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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein physiologisches Lebensmittelsalzprodukt,
das in erster Linie aus Mineralien besteht und in dessen Formulierung
ein (mehrere) Erdalkalimetall-Bestandteil(e) in eine geeignete Form
mit akzeptablem Geschmack und hygroskopischen Eigenschaften gebracht
werden. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines gemäß der Methode
zubereiteten Salzprodukts.
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In
der Zubereitung, Konservierung oder Würzung von Lebensmitteln ist
gegenwärtig
in unterschiedlichen Fällen
mit Bezug auf die Verwendung von Lebensmittelsalzprodukten ein wichtiges
Ziel die Vermeidung einer übermäßigen Zugabe
von gewöhnlichem
Salz, also Natriumchlorid (NaCl) in die Formulierung des Lebensmittelprodukts.
Der Grund dafür
liegt in den eindeutig nachgewiesenen schädlichen Auswirkungen des NaCl
auf die menschliche Gesundheit. Bei einem täglichen NaCl-Konsum durch eine
Person in den westlichen Ländern
in Höhe
von 170 meq (9,9 g) ist die Morbidität aufgrund arteriellen Hochdrucks
und Myokardinfarkt verbreitet, und dies auch bei einer täglichen
Einnahme von 100 meq (5,8 g). Beträgt die tägliche Dosis weniger als 50
meq (2,9 g), ergibt sich eine niedrige einschlägige Morbidität. Daraus
folgt, dass der Wert von 50 meq pro Tag als empfohlene Höchstmenge
für den
täglichen
Konsum von NaCl betrachtet werden kann.
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Wie
sich in unterschiedlichen Fällen
herausgestellt hat, senkt eine tägliche
Einnahme von Magnesium Mg den Blutdruck. Die empfohlene Tagesdosis
(ETD) für
Magnesium beträgt
4,5 mg/kg/Tag, woraus sich Werte von 350 bis 900 mg pro Tag für erwachsene
Männer
und 280 bis 300 mg pro per Tag für
Frauen errechnen lassen. Aus den genannten Gründen besteht ein starkes Bedürfnis zur
Entwicklung eines Ersatzprodukts oder eines modifizieren Produkts
für gewöhnliches
Salz, das nicht nur den physiologisch empfohlenen Werten gerecht
wird, sondern auch anderen Ansprüchen,
wie dem Geschmack und einer guten Streufähigkeit in seiner allgemeinen
Gebrauchsform.
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Der
ETD-Wert für
Calcium (Ca) wird für
Erwachsene auf 800 bis 1200 mg pro Tag angezeigt. Obwohl die Versorgung
mit Calcium oftmals ausreichend ist, insbesondere wenn die Diät auf Milchprodukten
beruht, kann es sich als angemessen herausstellen, dem Tafelsalz
Calcium hinzuzufügen,
beispielsweise aufgrund eines erhöhten Ca-Bedarfs während der
Schwangerschaft oder in der Adoleszenz.
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Die
Kombination physiologisch ausreichender Erdalkaliinhalte mit Speisesalzformulierungen
hat sich in der Praxis als problematisch erwiesen, hauptsächlich weil
andere Salze als Chloride (Sulfate, Phosphate, Karbonate, usw.)
wegen ihrer physiologischen Nichteignung, ihres bitteren Geschmacks
und/oder ihrer schweren Löslichkeit
schwerlich verwendet werden können.
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Wenn
Erdalkalimetallchloride in Verbindung mit dem Zubereitungsprozess
zu Lebensmittelsalz hinzugefügt
werden, muss jedoch deren starke Hygroskopizität auf zufriedenstellende Weise
gelöst
werden, also die Neigung des Produkts zum Zerfließen unter
dem Einfluss der Luftfeuchtigkeit. Des weiteren ist der Geschmack
dieser Chloride stechend salzig und also zu unterschiedlich vom
Geschmack des NaCl.
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Die
selben Eigenschaften gelten auch für Carnallit MgCl2 × KCl × 6H2O, der in natürlichen Salzlagern vorhanden
ist und der normalerweise derartige Mengen an mitgefällten Bromiden
enthält,
dass sein Gebrauch als Nahrungsmittel nicht in Frage kommt.
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Beim
Studium des Standes der Technik bezüglich der Erfindung stellt
sich heraus, dass die Entwicklung von Tafelsalzprodukten sich neuerdings
auf Produkte mit Kalium (K) oder Kalium und Magnesium (K und Mg)
konzentriert, wobei der Hauptgrund in der Reduzierung der Natriumaufnahme
(Na) in der Nahrung zu suchen ist, und das Hauptkriterium für die kommerzielle
Nutzung der akzeptable Geschmack ist. Es wurden folglich Verfahren
zur Zubereitung solcher Mischungen aus NaCl, KCl und MgCl2 eingeführt,
bei denen MgCl2 oder dessen Kaliumdoppelsalz,
welches das natürliche
Carnallit imitiert, mit Hilfe von Alkalimetallchloriden vor der Luftfeuchtigkeit
geschützt
wird. Zwei Patentanmeldungen, die diesem Thema verwandt sind, sollten
erwähnt werden:
WO A1 92/16117 (A23L 1/237) und WO A1 33/18668 (A23L 1/237). Von
diesen beschreibt das Erstere ein Verfahren zur Beschichtung des
hygroskopischen Salzbestandteils mit einem nicht-hygroskopischen
Material, und die letztere Patentanmeldung beschreibt eine Methode
zur Behandlung von NaCl-K/Mg-Salzen, die eine Schnelltrocknung der
aus den Salzen zubereiteten Lösung
umfasst und zur Produktion einer stabilen, mehrteiligen Salzmischung
vorgesehen ist.
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In
der Patentanmeldung WO 90/00522 (A23I 1/237) wird ein synthetisches
Verfahren zur Zubereitung eines Salzes beschrieben, welches Carnallit
für ein
Lebensmittelsalzprodukt imitiert, indem eine Lösung verdampft wird, die Kaliumchlorid
und Magnesiumchlorid in äquivalenten
Verhältnissen
enthält,
und durch Hitzebehandlung des gewonnenen Verdampfungsrückstands
zur Stabilisierung des Produkts. Es ist jedoch vom industriellen
Standpunkt betrachtet unpraktisch, Kesselsteinablagerungen von der
Verdampfungsvorrichtung zu entfernen, weshalb sich diese Methode
nicht als kontinuierliches Verfahren eignet. Es hat sich überdies
in Studien bezüglich
der Methode erwiesen, dass ein getrockneter Verdampfungsrückstand,
wie er z. B. mit einem Rotationsverdampfer gewonnen wird, ebenso
hygroskopisch ist wie natürliches
Carnallit, und dass als Folge der Hitzebehandlung vom Produkt Chlorwasserstoffsäure emittiert
wird, woraus resultiert, dass die Wasserlöslichkeit des Produkts, der
pH-Wert der Lösung
und damit ihr Geschmack in eine unerwünschte Richtung verändert werden.
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Auch
die Patentanmeldung WO 88109131 (A23L 1/237) muss als mit dieser
Erfindung verwandt erwähnt
werden. Darin wird ein Salzersatzprodukt erwähnt, das 50% freies Ammoniumchlorid
(NH4Cl) enthält, das mechanisch zu Phosphaten
und Zucker zugemischt wird, welche die Acidität des Produkts bestimmen. Eine
dauerhafte Verwendung des Produkts gemäß Formulierung kann jedoch
physiologisch zweifelhaft sein, weil der berechnete Ammoniumgehalt
sonst auf 16,8 steigt.
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Des
weiteren sollten als Stand der Technik in Verbindung mit der Erfindung
zwei finnische Patentanmeldungen erwähnt werden, Nr. 961229 und
Nr. 970323, und ebenso die mit Letzterer verwandte internationale
Anmeldung WO 98/32343 (A23L 1/237) in der zur Eliminierung der Hygroskopie
ein Aminosäurekomplex aus
Erdalkalichloriden gebildet wird, insbesondere mit Glycin, das auch
die einfachste Aminosäure
ist. Eine nähere
Untersuchung der in den Patenten offenbarten Techniken hat jedoch
ergeben, dass die Ziele der Patente nicht in dem beschriebenen Ausmaß erreicht
werden können,
und dies aus folgenden Gründen.
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Beispielsweise
bildet MgCl2 × 6H2O
mit Glycin drei unterschiedliche Komplexe, die sich als zueinander im
Ausgleich gemäß der folgenden
Gleichung erwiesen haben:
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Beispielsweise
ist eine Verbindung, die mit gleichen Anteilen von MgCl2 und
Glycin zubereitet wurde, normalerweise eine Mischung, die das Kriterium
der Hygroskopizität
bei hoher Luftfeuchtigkeit nicht erfüllt. Es ist des weiteren nicht
möglich,
Aminosäurekomplexe
von einer konzentrierten Lösung
durch Zentrifugieren zu isolieren, sondern die Lösung muss verdampft werden,
was die industrielle Produktion kompliziert. Es scheint des weiteren,
dass unerwünschte Änderungen
in Geschmack und Farbe des Endprodukts schon nach kurzer Zeit stattfinden,
möglicherweise
infolge der Oxidation des organischen Bestandteils.
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Auf
jeden Fall erfüllt
keines der Produkte gemäß einer
der erwähnten
Anmeldungen alle oben genannten Anforderungen für die Erfindung. Das gleiche
gilt für
handelsübliche
Na-K-Mg-Tafelsalze, zu deren Beispielen die beinahe identischen
Produkte Seltin® und
Pan Salt® gehören, deren
Zusammensetzung die Verbindungen NaCl, KCl und MgSO4 × 7H2O (12%) in mechanischer Mischung enthält. Wenn
die Einnahme von Magnesium z. B. aus den oben erwähnten handelsüblichen
Produkten mit einem Tagesverbrauch von 7,5 g berechnet wird, erhält man eine
Tagesdosis für
Magnesium von 88 mg, die im Hinblick auf die empfohlenen Werte keineswegs
ausreichend ist. In diesen Produkten sind die hygroskopischen Eigenschaften
unter Kontrolle, aber es war nicht möglich, die Nachteile des Sulfats
zu eliminieren, von denen eine erhöhte Exkretion von Calcium, möglicherweise
verursacht vom Sulfat-Ion, erwähnt
werden sollte. Zudem haben Analysen der Zusammensetzungen beider
Produkte ergeben, dass die MgSO4-Gehalte
von den angegebenen Werten abweichen, was hauptsächlich auf die Tatsache zurückführbar sein
kann, dass dieses Salz eine andere kristalline Form und Dichte als
die Alkalimetallchloride aufweist, woraus die Trennung von Magnesiumsulfat
von der Mischung resultiert.
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Wie
in der bisherigen Technik offenbart, wurden Ammonium-Carnallitartige
Verbindungen von Erdalkalimetallen, insbesondere das entsprechende
Magnesiumsalz, zur Zubereitung wasserfreier Erdalkalichloride (aus
technischen Gründen
mittels eines pyrolytischen Verfahrens) verwendet, von denen das
wichtigste die elektrolytische Zubereitung von Magnesiummetall aus
MgCl2-Schmelze in einem heute überholten
Verfahren ist (Britisches Patent 351 845 aus dem Jahr 1931 und Deutsche
Offenlegungsschrift 1 567 937 aus dem Jahr 1970). Die fraglichen
Verwendungen fallen jedoch nicht in die Kategorie der vorliegenden
Anmeldung, und in den betreffenden Patentveröffentlichungen werden die hygroskopischen
Eigenschaften der zubereiteten Produkte nicht diskutiert.
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Das
Ziel der Erfindung ist die Einführung
einer Methode, mit der es möglich
ist, die oben genannten Nachteile mit Bezug auf die Zubereitung
von Lebensmittelsalzen zu eliminieren und ein Produkt herzustellen, das
die erwünschten
Ionen enthält,
insbesondere Erdalkalimetallchloride, und das die Anforderung ausreichend
niedriger Hygroskopizität
erfüllt
und das Erreichen der Ziele bezüglich
Geschmack und der für
das Salzprodukt festgelegten Ernährungseigenschaften
ermöglicht.
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Um
die genannten Ziele zu erreichen, ist die Erfindung in erster Linie
im Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben. Mit Hilfe der Ammoniumchloridsalze
der Erdalkalimetalle Mg und Ca ist die Produktion eines Ernährungssalzprodukts
möglich,
das die gewünschten
Ionen enthält,
dessen physikalische Eigenschaften aber auch die praktische Anwendung
ermöglichen.
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Die
Methode der Erfindung zur Zubereitung physiologischer Lebensmittelsalze
basiert auf der überraschenden
Erkenntnis, dass es, wenn Ammoniumchlorid zu im Wesentlichen konzentrierten
Lösungen – normalerweise
wässrigen
Lösungen – hinzugefügt wird,
die Erdalkalimetallchloride oder Chloride enthalten, und die vorzugsweise
auch Kaliumchlorid und mögliche
andere hauptsächlich
den Geschmack beeinflussende Bestandteile und/oder Mikronährstoffe
enthalten, möglich
ist – und
dies insbesondere in Anwesenheit von Magnesiumchlorid – Carnallit-artige,
kristalline Niederschläge
zu erreichen, die die oben genannten Anforderungen bezüglich einer
niedrigen Hygroskopizität
und des Geschmacks erfüllen.
Des weiteren kann der Geschmack, in erster Linie die Acidität der gewonnenen
Salze vom Typ Carnallit vorzugsweise durch Ändern des pH-Werts der Mutterlauge
mit Basen, vorzugsweise Ammoniak, und/oder durch von der Mutterlauge
getrennte Behandlung des Produkts bei geeignet ausgewählten Temperaturen
beeinflusst werden.
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Bezug
nehmend auf die Erfindung hat sich überraschend herausgestellt,
dass Ammonium-Carnallit, dessen Formel entweder als MgCl2 × NH4Cl × 6H2O oder MgNH9Cl3 × 6H2O angegeben werden kann, die spezifische
Eigenschaft des Mitfällens
hygroskopischer Chloride, wie etwa Calciumchlorid CaCl2 oder
Kalium-Carnallit MgKCl3 × 6H2O
aus der Mutterlauge zu gemischten Kristallformen besitzt, die keine
Hygroskopizität
besitzen oder in denen die Eigenschaft im Wesentlichen unterdrückt ist.
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Die
Verwendung und Modifizierung von Ammoniumchloridhydraten von Erdalkalimetallen
auf die oben beschriebene Art und Weise zur Zubereitung des vorliegenden
physiologischen Lebensmittelsalzprodukts und zur Kontrolle von dessen
Eigenschaften wird auf dem Stand der Technik nicht offenbart. Es
handelt sich deshalb um eine neue, erfinderische Idee.
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Die
Zusetzung hygroskopischer Erdalkalimetallchloride oder deren Doppelsalzen,
wie beispielsweise Kalium-Carnallit, zu streufähigen Lebensmittelsalzprodukten
war früher
schwierig oder fast unmöglich.
Diese Beschränkungen
lassen sich durch die Bildung eines kristallinen Ammoniumchloridaddukts
aus den Salzen eliminieren.
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Im
Folgenden werden die Erfindung und die zugehörige Technik detaillierter
und unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
die Abhängigkeit
des NH4-Gehalts in Ammonium-Carnallit, das
als exemplarisches Produkt verwendet wird, von der Wassermenge zur
Zubereitung der Mutterlauge;
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2 zeigt
die Abhängigkeit
des pH-Werts von Ammonium-Carnallit, das als exemplarisches Produkt verwendet
wird, von der Menge von 5% Ammoniumhydroxid, das der Mutterlauge
pro Mol zugefügt
ist, und
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3 zeigt
die Wirkung der Hitzebehandlung auf den pH-Wert von zwei Ammonium-Carnallit-Produkten,
die mit unterschiedlichen Methoden zubereitet werden, als Funktion
der Zeit.
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Es
folgt eine detaillierter Beschreibung der Eigenschaften von Lebensmittelsalzbestandteilen,
die Erdalkalimetalle enthalten, mit Bezug zur Erfindung, sowie der
auf die Erfindung bezogenen Zubereitungstechnik.
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In
Studien bezüglich
der Erfindung hat sich überraschend
herausgestellt, dass Ammonium-Carnallit – je nach Zubereitungsmethode – sehr wenig
oder überhaupt
nicht hygroskopisch ist und in dieser Hinsicht beispielsweise dem
Kaliumchlorid gleicht. Der Geschmack des Ammonium-Carnallit ist nahe
am Geschmack von Alkalimetallchloriden, insbesondere wenn der pH-Wert
seiner wässrigen
Lösung
mit Hilfe der mit der Erfindung verbundenen Zubereitungstechnik
nahe am pH-Wert von Alkalimetallchloriden eingestellt wird. Magnesiumdoppelsalze
in Verbindung mit der Erfindung können demnach leicht zu Lebensmittelsalzformulierungen
in solchen Gehalten hinzugefügt
werden, dass der oben genannte ETD-Wert erreichbar ist. Es verdient
auch erwähnt
zu werden, dass das unter normalen Bedingungen zubereitete Ammonium-Carnallit
dank seinem etwas sauren Geschmack als solches oder in Mischung
mit Alkalimetallchloriden zur Zubereitung bestimmter Lebensmittel
geeignet ist, etwa gesalzenen Fisches, der normalerweise eine gefährliche
Menge Natrium enthält.
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Wie
bereits oben erwähnt,
können
Chloride, die als solche hygroskopisch sind, einfach in Ammonium-Carnallit
eingefügt
werden, um Produkte zu schaffen, die wertvolle Mineralbestandteile
enthalten. Studien zeigen, dass wenn Ammonium-Carnallit von einer
Lösung
ausgefällt
wird, die Calciumchlorid in angepassten Mengenverhältnissen
enthält,
etwa in Molverhältnissen
von 1/0,1–0,2
MgCl2/CaCl2, ein
nicht-hygroskopischer Salzbestandteil geschaffen wird, der angenehm
ist, den Geschmack des Salzprodukts ergänzt und sich vorteilhaft dazu
einsetzen lässt,
physiologische Salzprodukte herzustellen, in denen eine Beimengung
von Calcium in die Formulierung wünschenswert ist.
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Zudem
hat sich herausgestellt, dass Ammoniak teilweise durch Kalium ersetzt
werden kann. Somit ist ein Lebensmittelsalzbestandteil mit besonderem
Wert eine gemischte Form von Ammonium-Carnallit und Kalium-Carnallit, die – je nach
Zubereitungsmethode – nahe
an der Zusammensetzung 2MgCl2 × KCl × NH9Cl × 6H2O ist und die vorzugsweise durch Hinzufügen von
Kalium-Carnallit oder, in entsprechenden Verhältnissen, Magnesiumchlorid
und Kaliumchlorid, zu einer Mutterlauge mit Ammoniumchlorid und
Magnesiumchlorid hergestellt werden kann. Das Verhältnis von
Kalium und Ammonium kann frei gewählt werden, so dass die gewünschten
hygroskopischen Eigenschaften für
das Produkt erreicht werden. Die Hygroskopizität erhöht sich mit einem zunehmenden
relativen Anteil von Kalium. Die Carnallit-Mischungen enthalten
außergewöhnlich wenig
Ammoniumchlorid, für
dessen Gehalt in Nahrungsmitteln, insbesondere in Süßigkeiten,
in einigen Ländern eine
Obergrenze festgelegt wurde.
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In
der allgemeinen Formel von Ammonium-Carnallit kann Mg teilweise
durch Calcium ersetzt werden, wobei die Hygroskopizität mit zunehmendem
Calcium-Anteil zunimmt. Die allgemeine Formel des Salzprodukts hat
demnach die Form aMgCl2 × bCaCl2 × NH4Cl × XH2O, wobei die Summe der Koeffizienten a und
b nahe dem Wert 1 liegt. Entsprechend bildet beispielsweise ein
Salzprodukt, das mit den Werten a und b gleich 0,5 gemacht ist und
dessen Zusammensetzung 0,5 MgCl2 × 0,5 CaCl2 × NH9Cl × XH2O ist und in dem die Wirkung des Ammonium-Carnallit
zum Schutz vor Feuchtigkeit schwächer
ist – je
nach der relativen Luftfeuchtigkeit – eine mehr oder weniger feuchte,
kristalline Masse, die – beispielsweise
im Hinblick auf die Bedürfnisse der
Lebensmittelindustrie – auf
die gleiche Weise wie Calciumchlorid in fester Form dosiert und
in offenen Gefäßen aufbewahrt
werden kann, ohne dass das Produkt völlig zerfließt. In dieser
Salzform ist der Ammoniakgehalt aufgrund des Atomgewichts des Calciums
niedriger und die geringfügig
hygroskopische Natur des Produkts ist nicht schädlich, wenn die mögliche Verwendung
des Produkts zu Wasserbindungs- und Würzzwecken, normalerweise in
Lösungsform
in der Käse-
und Wurstindustrie und in der fleischverarbeitenden Industrie, berücksichtigt
wird. In diesem Kontext ist im Hinblick auf die Lebensmittelindustrie
festzuhalten, dass das in den fraglichen Lebensmittelsalzbestandteilen
enthaltene Ammonium-Ion aufgrund seiner leichten Acidität einer
mikrobiellen Wirkung entgegensteht. Wenn deshalb diese Salzprodukte
anstelle von Natriumchlorid verwendet werden, kann die Menge an
Konservierungsmitteln, beispielsweise das in der Wurstindustrie
verwendete, nachteilige Nitrit, reduziert und damit die Qualität der Nahrungsmittel
erhöht
werden.
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Eine
Salzform analog zur Struktur des Magnesium-Carnallits, namentlich
Calcium-Ammoniumchlorid (CaNHgCl3 × 6H2O), das den besonderen Fall a = 0 und b
= 1 der oben genannten allgemeinen Strukturformel abbildet, hat
einen ausgezeichneten Geschmack im Vergleich mit Calciumchlorid
(CaCl2). Das Salz ist stabil, wenn die Luftfeuchtigkeit
niedrig ist, besitzt aber eine gewisse hygroskopische Natur bei
hoher Luftfeuchtigkeit. Es hat sich herausgestellt, dass die hygroskopische
Natur dieses Salzes eliminiert werden kann, wenn es zu einem organischen,
neutralen Komplex modifiziert wird, wobei geeignete Komplexbildner – je nach
dem gewünschten
Geschmack – Hydroxycarbonsäuren und/oder
deren Salze oder Aminosäuren
und/oder deren Derivate sind, vorzugsweise Glycin. Es hat sich ebenfalls
herausgestellt, dass im Geschmack und in der Farbe des Endprodukts
keine nachteiligen Veränderungen
mit Bezug auf die Oxidation von Glycin stattfinden, dessen Strukturformel
normalerweise Gly × CaNH4Cl3 × H2O ist, wie sie in ammoniumfreien Erdalkalimetallkomplexen von
Glycin vorkommen, Bezug nehmend auf den Stand der Technik, wie er
in der finnischen Patentanmeldungen Nr. 961229 und Nr. 970323 (WO
98/32343) beschrieben wird.
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In
Tests bezüglich
der Erfindung hat sich überraschend
herausgestellt, dass die Eigenschaften, wie etwa die Acidität und damit
der Geschmack, von Erdalkaliammoniumchloriden, insbesondere Ammonium-Carnallit,
im Wesentlichen von den Bedingungen des Niederschlags abhängig sind,
insbesondere von der Konzentration und dem pH-Wert der Mutterlauge.
Der Grund für
dieses Phänomen
ist die Eigenschaft des Ammoniumchlorids, in Anwesenheit leicht
saurer Salze, beispielsweise Magnesiumchlorid, in der Lösung vorzeitig von
der Mutterlauge zu kristallisieren, was in zunehmendem Ausmaß mit einer
Zunahme der für
die Zubereitung der Mutterlauge verwendeten Wassermenge stattfindet.
Da schon relativ kleine Mengen von freiem Ammoniumchlorid die Acidität der Doppelsalze
erhöhen,
so dass ihr Geschmack leicht stechend wird, wird das oben genannte
Salzprodukt vorzugsweise von einer stark konzentrierten Lösung ausgefällt, möglicherweise unter Überdruck,
wobei der Gehalt an freiem Ammoniumchlorid niedrig bleibt. Das Phänomen wird
mittels eines Beispiels in 1 illustriert.
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Überdies
haben Tests mit Bezug auf die Erfindung überraschender Weise gezeigt,
dass die Acidität und
damit der Geschmack von Doppelsalzbestandteilen gemäß der Erfindung
durch die Zugabe kleiner Mengen von Basen, wie beispielsweise Metallhydroxiden,
vorzugsweise Ammoniumhydroxid oder Kaliumhydroxid, zur Mutterlauge
wesentlich beeinflusst werden kann. Die Acidität der Flüssigkeit kann auf diese Weise
reduziert und ihr pH-Wert auf ein Niveau gebracht werden, auf dem
eine vorzeitige Kristallisation von Ammoniumchlorid von der Mutterlauge
verhindert wird. Ammoniumhydroxid ist dank seiner Volatilität ein besonders
vorteilhafter Alkali-Bestandteil, aber auch weil dermaßen keine
Ionen, welche eine mögliche
Wiederverwendung des Filtrats komplizieren würden, zu der Mutterlauge hinzugefügt werden.
Das Phänomen
ist grafisch mittels eines Beispiels in 2 illustriert.
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Des
weiteren haben Tests bezüglich
der Erfindung überraschend
gezeigt, dass beispielsweise MgNHgCl3 × 6H2O oder Kalium und/oder Calcium, das gemischte
Kristallformen der Verbindung enthält, die, wenn in einem Temperaturbereich
von 90 bis 140°C
behandelt, einen Teil (normalerweise zwei) ihrer sechs Kristallisationswassermoleküle verlieren,
durch Wirkung der Luftfeuchtigkeit in die ursprüngliche stabile Hexahydratform
hydriert werden, deren pH-Wert, aus der wässrigen Lösung gemessen, je nach Temperatur
und Behandlungsdauer, höher
ist als der Wert von unbehandeltem Material, das auf entsprechende
Weise gemessen wurde. Allerdings ist die durch die Wärmebehandlung
ausgelöste
pH-Änderung
normalerweise vom hermetischen pH-Wert des Produkts abhängig und
damit von der Zubereitungsmethode des Produkts. Das Phänomen wird
grafisch mittels eines Beispiels in 3 illustriert.
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Es
hat sich überraschend
herausgestellt, dass Ammonium-Carnallit oder gemischte Kristallformen, welche
die oben genannten Verbindungen enthalten, bei der Wärmebehandlung
kleine Mengen Chlorwasserstoffsäure
(HCl) mit Kristallwasser produzieren und entsprechend Ammoniak (NH3) während
einer Hydrierungssequenz. Der Nettoeffekt ist die Ausscheidung möglicher
mitgefällter
Ammoniumchloridrückstände aus dem
Material, was auch analytisch gezeigt wurde und auch zu geringeren
Gewichtsverlusten infolge der Wärmebehandlung
passt.
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In
diesem Kontext kann erwähnt
werden, dass beispielsweise die Verbindung MgNH4Cl3 × 6H2O in einem Mikrowellenfeld nur dann aktiv
ist, wenn sie Restfeuchtigkeit enthält. Die Methode kann folglich
systematisch dazu verwendet werden, die fraglichen Produkte ohne Änderung
der Produktzusammensetzung zu trocknen.
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Da
der pH-Wert des in den Tests als 2%-Lösung verwendeten Ammoniumchlorids
4,53 war, ist offensichtlich, dass mögliche Reste von Ammoniumchlorid
eine Wirkung beispielsweise auf den Geschmack des Ammonium-Carnallits haben.
Deshalb haben die oben beschriebenen zwei Methoden zur Kontrolle
der Acidität von
Erdalkaliammoniumchloriden in Verbindung mit dem Zubereitungsverfahren
das primäre
Ziel, den Gehalt an möglichem
freien Ammoniumchlorid im Endprodukt zu regeln und anderseits eine
vorteilhafte Wirkung z. B. auf die Kristallgröße, Filtrierbarkeit, Trocknungseigenschaften
und den Geschmack des Produkts zu zeitigen. Der optimale pH-Wert
wird jedoch je nach der Verwendung des Produkts und der abschließenden Salzformulierung
bestimmt.
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Die
Hydrate, die infolge der Wärmebehandlung
gebildet werden und in denen die Anzahl der Moleküle des Kristallisationswassers
weniger als sechs ist, können
als solche für
die Zubereitung von Lebensmittelsalzen gemäß der Erfindung verwendet werden.
Die betreffende Hydratform kann vorteilhaft im Hinblick auf den Transport
großer
Mengen des Salzprodukts sein, insbesondere unter warmen und feuchten
Bedingungen.
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Es
muss des weiteren festgehalten werden, dass solche Ammoniumchloridhydrate
von Erdalkalimetallen, in denen die Zahl der Moleküle des Kristallisationswassers
im Bereich von 0 bis 3 liegt, naturgemäß in den Geltungsbereich dieser
Erfindung fallen. Ihre Behandlung ist schwierig, was an der stark
hygroskopischen Natur der Hydratformen liegt, und ihre Zubereitung
erfordert eine Verarbeitung bei relativ hohen Temperaturen mit entsprechendem
Energieverbrauch und Zusatzkosten.
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In
der Zubereitung des Produkts der Erfindung werden Erdalkalimetallchloride
und Ammoniumchlorid und möglicherweise
Kaliumchlorid oder Calciumchlorid und ein möglicher Komplexbildner und
möglicherweise eine
gewünschte
Menge einer Base, vorzugsweise Ammoniumhydroxid, als Lösungen zusammengebracht, beispielsweise
in Wasser gelöst,
möglicherweise
in äquivalenten
Molverhältnissen,
vorzugsweise in einer konzentrierten Lösung bei erhöhter Temperatur,
möglicherweise
unter Überdruck,
woraufhin die Mischung gemischt wird, um die Löslichkeit zu ergänzen, und
mit einer erwünschten
Geschwindigkeit gekühlt,
um eine geeignete Kristallgröße zu erreichen.
Die getrennte Kristallmasse wird gefiltert, getrocknet und möglicherweise in
einem Temperaturbereich von 90° – 190°C verarbeitet,
um eine Hydratform mit annähernd
vier Kristallwassermolekülen
zu erreichen, wird möglicherweise
hydriert und als solche oder gemischt mit Natriumchlorid und/oder
Kaliumchlorid dazu verwendet, ein Lebensmittelsalzprodukt mit der
erwünschten
Innenzusammensetzung zuzubereiten.
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Gemäß einer
bevorzugten Methode zur Zubereitung des Produkts der Erfindung wird
eine Lösung
aus Magnesiumchlorid und/oder Calciumchlorid in den gewünschten
Molverhältnissen
zubereitet, wobei durch Mischen mit Ammoniumchlorid ein gemischter
kristallförmiger
Niederschlag gewonnen wird, der beide Mineralbestandteile wie gewünscht enthält. Zur
Eliminierung der möglichen
hygroskopischen Natur des Produkts wird die Kristallmasse einer
Wärmebehandlung
unterzogen, wie oben beschrieben.
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Gemäß einer
bevorzugten Methode zur Zubereitung des Produkts der Erfindung werden
zum Herstellen des Erdalkalibestandteils oder der Bestandteile für das Produkt
ein natürliches
Mineral, das Erdalkalichlorid oder Abfalllösungen von seiner Verarbeitung
enthält,
beispielsweise Carnallit MgCl2 × KCl × 6H2O oder Abfalllösungen von dessen Verarbeitung,
verwendet.
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Gemäß einer
bevorzugten Methode zur Zubereitung des Produkts der Erfindung wird
die Affinität
von Ammoniumchlorid, insbesondere zu Magnesiumchlorid, benützt, wobei
die zu verwendenden Rohmaterialien z. B. Magnesiumchlorid-Abfalllösungen aus
der Kaliumchloridindustrie, die normalerweise von Carnallit stammen
und möglicherweise
Alkalibromide enthalten; natürliche
Ablagerungen, wie Carnallitablagerungen des Toten Meerst oder entsprechende
Lösungen
sein können,
welche die gewünschten
Mineralbestandteile in Verhältnissen
entsprechend der gewünschten
Produktzusammensetzung enthalten oder die durch adäquate Verarbeitung
so zugerichtet werden, dass sie diesen entsprechen.
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In
industriellen Methoden zur Zubereitung des Produkts der Erfindung
ist die Verwendung eines kontinuierlichen Prozesses vorteilhaft,
bei dem z. B. ein Erdalkalimetallammoniumchloridhydrat oder dessen
Form mit Kalium zusätzlich
zu Ammonium nach Trennung beispielsweise durch Zentrifugieren in
eine Trocknungslinie gebracht werden und die Mutterlauge in die
Prozessphase zurück
gebracht wird, in der sie beispielsweise mit Quantitäten ergänzt wird,
die den Materialverlusten der Rohmaterialien entsprechen, möglicherweise
in Form von Lösungen,
vorzugsweise vorerwärmt,
wonach die Mischung möglicherweise
bei Unterdruck konzentriert, abgekühlt und wieder in die Trennphase
rückgeführt wird.
Die fraglichen Salzprodukte bilden keine kesselsteinartigen Verkrustungen
an den Wänden
der Konzentrationsvorrichtung und sind deshalb für das beschriebene Verfahren
gut geeignet.
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Eine
Methode der Zubereitung des Lebensmittelsalzprodukts gemäß der Erfindung
ist die Festkörperverarbeitung,
bei der ein Erdalkalimetallchlorid oder -Chloride und Ammoniumchlorid
in fester Form zusammengebracht werden, möglicherweise zusammen mit Natriumchlorid
und/oder Kaliumchlorid. Zur Erhöhung der
Kontaktfläche
der Kristalle wird die Mischung gerührt, gemahlen oder pulverisiert,
z. B. in einer Perlmühle, Kugelmühle oder Ähnlichen,
möglicherweise
in einem kontinuierlichen Verfahren. Bei Bedarf kann das feingemahlene
Produkt unter normalen Bedingungen hydrieren, woraufhin das Produkt
z. B. granuliert wird, wenn dies gewünscht ist.
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Das
Nahrungsmittel-Salzprodukt gemäß der Erfindung
soll die tägliche
Einnahme von Natrium verringern, dessen Menge eine beträchtliche
Höhe erreicht,
insbesondere wenn industriell zubereitete und verpackte Lebensmittel
in westlichen Ländern
benützt
werden. Anderseits soll das Lebensmittelsalzprodukt mögliche Defizite
an Kalium und Magnesium beheben, zumal insbesondere ersteres Mineral
ohne Zweifel eine blutdrucksenkende Wirkung hat. Beide Mineralien
sind primär
intrazellulär,
wobei ihr Bedarf am größten während der Schwangerschaft,
der Adoleszenz, bei sportlichem Training und anderen Belastungen
ist.
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Die
Bestandteile des physiologischen Salzprodukts der Erfindung, welche
Salzdefizite in Lebensmitteln beheben, können innerhalb bestimmter Grenzen
proportioniert werden, beispielsweise gemäß der nachstehend exemplarisch
präsentierten
Ausführungsbeispiele
unter Berücksichtigung
des neuen Höchstwerts
für den
Kaliumchloridgehalt, wie er vom Scientific Committee for Food (Wissenschaftlichen
Lebensmittelausschuss) der EU-Kommission
festgelegt wurde, und der weniger als 30 Gewichtsprozent des Gesamtsalzgehalts
des Produkts beträgt
und eine mögliche
Kaliumintoleranz infolge eines Nierenleidens in Betracht zieht.
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Zur
Evaluierung der medizinischen Eigenschaften einer Salzformulierung
gemäß der Erfindung
wurde mit fünf
gesunden, jungen Menschen ein 5-Tages-Test durchgeführt. In das von den Testpersonen
konsumierte Essen wurde anstelle von Natriumchlorid systematisch
Salz mit der folgenden Formel beigemengt:
29% NaCl
36%
KCl
35% MgNH9Cl3 × 6H2O
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Als
Ergebnis des Tests stellte sich heraus, dass das beschriebene Salzprodukt
ohne Nebenwirkungen intestinal absorbiert wurde und einen Rückgang des
durchschnittlichen Natriumgehalts im Urin von 114,8 mmol/l (δ 41,0) auf
50,4 mmol/l (δ 32,9)
bewirkte, und dem entsprechend eine Zunahme des Magnesiumgehalts
von 4,50 mmol/l (δ 1,78)
auf 5,98 mmol (δ 2,82).
Des weiteren war signifikant, dass der durchschnittliche systolische
Blutdruck der Testpersonen von 112,2 mmHg (δ 10,8) auf 105,6 mmHg (δ 6,99) fiel.
In den genannten Werten steht δ für die Normabweichung.
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Die
folgenden Beispiele beschreiben die Technik mit Bezug auf die Erfindung
und einige typische Salzformulierungen gemäß der Erfindung. In den Beispielen
werden nach Zubereitung des Erdalkalimetall-Bestandteils zur Charakterisierung der
Produkte folgende analytische Methoden benützt:
Mg | komplexometrisch,
EDTA |
NH4 | Kjeldahl-Methode |
Cl | AgNO3, Adsorptionsindikatormethode |
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Der
pH-Wert der Produkte wird von einer wässrigen 2%-Lösung bestimmt.
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Beispiel 1
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Dieses
Beispiel beschreibt die Abhängigkeit
der Eigenschaften des Ammonium-Carnallits als Produkt von der Konzentration
der Mutterlauge.
- a) 1,0 mol (53,5 g) Ammoniumchlorid
wurde in 100 ml Wasser unter Erhitzen gelöst. Die gewonnene Lösung wurde
durch Mischen zu einer erhitzten Lösung hinzugefügt, die
1,0 mol (203,3 g) der Verbindung MgCl2 × 6H2O gelöst
in 50 ml Wasser enthielt. Die gewonnene Mischung wurde gekühlt, sauggefiltert
und getrocknet.
Ertrag: 124,4 g (48,5) der Verbindung MgNH4Cl3 × 6H2O
Nach Verdampfen der Mutterlauge,
die als Filtrat zur Hälfte
ihres ursprünglichen
Volumens gewonnen wurde, wurden 63,3 g der selben Verbindung gewonnen.
Gesamtertrag:
188,2 g (73,3%), pH 5,27.
Analytische Werte für das Produkt:
Mg | 8,57% |
NH4 | 8,96% |
Cl | 43,8% |
Das Produkt enthält einiges mitgefälltes Ammoniumchlorid. - b) 1,0 Mol (53,5 g) Ammoniumchlorid und 1,0 mol (203,3 g) der
Verbindung MgCl2 × 6H2O
wurden zu 100 ml Wasser hinzugefügt.
Die Mischung wurde gekocht, unter Rückflußkühlung erhitzt, um die Löslichkeit
zu vervollständigen,
und abkühlen
gelassen. Die getrennte Kristallmasse wurde sauggefiltert und getrocknet.
Ertrag:
151,2 g (59,00 weiße
Kristallmasse mit einem angenehmen, leicht sauren Geschmack.
pH-Wert
des Produkts 5,34.
Analytische Werte für das Produkt: Unter Berücksichtigung
der Fehlergrenzen der Analysemethode hat das Produkt eine Zusammensetzung entsprechend
der Strukturformel MgNH4Cl3 × 6H2O.
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Beispiel 2
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1,0
mol (53,5 g) Ammoniumchlorid wurde durch Erhitzen in 100 ml Wasser
gelöst.
Als die Temperatur 60°C
erreichte, wurden 1,0 mol (219,0 g) der Verbindung CaCl2 × 6H2O zu der Mischung hinzugefügt. Die
Mischung wurde gekühlt,
sauggefiltert und getrocknet.
Ertrag: 110,5 g (40,8%) Hydratformen
von Calciumammoniumchlorid. Nachdem die Mutterlauge auf die Hälfte ihres
Ausgangsvolumens verdampft war, wurden 56,5 g des selben Produkts
gewonnen.
Gesamtertrag: 167,0 g (61,7%)
Analyse: Ca. 15,3%
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Beispiel 3
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Das
Ziel des Beispiels ist die Beschreibung einer Einheitsprozessmethode
für die
Zubereitung von Ammonium-Carnallit, bei der dem Produkt ein höherer pH-Wert
als dem Produkt in Beispiel 1b) verliehen werden soll.
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Allerdings
wurde der Prozess von Beispiel 1b) insofern wiederholt, als 2,5
ml von 5% Ammoniumhydroxid zu der Mutterlauge hinzugefügt wurde.
Die leicht filtrierbare Kristallmasse wurde von der Mutterlauge durch
Saugfilterung getrennt, und das gewonnene Produkt wurde bei einer
Temperatur von 60°C
getrocknet.
Ertrag: 151,3 g (58,9%) kubische Kristalle und
deren Agglomerate mit einem angenehm salzigen Geschmack.
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Der
pH-Wert des Produkts war 5,83; und die analytischen Werte wie folgt:
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Beispiel 4
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Das
Ziel des Beispiels ist die Beschreibung eines Prozesses der Zubereitung
von Ammonium-Carnallit auf vorteilhafte Weise in industriellem Maßstab, wobei
dem Produkt ein höherer
pH-Wert als der Wert in Beispiel 3 verliehen werden soll.
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107,0
g (2,0 mol) Ammoniumchlorid und 406,6 g (2,0 mol) der Verbindung
MgCl
2 × 6H
2O wurden durch Erhitzen in 450 ml Wasser
gelöst,
das 10 ml 5% Ammoniumhydroxid enthielt. Die Lösung wurde mittels eines Rotationsverdampfers
in Unterdruck konzentriert, bis die Quantität des destillierten Wassers
290 ml erreichte. Die getrennte Kristallmasse wurde sauggefiltert,
bei Raumtemperatur getrocknet, und das Filtrat wurde zur Wiederverwendung
gewonnen.
Ertrag: 345,5 g (61%) einer Kristallmasse mit einem
angenehm salzigen Geschmack. Der pH-Wert des Produkts war 6,18,
und die analytischen Werte waren wie folgt:
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Beispiel 5
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Das
Beispiel beschreibt eine Situation, in der eine hygroskopische Komponente
mit dem zuzubereitenden Ammonium-Carnallit mitgefällt wird.
Das gewonnene Produkt ist ein Calcium-haltiger, nicht-hygroskopischer,
streufähiger
Salzbestandteil.
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53,5
g (1,0 mol) Ammoniumchlorid, 203,3 g (1,0 mol) der Verbindung MgCl2 × 6H2O und 21,9 g (0,1 mol) der Verbindung CaCl2 × 6H2O wurden durch Erhitzen in 225 ml Wasser,
das 5 ml 5% Ammoniumhydroxid enthielt, gelöst.
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Die
Lösung
wurde mittels eines Rotationsverdampfers bei Unterdruck konzentriert,
bis die Quantität des
Destillats 195 ml betrug. Die getrennte Kristallmasse wurde sauggefiltert
und bei einer Temperatur von 70°C
getrocknet.
Ertrag: 184,2 g (66% des Ausgangsmaterials) einer
weißen
Kristallmasse mit einem breiten, salzigen Geschmack. Der pH-Wert
des Produkts lag bei 6,44, die analytischen Werte waren wie folgt:
NH4 | 6,84% |
Cl | 41,60% |
Mg | 8,52% |
Ca | 1,47% |
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Beispiel 6
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Das
Beispiel beschreibt eine Situation, in der ein synthetisch gebildetes
Salz in Entsprechung zu natürlichem
Kalium-Carnallit mit Ammonium-Carnallit kombiniert wird und eine
nicht-hygroskopische Carnallit-Mischung
mit einem außergewöhnlich niedrigen
NH4-Gehalt gewonnen wird.
- a)
53,5 g (1,0 mol) Ammoniumchlorid, 74,5 g (1,0 mol) Kaliumchlorid
und 406,6 g (2,0 mol) der Verbindung MgCl2 × 6H2O wurden durch Erhitzen in 450 ml Wasser,
das 5 ml 5% Ammoniaklösung
enthielt, gelöst.
Die Lösung
wurde mit einem Rotationsverdampfer in Unterdruck konzentriert,
bis die Quantität
des Destillats 265 ml erreichte.
Die getrennte Kristallmasse
wurde sauggefiltert und bei einer Temperatur von 70°C getrocknet.
Ertrag:
390,5 g (73%) einer weißen
Kristallmasse mit einem leicht salzigen Geschmack. Der pH-Wert des Produkts
war 6,10, und die analytischen Werte waren wie folgt:
NH4 | 3,55% |
Mg | 8,53% |
Cl | 40,4% |
Unter Berücksichtigung
der Fehlergrenzen der Analysemethoden entspricht das Produkt der
Strukturformel MgCl2 × 0,5 NH9Cl × 0,5 KCl × 6H2O relativ gut. - b) 26,8 g (0,5 mol) Ammoniumchlorid, 37,3 g (0,5 mol) Kaliumchlorid
und 203,3 g (1,0 mol) der Verbindung MgCl2 × 6H2O wurden durch Erhitzen in 230 ml Wasser,
das 2,5 ml 5% Ammoniaklösung
enthielt, gelöst. Der
Lösung
wurde das Filtrat (165 ml) aus dem Ausführungsbeispiel 6a hinzugefügt, woraufhin
die Lösung mit
einem Rotationsverdampfer in Unterdruck konzentriert wurde, bis
die Quantität
des Destillats 240 ml erreichte. Die getrennte Kristallmasse wurde
sauggefiltert und bei einer Temperatur von 65°C getrocknet.
Ertrag: 320,5
g (78%) eines Salzprodukts mit angenehmem Geschmack. Der pH-Wert des Produkts
war 5,94, und die analytischen Werte waren wie folgt:
NH4 | 3,45% |
Mg | 9,10% |
Cl | 39,9% |
Unter Berücksichtigung
der Fehlergrenzen der Analysemethoden entspricht das Produkt der
Strukturformel MgCl2 × 0,5 NH9Cl × 0,5 KCl × 6H2O relativ gut.
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Beispiel 7
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Dieses
Beispiel beschreibt eine Situation, in der ein organischer Komplex
aus Erdalkali-Ammoniumchlorid gebildet wird, um eine besonders gute
Absorptionskapazität
zu schaffen.
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53,5
g (1,0 mol) Ammoniumchlorid, 76,1 g (1,0 mol) Glycin und 219,1 g
(1,0 mol) der Verbindung CaCl
2 × 6H
2O wurden durch Erhitzen in 200 ml Wasser
gelöst.
Die Lösung
wurde in Unterdruck mittels eines Rotationsverdampfers bis fast
zum Trockenstadium konzentriert. Die feuchte Kristallmasse wurde
in einem Mikrowellenofen sorgfältig
getrocknet.
Ertrag: 257,2 g einer weißen Kristallmasse kleiner Partikel
entsprechend der Formel CaNH
4Cl
3 × Gly × H
2O. Das Produkt hatte einen etwas süßen, salzigen
Geschmack, sein pH-Wert war 5,47, und die analytischen Werte waren:
NH4 | 6,73% |
Ca | 15,35% |
Cl | 40,13% |
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Beispiel 8
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Das
Beispiel beschreibt eine typische Na/K/Mg Lebensmittelsalzformulierung
gemäß der Erfindung. Die
mittlere Spalte zeigt die Menge des Materials in Milliäquivalenten
bei einer angenommenen täglichen
Salzeinnahme von 10 g, und die rechte Spalte die tägliche Dosis
des entsprechenden Ions in Milligramm. Die neue Empfehlung zum Maximalgehalt
an Kaliumchlorid von unter 30 Gewichtsprozent ist in der Formulierung
berücksichtigt.
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Wenn
die mmol- und mg-Werte der obenstehenden Tabelle mit den ETD-Magnesium-Werten verglichen
werden, wie sie in der Einleitung der Erfindung präsentiert
wurden, lässt
sich feststellen, dass die für
die Erfindung gesetzten physiologischen Ziele erreicht werden können. So
beträgt
der Gehalt von Magnesiumsalz in der ein Chlorid von Natrium und/oder
Kalium enthaltenden Lebensmittelsalzformulierung vorzugsweise mindestens
2,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise mindestens 3,0 Gewichtsprozent,
berechnet als Magnesium.
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Beispiel 9
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Das
Beispiel beschreibt ein typisches Calcium-haltiges Na/K/Mg Lebensmittelsalzprodukt,
in dem das Verhältnis
von Magnesium und Calcium nahe dem entsprechenden Durchschnittswert
in Meerwasser ist. In diesem Beispiel ist Calcium in leicht absorbierbarer
Komplexform vorhanden. Die Referenzen in der Tabelle sind die gleichen
wie im Beispiel 8.
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Beispiel 10
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Das
Beispiel beschreibt ein typisches N/K/Mg Lebensmittelsalzprodukt,
in dem der NH4-Gehalt durch Verwendung einer
gemischten Form von Ammonium- und
Kalium-Carnalliten als Erdalkalimetallbestandteil, zubereitet in
Molverhältnissen
von 1:1, außergewöhnlich niedrig
gehalten wird. Die Referenzen in der Tabelle sind die gleichen wie
in den vorangehenden Beispielen.
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In
der Beispielformulierung ist der Gehalt an Kaliumchlorid reduziert,
weil die Carnallit-Mischung 7,1 mmol Kalium enthält. Folglich wird der Gesamtgehalt
von KCl 39,3 mmol, was in der Formulierung dem Prozentanteil von
29,3% KCl entspricht, also unter dem gegenwärtigen Empfehlungslimit von
30%.