calciumpropionaat bevat en maximaal 5% vochtgehalte en een pH gelegen tussen 6 en 11.5, waarbij de calciumpropionaatsamenstelling verkregen wordt middels een productieproces omvattende de stappen van: - het mengen van propionzuur en een calciumbase tot een vloeibaar mengsel, waarbij de verhouding propionzuur en calciumbase gelegen is tussen 4:1 en 2:1, en - het reageren van het mengsel in een reactievat bij een temperatuur gelegen tussen 75°C en 140°C voor minstens 10 minuten, waarna

- het mengsel vervolgens wordt gebracht op een temperatuur gelegen tussen 60°C en 100°C, waardoor calciumpropionaatpartikels in het mengsel worden gevormd en finaal - het scheiden van de partikels van het resterende vloeibare mengsel en - het drogen van de geïsoleerde calciumpropionaatsamenstelling. Volgens bovenstaande werkwijze wordt een kwalitatieve calciumpropionaatsamenstelling verkregen die zowel kan worden ingezet voor voeder- als voedingstoepassingen. De samenstelling omvattende calciumpropionaat in vaste vorm, omvat bij voorkeur minstens 96% calciumpropionaat, meer bij voorkeur minstens 97% calciumpropionaat, meer bij voorkeur minstens 98% calciumpropionaat, meest bij voorkeur minstens 99% calciumpropionaat.

In een eerste stap wordt propionzuur en een calciumbase gemengd. Bij voorkeur zal de verhouding propionzuur en calciumbase gelegen zijn tussen 4:1 en 2:1, meer bij voorkeur gelegen tussen 3:1 en 2:1. Een voorbeeld van een geschikte verhouding is bijvoorbeeld 75% propionzuur en 25% calciumbase. De calciumbase wordt bij voorkeur gekozen uit de groep van uit calciumhydroxide, calciumoxide, calciumcarbonaat of equivalenten.

Door menging wordt een vloeibare fractie verkregen die bij voorkeur zal reageren in een reactievat bij een specifieke temperatuur. Bij voorkeur zal het mengsel reageren bij een temperatuur van gelegen tussen 75°C en 140°C, meer bij voorkeur gelegen tussen 80°C en 130°C voor minstens 10 minuten, meer bij voorkeur minstens 20 minuten. In ene uitvoeringsvorm zal de reactie maximaal 1 uur duren. In een uitvoeringsvorm kan de reactie doorgaan middels gebruik van stoom. Door de reactie wordt een vloeibaar calciumpropionaatmengsel verkregen.

Optioneel kan na de reactie een zuiveringsstap volgen, voor het verwijderen van zware metalen en andere ongewenste onzuiverheden. Een niet limitatieve lijst van onzuiverheden zijn onder meer ijzer, arseen, kwik, fluor, lood, magnesiumoxide, water onoplosbare en/of zuur onoplosbare delen.

In een tweede stap zal dit vloeibare calciumpropionaatmengsel gebracht worden naar een temperatuur gelegen tussen 60°C en 100°C, meer bij voorkeur tussen 60°C en 80°C. Dit kan door het reactiemengsel af te koelen, of licht op te warmen (indien de eerdere reactie aan een lagere temperatuur plaatsvond). Bij de opgegeven temperatuur zal vorming van calciumpropionaatpartikels in het vloeibaar mengsel plaatsvinden. Deze partikels zullen gevormd worden in het moederloog en bijgevolg ontstaat er een vloeibaar mengsel van moederloog met vaste calciumpropionaatpartikels.

Finaal zullen de partikels van het resterende vloeibare mengsel (de moederloog) worden gescheiden. Dit kan door technieken die bekend zijn in de stand der techniek.

In een uitvoeringsvorm wordt een centrifugatiestap gebruikt of een filtratiestap.

Na scheiding van de moederloog kunnen de partikels gedroogd worden. In een uitvoeringsvorm wordt de geïsoleerde calciumpropionaatsamenstelling gedroogd bij een temperatuur die hoger is dan 180°C, bij voorkeur hoger dan 200°C, zoals tussen 180°C en 250°C. Drogen kan gebeuren door gekende stappen uit de techniek, zoals daar zijn sproeidrogen, vriesdrogen of middels een wervelbed droger.

In een bijzonder uitvoeringsvorm is het gewichtsverlies van de partikels bij drogen maximaal 10%. Meer bij voorkeur is het gewichtsverlies van de partikels bij drogen maximaal 8%, meer bij voorkeur maximaal 7%, meer bij voorkeur maximaal 6%, meer bij voorkeur maximaal 5%, meer bij voorkeur maximaal 4%.

Aldus wordt een calciumpropionaatsamenstelling verkregen met de kenmerken zoals hierboven beschreven. In een uitvoeringsvorm kan de samenstelling verder gefractioneerd worden volgens partikelgrootte. De samenstelling kan bijvoorbeeld verder opgedeeld worden in een granulatenfractie en/of een poederfractie. Dit kan middels gekende technieken, zoals bijvoorbeeld zeven.

In een tweede aspect heeft onderhavige uitvinding ook betrekking op een calciumpropionaatsamenstelling in vaste vorm, waarbij de samenstelling minstens 95% calciumpropionaat bevat, meer bij voorkeur minstens 98% en maximaal 5% vochtgehalte en een pH gelegen tussen 6 en 11.5. Bij voorkeur is deze samenstelling verkrijgbaar middels een werkwijze zoals hierboven beschreven.

In een voorkeursvorm is de samenstelling een granulaat of poeder.

In een verdere of andere voorkeursvorm zal de samenstelling maximaal 0.4% water onoplosbare delen bevatten en maximaal 0.3% zuur onoplosbare delen. De samenstelling heeft bij voorkeur een pH begrepen tussen 6 en 9. In een uitvoeringsvorm zal de het ijzer- en fluorgehalte elk individueel niet hoger liggen dan maximaal 50 ppm in de samenstelling en zal het arseen-, lood-, en kwikgehalte elk individueel maximaal 5 ppm zijn. Meer in het bijzonder zal de samenstelling voldoen aan volgende parameters: - Zuur onoplosbare delen: maximaal 0,2% - Water onoplosbare delen: maximaal 0,3% - Ijzer: maximaal 50 ppm - Fluor: maximaal 20 ppm - Arseen: maximaal 3 ppm - Lood: maximaal 5 ppm - Kwik: maximaal 1 ppm

- MgO: maximaal 0,4%.

Volgens een specifieke voorkeursvorm zal de samenstelling voldoen aan zowel Europese normen (E282) alsook aan de gezamenlijke FAO/WHO (JECFA, INS282) normen, de Food Chemical Codex (FCC) normen en de Japanse specificaties en 5 standaarden voor voedingsadditieven.

De samenstelling is zowel geschikt voor gebruik in voedertoepassingen als bij voedingstoepassingen, met name als product om de houdbaarheid van voeding te verhogen, alsook als schimmelwerend product.

In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven a.d.h.v. niet-limiterende voorbeelden die de uitvinding illustreren, en die niet bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.

VOORBEELDEN VOORBEELD 1: Werkwijze voor de productie van calciumpropionaat voor voedertoepassing In een roestvrij stalen reactievat werden propionzuur en calciumhydroxide gedoseerd en gemengd gebracht. Tijdens het doseren en mengen blijft de temperatuur onder de 90°C. De verhouding propionzuur en calciumhydroxide is 3:1.

Het mengsel wordt gereageerd onder een temperatuur van 110°C aan minimaal 20 minuten waarbij een calciumpropionaatmengsel gevormd wordt.

Vervolgens wordt het reactievat en mengsel afgekoeld tot ongeveer 80°C, waardoor vorming van calciumpropionaatpartikels plaatsvindt in een vloeibaar moederloog. Calciumpropionaatpartikels worden gescheiden van de moederloog middels centrifugatie.

De geïsoleerde calciumpartikels worden verder gedroogd tot een vochtgehalte van maximaal 5% in een fluidbeddroger bij 200°C.

Indien gewenst gebeurt een verdere fractionatie op basis van partikelgrootte. De verkregen calciumpropionaatsamenstelling is uitermate geschikt voor gebruik in voedertoepassingen.

VOORBEELD 2: Werkwijze voor de productie van calciumpropionaat voor voedingstoepassing De werkwijze komt in grote mate overeen met deze zoals beschreven in voorbeeld 1, met uitzondering dat de reactie doorgaat bij een temperatuur van 85°C voor ongeveer 30 minuten, waarna een scheidingsstap volgt om onzuiverheden te verwijderen. Vervolgens gebeurt een opconcentratie van het vloeibare mengsel middels vacuümverdamping.

Het mengsel wordt vervolgens gereageerd onder een temperatuur van 110°C aan minimaal 20 minuten waarbij een calciumpropionaatmengsel gevormd wordt. De vervolgstappen zijn gelijkaardig aan deze zoals in voorbeeld 1. De verkregen calciumpropionaatsamenstelling is bijzonder geschikt voor toepassing in de voedingsindustrie.

Het is verondersteld dat de huidige uitvinding niet beperkt is tot de uitvoeringsvormen die hierboven beschreven zijn en dat enkele aanpassingen of veranderingen aan de beschreven voorbeelden kunnen toegevoegd worden zonder de toegevoegde conclusies te herwaarderen.

Claims (8)

CONCLUSIES

1. Werkwijze voor de productie van een samenstelling omvattende calciumpropionaat in vaste vorm, waarbij de samenstelling minstens 95% calciumpropionaat bevat en maximaal 5% vochtgehalte en een pH gelegen tussen 6 en 11.5, waarbij de calciumpropionaatsamenstelling verkregen wordt middels een productieproces omvattende de stappen van het mengen van propionzuur en een calciumbase tot een vloeibaar mengsel, waarbij de verhouding propionzuur en calciumbase gelegen is tussen 4:1 en 2:1, en het reageren van het mengsel in een reactievat bij een temperatuur gelegen tussen 75°C en 140°C voor minstens 10 minuten, waarna de temperatuur van het mengsel vervolgens verlaagd wordt naar een temperatuur gelegen tussen 60°C en 100°C, waardoor calciumpropionaatpartikels in het vloeibaar mengsel worden gevormd en finaal het scheiden van de partikels van het resterende vloeibare mengsel en het drogen van de geïsoleerde calciumpropionaatsamenstelling bij een temperatuur die hoger is dan 180°C.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het scheiden van de calciumpropionaatpartikels gebeurd middels centrifugatie of filtratie.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat na de reactie een zuiveringsstap volgt, voor het verwijderen van zware metalen en andere ongewenste onzuiverheden.

4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de calciumbase gekozen wordt uit calciumhydroxide, calciumoxide, calciumcarbonaat of equivalenten.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies waarbij na het drogen een fractionatie gebeurt, en een granulaatfractie en een poederfractie wordt verkregen.

6. Calciumpropionaatsamenstelling in vaste vorm, waarbij de samenstelling minstens 95% calciumpropionaat bevat en maximaal 5% vochtgehalte en een pH gelegen tussen 6 en 11.5 verkrijgbaar middels een werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 5.

7. Calciumpropionaatsamenstelling volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de samenstelling een granulaat of een poeder is.

8. Calciumpropionaatsamenstelling volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de samenstelling maximaal 0.4% water onoplosbare delen bevat en maximaal 0.3% zuur onoplosbare delen en waarbij het ijzer- en fluorgehalte elk individueel niet hoger ligt dan maximaal 50 ppm en het arseen-, lood-, en kwikgehalte elk individueel maximaal 5 ppm is.