DE60021541T2

DE60021541T2 - Herstellung von hochloeslichen und stabilen mineralstoffergaenzungen

Info

Publication number: DE60021541T2
Application number: DE60021541T
Authority: DE
Inventors: Steven Lederman
Original assignee: Mintech Inc Las Vegas; Mintech Corp
Current assignee: Mintech Inc Las Vegas; Mintech Corp
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: WO2000053035A1; US6235322B1; EP1164873A1; CN1347285A; US20020114868A1; AU3518300A; MXPA01009021A; CA2367087A1; US20030068408A1; DE60021541D1; US6569477B2; EP1164873A4; EP1164873B1; ATE300189T1; US20060251765A1

Description

Mineralien bilden einen essentiellen Bestandteil der menschlichen Ernährung. Eine Versorgung mit hinreichenden Mengen an den meisten Mineralien lassen sich durch eine angemessene Auswahl an Nahrungsmitteln und Getränken erreichen; indes halten sich viele Menschen nicht an eine ausgewogene Ernährung, wobei Mineralstoffergänzungen für viele von Vorteil sein können. Neben anderen Verwendungen sind Calciumergänzungen für die Bildung und den Schutz von Knochen und Zähnen, für die Prävention und die mögliche Behandlung von Osteoporose und für die Verwendung als Kofaktoren mit einer Vielzahl an wichtigen Enzymen, wie solche, welche an der Umwandlung von Prothrombin zu Thrombin beteiligt sind, vorteilhaft. Ferner können nach schweren körperlichen Anstrengungen erhöhte Mengen an Calcium erforderlich sein und wurde festgestellt, daß die Konzentration an Calcium im Blutstrom einen Effekt auf die Nervenfunktion besitzt. Magnesium ist ein wichtiger Kofaktor für viele körpereigene enzymatische Reaktionen. Kalium ist am elementaren Zellstoffwechsel beteiligt und wird in hohen Konzentrationen Herzpatienten verordnet. Es wurde festgestellt, daß die Einnahme von Kalium und Magnesium die Gefahr eines Schlaganfalls vermindert. Auch Zink ist ein wichtiger Mineral. Die Erforschung der Wirkungen von speziellen Mineralien und Kombinationen von Mineralien auf die Gesundheit hält an.
Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, für Nahrungsmittelergänzungsstoffe auf der Basis von Calcium zu sorgen, welche von der Öffentlichkeit einfach konsumierbar und fertig verfügbar sind, leicht absorbierbare Mineralien enthalten und lange Aufbewahrungszeiten ohne Abbau ermöglichen. In dieser Hinsicht wurden viele Anstrengungen in Verbindung mit Formen von Calcium unternommen, welche Getränken zugesetzt werden können. So beschreibt beispielsweise die US 5 500 232 A (Keating) ein Getränk, welches im wesentlichen aus Zitronensäure, Fumarsäure, Calciumhydroxid und Calciumglycerophosphat besteht. Indes weisen sämtliche getesteten Systeme einen "sauren" Geschmack auf und lehrt das genannte Patent, diese "Herbheit" als Teil des geschmacksgebenden Systems zu verwenden. Der US 5 474 793 A ist ein Verfahren zur Herstellung von mit Calcium versetztem Fruchtsaft entnehmbar.
Solche Systeme eines Zusatzes von Calcium genügen jedoch nicht den Erfordernissen im Hinblick auf eine stabile Nahrungsergänzung, welche für hohe Mengen an löslichem, bioverfügbarem Calcium und/oder weiteren Mineralien in einer nicht herben Form sorgt, welche dem Benutzer angenehm ist.
Die US 5 186 965 A (Fox et al.) und die US 5 314 919 A (Jacobs) beschreiben beide einen Calciumcitratmalat-Komplex ("CCM") sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben. Die genannten, gemeinsam auf die Procter & Gamble Company übertragenen Dokumente besitzen einen ähnlichen Offenbarungsgehalt und beschreiben ein Verfahren zur Herstellung einer Mischung aus Calciumcarbonat, Calciumhydroxid oder Calciumoxid mit Zitronen- und Apfelsäure in wäßriger Lö sung, um den CCM-Komplex oder andere Niederschläge aus der Lösung auszufällen.
Der GB 2 120 519 A (Gaiman) ist ein Verfahren zu entnehmen, welches die Sprühtrocknung einer Lösung von Calciumgluconat, Magnesiumcarbonat und Apfelessig umfaßt, um ein Pulver zu erzeugen, welches als Nahrungsmittelergänzungsstoff eingesetzt wird.
Die US 5 817 351 (DeWille et al.) beschreibt ein Flüssiggetränk, welches Calciumglycerophosphat bei einem niedrigen pH-Wert enthält.
Der US 5 468 506 A (Andon) ist eine Süßungsmittelergänzungsstoffzusammensetzung entnehmbar, welche CCM sowie eine verzehrbare Säurekomponente enthalten kann.
Die US 5 851 578 A (Gandhi) beschreibt eine Rezeptur eines klaren Getränkes, welches lösliche Ballaststoffe enthält, wobei die löslichen Ballaststoffe leicht einem Subjekt verabreicht werden können.
Keines der Dokumente gemäß dem Stand der Technik befaßt sich mit dem Gesichtspunkt eines multiplen Mineralzusatzes in hohen Konzentrationen, welcher für ein hoch lösliches, stabiles Produkt mit geringem oder keinem Geschmack oder Geruch sorgt und welcher im wesentlichen klar ist, wenn er in Wasser rücküberführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Fließbild der Vorgehensweisen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen;
2 ein Schaubild der Ergebnisse gemäß Tabelle 2, welches die Löslichkeitsraten von Produkten gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit Produkten gemäß dem Stand der Technik zeigt;
3 Röntgenbeugungsbilder einiger der Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung. 3A zeigt das Beugungsbild für die Rezeptur B, 3B das für die Rezeptur C und 3C das für die Rezeptur D;
4 REMs (rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen) einiger der Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung. 4A zeigt eine REM des Produktes der Rezeptur B, 4B eine REM des Produktes der Rezeptur C und 4C und 4D jeweils eine REM des Produktes der Rezeptur D.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzungen, welche Calcium und/oder weitere Mineralien (als einzelne Mineralstoffzusammensetzungen oder als multiple Mineralstoffzusammensetzungen) enthalten, wie sie in den Ansprüchen angegeben sind, sowie Verfahren zur Verabreichung der Zusammensetzungen. Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zusammensetzungen sorgen für lösliches, bioverfügbares Calcium und/oder weitere Mineralien in einer hohen Konzentration aufgrund ihrer hohen Löslichkeit, welche durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren erzielt wird. Die Zusammensetzungen sind Pulver, welche in wäßrige Lösungen rücküberführbar sind, eine höhere Stabilität und eine(n) verbesserte(n) Klarheit, Geruch, Geschmack, Duft und Beschaffenheit aufweisen.
Der hierin verwendete Begriff "elementar" bedeutet bzw. bezieht sich auf das jeweilige Element. Die an der vorliegenden Erfindung beteiligten Elemente sind vornehmlich Calcium, Magnesium, Kalium, Zink und weitere Mineralien, welche für den menschlichen Verbrauch zu Ernährungszwecken erforderlich oder nützlich sind. Elementare Prozentsätze zeigen den Prozentsatz von elementarem Calcium, Magnesium, Kalium etc. an, welcher in einer Zusammensetzung vorhanden ist. Falls Calciumlactat in einer Zusammensetzung vorhanden ist, so umfaßt der elementare Prozentsatz an Calcium folglich nicht den Prozentsatz an vorhandenem Lactat.
Die Begriffe "hohe Konzentration" sowie "hoch konzentriert" und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten hohe Anteile an einem bestimmten einzelnen oder einer Gruppe von Mineralien) bei Rücküberführung, wie es weiter unten erläutert ist. So bedeutet z.B. eine hohe Konzentration an elementarem Calcium wenigstens etwa 333 mg/8 Unzen, vorzugsweise wenigstens etwa 500 mg/8 Unzen, höchst vorzugsweise wenigstens etwa 1.000 mg/8 Unzen und ebenfalls bevorzugt wenigstens etwa 2.000 mg/8 Unzen. Eine hohe Konzentration an elementarem Kalium bedeutet wenigstens etwa 99 mg/8 Unzen, vorzugsweise wenigstens etwa 500 mg/8 Unzen, höchst vorzugsweise wenigstens etwa 1.000 mg/8 Unzen und ebenfalls bevorzugt wenigstens etwa 4.000 mg/8 Unzen.
Allgemein bedeutet für Mineralien, wie Calcium, Magnesium, Zink und Mangan, welchen eine empfohlene tägliche Einnahmemenge (Recommended Daily Intake Level, RDI) zugeordnet ist, eine hohe Konzentration des Minerals wenigstens etwa 33% der RDI pro Portion, vorzugsweise wenigstens etwa 50% der RDI pro Portion, höchst vorzugsweise wenigstens etwa 100% der RDI pro Portion und ebenfalls bevorzugt wenig stens etwa 200 % der RDI pro Portion. (Einigen Mineralien, wie Kalium, ist keine RDI zugeordnet.)
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zusammensetzungen sind in hohen Konzentrationen löslich. Der hierin verwendete Begriff "löslich" bedeutet die Fähigkeit, in Lösung zu gehen, aus einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand überzugehen. Die Löslichkeit eines Minerals ist ein Indikator, wie bioverfügbar das Mineral ist (vgl. Schaafsma, G., "Bioavailability of calcium and magnesium", European Journal of Clinical Nutrition, 1977: "Es ist eindeutig, daß die Verfügbarkeit für die Absorption lösliches Calcium erfordert, entweder in freier ionischer Form oder in Form eines Komplexes."). Die Zeit bzw. die Geschwindigkeit, in bzw. mit welcher eine Zusammensetzung in Lösung geht, ist insbesondere für "Pulverzusatz-in-Flüssigkeit" Verbraucherprodukte von Bedeutung, da der Verbraucher erwartet, daß dies schnell geschieht. Ferner spielt die Löslichkeit eine Schlüsselrolle bei der Zubereitung von Süßigkeiten, Gummis, Brausetabletten, Portionspackungen und anderen Pulverprodukten.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zusammensetzungen sind in hohen Konzentrationen schnell rücküberführbar. Der hierin verwendete Begriff "rücküberführen" bedeutet den Vorgang der Überführung eines Minerals oder einer Gruppe von Mineralien zurück in einen flüssigen Zustand durch Zugabe der Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung in Wasser oder andere Flüssigkeiten.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zusammensetzungen sind ferner sehr stabil, was eine lange Haltbarkeit der Zusammensetzungen sowie von mit den Zusammensetzungen versetzten Lebensmitteln gewährleistet. Der hierin verwendete Begriff "stabil" bedeutet die Fähigkeit, über wenigstens drei Monate, vorzugsweise über wenigstens sechs Monate, höchst vorzugsweise über wenigstens neun Monate und höchst bevorzugt über wenigstens zwölf Monate oder länger in Lösung zu bleiben, ohne aus der Lösung auszufallen oder sich aus weiteren Inhaltsstoffen heraus zu lösen.
Überdies besitzen diese Zusammensetzungen, wenn sie rücküberführt worden sind, einen milden oder gar keinen Geschmack, einen geringen oder gar keinen Geruch und sind in Wasser klar. Der hierin verwendete Begriff "klar" bedeutet durchsichtig mit sehr wenigen oder gar keinen vorhandenen Partikeln. Die Zusammensetzungen lassen sich folglich Getränken und festen Lebensmitteln zusetzen, wobei sie den Ernährungswert solcher Lebensmittel verbessern, während sie deren Geschmack nicht negativ beeinflussen. Dies gilt insbesondere für Flüssiggetränke, wie Wasser, Tees, Colas und Fruchtgetränke oder Getränke mit Fruchtgeschmack, bei welchen die visuelle und sensorische Klarheit des Produktes unerläßlich ist. Diese Verarbeitung beseitigt ferner die als widerwärtig empfundene Sandigkeit von existierenden Mineralsalzen. Dies ist ebenfalls für Pastillen, Süßigkeiten, Gummis sowie Kau- und Brausetabletten von Vorteil.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zusammensetzungen können in Nährbedarfsmengen eingesetzt werden. Der hierin verwendete Begriff "Nährbedarfsmenge" bezieht sich auf die Menge an Mineral(ien) der Zusammensetzung, welche die empfohlene tägliche Einnahmemenge (Recommended Daily Intake Level, RDI) des Subjektes gewährleistet. Dies kann bedeuten, daß die Zusammensetzungen für die gesamte RDI sorgen oder andere Quellen für diese(s) Mineral(ien) ergänzen. Ferner können Nährbedarfsmengen verwendet werden, welche die Einnahme des/der Minerals/Mineralien durch das Subjekt über die RDI hinaus auf nicht toxische Konzentrationen erhöhen.
Darüber stellt das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hoch konzentrierte Mineralien zu Verfügung, welche optional in pharmazeutischen Mengen für die Behandlung von bestimmten Krankheiten eingesetzt werden können, wie beispielsweise Kalium und Magnesium für arterielle – und Herzerkrankungen (vgl. Ascherio et al., "Intake of Potassium, Magnesium, Calcium, and Fiber and Risk of Stroke among US Men", Circulation, 1998, 98: 1198–1204). Der hierin verwendete Begriff "pharmazeutische Menge" bezieht sich auf eine Dosis des/der Minerals/Mineralien, welche von einem Arzt verordnet wird, und beträgt in der Regel das Vielfache der RDI. Gleichfalls sind aufgrund der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zusammensetzungen hohe Dosen an Calcium für die Prävention und die Behandlung von Osteoporose auf einfache Weise verfügbar. Ferner lassen sich pharmazeutische Konzentrationen an Mineralien in der geeigneten Form topisch anwenden, wie beispielsweise bei der Verwendung von Zink in einer Creme zur Prävention oder zur Behandlung einer durch Rhinovirus verursachten Infektion.
Die vorliegende Erfindung stellt neuartige Verfahren zur Herstellung von Mineralstoffzusammensetzungen zur Verfügung, wobei die Verfahren für Zusammensetzungen mit den gewünschten Eigenschaften sorgen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Mineralstoffzusammensetzungen sind Pulver, welcher aus Mineralien, wie Calcium, zusammengesetzt sind, welche in Lösung mit einer Säure gemischt, in hohen Konzentrationen gänzlich gelöst, getrocknet und gemahlen worden sind. Auf diese Weise werden pulverförmige Mineralsalze erzeugt. Die erhaltenen Pulver sind hoch löslich, wenn sie in wäßrige Lösungen rücküberführt werden.
Zubereitung
In 1 ist ein Fließbild dargestellt, welches die allgemeine Vorgehensweise zur Herstellung der Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die pulverförmigen Mineralsalze werden auf die nachfolgend erläuterte Weise hergestellt. Das Verfahren ist im Zusammenhang mit der Verwendung von Calcium beschrieben. Zunächst wird eine gewünschte Menge an Calciumsalz, wie Calciumcarbonat oder Calciumhydroxid, in Wasser zugesetzt (vgl. 1, Abschnitt 1, 2A und 2B), wobei vorzugsweise warmes Wasser bei etwa 21°C bis 23°C (70°F bis 74°F) eingesetzt wird. Für diesen Schritt sind auch andere verdünnte wäßrige Lösungen geeignet, welche hitzebeständige Komponenten, wie Fructose, enthalten, welche in dem Endprodukt vorhanden sein sollen (vgl. 1, Abschnitt 2C). Andere Temperaturen können eingestellt werden. Das Wasser muß sich auf einer Temperatur befinden, welche für eine gleichmäßige Verteilung des/der Minerals/Mineralien (1, Abschnitt 2B) und sämtlicher weiterer Inhaltsstoffe sorgt, welche in diesem Stadium zugesetzt werden (1, Abschnitt 2C). Die Temperatur des Wassers in diesem Stadium muß ferner dem nächsten Schritt (1, Abschnitte 3A und 3B) Rechnung tragen. Das Mineral liegt vorzugsweise in Pulverform vor, um den Lösevorgang zu beschleunigen. Die Lösung wird gemischt, bis das gesamte Mineralpulver angefeuchtet und gleichmäßig in de wäßrigen Lösung verteilt worden ist.
Als nächstes wird die ausgewählte Säure zugesetzt (1, Abschnitte 3A und 3B). Dies geschieht vorzugsweise langsam, während die Lösung fortwährend gemischt wird, so daß die Mineralien und sämtliche weiteren Inhaltsstoffe gleichmäßig in der wäßrigen Lösung verteilt werden. Die Schaumbildung wird überwacht, wobei sowohl die Mischgeschwindigkeit als auch die Zusetzrate an Säure vermindert werden kann, um die Schaumbildung zu vermindern. In diesem Stadium ist die Herstellung einfacher, wenn die Lösung nicht siedet. Falls ein Sieden jedoch erforderlich ist, um es den Mineralien zu ermöglichen, zu reagieren und in Lösung zu gehen, so kann die gesamte Mischung zum Sieden gebracht werden, nachdem die anfängliche Reaktion der Säure(n) mit dem/den Mineralien) stattgefunden hat.
Die eingesetzte Säure bindet an die Mineralien unter Bildung eines Salzes, weshalb Säuren, welche zu bioverfügbaren Mineralsalzen führen, bevorzugt sind. Beispiele für Säuren, welche eingesetzt werden können, sind Milchsäure, Essigsäure, Zitronensäure, Apfelsäure (Hydroxybernsteinsäure), Phosphorsäure, Ascorbinsäure und/oder jegliche lebensmittelunbedenkliche Säure, welche das Mineral oder die Mineralmischung oder Kombinationen hiervon zu lösen vermag. Es ist die Menge an den Mineralien zugesetzter Säure, welche bewirkt, daß die fertige trockene Zusammensetzung in Wasser rücküberführbar ist, klar wird und verhältnismäßig geruchsfrei und verhältnismäßig geschmacksneutral ist. Falls der Geschmack des rücküberführten Pulvers zu sauer ist, wird die Menge an Säure verringert. Ist das rücküberführte Pulver nicht klar/durchsichtig, so wird die Menge an Säure erhöht. Die Menge an eingesetzter Säure beträgt in der Regel etwa das Zwei- bis Dreifache der Masse der mineralischen Komponente. Die Menge an eingesetzter Säure variiert je nach Art des/der eingesetzten Säure(n), Minerals/Mineralien und Mineralformen.
Wenn die Säure zugesetzt wird, findet eine exotherme Reaktion statt, welche die Temperatur der Mischung erhöht. Die Temperatur kann ebenfalls durch Aufbringen von äußerer Wärme erhöht werden. Die bevorzugter Temperatur beträgt wenigstens etwa 54°C ((130°F), wie etwa 60°C oder 65°C (140°F oder 150°F), vorzugsweise etwa 71°C (160°F), ferner vorzugsweise etwa 87°C (190°F), mehr bevorzugt etwa 82°C (180°F), höchst vorzugsweise etwa 76°C (170°F), obgleich auch Temperaturen oberhalb 87°C (190°F) zweckmäßig sein können. Die Temperatur wird derart gewählt, um es der Lösung zu ermöglichen, durch das Lösen sämtlicher Mineralien und Säuren durchsichtig zu werden.
Wenn der Lösungsvorgang (1, Abschnitt 4) abgeschlossen ist, ist die Zusammensetzung fertig zum Trocknen (1, Abschnitt 6). Verschiedene Trocknungssysteme erfordern spezielle Bedingungen. Beispiele für Trocknungssysteme umfassen Gefriertrocknen, Sprühtrocknen, Trocknen im Trockenschrank und Vakuumtrocknen.
Bei der Sprühtrocknung ist es erforderlich, daß die Lösung auf einer Temperatur gehalten wird, bei welcher die Lösung in einem flüssigen Zustand bleibt, während sie den Trockner passiert. Ist die Temperatur zu niedrig, so beginnt die Lösung zu erstarren. Bei der Sprühtrocknung ist eine Temperatur von wenigstens 60°C (140°F) ausreichend, wobei 76°C (170°F) jedoch besser sind. Ein in Betracht zu ziehender Gesichtspunkt bei der Festlegung der Temperatur der Lösung zu Beginn des Stadiums der Sprühtrocknung besteht darin, wie die Rohre, welche von dem Lagertank zu der Sprühtrocknungsanlage verlaufen, die Temperatur der Lösung beeinflussen. Wird die Lösung entlang diesem Weg abgekühlt, so daß sie zu erstarren beginnt, kommt es zu einer Verblockung der Rohre. Folglich gehen die Jahreszeit, die Tempera tur der Anlage, die Höhe und andere Umweltfaktoren sämtlich in die Einstellung der korrekten Temperatur für das Material mit ein, welches durch die Sprühtrocknungsanlage geleitet werden soll.
Bei der Gefriertrocknung kann das Material auf einen Punkt abgekühlt werden, an welchem es einfach handhabbar ist, um es in die Gefriertrocknungsbehälter zu überführen. Gemäß einer Ausführungsvariante des Gefriertrocknens werden die Behälter mit der Lösung auf Karren abgestellt, bis das Material beginnt zu erstarren oder hinreichend fest zu werden, so daß die Karren mit den Behältern in eine Kältekammer zum Einfrieren bewegt werden können, ohne daß jegliches Material aus den Behältern heraus spritzt. So zeigt beispielsweise eine Lösung aus Calcium/Magnesium/Lactat mit 50% gelösten Feststoffen bei etwa 48°C (120°F) erste Anzeichen eines Erstarrens. Wird eine solche Rezeptur aus einem Lagertank, in welchem die Lösung bei 60°C (140°F) gehalten wird, in einen Behälter überführt, so benötigt das Material etwa 45 Minuten, um bis zu einem Punkt zu erstarren, an welchem es auf einfache Weise handhabbar ist. Umweltfaktoren, wie Wärme und Feuchtigkeit sowie die Lufttemperatur, können diese Zeit beeinflussen. Eine Variation dieser Vorgehensweise besteht darin, die Behälter auf die Karren zu laden und die Karren im Innern der Kältekammer abzustellen. Ein Schlauch kann von dem Mischtank zu den Karren geführt und das Material in die Behälter gepumpt werden. Erreicht das Material in dem Behälter eine Temperatur, welche für die Gefriertrocknungsanlage akzeptabel ist, so werden die Behälter in den Gefriertrockner überführt, wobei zur Trocknung des Materials Standardtechniken der Gefriertrocknung angewandt werden.
Bei der Trocknung im Trockenschrank wird eine ähnliche Vorgehensweise verwendet wie bei der Gefriertrocknung. Indes wird das Material, wenn die Lösung teilweise erstarrt ist, aufgebrochen und in Trocknungsbehälter zur Trocknung im Trockenschrank überführt. Beispiele solcher Behälter weisen Böden auf, welche von einem offenen Sieb gebildet sind, um zu ermöglichen, daß Luft durch die Oberseite und den Boden strömt.
Andere Trocknungsverfahren sind in der industriellen Technik wohlbekannt. Einige Methoden funktionieren für unterschiedliche Rezepturen besser als andere. Indes stellt die Auswahl, welches die beste Trocknungsmethode ist, einen unkomplizierten Vorgang dar.
Durch die Gefriertrocknung wird ein leichtes und leicht lösliches Pulver erzeugt, welches in ein kaltes oder heißes wäßriges Lösungsmittel rücküberführt werden kann. Die Sprühtrocknung führt zu einem Produkt, welches unterschiedliche physikalische Eigenschaften, wie Gewicht, Dichte und Fließeigenschaften, aufweist als das gefriergetrocknete Produkt. Dieses Produkt besitzt ferner unterschiedliche Lösungszeiten als das gefriergetrocknete Produkt, ist aber in Lösung genauso stabil wie das gefriergetrocknete Produkt, wenn es rücküberführt worden ist. Die Trocknung im Trockenschrank führt zu einem noch dichteren Produkt, welches unterschiedliche physikalische Eigenschaften, wie Gewicht, Dichte und Fließeigenschaften, als das gefriergetrocknete und das sprühgetrocknete Produkt aufweist. Dieses Produkt besitzt andere Lösungszeiten als das gefriergetrocknete und das sprühgetrocknete Produkt, ist aber in Lösung stabil.
Während den Schritten vor der Trocknung können der Lösung weitere Inhaltsstoffe zugesetzt werden (1, Abschnitte 5A und 5B). Nach der Reaktion des/der Minerals/Mineralien mit der/den Säure(n) (sowie jeglichen bereits vorhandenen, weiteren Inhaltsstoffen) erhöht sich die Temperatur der Mischung aufgrund der exothermen Reaktion und kann, wie oben erwähnt, weiter erhöht werden. In diesem Stadium oder während der Abkühlung der Mischung (1, Abschnitte 5A und 5B) können weitere Inhaltsstoffe zugesetzt werden. Die Hitzebeständigkeit des/der Inhaltsstoffe(s), welche zugesetzt werden sollen, stellt einen entscheidenden Faktor bei der Auswahl der Temperatur dar, bei welcher sie der Lösung zugesetzt werden. Solche Inhaltsstoffe, welche sowohl in diesem Schritt (1, Abschnitte 5A und 5B) als auch in nachfolgenden Schritten zugesetzt werden können, umfassen Süßstoffe, wie Sucralose (McNeil Specialty Products Company), Acesulfam K, Sucrose, Fructose, Maissirup, Ahornsirup und Honig, mit Geschmack versetzte Sirups, wie Sirups für alkoholfreie Getränke, Sirups mit Frucht- und Nußgeschmack, Frucht- und Gemüseextrakte oder -sirups, Kräuter, wie Sonnenhut (Echinacea), kanadische Gelbwurzel und Johanniskraut, Kofaktoren sowie Tees und Teegeschmack oder -extrakt, wie Kamille, Pfefferminze, grüne Minze, Schwarztee und grüner Tee, proteinhaltige Substanzen, wie nicht enzymatische Proteine, Enzyme, Aminosäuren und Peptide, Kofaktoren, natürliche Geschmacksstoffe, künstliche Geschmacksstoffe, funktionelle Stoffe, welche die Eigenschaft der Zusammensetzung oder ihrer rücküberführten Form zu verändern vermögen, wie Guargummi, Agar, Pektin, Fließmittel, wie Siliciumdioxid, Konservierungsstoffe, wie Natrium- oder Kaliumbenzoat, Farbstoffe aus natürlichen oder synthetischen Quellen sowie Kombinationen hiervon. Ein Beispiel einer Kombination, welche für gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Zusammensetzungen geeignet ist, besteht in einem Geschmackssystem mit einem Geschmacksstoff, einem Farbstoff, einem Süßstoff und optional einer Säure (für den Geschmack).
Im Falle der Sprühtrocknung, bei welcher die Temperatur gemäß 1, Schritte 5 & 6 – wie bereits erwähnt – auf wenigstens 60°C (140°F) und vorzugsweise auf 76°C (170°F) gehalten werden muß, sollten keine Inhaltsstoffe verwendet werden, welche negativ auf eine solche Temperatur reagieren.
Die mit diesem Verfahren erhaltenen Produkte sind sehr stabil und in Wasser oder anderen wäßrigen Medien (1, Schritt 8) hoch löslich. Beispiele für geeignete Lösungsmittel umfassen sowohl reines als auch mit Kohlensäure versetztes Wasser, mit Geschmack versetzte Limonaden, tierische Milch, Joghurt, Käse, Hüttenkäse, Sojamilch, Reismilch, künstliche Milch und Sahneersatzstoffe, Kaffee, Fruchtsäfte und -getränke, Gemüsesäfte und -getränke, Sportgetränke, Tees, pulverförmige und rücküberführte Mixgetränke (Shakes) und andere Getränke. Die Produkte können ferner Lebensmitteln zugesetzt werden, wie Gelatine, Puddings, Mayonnaise, Eiscreme, Suppenmischungen und anderen Würzmitteln, Salatdressings, Fruchtaufstrichen und Nußbutter.
Weil die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkte in hohen Konzentrationen löslich und stabil sind, können die Zusammensetzungen auch in topische Zubereitungen, wie Cremes, Shampoos und Zahnpasta, zugesetzt werden.
Weitere Inhaltsstoffe, welche dem Produkt zugesetzt werden können, umfassen natürliche Süßstoffe, wie Sucrose, Fructose und Maissirup, künstliche Süßungsmittel, wie Sac charin und Sucralose, andere Geschmacksstoffe (und deren verschiedene Komponenten), pulverförmige Getränke, kalte und heiße Cerealien, Enzyme, Aminosäuren und Peptide, gemeinsam mit oder ohne verträgliche(n) Konservierungsstoffe(n).
Die Produkte können überdies in Früchte, Gemüse oder andere Lebensmittel, welche gefriergetrocknet oder im Trockenschrank getrocknet werden sollen, wie Mais, Erdbeeren, Himbeeren, Trauben, Aprikosen, Pflaumen, Preiselbeeren, Heidelbeeren, Fleisch, Teigwaren etc., injiziert werden. Die Produkte können ferner in Form eines Coatings auf die genannten Lebensmittel aufgebracht werden, nachdem diese getrocknet worden sind.
Die Produkte können des weiteren als Inhaltsstoffe für Brot, Cerealien, Backmischungen, in Mehl eingemischt und für andere Backprodukte verwendet werden. Andererseits können Korn oder Partikel von Cerealien mit der flüssigen Mineralmischung in Schritt 5, Schritt 7F oder Schritt 9 getränkt werden, bis die Mineralien absorbiert worden sind, wonach eine Trocknung stattfindet, um das Wasser zu entfernen und für eine Verarbeitung in den Zustand der Cerealien zu sorgen. Sind die Cerealien gänzlich verarbeitet worden, so bleiben die Mineralien in dem Produkt in oder an den Cerealien zurück.
Konfektionierung
Die Produkte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung können in der nach der Trocknung erhaltenen Form bereitgestellt werden. So erzeugt z.B. die Sprühtrocknung ein Instantpulver. Die Gefriertrocknung, die Trocknung im Trockenschrank und die Vakuumtrocknung erfordern indes einen Mahlvorgang, nachdem das Produkt getrocknet worden ist, sofern eine Pulverform erwünscht ist. Solche Pulver können als gewerbliche Inhaltsstoffe konfektioniert und von der Trocknungsanlage an weitere Verarbeitungsanlagen zur Weiterverarbeitung zu den Produkten versandt werden.
Die Pulver können darüber hinaus als lose Pulver verwendet werden, um Tabletten, Kapseln, Pastillen, Süßigkeiten, Gummis und Flüssigkeiten zu erzeugen. Sie können ferner als Inhaltsstoffe als solche oder als Inhaltsstoffe verwendet werden, welche konfektioniert und/oder in Rezepturen mit anderen Nahrungsmittelergänzungsstoffen, wie Vitaminen und weiteren Mineralien, eingesetzt werden. Bedarfsweise können Hilfsstoffe und Bindemittel vorhanden sein.
Einige der Produkte des vorliegenden Verfahrens können in einzelnen Verbrauchsportionen gemeinsam mit oder ohne weitere(n) Geschmacksstoffe(n) konfektioniert werden. Jede Portion kann beispielsweise 33% der RDI von Calcium 33% der RDI sowohl von Calcium als auch von Magnesium, 50% der RDI von Magnesium oder 6 Gramm Kalium, eine pharmazeutische Konzentration an Kalium, enthalten.
Inhaltsstoffe
1. Mineralien
Der hierin verwendete Begriff "Mineralien zu Ernährungszwecken" bezieht sich auf Mineralien, welche nützlich sind, wenn sie eingenommen werden. Calcium kann allein oder in Kombination mit weiteren Mineralien zu Ernährungszwecken formuliert werden, um multimineralische Produkte zu erzeugen. Weitere geeignete Mineralien umfassen, wenn auch nicht ausschließlich, Magnesium, Kalium und Zink. Überdies können einzelne Mineralrezepturen und Kombinationen solcher Mineralien ohne Calcium erzeugt werden. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zugabe eines zweiten, dritten oder vierten Typs eines Minerals zu Ernährungszwecken die Löslichkeit und die Stabilität von Calcium in der Lösung erhöhen, während zugleich die verbesserten sensorischen Eigenschaften, wie Geschmack, Geruch, Beschaffenheit und Klarheit, aufrechterhalten werden. Folglich sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, ein Produkt zu erzeugen, welches mehr als ein Mineral zu Ernährungszwecken enthält. In Tabelle 1 ist die Löslichkeit und Stabilität von verschiedenen Beispielen für Rezepturen gemäß dem vorliegenden Patent in hohen Konzentrationen in Lösung wiedergegeben. Weitere Mineralien können in Konzentrationen zu Ernährungszwecken oder in höheren Konzentrationen oder als Spurenmineralien zugesetzt werden. Diese können in Schritt 2B gemäß 1 zugesetzt werden.
2. Säuren
Säuren können allein oder in Kombination eingesetzt werden. Die Säuren werden aus der Gruppe der lebensmittelunbedenklichen Säuren, wie aus solchen gemäß der GRAS-Liste ("Generally Recognized As Safe") der FDA, ausgewählt, wie Milchsäure, Apfelsäure, Essigsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure und Ascorbinsäure. Milchsäure stellt eine bevorzugte Säure dar. Essigsäure kann allein eingesetzt oder einer weiteren Säure, wie Milchsäure, zugesetzt werden, um die Löslichkeit der Mineralien zu erhöhen. Wenn Essigsäure allein oder in einem hohen Prozentsatz in den Säurekomponenten eingesetzt wird, verursacht diese in dem gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkt einen leichten Essiggeschmack, weshalb Produkte, welche ausschließlich mit Essigsäure hergestellt worden sind, am besten mit Essig enthaltenden Lebensmitteln kombiniert werden.
Wie bereits erwähnt, kann bei der vorliegenden Erfindung Ascorbinsäure verwendet werden. Da Ascorbinsäure Vitamin C ist, weist das erhaltene Produkt einen zusätzlichen Ernährungswert auf.
Zitronen- und Phosphorsäure sind ebenfalls wirksam, um die Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen. Die Faktoren, welche bei der Auswahl der eingesetzten Säure in Betracht gezogen werden, umfassen die Kosten für die Säure, den elementaren Gehalt an Mineralien (Menge an Feststoffen der Säure, welche in der fertigen Zusammensetzung zurückbleibt), die Zeitdauer und die zu Verfügung stehenden Methoden, um die Lösung zu einem Pulver zu trocknen. So trocknen z.B. Rezepturen, welche ausschließlich oder vornehmlich Phosphorsäure oder Ascorbinsäure als Säurequelle enthalten, besser und innerhalb eines angemesseneren Zeitraumes mittels Gefriertrocknen als mittels anderer Trocknungsmethoden.
3. pH-Wert
Der pH-Wert des rücküberführten, gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Produktes (1, Abschnitte 7F und 9A–F) ist vorzugsweise hinreichend niedrig, um Bakterienwachstum zu inhibieren oder zu verhindern. Folglich kann bedarfsweise zusätzliche Säure zugesetzt werden, nachdem die Menge an dem/den Mineralien) zugesetzter Säure festgelegt worden ist, um den Lösungsvorgang zu ermöglichen und für die in dem anfänglichen Mischungsschritt (1, Schritte 3A und 3B) stattfindende Reaktion von Mineral/Säure zu sorgen, um einen niedrigeren pH-Wert des rücküberführten Produktes zu erzielen. Stattdessen kann zusätzliche Säure unmittelbar vor der Trocknung (vgl. 1, Abschnitt 5B) zugesetzt werden. Indes äußert sich ein solcher Zusatz im Geschmack des Endproduktes. So werden beispielsweise Zitronensäure, Apfelsäure und Phosphorsäure gemeinhin Getränken zugesetzt, um den pH-Wert abzusenken. Der pH-Bereich von Getränken beträgt in der Regel 4,5 bis 2,5, vorzugsweise 3,75, höchst vorzugsweise etwa 3,4 oder weniger.
4. Mischmethoden
Um die Mineralien in die wäßrige Lösung einzumischen (1, Abschnitte 2A–C), sieht eine bevorzugte Ausführung vor, die Komponenten zu vermengen. Indes ist für die meisten Rezepturen ein Rühren ohne Vermengung akzeptabel. Ferner ist es bevorzugt, die Mineralien dem Lösungsmittel zuzusetzen, bevor die Säure(n) zugesetzt wird/werden. Es ist von Bedeutung, daß das/die Mineral(ien) und jegliche(r) weiterer/weiteren Inhaltsstoff(e) in Lösung gehalten werden, nicht verklumpen oder sich am Boden des Behälters ansammeln.
5. Methoden der Trocknung und Pulvererzeugung
Wie vorstehend beschrieben, sind beliebige Standardmethoden zur Trocknung der Lösung zu einem Pulver akzeptabel. Die Gefriertrocknung ist für bestimmte Anwendungen bevorzugt. Die Trocknungsmethode beeinflußt die Form der erhaltenen Partikel. Bei der Sprühtrocknung ist kein Mahlvorgang erforderlich. Bei der Gefriertrocknung oder der Trocknung im Trockenschrank liegt das getrocknete Produkt in Form von zerstoßener Kreide vor, wobei es anschließend gemahlen/gewalzt wird, um ein Pulver zu erzeugen. Die endgültige Partikelgröße nach dem Mahlen/Walzen beeinflußt die Rücküberführungsrate. Dies ist bei "Pulverzusatz-in-Flüssigkeit" Verbraucherprodukten von Bedeutung, bei welchen eine schnelle Rücküberführung erwünscht ist. Eine Ausnahme von einem solchen Mahl-/Walzvorgang stellt das vorherige Beispiel der fertigen Herstellung von Süßigkeiten/Konfekt dar, welches in 1, Abschnitt 7F dargestellt ist. In diesem Fall stellt die endgültige Form des Materials nach der Trocknung die endgültige Form des Produktes dar.
6. Lagerung
Die gemäß der vorliegenden Erfindung. hergestellten Produkte können in getrockneter Form oder in Pulverform stabil gelagert oder stabil in eine wäßrige Lösung rücküberführt werden. Die Produkte sind tatsächlich sichtbar stabiler als die gemäß dem Stand der Technik. In der nachfolgenden Tabelle 1 ist die Stabilität der rücküberführten Produkte wiedergegeben.
Löslichkeit und Stabilität
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkte sind hoch löslich und sehr stabil – weitaus mehr als die gemäß dem Stand der Technik. Die Löslichkeit und Stabilität tritt gleichfalls bei hohen Konzentrationen auf.
Die Tabelle 1 zeigt, daß sich eine Zusammensetzung mit 4.000 mg Calcium und 1.600 mg Magnesium (Tabelle 1, Zeile 13) in 8 Unzen Wasser vollständig löst. Ferner lösen sich 800 mg Magnesium und eine Mischung aus 2.000 mg Calcium, 800 mg Magnesium, 188 mg Kalium und 28 mg Zink (Tabelle 1, Zeile 20) vollständig in 8 Unzen Wasser.
Die Tabelle 1 zeigt in einer noch bedeutenderen Weise die Stabilität der Zusammensetzungen bei hohen Konzentrationen. In der Tabelle sind verschiedene Konzentrationen an Calcium und Calcium/Magnesium wiedergegeben. Die Calcium-/Magnesiumproben verbleiben in Lösung und sind stabiler als die entsprechenden Calciumproben. So befinden sich beispielsweise 1.000 mg Calcium und 400 mg Magnesium (Tabelle 1, Zeilen 9 und 10) noch nach 202 Tagen in Lösung. Hingegen fällt Calcium allein (Tabelle 1, Zeilen 1 und 2) in einer Konzentration von 1.000 mg nach 19 Tagen aus der Lösung aus.
Der Tabelle 1 ist weiterhin zu entnehmen, daß sich eine Calcium-/Magnesiumzusammensetzung mit einem zugesetzten Geschmackssystem (Tabelle 1, Zeile 16) noch nach 198 Tagen in Lösung befindet; die genannten Materialien lösen sich auf und sind in Sportgetränken, wie Gatorade^®, Power-Ade^® und Allsport^®, in hohen Konzentrationen von wenigstens 500 mg Calcium und 200 mg Magnesium pro 8 Unzen eines jeden dieser Getränke stabil (Tabelle 1, Zeilen 26, 27 und 28).
Der Tabelle 1 ist ferner entnehmbar, daß eine Calcium-/Magnesiumzusammensetzung in Welch's 100 Traubensaft 198 Tage lang in Lösung verbleibt, was die Stabilität der Zusammensetzung unterstreicht (Tabelle 1, Zeile 29). Zusammensetzungen mit Calcium allein wurden getestet und haben nicht überzeugt. Das Calcium fiel innerhalb einer kurzen Zeit aus der Lösung aus.
Völlig überraschend wurde gefunden, daß Calcium und Magnesium gemeinsam eine stabilere Zusammensetzung bilden als Calcium allein. Die Zugabe von weiteren Mineralien zu Calcium, z.B. Zink, Magnesium und Magnesium plus Kalium und Zink, scheint die Stabilität und die Löslichkeit von Calcium zu erhöhen.
Tabelle 1:
Für sämtliche Proben gilt: Alle Proben wurden bei einer Temperatur von 4°C bis 7°C (40°F bis 45°F) gehalten. Für sämtliche Proben mit Ausnahme der Proben gemäß Zeile 26 bis 29 gilt: (1) Kaliumbenzoat wurde mit einem Anteil von 1% bezogen auf die Gesamtmasse zugesetzt; und (2) Zitronensäure wurde zur Einstellung des Ziel-pH-Wertes zugesetzt.
In der Tabelle 2 sind die Löslichkeitsraten für verschiedene, gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Zusammensetzungen sowie für ähnliche kommerzielle Produkte wiedergegeben. Sämtliche Proben stellen das Äquivalent von 3,4 g Calcium in 236 ml (8 Unzen) deionisiertem Wasser bei 20°C (68°F) dar. Der Prozentsatz der maximalen Löslichkeit gemäß Tabelle 2 wurde jeweils an dem früheren Zeitpunkt gemessen, an welchem die Rezeptur vollständig in Lösung gegangen war oder nach sieben Minuten.
Die Tabelle 2 und das Schaubild gemäß 2 zeigen die Geschwindigkeit der Rücküberführung bei äquivalenten elementaren Konzentrationen an Calcium für drei der Produkte im Vergleich mit drei Produkten gemäß dem Stand der Technik. Die Rezeptur gemäß Beispiel B (Calciumlactat) [♦], die Rezeptur gemäß Beispiel C (Calciummagnesiumlactat)
und die Rezeptur gemäß Beispiel D (Calciumacetatlactat)
wurden im Vergleich mit dem Stand der Technik Purac^® Monohydrat [*] (Calciumlactat), Purac^® Pentahydrat (Calciumlactat) [x] und Gluconocal^® (Calciumgluconatlactat) [•] untersucht. Die Löslichkeit war bei den gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkten signifikant höher als bei jedem der drei Produkte gemäß dem Stand der Technik. In 2 ist dies grafisch dargestellt.
Es sei darauf verwiesen, daß 400 mg der gefriergetrockneten Rezeptur B innerhalb von drei Minuten in 236 ml (8 Unzen) Wasser rücküberführt werden können – einer ungleich schnelleren Rate für eine solch große Menge an elementarem Calcium als es gemäß dem Stand der Technik möglich ist.
Tabelle 2:
In Tabelle 3 sind die Rücküberführungszeiten von Calcium-/Magnesiumlactat-Produkten wiedergegeben, welche auf die hierin beschriebene Weise gemischt worden sind. Die genannten Mineralien wurden in einem Verhältnis von Calcium : Magnesium von 5:2 eingesetzt. Die RDI von Calcium beträgt 1.000 mg, während die RDI von Magnesium 400 mg beträgt. Die anfängliche Rezeptur für eines der Produkte enthielt 30% Feststoffe in einem Verhältnis von 5:2 gelöst in Wasser (A1), während die andere Rezeptur von 50% Feststoffen in einem Verhältnis von 5:2 ausging (A2). Obwohl die Verfahren von verschiedenen Mengen an Mineralien – wenngleich in demselben Verhältnis – ausgehen, sind die Mineralkonzentrationen in dem endgültigen Pulverprodukt gemäß A1 und A2 identisch. Diese Konzentrationen betragen 100 mg Calcium/Gramm Produkt sowie 40 mg Magnesium/Gramm Produkt.
Die ersten beiden Proben wurden gefriergetrocknet, die dritte Probe wurde sprühgetrocknet und die vierte Probe wurde im Trockenschrank getrocknet. In der Tabelle sind die für die Rücküberführung benötigten Zeiten der getrockneten Pulver wiedergegeben, welche zu Calcium- und Magnesiumkonzentrationen in Wasser zu verschiedenen Prozentsätzen der RDI dieser Mineralien führen: 25% (2,5 Gramm des Produktes), 33% (3,3 Gramm des Produktes), 50% (5 Gramm des Produktes), 100% (10 Gramm des Produktes), 200% (20 Gramm des Produktes), 300% (30 Gramm des Produktes) und 400 (40 Gramm des Produktes). In allen Fällen wurde die für die Rücküberführung der Pulverprodukte benötigte Zeit von der Zeit aus errechnet, an welcher das Pulver in das Becherglas (400 ml Pyrex, befüllt mit 8 Unzen) eingegeben wurde, und bis das Wasser klar war und wenigstens 95% des Pulvers in Lösung vorlag. Für den Fall, daß sich während des ersten Meßzeitraumes 5% nicht gelöst hatten, wie es bei einigen der im Trockenschrank oder mittels Gefriertrocknung ge trockneten Rezepturen mit hohen Konzentrationen der Fall war, gingen die restlichen 5% anschließend innerhalb weniger Minuten in Lösung, ohne daß zusätzlich gerührt wurde. In jedem Fall wurde für die Rücküberführung Leitungswasser verwendet. Der Magnetrührer (Barndstead Thermolyne Modell #S46415) wurde auf die Stufe "8" eingestellt. Gelegentlich wurde ein Löffel eingesetzt, um den Lösungsvorgang des Pulvers zu unterstützen.
Die Rücküberführungszeiten variieren mit der Temperatur des Wassers und der Konzentration der Mineralien. Bei hohen Mengen an Pulver dauerte es länger, das Material in das Becherglas zu überführen, als bei geringeren Mengen. Die Temperaturen, bei welchen die Rücküberführungszeiten ermittelt wurden, betrugen 87°C bis 90°C (190°F bis 195°F), 54°C bis 60°C (130°F bis 140°F), 21°C bis 23°C (70°F bis 75°F) (Umgebungstemperatur) und 4°C bis 7°C (40°F bis 45°F). Die in der Tabelle aufgeführten Zeiten sind im Format Minuten:Sekunden wiedergegeben.
Tabelle 3:

** Nicht getestet

Bei gemeinsamer Betrachtung von Tabelle 1, Tabelle 2 und Tabelle 3 wird deutlich, daß die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkte in hohen Konzentrationen hoch löslich und sehr stabil sind. Ferner wird deutlich, daß die Produkte Calcium/Magnesium, Calcium/Zink und Calcium/Magnesium/Kalium/Zink gemäß der vorliegenden Erfindung noch hoch löslicher und stabiler sind als die Calciumprodukte gemäß der vorliegenden Erfindung allein.
Sensorik
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkte – sowohl die Pulver als auch die rücküberführten Produkte – weisen einen verbesserten Geschmack, Geruch und eine verbesserte Beschaffenheit gegenüber den eingesetzten Ausgangsstoffen vor der Verarbeitung auf. Dies stellt ein unerwartetes Ergebnis dar. Die sensorischen Eigenschaften der Lösung gemäß Schritt 4 (1) sind gegenüber denjenigen gemäß Schritt 1 verbessert, wobei die sensorischen Eigenschaften nach der Rücküberführung gemäß den Schritten 7F und 9 nochmals gegenüber denjenigen gemäß Schritt 4 verbessert sind. Dies wurde unabhängig von der jeweiligen Trocknungsmethode festgestellt.
Physikalische Eigenschaften
a) Amorphe Struktur
Wird eine Feststoffkomponente aus einer Lösung durch langsames Verdampfen ihres Wassers erzeugt, so ordnen sich die Atome der Komponente in einer geordneten Kristallstruktur an, wobei zwischen den Kationen und Anionen der Feststoffkomponente starke Bindungen erzeugt werden. Wird der Feststoff jedoch schnell erzeugt, so sind die Atome der Komponente nicht in der Lage, eine geordnete Kristallstruktur zu bilden und werden die Bindungen zwischen den Ionen des Feststoffes schwächer ausgeprägt. Ein solcher nicht kristalliner Feststoff kann auch als amorpher Feststoff bezeichnet werden.
Bei den gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkten existiert keine regelmäßige Kristallstruktur. Das Produkt ist vielmehr ein amorpher Feststoff. In 3 sind Röntgenbeugungsbilder einiger der Komponenten darge stellt. Aus diesen ist ersichtlich, daß die vorliegenden Komponenten weniger kristallin (d.h. amorpher) als die Komponenten gemäß dem Stand der Technik sind. In 4 sind REM-Aufnahmen einiger der Produkte wiedergegeben, aus welchen die amorphe Struktur ersichtlich ist.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Produkt ist offensichtlich ein Chelatkomplex, d.h. das Ergebnis einer Chelatbildung, welche es hohen Konzentrationen ermöglicht in Lösung zu gehen, ohne aus der Lösung auszufallen. Die "Chelatbildung" kann als Kombination eines Metallions mit einem geeigneten Reagenz zu einem stabilen, löslichen Komplex definiert werden, um zu verhindern, daß sich die Ionen mit einer Substanz verbinden, mit welcher sie andernfalls einen unlöslichen Niederschlag bildeten, daß sie bei bestimmten Reaktionen eine Wechselwirkung verursachen oder daß sie als unerwünschte Katalysatoren wirken.
b) Geringerer Wassergehalt
Bei Komponenten, welche in Wasser gelöst werden, müssen die Bindungen zwischen den Kationen (z.B. Calcium) und den Anionen (z.B. Lactat) aufgebrochen werden. Um diese Bindungen aufzubrechen, ist Energie in Form von Wärme erforderlich. Sind die Bindungen jedoch unter Verbrauch von Wärme aufgebrochen worden, so werden zwischen den gelösten Ionen und Wasser neue Bindungen gebildet, wobei Energie – ebenfalls in Form von Wärme – freigesetzt wird. Diese freigesetzte Energie wird als Hydrationswärme bezeichnet.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zusammensetzungen weisen einen geringeren Wassergehalt auf die diejenigen gemäß dem Stand der Technik. Dies macht es möglich, daß die Zusammensetzungen während der Lösung in Wasser mehr Energie freizusetzen vermögen, wodurch die Auflösung der trockenen Zusammensetzungen beschleunigt wird.
c) Höherer Gehalt an freier Säure
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zusammensetzungen besitzen höhere Gehalte an freier Säure als diejenigen gemäß dem Stand der Technik. Ist beispielsweise die eingesetzte Säure Milchsäure und das Mineral Calcium, so kann das Lactatmolekül in dem Präparat entweder als Salz (z.B. Calciumlactat) oder als freie Säure (z.B. Milchsäure) vorliegen. Je mehr Säure in dem Feststoff vorhanden ist, desto niedriger ist der pH-Wert in der Lösung, welche bei der Auflösung des Feststoffes in Wasser erzeugt wird. Da Calciumlactat bei niedrigeren pH-Werten besser löslich ist, löst es sich überdies schneller, wenn in der Formulierung ein Überschuß an freier Säure vorhanden ist. Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zusammensetzungen enthalten einen Überschuß an freier Säure, welche dazu führen, daß der pH-Wert der aus den Zusammensetzungen erzeugten Lösungen geringer ist als es bei den Lösungen gemäß dem Stand der Technik der Fall ist. Dieser geringere pH-Wert trägt zu der schnelleren Löslichkeitsrate der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zusammensetzungen bei.
d) Partikelgröße und Oberfläche
Je geringer die Partikelgröße einer vorgegebenen Dosis eines Präparates ist, desto größer ist seine Oberfläche. Eine größere Oberfläche bedeutet, daß ein größerer Anteil des Präparates mit dem Wasser in Kontakt tritt, in welchem es gelöst werden soll, so daß es sich schneller löst. Im Hinblick auf die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Zusammensetzungen liegt deren Partikelgröße jedoch in demselben Bereich als es bei denjenigen gemäß dem Stand der Technik der Fall ist. Aus diesem Grund besitzt die Oberfläche wahrscheinlich keine Wirkung auf die bessere Löslichkeit dieser Zusammensetzungen.
Beispiele (Prozentangaben in Masse/Masse, wenn nicht anders angegeben)
Beispiel 1
Es wurde ein Produkt aus Calcium/Magnesium auf die nachfolgend erläuterte Weise erzeugt:
Inhaltsstoffe:

536,34 g Wasser;
209,68 g Milchsäure 88% (ADM);
39,52 g Calciumhydroxid (Mallinckrodt);
14,16 g Magnesiumoxid (Mallinckrodt).

Verfahren:
(a) Wasser wurde einer Osterizer^® Mischeinrichtung aufgegeben und mit der geringsten Geschwindigkeit in Agitation versetzt. (b) Anschließend wurden die Mineralien unter fortwährender Agitation zugesetzt. (c) Nach etwa einer Minute wurde über einen Zeitraum von etwa fünf Minuten die Milchsäure langsam zugesetzt. (d) Die Mischeinrichtung wurde angehalten und die Lösung kam zur Ruhe. In diesem Stadium war die Lösung klar und wies eine gelbliche Tönung auf. (e) Die Lösung wurde auf etwa 37°C (100°F) abgekühlt. (f) Sodann wurde sie gefriergetrocknet. (g) Das getrocknete Material wurde zu einem Pulver gebrochen und gesiebt.
Beispiel 2
Es wurde wie im Beispiel 1 erläutert vorgegangen, mit der Ausnahme, daß in Schritt(e) ein komplettes Geschmackssystem zugesetzt wurde, nachdem die Mischung bis zu einem Punkt abgekühlt war, an welchem die Inhaltsstoffe nicht beeinträchtigt werden. Bei einer Temperatur von etwa 37°C (100°F) wurde ein Geschmackssystem mit einem Farbstoff, Zitronensäure (für den Geschmack) und einem Süßstoff zugesetzt. Anstelle einer Anwendung der Gefriertrocknung wurde die Mischung mit dem Geschmackssystem in eine oben offene Form mit den Abmessungen 2,54 cm × 15,24 cm (1'' × 6'') überführt und im Trockenschrank getrocknet. Nach der Trocknung war das 2,54 cm × 15,24 cm (1'' × 6'') große Stück auf etwa 1,27 cm × 12,7 cm (0,5'' × 5'') geschrumpft. Es wurde zu Stücken mit einem Gewicht von jeweils etwa 2,7 Gramm geschnitten, welche in Form von "Calcium/Magnesium"-Pastillen vorlagen. Die hohe Löslichkeit erzeugte ein einzigartiges Geschmackserlebnis, wobei die Pastillen "auf der Zunge vergingen".
Beispiel 3
Es wurde wie im Beispiel 1 erläutert vorgegangen, mit der Ausnahme, daß in Schritt(e) ein Geschmackssystem und ein Gummi-Grundstoff nach dem Mischen und vor dem Trocknen zugesetzt wurden. Das Endprodukt bestand in einem "Calcium/Magnesium"-Gummi mit angenehmem Geschmack.
Beispiel 4
Traubensaft weist die Besonderheit auf, daß er notwendigerweise Weinsäure enthält. Weinsäure fällt Calcium aus. Folglich können bei einem 100%igen Traubensaft 100 mg elementares Calcium in 8 Unzen als hohe Konzentration erachtet werden. Zum Beweis wurden Pulverzusammensetzungen der Rezepturen gemäß den Beispielen A, B, C, und D separat mit 100% Traubensaft gemischt, um eine Konzentration von 100 mg an elementarem Calcium in 236 ml (8 Unzen) 100%igem Traubensaft zu erzeugen. Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Rezepturen gemäß den Beispielen A, B, C, und D fielen in 100%igem Traubensaft innerhalb von 30 Tagen aus.
Die Rezeptur gemäß Beispiel F (vgl. Beispiel 6 weiter unten) wurde entwickelt, um das rücküberführte Calcium in Lösung zu halten. Sie enthielt eine Mischung aus Calcium und Magnesium in Phosphorsäure, welche nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung getrocknet worden war. Das erhaltene Pulver wurde in einer 25% der RDI (250 mg) entsprechenden Menge 100°%igem Traubensaft zugesetzt, wobei eine stabile, kristallfreie Lösung gebildet wurde. Folglich ist es durch den Einsatz einer Kombination von mehr als einem Mineral in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine dauerhafte Lösung aus Calcium (zuzüglich dem/den weiteren Mineral(ien)) in Traubensaft zu erhalten.
Beispiel 5
Die Rezeptur gemäß Beispiel 0 stellt eine Getränkemischung der Rezeptur gemäß Beispiel A1 dar, welche sprühgetrocknet und mit weiteren Inhaltsstoffen gemischt worden ist, um ein Getränk zu erzeugen. In Tabelle 1 ist die Stabilität dieser Zusammensetzung wiedergegeben.
Beispiel 6
Die nachfolgenden Rezepturen sind Beispiele von Zusammensetzungen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind. Es sind die ursprünglichen Komponenten, welche zur Herstellung der Produkte verarbeitet worden sind. Die Auflistung soll nicht allumfassend sein, sondern lediglich zur Veranschaulichung dienen.
Rezeptur Beispiel A1: 30% Feststoffe
Rezeptur Beispiel A2: 50% Feststoffe
Rezeptur Beispiel B:
Rezeptur Beispiel C:
Rezeptur Beispiel D:
Rezeptur Beispiel E:
Rezeptur Beispiel F:
Rezeptur Beispiel G:
Rezeptur Beispiel H:
Rezeptur Beispiel I:
Rezeptur Beispiel J:
Rezeptur Beispiel K:
Rezeptur Beispiel L:
Rezeptur Beispiel M:
Rezeptur Beispiel N: 41% Feststoffe
Rezeptur Beispiel O: Gemischt in 64 Unzen (1,8 kg) Wasser

Claims

Verfahren zur Herstellung eines trockenen, Calcium enthaltenden Produktes, welches für den anschließenden menschlichen Verbrauch geeignet ist, umfassend: (i) Zubereiten einer Mischung aus einer mineralischen Form von Calcium und einer mineralischen Form von wenigstens einem weiteren Mineral, welches aus der Gruppe Calcium, Magnesium, Kalium, Zink und anderen Mineralien, welche für den menschlichen Verbrauch zu Ernährungszwecken erforderlich oder nützlich sind, ausgewählt ist, in einem wäßrigen Lösungsmittel; (ii) Ansäuern dieser Calcium und das wenigstens eine weitere Mineral enthaltenden Mischung, um eine wäßrige Lösung zu erzeugen, in welcher die Mineralmischung gänzlich gelöst ist, während eine Temperatur von wenigstens 54,4°C (130°F) erreicht wird; (iii) Trocknen dieser das gelöste Calcium und das gelöste, wenigstens eine weitere Mineral enthaltenden Lösung, um ein getrocknetes Produkt zu erzeugen, welches verbesserte organoleptische Eigenschaften aufweist, welches für eine Zugabe in flüssige oder feste Nahrungsmittel oder Getränke und zum Erzielen einer erhöhten Stabilität geeignet ist, wenn es wieder in wäßrige Lösungen überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine weitere Mineral Magnesium ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das getrocknete Produkt ein nicht kristallines, festes Produkt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das getrocknete Produkt ein amorphes Produkt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches den weiteren Schritt eines Rücküberführens des Produktes in wäßrige Lösung umfaßt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die das gelöste Calcium und das wenigstens eine weitere Mineral enthaltende, wäßrige Lösung eine Temperatur erreicht, daß sie durch die Lösung des/der gesamten Minerals/Mineralien und Säure(n) durchsichtig wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die das gelöste Calcium und das gelöste, wenigstens eine weitere Mineral enthaltende, wäßrige Lösung eine Temperatur von wenigstens 76,7°C (170°F) erreicht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Temperatur der das gelöste Calcium und das wenigstens eine weitere Mineral enthaltenden, wäßrigen Lösung durch eine während des Ansäuerns stattfindende exotherme Reaktion oder durch äußere Wärmezufuhr während des Ansäuerns erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Trocknen der das gelöste Calcium und das wenigstens eine weitere Mineral enthaltenden, wäßrigen Lösung eine Trocknungsmethode umfaßt, welche aus der Gruppe Gefriertrocknen, Sprühtrocknen, Trocknen im Trockenschrank und Vakuumtrocknen ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Trocknen der das gelöste Calcium und das wenigstens eine weitere Mineral enthaltenden, wäßrigen Lösung das Gefriertrocknen umfaßt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches den folgenden weiteren Schritt umfaßt: Zusetzen von Ingredienzien in die das gelöste Calcium und das wenigstens eine weitere Mineral enthaltende, wäßrige Lösung, welche aus der Gruppe Süßstoffe, Geschmacksstoffe und Farbstoffe ausgewählt sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ansäuern der Mischung die Verwendung wenigstens einer Säure aus der Gruppe Milchsäure, Apfelsäure, Essigsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure und Ascorbinsäure umfaßt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das getrocknete Produkt ferner Kalium enthält.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das getrocknete Produkt ferner Zink enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die wäßrige Lösung mit Kohlensäure versetzt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 15, wobei die rücküberführten, wäßrigen Produkte über wenigstens sechs Monate keine Calcium enthaltenden Niederschläge bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 16, wobei die wäßrige Lösung nach dem Rücküberführen wenigstens 1,41 mg gelöstes Calcium pro 1 ml (333 mg gelöstes Calcium pro 8 fluid ounces) der Lösung enthält.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Lösung mit Kohlensäure versetztes Wasser enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei die Lösung ferner einen künstlichen Süßstoff enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 19, wobei die Lösung ferner einen natürlichen Süßstoff enthält.