FI86364B - Torrt, stabilt karboneringsmedel och dess framstaellning. - Google Patents

Description

1 86364

Kuiva stabiili hii1ihapotusaine ja sen valmistaminen Torrt, stabilt karboneringsmedel och dess framställning Tämä keksintö koskee kuivia hii1ihapotusaineita ja niiden valmistustapoja. Tarkemmin sanoen esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä, jolla valmistetaan, eristetään ja käytetään kuivia, stabiileja hii1ihydraatti/metal1ibikar-bonaatti-komplekseja, jotka sisältävät sidottua vettä. Näitä hiilidioksidia sisältäviä komplekseja voidaan sekoittaa muiden dehydratoitujen aineiden kanssa ja tällaiset seokset voidaan sen jälkeen rekonstituoida hii1ihapotetuiksi juomiksi tai niitä voidaan käyttää muissa sovellutuksissa, joissa kuohuminen on toivottavaa.

Yhdisteisiin, joita on käytetty hii1ihapotusaineina kuivassa muodossa, kuuluvat yleisesti epäorgaaniset karbonaatit tai bikarbonaatit, joista yleisin on natriumbikarbonaatti. Muita aineita ovat natriumkarbonaatti, kaliumkarbonaatti ja kalsium-karbonaatti. Nämä aineet on yleensä kuitenkin havaittu sopimattomiksi, kun niitä on mukana niin paljon, että juomalle saadaan haluttu hii1ihappoisuus, koska hapon kanssa kosketukseen saatettaessa ja hiilidioksidin vapautuessa vastaavat natrium-, kalium- ja kalsiumsuolat aiheuttavat ei-toivotun suolaisen ja/tai metallisen maun.

Tarkemmin sanoen natriumbikarbonaatti antaa hiilidioksidin ja natriumionin moolisuhteeksi enintään 1:1, kun taas natriumkarbonaatti vapauttaa vain yhden moolin hiilidioksidia jokaista : natriumionin kahta moolia kohti. Natriumsuol o jen käyttö ei lisäksi ole suositeltua terveyssyistä, sillä lääketieteellisen kirjallisuuden mukaan liiallinen natrium aiheuttaa muiden vaivojen joukossa myös korkeaa verenpainetta. Myös kaliumkarbonaatti tuottaa kaksi moolia kaliumioneja jokaista vapau-tunutta hii 1 idioksidimoolia kohti ja aiheuttaa jälleen suolai-- sen maun.

2 86364

Myös kalsiumkarbonaatti antaa hiilidioksidin ja kalsiumionin moolisuhteeksi vain 1:1 hiilidioksidin vapautuessa ja vaikka se ei aiheuta selvästi suolamaista makua, suurissa konsentraa-tioissa se antaa juomille metallisen sivumaun. Se on myös veteen liukenematonta, mikä edelleen vähentää sen haluttavuutta hii1ihapotusaineena. Vaikkakin bikalsiumkarbonaattia voitaisiin käyttää tuottamaan hiilidioksidin ja kalsiumionin teoreettiseksi moolisuhteeksi 2:1, vapaa kaisiumbikarbonaatti on pysymätön, ja sitä ei luultavasti milloinkaan ole eristetty kuivassa muodossa.

Keinona, jolla vältetään metalli-ionin mukanaolo hii1ihapotus-aineissa ja niiden vastaavat haitat, on siten etsitty orgaanisia kantajia hiilidioksidille. US-patentissa 3,441,417 saatetaan hydroksi-karboksyylihappo reagoimaan fosgeenikaasun kanssa, jolloin saadaan esteri-hii1ihapotusaine, US-patentissa 3,649,298 on kuvattu menetelmiä, joilla valmistetaan N-karbok-siaminohappojen dinatriumsuoloja, joita käytetään juomakon-sentraateissa yhdistelmänä anhydridien kanssa. Myös tässä menetelmässä tarvitaan fosgeenia. Fosgeenin käyttö muodostaa kuitenkin tuotteita, jotka voivat aiheuttaa toksikologisia ongelmia. Nämä tuotteet eivät sen vuoksi ole toivottuja.

Ei-elintarvikkeiden kuohutussovel1utuksissa, joissa metal-lisuolan pitoisuus ei ehkä ole kriitillisen tärkeä, yhdiste, : : jolla hiilidioksidin moolisuhde metalli-ioniin on vain 1:1, : .·. voi olla taloudellisesti epäsuotavaa tällaisen hii1ihapotusai-neen tietyn hiilihapotusvaikutuksen aikaansaamisen tarvittavan määrän vuoksi.

Esillä olevalla keksinnöllä oleellisesti vältetään edellä tarkastellut haitat. Keksintö tuo esiin kuivan, stabiilin hiilihapotusainekompleksin, joka yksi mooli sisältää vähintään kaksi moolia hiilidioksidia, joka helposti vapautuu kosketuksessa veden kanssa, jolle kompleksille on tunnusomaista se, että se muodostuu hii 1 ihydraatti/metal 1 ibikarbonaatin komplek-... sista, jonka kaava on 3 86364 [hii1ihydraatti]a · [MiHCOg)^] · [H20]c jossa M on metal 1ikationi, valittuna alkali- ja maa-alkalimetal1is-ta , a on 1 tai 2, b on 1, 2 tai 3 ja c on 3, 4 tai 5.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä (a) sekoitetaan metallihydroksidia, -oksidia tai niiden seosta vesipitoisen hii1ihydraatti1iuoksen kanssa alle 25oC lämpötilassa hii1ihydraatti/metal1ihydroksidi-adduktin muodostamiseksi ; (b) lisätään hiilidioksidia liuokseen muodostamaan liuokseen hii1ihydraatti/metal1ibikarbonaatti-kompleksi; jolle menetelmälle on tunnusomaista se, että (c) seos mahdollisesti suodatetaan ei-toivottujen epäpuhtauksien poistamiseksi ja (d) eristetään kompleksi yhdessä mahdollisen suodoksen kanssa liuoksesta, kuivan, stabiilin hii1ihydraatti-metal 1ibikar-bonaatti-kompleksin saamiseksi, edullisesti jäähdyttämällä • liuos alle eutektisen lämpötilan ja pakastekuivataan, jonka jälkeen kompleksi erotetaan spray-kuivaamal1 a tai rumpukuivaa-;*; maila.

: Hii 1 ihydraatteihin, joita voidaan soveltaa esillä olevassa keksinnössä, kuuluvat yleisesti mono-, di- ja polysakkaridit ja polyolit. Näihin kuuluvat - niihin kuitenkaan rajoittumatta - monosakkarideista pentoosit, heksoosit jne., kuten glukoosi, dekstroosi, mannoosi, fruktoosi, galaktoosi, taloosi, guloosi, f-*. riboosi, arabinoosi, lyksoosi, ksyloosi jne. Käyttökelpoisia ovat myös disakkaridit, kuten maltoosi, sellobiosi, laktoosi, 4 86364 sakkaroosi jne. Dekstriini, glykogeeni, tärkkelys, selluloosa, polydekstroosi, raffinoosi jne. ovat tyypillisiä käyttökelpoisia polysakkarideja. Polyoleihin kuuluvat sorbitoli, glyseroli, mannitoli, D-ksylitoli, dulsitoli ja vastaavat. Reaktio-seoksessa voidaan käyttää yhdistelmänä yhtä tai useampaa näitä hiilihydraatteja.

Kompleksien valmistamista varten voidaan teoreettisesti käyttää hiilihydraattiliuosta, jonka pitoisuus on aina 60 painoprosenttiin asti, mutta tällainen väkevä liuos on erittäin viskoosinen ja vaikea käsitellä. Kompleksin, joka on valmistettu käyttämällä tällaista suurta hii1ihydraattipitoisuutta, hiilidioksidipitoisuus on lisäksi yleensä alhainen. Vesipitoisen hiilihydraattiliuoksen suositellut konsentraatiot ovat siten enintään 45 painoprosenttia ja parhaiten noin 2-35 painoprosenttia riippuen kulloinkin käytetystä hiilihydraatista ja sen liukoisuudesta veteen. Kun jollakin tietyllä hiilihydraatilla hiilihydraattikonsentraatio on alhainen, muodostetulla kompleksilla on usein suuri hiilidioksidin ja metallika-tionin moolisuhde, mutta hiilidioksidia vapautuu pienempi määrä. Käytetyn hiilihydraatin kyllästymiskonsentraatiossa tai lähellä sitä sekä moolisuhde että vapautuneen hiilidioksidin määrä ovat alhaisia. Laimeilla liuoksilla voi olla edullista sekoittaa kahta eri hiilihydraattia.

Esillä olevassa keksinnössä käytetyt metallihydroksidit tai -oksidit voivat olla alkalimetal1 ien tai maa-alkalimetallien näitä yhdisteitä. Erityisen hyvänä pidetään elintarvikesovel-lutuksissa kalsiumhydroksidia tai -oksidia. Kalsiumioni ei anna suolamaista makua ja se on eräs ihmiskehon tarvitsemista välttämättömistä mineraaleista. Muita käyttökelpoisia hydroksideja tai oksideja ovat kaliumin, natriumin, magnesiumin, bariumin jne. hydroksidit tai oksidit. Alan ammattimies voi helposti varmistua, mitä näihin kahteen ryhmään kuuluvista kationeista voidaan käyttää elintarvikkeissa ja käyttää sen perusteella näiden hydroksideja, oksideja tai seoksia. Mitä 5 86364 tahansa näistä hydroksideista tai oksideista tai useampia näistä voidaan käyttää samanaikaisesti.

Eräässä esillä olevan keksinnön mukaisessa hiilihapotusaine-kompleksin valmistusmenetelmässä valmistetaan ensin edellä kuvattu hiilihydraatin vesiliuos ja sen jälkeen liuokseen lisätään metallihydroksidia tai -oksidia samalla sekoittaen, kunnes liuoksen pH on välillä noin 9-12. Reaktiolämpötila pidetään alle 25°C, parhaiten välillä noin -5 - 10°C ja kaikkein parhaiten noin -2 - 4°C:ssa. Hiilihydraatti/metallihydr-oksidi-addukti on näin muodostunut liuoksessa.

Sen jälkeen reaktiovällaineeseen lisätään hiilidioksidia, parhaiten kaasumaisessa muodossa, kunnes pH laskee arvoon noin 7 - 10, jolloin muodostuu osa hii1ihydraatti/metal1ibikarbo-naatti-kompleksista ja karbonaatti saostuu. Sen jälkeen reak-tioväliaineeseen lisätään toinen erä hydroksidia ja/tai oksidia pH-arvon nostamiseksi jälleen edellä mainitulle pH-alueel-la noin 9-12, jolloin muodostuu lisää adduktia ja karbonaat-tisakkaa. Sen jälkeen pH lasketaan arvoon välille 7-10 lisäämällä jälleen hiilidioksidia, jolloin kompleksia muodostuu yhä enemmän. Tätä toimintatapaa jatketaan, kunnes on lisätty metallihydroksidia tai -oksidia hiilihydraattiin nähden mooli-painosta laskettuna noin 0,25 - 3 kertaa alkuperäinen määrä ja lopulliseksi pH-arvoksi saadaan 7 - 11 ja parhaiten 7 - 10.

Mahdolliset saostuneet aineet, kuten liukenemattomat karbonaatit poistetaan sen jälkeen reaktioseoksesta, joka yhä pidetään edellä mainituissa lämpötiloissa, suodattamalla, parhaiten jäähdytetyn suodattimen läpi ja hiilidioksidikaasun alla tuotteen mahdollisen hajoamisen välttämiseksi.

Kompleksi, joka saadaan talteen suodoksessa, on erittäin epästabiili liuoksessa ja hajoaa helposti vapauttaen hiilidioksidia. Sen vuoksi se tulisi eristää nopeasti kuivaamalla suodatettu reaktioväliaine. Vaikkakin voidaan käyttää sellaisia kuivausmenetelmiä kuin spray-kuivaus, rumpukuivaus ja 6 86364 tyhjökuivaus, tällaisia kuivaustapoja käytettäessä voi mahdollisesti tapahtua tuotteen hajoamista. Kompleksin kaikkein parhaimpana pidetty kuivaustapa ja näin myös eristämistapa on siten suodatetun reaktioliuoksen välitön pakastaminen, minkä jälkeen pakkaskuivataan. Kompleksia sisältävä liuos pakastetaan parhaiten alle sen eutektisen lämpötilan, jossa kohdassa kompleksin vesiaktiivisuus lähenee nollaa. Yleensä liuos pakastetaan lämpötilaan välille noin -10 - -40°C alan ammattimiesten hyvin tuntemilla tavoilla. Sen jälkeen pakastettu materiaali pakkaskuivataan jollain tavanomaisella tavalla. Pakkaskuivaajan levylämpötila on yleensä välillä noin 10 - 40°C ja paine noin 30 - 100 millibaria. Pakkaskuivausta jatketaan niin, että muodostuu esillä olevan keksinnön mukainen eristetty, kuiva ja stabiili hii1ihapotusainekompleksi, jonka kosteuspitoisuus on noin 3-10 painoprosenttia. Jäljempänä kutsutaan yksinkertaisuuden vuoksi tätä ensimmäistä hii1ihapotuskompleksin valmistusmenetelmää "pH:n säätömenetelmäksi".

Suodatusvaiheen aikana poistettu karbonaattisakka voidaan haluttaessa kuumentaa, jolloin muodostuu sen oksidia, joka sen jälkeen voidaan kierrättää takaisin uudelleenkäyttöä varten.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmän sovellutuksessa valmistetaan hiilihapotusaine-kompleksi käyttämällä hiilihydraatin moolisuhteena metallihydroksidiin tai -oksidiin nähden noin 1:0,25 - 1:3, jolloin suhde on parhaiten 1:0,5 - 1:1. Keksijät ovat havainneet, että tämä menetelmä muodostaa komplekseja, jotka ovat jonkin verran pysyvämpiä kuin ensimmäisellä suoritusmuodolla valmistetut kompleksit.

Myös tässä suoritusmuodossa edellä kuvattu hiilihydraatti-liuos, jonka konsentraatio on enintään noin 45 painoprosenttia, ensin jäähdytetään alle 25°C lämpötilaan, parhaiten lämpötilaan noin -5 - 10°C ja kaikkein parhaiten lämpötilaan noin -2 - 4°C. Sen jälkeen hiilihydraattiliuokseen lisätään edellä kuvattua metallihydroksidia ja/tai -oksidia stökiömet- 7 86364 rinen määrä, jolloin hiilihydraatin moolisuhde hydroksidiin tai oksidiin on 1:0,25 - 1:3 niin, että muodostuu hiilihyd-raatti/metal1ihydroksidi-addukti. Tarvittaessa reaktioväliaine sen jälkeen suodatetaan edellä kuvatulla tavalla. Tämän jälkeen kuplitetaan hiilidioksidia, parhaiten kaasumaisessa muodossa reaktiovällaineen läpi, kunnes pH-arvo on laskenut välille noin 7 - 11 ja parhaiten välille 9 - 10. Yleensä tämä edellyttää, että reaktioväliaine on kyllästynyt hiilidioksidin suhteen.

Kompleksin muodostumisen jälkeen se eristetään reaktiovällaineesta kuivaamalla samalla tavoin kuin edellä on kuvattu.

Kuten edellisessäkin suoritusmuodossa, tulisi seuraavat käsittelyvaiheet suorittaa ripeästi tuotteen hajoamisen estämiseksi. Pakastamalla ja sen jälkeen pakkaskuivaarna1 la tapahtuva eristäminen on edelleen parhaana pidetty keino, jolla saadaan kuivaa, stabiilia hiilihapotusaine-kompleksia. Jäljempänä tätä vaihtoehtoista hiilihapotuskompleksin valmistusmenetelmää kutsutaan yksinkertaisuuden vuoksi "stökiömetriseksi menetelmäksi".

Kumpikin edellä mainittu suoritusmuoto voidaan suorittaa joko panoskäsittelyllä tai jatkuvatoimisella käsittelyllä. Reak-tiokomponenttien syöttämiseen paineistettuihin vaipallisiin reaktioastioihin, jotka on varustettu sekoituslaittei11 a, voidaan käyttää vaipallisia syöttösäi1iöitä ja -pumppuja. Reaktion loppuun tapahtumisen varmistamiseksi voidaan käyttää myös kierrätyslinjoja. Kierrätyslinjaan voi olla myös yhdistetty syöttölaite, jolla lisätään vastapainesäätöventtii1 in avulla paineistettua hiilidioksidia. Kompleksin muodostumisen jälkeen se voidaan johtaa vaipallisen suodattimen läpi, johon voi kuulua laitteet, joilla voidaan pestä suodoksesta poistettu mahdollinen sakka.

Esillä olevan keksinnön menetelmillä valmistetut reaktiotuotteet eivät välttämättä ole puhtaita. Saadussa reaktiotuotteessa voi siten olla haluttujen hiilihapotuskompleksien lisäksi 8 86364 myös reaktion sivutuotteita, kuten erilaisia karbonaatteja, suoloja, ylimääräisiä komplekseja. Näiden "epäpuhtauksien" poistaminen reaktiotuotteesta ei ole välttämätöntä, jotta tuotteen sisältämiä hii1ihapotuskomplekseja voitaisiin käyttää tehokkaasti. Jonkin tietyn hiilihydraatin ja metallihydroksidin tai -oksidin kullakin spesifisellä yhdistelmällä voi lisäksi muodostua yhtä tai useampaa erilaista hiilihapotuskom-pleksia, joilla kaikilla kuitenkin on se haluttu ominaisuus, että se on kuiva, stabiili hii1ihapotusaine. Nämä hiilihapo-tuskompleksit noudattavat yleiskaavaa [hiilihydraatti]a · [MKHCOj)^] · [H20]c jossa "a" on 1 tai 2; "b" on 1 tai 2; ja "c" on 3, 4 tai 5 ja M on metal 1ikationi. Useamman kuin yhden spesifisen kompleksin muodostumista tapahtuu erityisesti silloin, kun käytetään useampaa kuin yhtä hiilihydraattia ja/tai metallihydroksidia tai -oksidia. Esillä olevan keksinnön mukainen hiilihapotusai-ne voi siten sisältää epäpuhtauksien lisäksi yksittäisten kompleksien seosta, jolloin hii1ihapotusaineen sisältämällä kullakin yksittäisellä kompleksilla on kuohumisominaisuuksia.

Keksijät ovat havainneet, että hiilihapotusaineen pH:n säätömenetelmä tuottaa puhtaampaa tuotetta kuin mitä saadaan stö-kiömetrisellä menetelmällä. pH:n säätömenetelmällä voidaan esimerkiksi saada oleellisesti puhdasta sakkaroosi/kalsiumbi-karbonaattia, jolla on kaava: [^12^22^11 ^2 ’ [Ca(HCC>3)2’ [H20]3_5

Keksijät ovat osoittaneet, että tietylle reaktiotuotteelle saatu hiilidioksidin moolisuhde metal 1ikationiin indikoi sen puhtautta. Esimerkiksi kalsiumkompleksin tapauksessa voidaan odottaa saatavan puhdasta kalsiumbikarbonaattikompleksia, jos tuotteen C02/Ca^+-moolisuhde on 2,0.

Ca (HC03) 2 + 2H+ Ca + 2 + 2H20 + 2C02 9 86364

Pienempi moolisuhde voi viitata siihen, että mukana on kal-siumbikarbonaatti/H20-kompleksin ja/tai kalsiumkarbonaatti-kompleksin ja/tai hiilihydraatin kalsiumsuolan tai jopa kalsiumkarbonaatin seosta. Kunkin tietyn kompleksin puhtaus riippuu reaktiokomponenttien laadusta, kompleksin valmistamiseen käytetyistä valmistus- ja eristysmenetelmistä ja käytetyistä olosuhteista.

Esillä olevalla keksinnöllä valmistetut hiilihapotusaine-kompleksit kykenevät yleisesti sanoen vapauttamaan noin 40 - 100 ml hiilidioksidia jokaista kompleksin grammaa kohti. Kun kaikki muu pidetään vakiona, on havaittu, että reaktion pH-arvolla ja lämpötilalla on merkitystä lopputuotteen ominaisuuksille. Yleensä, mitä korkeammassa pH-arvossa reaktio suoritetaan, sitä pienempi on hiilidioksidin moolisuhde metal-likationiin kompleksissa, vaikkakin hiilidioksidia voi olla enemmän käytettävissä vapautumiseen tuotegrammaa kohti. Tämän uskotaan johtuvan korkeammassa pH-arvossa suotuisamman karbo-naattikompleksin muodostumisesta. Vieläkin tärkeämpää kuitenkin on pH-arvo reaktio lopussa. Reaktion loppu-pH:n tulisi yleensä olla välillä noin 7-11. Reaktion loppu-pH on parhaiten välillä 9-10, joka on optimaalisin bikarbonaattikomplek-sin saamisen kannalta. Alhaisemmissa pH-arvoissa tuotteessa on yleensä alhaisempi hiilidioksidipitoisuus ja tuote on jonkin verran vähemmän pysyvä. Korkeammissa pH-arvoissa hiilidioksidipitoisuus on korkeampi, mutta hiilidioksidin moolisuhde metallikationiin pienenee ja vähenee arvoon 1,0.

Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetut kuivat stabiilit hii1ihapotuskompleksit ovat yleensä erittäin hienojakoisia valkoisia jauheita, vaikkakin väri voi vaihdella vaaleankeltaisesta vaaleanruskeaan, jos käytetään tiettyjä polysakkarideja.

Käytetystä hiilihydraatista (hiilihydraateista) ja metallihydroksidista (hydroksideista) riippuen kunkin hii1ihapotus-kompleksin sulamispiste luonnollisesti vaihtelee. Myös komp- ίο 86364 leksin puhtaus vaikuttaa saatuun sulamispisteeseen. Keksijät ovat yleisesti havainneet, että sulamispiste voi vaihdella alhaisesta noin 143°C:sta korkeaan noin 272°C:een. Seuraavassa taulukossa A on luetteloitu erilaisia hii1ihapotuskomplekseja, jotka on valmistettu esillä olevan keksinnön mukaisilla menetelmillä. Koska nämä kompleksit ovat pysymättömiä vedessä, hakijat eivät ole voineet menestyksellisesti puhdistaa reaktiotuotteita. Seuraavat näytteet testattiin siten sellaisenaan eikä niitä puhdistettu puhtaiden, yksittäisten kompleksien eristämiseksi. Sulamispisteet voivat sen vuoksi olla niiden kompleksien seoksen sulamispisteitä, jotka on saatu saattamalla kyseiset reaktiokomponentit reagoimaan esitetyllä tavalla. Komplekseilla ei myöskään ole terävää sulamispistettä. Jopa sakkaroosi/kalsiumbikarbonaatilla, joka on valmistettu oleellisesti puhtaassa muodossa käyttämällä pH:n säätömenetelmää, sulamistapahtumassa näyttää olevan useita vaiheita. Sen rakenne menee kasaan noin 70°C:ssa, C02-kaasua vapautuu noin 100°C:ssa, materiaali muuttuu ruskeaksi noin 170°C:ssa; ja lopuksi se nesteytyy noin 200°C:ssa. Seuraavassa on annettu kaikille vastaaville näytteille juuri tämä jälkimmäinen nes-teytymislämpötila.

TAULUKKO A

Valmistus- Sulamispiste (°C) Nävte_ menetelmä n = kokeiden määrä

Kaisiumbikarbonaatti/- pH:n säätö 201 - 220 (n = 7) sakkaroosi stökiömetrinen [sakkaroosi:

Ca(0H)2]m suhde: 1:0,25 215 ± 2 (n = 3) 1:0,5 230 ± 3 (n = 3) 1:0,75 244 ± 4 (n = 6) 1:1,0 227 ± 5 (n = 6)

Magnesiumbikarbonaatti/- pH:n säätö 215 t 2 (n = 3) sakkaroosi

Kalsiumbikarbonaatti/- pH:n säätö 148 ± 4 (n = 6) dekstroosi H 86364 TAULUKKO Λ jatkuu

Valmistus- Sulamispiste (°C) Nävte_ menetelmä n = kokeiden määrä

Kalsiumbikarbonaatti/- stökiömetrinen 164 ± 6 (n = 3) fruktoosi [fruktoosi:

Ca(OH)2]m = 1:0,75

Kalsiumbikarbonaatti/- stökiömetrinen 202 ± 1 (n = 3) laktoosi [laktoosi:

Ca(OH)2]m = 1:0,5

Kalsiumbikarbonaatti/- stökiömetrinen maltoosi [maltoosi:

Ca(OH)2]ro suhde: 1:0,5 146 ± 1 (n = 4) 1:0,75 143 ± 3 (n = 3)

Kalsiumbikarbonaatti/- stökiömetrinen 159 - 272 (n = 6) polydekstroosi* [polydekstroosi:

Ca(OH)2]m = 1:1

Kalsiumbikarbonaatti/- stökiömetrinen 167 - 195 (n = 9) Maltrin DE36 [mono- ja disak- karidit yhteensä

Ca(OH)2]m = 1:1

Kalsiumbikarbonaatti/- stökiömetrinen 219 ± 1 (n = 3) maissisiirappi [dekstroosi + maltoosipitoisuus:

Ca(OH)2]m = 1:1 * Polydekstroosi Pfizer Inc.:lta New York, NY.

Seuraavassa taulukossa B on esitetty eräiden esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistettujen kompleksien irtotiheyden mittaustulokset. Kuten taulukko A sulamispisteetkin, näytteet testattiin "sellaisenaan" ja näytteet voivat sisältää epäpuhtauksia, joita ei voitu poistaa. Arvot saatiin mittaamalla tilavuuden muutos käyttämällä väliaineen mineraaliöljyä.

12 86364

TAULUKKO B

Valmistus- Tiheys (g/ml) Näyte_ menetelmä n = kokeiden määrä

Kalsiumbikarbonaatti/- pH:n säätö 1,66 ± 0,27 (n = 7) sakkaroosi stökiömetrinen [sakkaroosi:

Ca(OH)2],n suhde: 1:0,25 1,37 ± 0,02 (n = 3) 1:0,5 1,54 ± 0,01 (n = 3) 1:0,75 1,53 ± 0,07 (n = 6) 1:1,0 1,46 ± 0,12 (n = 6)

Kalsiumbikarbonaatti/- stökiömetrinen 1,88 ± 0,03 (n = 3) dekstroosi [dekstroosi:

Ca(OH)2]m = 1:0,75

Kalsiumbikarbonaatti/- stökiömetrinen 1,48 ± 0,06 (n = 3) fruktoosi [fruktoosi:

Ca(OH)2]m = 1:0,75

Kalsiumbikarbonaatti/- stökiömetrinen 1,70 ± 0,07 (n = 3) maltoosi [maltoosi:

Ca(OH)2]m = 1:0,75

Kalsiumbikarbonaatti/- stökiömetrinen 1,73 ± 0,07 (n = 3) laktoosi [laktoosi:

Ca(OH)2]m = 1:0,75

Kalsiumbikarbonaatti/- pH:n säätö 1,32 ± 0,08 (n = 3) polydekstroosi* stökiömetrinen 1,68 ± 0,01 (n = 3) [polydekstroosi:

Ca(OH)2]m = 1:0,75

Kalsiumbikarbonaatti/- stökiömetrinen 1,39 ± 0,06 (n = 3) maltodekstriini [mono- ja disak- karidit yhteensä Ca(OH)2]m = 1:0,75 * Polydekstroosi Pfizer Inc.:lta New York, NY.

Komplekseja voidaan säilyttää ilmatiiviissä, kosteutta sisältämättömässä ympäristössä ympäristön lämpötilassa vähintään 12 i3 86364 kuukautta ilman mitään huomattavaa hajoamista. Joutuessaan kosketukseen veden kanssa kompleksit vapautuvat helposti vapauttaen hiilidioksidia, hiilihydraatin ja vastaavan metal-1ikarbonaatin. Karbonaatti vuorostaan hajoaa muodostaen lisää hiilidioksidia, jos se on happamessa ympäristössä.

Esillä olevan keksinnön mukaisia komplekseja voidaan käyttää elintarvikesovellutuksissa hiilidioksidin kantajana hiilihapotettujen ja isotonisten juomien kuivaseoksessa, vispausaineena valmistettaessa esimerkiksi kermavaahtoa, vaahtoamisaineena, kuten kuuman kaakaon seoksessa tai capuccinossa tai disper-goinnin apuaineena, jolla parannetaan esimerkiksi kaakaojauheen dispergoitavuutta. Hiilihapotusaine-kompleksia voidaan käyttää myös muissa sovellutuksissa kuin elintarvikkeissa. Siten bariumkompleksia, joka ei sovi elintarvike- tai juoma-sovellutuksiin, voidaan käyttää keinona, jolla viedään sopivia bariummääriä kehoon röntgensädesovellutuksessa. Esillä olevan keksinnön mukaisia hiilihapotusaine-komplekseja, jossa hiilidioksidin vapautuminen on toivottavaa vettä lisättäessä. Kyseisestä sovellutuksesta riippuen kuivaan komponenttisystee-miin lisättävän kompleksin määrä voi vaihdella 10 - 85 painoprosenttiin niin, että saadaan tietty hiilihapotus- tai kuohu-misvaikutus. Koska esillä olevan keksinnön mukaisen hiilihapo-tusaineen pääkomponentti on hiilihydraatti, kuten sakkaroosi, tulisi kulloinkin käytetyssä sovellutuksessa pienentää vastaavasti muiden ainesosien sokeripitoisuutta.

Tämän keksinnön peruskäsitteiden kuvaamisen jälkeen seuraavat esimerkit on annettu keksinnön havainnollistamiseksi. Niitä ei tule kuitenkaan pitää millään tavalla keksintöä rajoittavina. Kaasun tilavuudet on ilmoitettu ml/min.-yksiköissä mitattuna standardilämpötilassa ja -paineessa.

ESIMERKKI I

100 g sakkaroosia lisätään 300 g:aan vettä ja liuos jäähdytetään 4,9°C:een. Liuokseen lisätään pieninä erinä kalsiumhydr- i4 86364 oksidia samalla sekoittaen hyvin, kunnes pH on 10,2. Kaasumaista hiilidioksidia lisätään 700 ml/min., kunnes pH on laskenut arvoon 9,0. Sen jälkeen pH nostetaan arvoon 10,2 lisäämällä jälleen kalsiumhydroksidia ja sen jälkeen lisätään jälleen hiilidioksidia pH:n laskemiseksi arvoon 9,0. Tämä toimenpide toistetaan, kunnes on lisätty 25 g kalsiumhydroksidia ja sakkaroosin moolisuhde kalsiumhydroksidiin on 1:1,5. Reaktiovällaineen loppu-pH on 9,0 ja reaktion kokonaisaika on 28 minuuttia.

Tämän jälkeen reaktioväline suodatetaan käyttämällä Whatman n:o 41 suodatinpaperia (20 - 25 pm) 0°C:n suodatinlämpötilassa käyttämällä COj-suojausta. Sen jälkeen suodos pakastetaan -20°C:een käyttämällä kuivajää/asetonihaudetta ja säilytetään 4 tuntia -40°C:ssa. Tämän jälkeen tuote pakkaskuivataan 15°C:n levylämpötilassa 100 millibarin paineessa 36 tunnin aikana 7,1 painoprosentin kosteuspitoisuuteen käyttämällä Model 50-SRC Virtis-pakkaskuivaajaa.

Yksi gramma kompleksia sisältää 41,0 mg kalsiumionia ja 45,5 ml hiilidioksidia vastaten hiilidioksidi:kalsiumioni-moolisuhdetta 1,8. Tämän kompleksin sulamispiste on 200 ± 1°C.

Tämän esimerkin mukaisella hiilihapotusaine-kompleksilla on korkea hiilidioksidi:kalsiumioni-moolisuhde ja se vapauttaa runsaasti hiilidioksidia. Sitä voidaan käyttää vaahtoamisai-neena, esimerkiksi pikakahvissa.

ESIMERKKI II

40-painoprosenttinen sakkaroosiliuos saatetaan reagoimaan kalsiumhydroksidin ja hiilidioksidin kanssa samalla tavoin kuin on esitetty esimerkissä I. Sakkaroosin lopullinen moolisuhde kalsiumhydroksidiin on 1:0,87. Reaktion lämpötila pidetään 0°C:ssa ja hiilidioksidia lisätään 725 ml/min. Reaktion pH-arvoa vaihdellaan vuorotellen välillä 7,8 - 9,5 reak- is 86364 tiovällaineen lopullisen pH-arvon ollessa 7,7. Reaktion kokonaisaika on 65 minuuttia.

Tuote suodatetaan 23°C lämpötilassa pidetyn suodatuslaitteen läpi. Sen jälkeen suodos pakastetaan ja pakkaskuivataan samalla tavoin kuin on esitetty esimerkissä I.

Hii1ihapotusaine-kompleksin lopullinen kosteuspitoisuus on 3,3 painoprosenttia ja se sisältää grammaa kohti 25,9 mg kalsiumionia ja 24,8 ml hiilidioksidia vastaten hiilidioksidi : kalsium-mool isuhdetta 1,5. Esimerkin I tuotteeseen verrattuna tällä tuotteella on alhaisempi hiilidioksidipitoisuus ja alhaisempi hiilidioksidi:kai sivunioni-moolisuhde johtuen suhteellisen korkeasta 23°C:n suodatuslämpötilasta, joka voi aiheuttaa jonkin verran saadun tuotteen hajoamista.

ESIMERKKI III

100 g sakkaroosia lisätään 233 g:aan vettä ja vesiliuos jäähdytetään 4°C lämpötilaan. Lisätään 5,6 g kalsiumhydroksidia muodostamaan sakkaroosi/kalsiumhydroksidiaddukti, joka vastaa sakkaroosi:kalsiumhydroksidimoolisuhdetta 1:0,25. Sen jälkeen addukti1iuoksen läpi kuplitetaan kaasumaista hiilidioksidia 700 ml/min., kunnes pH laskee alkuarvosta 12,1 arvoon 9,4. Reaktion kokonaisaika on 20 minuuttia. Sen jälkeen reaktiovä-liaine pakastetaan nopeasti kuivajään avulla ja pakkaskuivataan esimerkissä I esitetyllä tavalla.

Kuivan stabiilin tuotteen kosteuspitoisuus on 7,2 painoprosenttia ja se sisältää grammaa kohti 26,4 mg kalsiumioneja ja 24,9 ml hiilidioksidia vastaten hiilidioksidirkalsiumioni-moolisuhdetta 1,7. Kompleksin sulamispiste on 215 ± 2,1°C.

Edellisiin esimerkkeihin verrattuna käytetään tämän esimerkin mukaisen kompleksin valmistamiseen vähemmän kalsiumhydroksidia. Tämä johtaa alhaisempaan hiilidioksidipitoisuuteen.

i6 86364

Tuotteen rakenne on suhteellisesti kuohkeampi ja vähemmän pysyvä.

ESIMERKKI IV

Kalsiumhydroksidia lisätään 33-painoprosenttiseen sakkaroosiin vesiliuokseen 1°C lämpötilassa sakkaroosin moolisuhteessa kal-siumhydroksidiin 1:1,1. Sakkaroosi/kalsiumhydroksidi-addukti-liuokseen lisätään hiilidioksidia 725 ml/min., kunnes pH laskee alkuarvosta 12,6 arvoon 9,5. Sen jälkeen tuote eristetään pakastamalla ja pakkaskuivaamal1 a esimerkissä 1 esitetyllä tavalla. 1 g kompleksia sisältää 79,5 mg kalsiumionia ja 84,7 ml hiilidioksidia vastaten hiilidioksidi .'kalsiumioni-moolisuhdet-ta 1,8. Tämän kompleksin sulamispiste on 227 ± 4,9°C.

ESIMERKKI V

Tässä esimerkissä toistettiin esimerkin 1 menetelmä eri käsittelyolosuhteissa. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa I: TAULUKKO I NÄYTE # (1) (2) (3) (4) (5) (6)

Reaktiokomponentit:

Sakkaroosin paino (g) 100 100 135 100 100 400

Vesi (g) 1000 400 385 300 300 600

Ca(OH)2 (g) 43 50 50 55 25 100 C02 (ml/min.) 700 700 600 600 700 725

Reaktio: Lämp. (°C) 0-2 -1-4 0-4 0-4 1,2-4,9 -2-1 pH-alue 7,6- 8,0- 8,1- 8,9- 9,0- 7,8- 11,2 11,7 9,7 10,2 10,2 9,5

Loppu-pH 8,0 8,5 7,15 9,5 9,0 7,7 17 86364 TAULUKKO I jatkuu NÄYTE # (1) (2) (3) (4) (5) (6)

Kokonaisaika (min.) 51 70 70 133 28 65

Eristäminen:

Suodattaminen lämp. (°C) 23 0 1 20 0 0 23

Suodosastian lämp. (°C) -20 -20 -20 -20 -20 -20

Pakkaskuivaus: -40°C:ssa säilytetty aika (h) 44 4444 **kuivauslämp.

(°C) 15 15 15 15 15 15

Kuivausaika (h) 36 36 36 36 36 36

Tuote:

Kosteus (p-%) 9,5 6,2 5,0 5,7 7,1 3,3

Ca2+ (mg/g) 24,4 41,9 41,9 45,7 41,0 25,9 C02 (ml/g) 27,7 41,8 48,6 47,4 45,5 24,8 (C02/Ca21)m 1,8 1,6 1,9 1,7 1,8 1,5 CO2-SUOjausta käytetään lisäämällä ohut kerros kuivajää-jauhetta, joka kelluu suodattimessa liuoksen päällä. Suodos pakastetaan nopeasti keräyspullossa olevalla kuivajäällä samalla, kun pullo on upotettu kuivajää/asetoni-hauteeseen.

2

Levyn lämpötila.

Tämän taulukon esimerkit osoittavat, että optimaalinen koko-naiskuiva-ainepitoisuus reaktioseoksessa sakkaroosi/kalsium-systeemille on välillä noin 15 - 35 painoprosenttia. Tämän alueen ulkopuolella muodostuu myös hiilihapotuskomplekseja, mutta C02~pitoisuus on jonkin verran alhaisempi.

ie 86364 Tämä taulukko osoittaa myös, kuinka tarpeen on pitää suodatin alhaisissa lämpötiloissa niin, että minimoidaan tuotteen hajoaminen, joka johtaa alhaisempaan C02-pitoisuuteen. (Huom. näytteet n:o 1 ja 6). Näytteessä 6 näkyy vieläkin huomattavampi korkean suodatuslämpötilan aiheuttama vaikutus johtuen sen korkeammasta sakkaroosipitoisuudesta, joka lisää viskositeettia ja vastaavasti alentaa suodatusnopeutta. Tämä johtaa alhaisempaan C02“Pitoisuuteen ja alhaisempaan hii1idioksidi:kaisi umioni-moolisuhteeseen.

Myös suodatuksen aikaisen CC^-suojauksen käytön etu on osoitettu (kts. näyte n:o 3). Käyttämällä CC^-suojausta tuotteen hajoaminen minimoituu myös alhaisemmassa 1oppu-pH-arvossa, joka yleensä pyrkii edistämään vähemmän pysyviä tuotteita.

ESIMERKKI VI

Esimerkin I menettely toistetaan eri hiilihydraateilla. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa II:

TAULUKKO II

Reaktiokomponentit sakka- deks- fruk- maissi- deks- Maltrin* hiilihydraatti roosi troosi toosi siirappi triini M365

Hiilihydraatti

Paino (g) 100 100 150 100 100 100

Vesi (g) 400 400 450 400 400 300

Ca(0H)2 (g) 55 50 50 55 50 41 C02 (ml/min.) 600 500 600 500 500 650 * Grain Processing Co., Muscatine, Iowa.

Reaktio: Lämp. (°C) -1,5 -1 -2 -1,5 0 -0,2 -2 -9 -3 -1,5 -4 -1,9 pH-alue 9,0- 8,5- 6,7- 8,5- 9,0- 9,0- 10,2 11,2 9,5 9,7 10,1 10,0 19 86364 taulukko n jatkuu

Reaktiokomponentit sakka- deks- fruk- maissi- deks- Maltrin1 hiilihydraatti roosi troosi toosi siirappi triini M365 loppu-pH 10,0 8,5 7,1 9,5 10,2 9,5

Kokonaisaika (min.) 68 88 35 91 130 58

Eristäminen:

Suodattimen lämp. (°C) 0 0 10 0 0 0

Suodosastian lämp. (°C) -20 -20 -20 -20 -15 -20

Pakkaskuivaus: -40°C:ssa säilytetty aika (h) 4444 44 **kuivaus- lämp. (°C) 15 15 15 15 15 15

Kuivausaika (h) 36 36 36 36 36 36

Tuote:

Kosteus (p-%) 4,9 6,21 7,0 4,2 2,6 4,9

Ca2+ (mg/g) 50,3 39,2 58,6 36,5 42,6 50,3 C02 (mg/g) 58,3 37,0 46,9 47,6 38,2 58,3 (C02/Ca2+)m 1,9 1,6 1,4 2,1 1,5 1,9

Suodos pakastetaan nopeasti keräyspullon sisältämällä kuiva-jäällä. Pullo on upotettu kuivajää/asetonihauteeseen.

. . 2 Levyn lämpötila.

2 Tämä taulukko osoittaa erilaisten hiilihydraattien käyttökelpoisuuden valmistettaessa tämän keksinnön mukaisia hiilihapo-tusaine-komplekseja.

20 86 364

ESIMERKKI VII

Tässä esimerkissä toistetaan esimerkissä III esitetty menetel-* mä eri käsittelyolosuhteissa. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa III:

TAULUKKO III

Reaktiokomponentit

Sakkaroosin paino (g) 200 100 100 100 100 100

Vesi (g) 470 233 234 234 234 300

Ca(OH)2 (g) 22,2 5,6 11,1 22,2 44,4 50,0

Sakkaroosi:

Ca(OH)2 moolisuhde 1:0,5 1:0,25 1:0,5 1:1,1 1:2,0 1:2,5 C02 (ml/min.) 725 700 725 725 725 725

Reaktio: Lämp. (°C) 1,1 0 0,8 0,8 -0,5 3,6 -2 -4 -2,2 -3,2 -1,8 -3,8 alku-pH 12,3 12,1 12,4 12,6 12,9 12,8 loppu-pH 9,2 9,4 9,5 9,5 9,5 9,4

Kokonais- aika (min.) 33 20 20 20 40 31

Eristäminen:

Pakastus lämp. (°C) -40° -40° -40° -40° -40° -40°

Pakkaskuivaus: -40°C:ssa säilytetty aika (h) 333333 . . *kuivaus- lämp. (°C) 15 15 15 15 15 15

Kuivausaika (h) 36 36 36 36 36 36 2i 86364 TAULUKKO III jatkuu

Tuote:

Kosteus (p-%) 6,5 7,2 6,9 8,4 8,2 10,0

Ca2+ (mg/g) 50,8 26,4 47,8 79,5 109,0 109,6 C02 (mg/g) 57,9 24,9 49,1 84,7 103,8 91,9 (C02/Ca2+)m 1,9 1,7 1,7 1,8 1,6 1,4 * Levyjen lämpötila.

ESIMERKKI Vili Tässä esimerkissä on esitetty pH:n vaikutus, erityisesti reaktioväliaineeseen loppu-pH:n vaikutus sekä esimerkin I menetelmälle (taulukko IVA) että esimerkin III menetelmälle (taulukko IVB). Lukuunottamatta pH-parametrin eroja, kaikki muut parametrit ovat vakioita kummassakin käytetyssä menetelmässä .

TAULUKKO IVA

Reaktiokomponentit: 25% sakkaroosi liuos ja kalsiumhydroksidi

[sakkaroosi/Ca(OH)2)2] = 1:0>15 moolisuhde; T=0°C

pH-alue pH-arvo /co2 \ reaktion reaktion C02 Ca2+ 1~ 1 H20 aikana lopussa (ml/g) (Mg/g) \Ca2+/m (p-%) 8- 9 8,5 35,22 32,85 1,78 5,88 9- 10 9,5 48,38 47,69 1,68 6,61 10 - 11 10,5 51,74 52,14 1,64 5,92 11 - 12 11,5 59,87 69,47 1,43 5,78 8-9 9,5 47,90 44,39 1,78 5,27 9 - 10 9,5 45,60 41,25 1,83 5,70 10 - 11 9,5 47,40 43,54 1,80 6,43 22 86 364

TAULUKKO IVB

Reaktiokomponentit: 30% sakkaroosi 1iuos ja kaisiumhydroksidi [sakkaroosi/Ca(OH)2)2] = moolisuhde;

T=0°C

pH adduk- tin muodos- pH C02~ fCO2 \ tumisen lisäyksen co2 Ca2+ ( T?) »2° jälkeen jälkeen (ml/g) (Mg/g) \Ca2 /m (p-%) 12.65 12 63,11 87,13 1,20 8,02 12.65 *11,5 70,9 81,98 1,42 9,81 12.65 **11,4 76,60 81,99 1,55 7,41 12.65 10 79,98 81,98 1,62 7,54 12.65 9 77,68 81,57 1,57 7,86 * Liuos alkoi muuttua valkoiseksi.

** Muodostui valkoinen geeli.

Taulukko IVA, jossa on esitetty pH:n säätömenetelmän tulokset eri pH-olosuhteissa, osoittaa, että pH-arvon kasvaessa hiilidioksidipitoisuus on yleensä korkeampi ja hiilidioksidi:kal-siumioni-moolisuhde alenee. Lisäksi havaitaan, että kompleksin koostumus riippuu yleisesti loppu-pH-arvosta eikä reaktion pH-alueesta. Oleellisesti sama kompleksi voidaan siten saada riippumatta reaktion pH-alueesta edellyttäen, että loppu-pH pidetään samana. Optimaalisen loppu-pH-arvon havaitaan olevan välillä noin 9 - 10.

Taulukko IVB, jossa on esitetty stökiömetrisen menetelmän tulokset eri pH-olosuhteissa, osoittaa, että 1oppu-pH-arvo noin 9 - 10 on optimaalinen myös tälle menetelmälle.

ESIMERKKI IX

Tässä esimerkissä on esitetty ajan, joka on kulunut reaktion loppumisesta seuraavaa pakkaskuivausta varten tehtävän reak- 23 86364 tioväliaineen pakastamisen alkuun, vaikutus kullekin tämän keksinnön kahdelle suoritusmuodolle esittämällä hajoamisen tuloksena aiheutuva hiilidioksiditappio.

taulukko v

Kulunut aika C02~tappio-% fmin.) Esimerkin I menetelmä Esimerkin III menetelmä 0 0 0 5 15,3 0 10 49,7 1,7 20 67,9 3,5 30 76,3 12,6

ESIMERKKI X

A. Näytteet hiilihapotetusta maltoosista, sakkaroosista ja dekstroosista, jotka kaikki on valmistettu esimerkin I menetelmällä, jauhetaan ja säilytetään 8-prosenttisen sitruunahap-poseoksen kanssa ja ilman tätä meripihkan värisissä lasipulloissa, joissa on muoviset kierrehatut. Näytteitä sisältäviä pulloja säilytetään 29 viikkoa. Yksi ryhmä pidetään -16°C:ssa, yksi ryhmä 6°C:ssa ja yksi ryhmä 23°C:ssa ja viimeinen ryhmä 38°C:ssa. Pullot avataan kerran viikossa testausta ja visuaalista tutkimista varten. 29 viikon kuluttua näiden kolmen hiilihapotetun sokerin kaikki näytteet näyttävät silmämääräisesti muuttumattomilta lukuunottamatta hii1ihapotettuja sakkaroosi- ja dekstroosinäytteitä, joita säilytettiin 38°C:ssa. Nämä paakkuuntuivat. Kaikkien kolmen hiilihapotetun sokerin hiilidioksidipitoisuus pysyy vakiona ajan kuluessa ja vastaavasti lämpötiloissa -16°C, 6°C ja 23°C. 38°C:ssa kaikki hiili-hapotetut sokerit yhdessä sitruunahapon kanssa menettivät 10 - 30 % hiilidioksidipitoisuudestaan 6 viikossa ja sen jälkeen vakiintuivat, so. hiilidioksidia ei enää hävinnyt noin 10 viikon kohdalla. Nämä testit osoittavat, kuinka tärkeää on säilyttää hiilihapotusaine-kompleksi niin, että se ei joudu kosketukseen ilmakehän kosteuden kanssa. Lisäksi ne osoitta- 24 86364 vat, että kompleksi voi alkaa hajota korkeissa lämpötiloissa, kun tähän liittyy pitkät säilytysajät.

B. Näytteitä jauhetusta (noin 50 mesh) sakkaroosi/kalsiumbi-karbonaatti-kompleksista, joka on valmistettu esimerkin I menetelmällä, säilytetään yksinään ja yhdistelmänä erilaisten ainesosien kanssa eri lämpötiloissa ilmatiiviissä foliopussis-sa, jonka paksuus on noin 0,00035 mm, 12 kuukauden ajan ennen avaamista. Seuraavassa on annettu kompleksin hajoamismäärä hävinneenä hiilidioksidina: CC>2-tappio-%

NÄYTTEET -16°C 6°C 23°C 38°C

Vain kompleksi 0 0 0 20

Kompleksi ja 8 paino-% sitruunahappoa 0 0 0 20

Appelsiinisoodaseos ja 31 paino-% kompleksia 0009

Capuccino ja 10 paino-% kompleksia 0 0 8 33

ESIMERKKI XI

Valmistetaan erilaisia metalli-sakkaroosibikarbonaatteja käyttämällä monia erilaisia epäorgaanisia hydroksideja. Esimerkin 1 menetelmä toistetaan paitsi, että kalsiumhydroksidin asemesta käytetään seuraavassa luetteloituja metallihydroksideja. Seuraavassa taulukossa VI on annettu vastaavat C02~pi~ toisuudet ja moolisuhteet kullekin kompleksille:

TAULUKKO VI

METALLI-SAKKAROOSIKARBONAATIT M(OH)2 CO; (ml/g) COg/m) moolia

Ba(OH)2 49,0 1,4

Ba(OH)2 50,4 1,4 KOH 98,0 0,6

NaOH 62,3 0,6 25 86364

ESIMERKKI XII

Tässä esimerkissä on havainnollistettu eri kuivaustekniikoiden vaikutus: A. Pakkaskuivaus

Kalsiumhydroksidia lisätään 30-painoprosenttiseen sakkaroosin vesiliuokseen sakkaroosi:kaisiumhydroksidi-moolisuhteessa 1:0,75 4°C lämpötilassa. Kaasumaista hiilidioksidia lisätään 600 ml/min. Kokonaisreaktioaika on 30 minuuttia ja loppu-pH on 10. Tuoteseos pakastetaan välittömästi ja sitä säilytetään -40°C:ssa 2 tuntia Vitro Model 50-SRC-pakkaskuivaajassa. Sen jälkeen tuote pakkaskuivataan 30°C levylämpötilassa 18 tunnin ajan. Saatu kompleksi sisältää 64 ml hiilidioksidia kompleksin g:ssa ja hiilidioksidi:kaisiumioni-moolisuhde on 1,7.

B. Sprav-kuivaus

Reaktio suoritetaan kuten edellä osassa A. Reaktion lopussa seos viedään spray-kuivaajaan nopeudella 953 g/min. 5 sekunnin aikana (^-kaasukehän alla. Spray-kui vaa jän olosuhteet ovat seuraavat:

Laitteisto: Proctor and Schwartz Spray Dryer

Ilmavirran sisääntulo: 56,6 standardi m^/min.

Sisääntulon lämpötila: 150°C

Kammion lämpötila: 75°C

Ulostulon lämpötila: 65°C

liinaharja "2M:11a

Ilman nopeus suuri, kaksi nestesuutinta Näytteen viipymäaika kuivaajassa on alle 30 sekuntia, mutta tuote kuivuu todellisuudessa noin 50 millisekunnissa. Valmistettu kompleksi sisältää 69 ml hiilidioksidia kompleksin grammaa kohti ja hiilidioksidi:kaisiumioni-moolisuhde on 1,97.

26 86364

Tekniikkaan, jossa käytetään pakkaskuivausta, verrattuna tämän esimerkin spray-kuivaustekniikka antaa tuotteen, jolla on vieläkin suurempi C02“pitoisuus ja C02/Ca+2-moolisuhde.

C. Rumoukuivaus

Reaktio suoritetaan jälleen edellä osassa A esitetyllä tavalla. Reaktion lopussa seos viedään rumpukuivaajaan seuraavissa olosuhteissa:

Tyhjö: 100 - 120 mm Hg

Sisääntulon lämpötila: 93,3°C

Ulostulon lämpötila: 93,3°C

Höyrynpaine: 0,3 atmosfääriä

Rummun etäisyys: 0,305 mm

Rummun nopeus: 0,5 kierr./min.

Kuivan hii1ihapotusaine-kompleksin hiilidioksidipitoisuus on 42 ml tuotteen grammaa kohti, ja hiilidioksidi:kalsiumioni-moolisuhde on 1,2. Kompleksissa on yhä niin paljon hiilidioksidia, että hiilihapotus on riittävä monissa eri sovellutuksissa.

ESIMERKKI XIII

Kuiva appelsiinipirtelö-pikaseos valmistetaan seuraavan formu-laation mukaisesti, jossa esimerkissä I valmistettu bikarbo-naatti/sakkaroosi-kompleksi toimii dispergointiaineena.

Kalsiumbikarbonaatti/sakkaroosi 30,4 p-%

Sokeri 32,7 p-%

Rasvaton kuivamaitojauho 20,2 p-%

Appelsiinimehun kuiva-aineet 9,6 p-%

Sitruunahappo 5,6 p-%

Plavori- ja värilisäaineet 1,5 p-% Tätä appelsiinipikapirtelöseosta käytetään 110 g vesilitraa kohti.

27 8 6 3 6 4

ESIMERKKI XIV

Tässä esimerkissä käytetään esimerkissä VI valmistettua fruk-toosi/kalsiumbikarbonaatti-kompleksia vaahtoamisaineena kuivassa pikakahviseoksessa.

Kuivamaito 43,2 p-%

Sokeri 26,8 p-%

Fruktoosi/kalsiumbikarbonaatti 14,8 p-%

Pikakahvi 11,1 p-%

Kaakaojauhe 2,6 p-%

Sitruunahappo 0,9 p-%

Flavori-lisäaineet 0,6 p-% Tätä kuivaa pikakahviseosta käytetään 150 g vesilitraa kohti.

ESIMERKKI XV

Tässä esimerkissä käytetään esimerkissä VI valmistettua deks-troosi/kalsiumkarbonaatti-kompleksia kuivan appelsiinisooda-seoksen hiilihapotusaineena.

Sokeri 53,4 p-%

Dekstroosi/kalsiumbikarbonaatti 35,3 p-%

Sitruunahappo 10,7 p-%

Appelsiinitlavori ja -väri 0,6 p-%

Kuivaa appelsiinisoodaseosta käytetään 100 g vesilitraa kohti niin, että saadaan hii1ihappoista appelsiinisoodaa.

ESIMERKKI XVI

Kuiva suolalta maistumaton antasidi valmistetaan sekoittamalla 8,5 g maltodekstriini/kalsiumbikarbonaatti-kompleksia ja 1,5 g sitruunahappoa. Jauhe puristetaan 5 g:n tableteiksi. Veteen lisättynä tabletit liukenevat ja muodostavat miellyttävältä maistuvan antasidiliuoksen.

28 86364

ESIMERKKI XVII

Valmistetaan kuiva isotoninen juomaseos sekoittamalla seuraa-vat ainesosat:

Natriumbikarbonaatti/fruktoosi 0,14 g

Magnesiumkarbonaatti/fruktoosi 0,04 g

Kaliumbikarbonaatti/fruktoosi 0,19 g

Kalsiumbikarbonaatti/fruktoosi 0,07 g

Fruktoosi 4,00 g

Sitruunahappo 0,58 g

Claims (6)

29 86364

1. Kuiva/ stabiili hiilihapotusaine, erityisesti käytettäväksi elintarvikkeissa, tunnettu siitä, että se muodostuu hii1ihydraatti/metal1ibikarbonaatin kompleksista, jonka kaava on [hiilihydraatti]a · [M(HC03)b] · [H20]c jossa M on metallikationi, valittuna alkali- ja maa-alkalimetal1is-ta, a on 1 tai 2, b on 1, 2 tai 3 ja c on 3, 4 tai 5.

2. Kuivan, stabiilin hiilihapotusaine-kompleksin valmistusmenetelmä, jossa menetelmässä (a) sekoitetaan metallihydroksidia, -oksidia tai niiden seosta vesipitoisen hiilihydraattiliuoksen kanssa alle 25oc lämpötilassa hii1ihydraatti/metallihydroksidi-adduktin muodostamiseksi; (b) lisätään hiilidioksidia liuokseen muodostamaan liuokseen hii1ihydraatti/metal1ibikarbonaatti-kömpieksi; tunnettu siitä, että (c) seos mahdollisesti suodatetaan ei-toivottujen epäpuhtauksien poistamiseksi ja (d) eristetään kompleksi yhdessä mahdollisen suodoksen kanssa liuoksesta, kuivan, stabiilin hiilihydraatti-metallibikar-bonaatti-kompleksin saamiseksi, edullisesti jäähdyttämällä liuos alle eutektisen lämpötilan ja pakastekuivataan, jonka jälkeen kompleksi erotetaan spray-kuivaamal1 a tai rumpukuivaa-maila.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe (a) suoritetaan lämpötilassa -5 - 10oc kunnes saavutetaan pH-arvo 9-12; että vaihetta (b) jatketaan, kunnes pH laskee arvoon välille 7 - 10; ja toistetaan 30 86 364 vaiheet (a) ja (b), kunnes jokaista liuoksessa olevaa hiili-hydraattimoolia kohti on lisätty 0,25 - 3,0 moolia mainittua hydroksidia, -oksidia tai sen seosta ja pH-arvoksi on saatu 7 -11.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisätään metallihydroksidia, -oksidia tai sen seosta hiilihydraattiliuokseen niin paljon, että hiilihydraatin moolisuhde kationiin on noin 1:0,25 - 1:3,0, ja että vaihetta (b) jatketaan liuoksen kyllästymiseen saakka.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilihydraattina käytetään sakkaroosia.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalsiumhydroksidia, kaisi umoksi di a tai näiden seosta lisätään hiilihydraattiliuokseen . 3i 86364