JP4062653B2 - ドロマイト水分散スラリー組成物及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散性が良好で長期間放置してもドロマイト粒子が沈降しないドロマイト水分散スラリー組成物及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
厚生省の国民栄養調査によると、栄養素、ビタミン・ミネラルのうちカルシウム（Ｃａ）の摂取量が不足しており、１日１人当り６００ｍｇの所要量に対し、摂 取量は５００〜５５０ｍｇで、５０〜１００ｍｇ不足している。Ｃａは骨の主成分であるだけでなく、体内で重要な生理作用を担っている。Ｃａの不足を補うた めにＣａ添加食品やＣａ栄養補助食品が数多く市販され、栄養向上に役立っている。
【０００３】
ところがミネラル類には他のミネラルとの拮抗作用があり、摂取バランスが崩れると弊害が生じる。Ｃａは特にマグネシウム（Ｍｇ）とのバランスが大事であるとされている。Ｍｇは体内の代謝反応を司る多数の酵素の働きを活性化する働きを持っている。Ｍｇの目標摂取量は１日１人当り３００ｍｇとされているが、実際の摂取量は平均２００〜２５０ｍｇで、５０〜１００ｍｇ不足している。
【０００４】
ＣａやＭｇを多量含む硬水を飲用する地域では、高血圧や脳・心血管障害にかかる人が少ないという研究報告がある。これら循環器疾患の予防や体内免疫力を高めてストレスに対抗するには、Ｃａのみを多く摂取するのではなく、Ｍｇも同時に摂取するのが肝要で、その比（重量比）はＣａ：Ｍｇ＝２：１．５位に均衡させるのが適切である。
【０００５】
Ｃａ及びＭｇを同時に含有するドロマイト（Ｃａ・Ｍｇ（ＣＯ₃ ）₂ を主成分とする鉱物）は、Ｃａ：Ｍｇ比（重量比）がほぼ２：１となっている為、Ｃａ及びＭｇを補給するための食品用素材として理想的である。実際にＣａ及びＭｇ強化を目的に、既存のＣａ系食品用素材（炭酸カルシウム、牛骨カルシウム、魚骨粉カルシウム、卵殻、貝殻粉カルシウムなど）の代替として、サプリメント（栄養補助食品）、ダイエット食品、パン、麺類、焼き菓子、豆腐、こんにゃく、飲料、牛乳及び乳製品など多岐の分野にわたってドロマイトが使用されている。
【０００６】
ドロマイトの食品用素材は、粒が粗いと歯触りが悪く、また目的成分の生体吸収性が低くなるので、粒子径の小さいものが望まれている。しかし乾式粉砕機では最大粒子径を５μｍ程度にするのが限度である。この程度の粒子径では上記欠点を避けることはできない。
【０００７】
粉砕時に水などの分散媒を用いた湿式粉砕法では最大粒子径１μｍ以下まで粉砕することができる。しかし、その粒子径が小さくなるに従って粒子表面で働くファンデルワールス力や静電気力が増大し分散性が悪くなる傾向が見られ、粒子が沈降し貯蔵タンク底部に凝集沈殿してハードケーキをを生じたり輸送時に配管を閉塞させたりするなど製造工程でのトラブルが多いばかりでなく、製造工程での組成変化により一定品質の製品が得られないことが問題となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、粒子を湿式微粉砕したドロマイトスラリーで起こる粒子の沈降や分離を防止した、長期間放置しても沈降しない安定なドロマイト水分散スラリー組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るドロマイト水分散スラリー組成物は、ドロマイト粒子と水以外のものを含まず、最大粒子径が１μｍ以下のドロマイト粒子と水とからなり、ドロマイトの含有量がドロマイトと水の合計量に対して３０重量％〜３５重量％であることを特徴とする。このようなドロマイト水分散スラリー組成物は、ドロマイト粒子と水以外のものを含まず、ドロマイト粗大粒子の含有量が３０重量％〜３５重量％であるドロマイト粗大粒子と水との混合物をドロマイトの最大粒子径が１μｍ以下になるまで湿式粉砕することにより得られる。ドロマイト粗大粒子とは、最大粒子径が１μｍを越えるものをいう。
【００１０】
ドロマイトの最大粒子径を１μｍ以下にしても、水とドロマイトの合計量に対するドロマイトの含有量を３０重量％〜３５重量％に設定することによって、水分散スラリー組成物を長期間放置してもドロマイト粒子が容器底部に凝集沈殿せずハードケーキを形成しない。理由は定かではないが、ドロマイトの含有量３０重量％〜３５重量％ではドロマイト粒子と水が３次元的に架橋構造を成して比較的空隙率の高い分散状態になり、スラリーはある種の構造粘性を発現させ、安定な単粒子分散状態が保たれるものと推定される。
【００１１】
使用するドロマイトは、産地は日本国内外のどこでも良いが、Ｃａ：Ｍｇ比が２：１（重量比）に近く、且つ有害な元素（特に重金属）の含有量は微量で人体に害を及ぼさない量であることが好ましい。湿式粉砕機に投入する際は、予めドロマイトを粗粉砕しておくことが好ましく、粉砕効率を考慮すると最大粒子径１００μｍ以下に調整しておくことがより好ましい。
【００１２】
水は飲料水として利用できるものが好ましく、イオン交換水や蒸留水がより好ましいが、製造コストを考慮すると通常の水道水で問題はない。
【００１３】
ドロマイトと水の合計量に対するドロマイトの含有量は３０重量％〜３５重量％であることが重要で、好ましくは３０〜３５重量％である。３０重量％未満では固相（ドロマイト）と液相（水）が分離してスラリー組成が不均一化してしまう。３０〜３５重量％の範囲は、スラリーの安定化に適当な濃度であり、また適度な粘度であるため湿式粉砕機を用いる粉砕工程におけるスラリーの循環がスムーズで、得られたスラリーの貯蔵、輸送、使用時における作業性も良好である。３５重量％より多い場合はスラリーの粘度が急激に上昇して粉砕工程におけるスラリーの循環が不良になるので、界面活性剤を添加して流動性を改善する必要がある。界面活性剤を添加してスラリーの流動性を改善すると、粉砕効率が向上して平均粒子径や粒度分布が更に小さくなる効果も認められる。また界面活性剤は、単粒子表面に分子膜を形成し親水化を助けて粒子同士の反発力を強めスラリーの安定度を向上させる効果もある。従ってドロマイト含有量が３５重量％を越える場合のみならず、２５〜３５重量％の場合でも界面活性剤を添加して良い。
【００１４】
界面活性剤としては、食品に用いられておりＨＬＢが１０以上の親水性乳化剤が好ましく、例えばショ糖脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル等が使用できる。添加量は、ドロマイトの重量に対して０．５％以上添加することが好ましい。これ以下の添加量では、界面活性剤の量がドロマイト粒子の表面積に対して不足するため親水化が不十分になり、添加効果が得られない。
【００１５】
粉砕粒子径は最大粒子径１μｍ以下とする。粒度分布幅がシャープであるほどスラリーの安定効果が期待できる。最大粒子径が１μｍを超えて粒度分布幅が広くなると、液中のドロマイト粒子が最密充填に近い状態となって底部にハードケーキとして沈殿してしまうので好ましくない。好ましくは最大粒子径０．６μｍ以下で、粒度分布は平均粒子径０．３μｍ以下、標準偏差σ＝０．１μｍ以下が望ましい。この粒子径及び粒度分布であれば、液中での粒子間の空隙率が大きくなり単粒子分散状態が保たれ、ドロマイト粒子が底部に沈降しない。
【００１６】
粉砕機は湿式粉砕機で、最大粒子径１μｍ以下に粉砕でき且つ粘度の高いスラリーの循環が可能なものであれば良く、例えば三井鉱山（株）製循環式湿式メディア撹拌ミル（ＳＣミル）などを使用することができる。
【００１７】
粉砕を行う時間は、湿式粉砕機の種類や原料ドロマイトの粒子径などによって異なる。最大粒子径が１μｍ以下で、且つ平均粒子径が小さく粒度分布幅のシャープな粒子を製造するために必要な時間を実験的に定めればよい。
【００１８】
得られたドロマイト水分散スラリー組成物の食品素材用途としては、乳飲料への添加、豆腐、こんにゃく、ゼリー状食品など透明感を重視する食品への添加など、広範囲な利用が可能である。
【００１９】
本発明のスラリー組成物は、製造後水などの分散媒を添加して濃度を調整することが可能であるが、規定範囲（３０重量％）以下の濃度に希釈した場合は不安定化するので注意が必要である。
【００２０】
以下、実施例によって本発明組成物の具体例及びその効果を説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００２１】
［比較例１］
ドロマイトの原石をジョークラッシャーにより粒子径５ｍｍ以下に粉砕した。粉砕したドロマイトの粒子径１ｍｍ以下の部分は除去し、粒子径１〜５ｍｍのものについて表面に付着している不純物などを清水で洗い流し、１５０℃で加熱滅菌処理後、衝撃式破砕機（乾式）を用いて最大粒子径１００μｍ以下に粗粉砕した。粗粉砕物をホソカワミクロン（株）製流動層式カウンタージェットミル（乾式）にて更に細かく粉砕した。得られた微粉砕品の粒子を（株）日立製作所製走査型電子顕微鏡にて観察したところ、１μｍ以下の微粒子から１０μｍ程度の粗粒子が混在しており、粒子の形状は不定形であった。以上の工程で得たドロマイトの乾式微粉砕品と清水を３０：７０の重量比で混合し超音波ホモジナイザーを用いて３０分間の分散処理を行ないドロマイト水分散スラリーを調製した。
【００２２】
［比較例２］
５Ｌのステンレス製容器に比較例１と同じ工程により得たドロマイトの乾式微粉砕品０．７ｋｇ及び清水２．７ｋｇ（ドロマイト：水重量比＝２１：７９）を投入し、プロペラ式撹拌機で数分間撹拌を行った。プレミックスしたドロマイト水分散スラリーを三井鉱山( 株) 製循環式湿式メディア撹拌ミル（ＳＣミル）のホールディングタンクに全量投入して粉砕を開始した。メディアは硬質で摩耗の少ないジルコニアボール（直径０．３ｍｍ）を使用した。２時間後、粉砕工程を終了させてドロマイト水分散スラリー組成物を粉砕機から抜き出した。得られたスラリー中の粒子を電子顕微鏡にて観察したところ、０．５μｍ以下の楕円又は球状に近い微粒子であり、乾式粉砕品に比較して粒子が揃ったものであった。
【００２３】
［参考例１］
５Ｌのステンレス製容器に比較例１と同じ工程により得たドロマイトの乾式微粉砕品０．９ｋｇ及び清水２．５ｋｇ（ドロマイト：水重量比＝２６：７４）を投入して、プロペラ式撹拌機で数分間撹拌を行った。以降、比較例２と同様に湿式粉砕を行った。得られたスラリーは、粉砕前より粘度が上昇していた。また電子顕微鏡で観察した粒子の大きさと形状は比較例２と同様であった。
【００２４】
【実施例１】
５Ｌのステンレス製容器に比較例１と同じ工程により得たドロマイトの乾式微粉砕品１．１ｋｇ及び清水２．４ｋｇ（ドロマイト：水重量比＝３１：６９）を投入して、プロペラ式撹拌機で数分間撹拌を行った。以降、比較例２と同様に湿式粉砕を行った。得られたスラリーは粉砕前より粘度が上昇したが、採取容器の周りには付着しにくい性状であった。また、電子顕微鏡で観察した粒子の大きさと形状は比較例２と同様であった。
【００２５】
［参考例２］
５Ｌのステンレス製容器に比較例１と同じ工程により得たドロマイトの乾式微粉砕品１．１ｋｇ及び清水２．０４ｋｇ（ドロマイト：水重量比＝３５：６５）並びに界面活性剤（ショ糖脂肪酸エステル１重量％水溶液）０．１１ｋｇを投入し、プロペラ式撹拌機で数分間撹拌を行った。以降、比較例２と同様に湿式粉砕を行った。電子顕微鏡で観察したスラリー中の粒子の形状は比較例２と殆ど変わらなかった。
【００２６】
比較例１、比較例２、参考例１、実施例１及び参考例２で得られたドロマイト水分散スラリー組成物は、組成の不均一化が影響しないように製造工程終了直後に素速くホリバ（株）製粒度分布測定装置にて粒度分布を測定した。測定結果を表１に示す。また、それぞれ１００ｍＬメスシリンダーに取り分けて１週間静置し、上澄みと懸濁部の界面を１００ｍＬメスシリンダーの目盛りで読みとることによってドロマイト粒子の沈降の度合を測定した。沈降試験の測定結果を表２に示す。さらに、沈降試験を行った試料について、１ヶ月放置した後メスシリンダーに蓋を被せて上下に４〜５回程度ふり混ぜ、スラリーの再分散性を確認した。結果を表３に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
【表３】

【００３０】
比較例１のスラリーは沈降試験開始から１０分経たないうちに沈降を開始し、１時間程経過すると既に上澄みと懸濁部がはっきりと分離していることが確認できた。１週間経過後には、メスシリンダー底部に１０ｍＬ程度の凝集沈殿が生じた。再分散試験を行った結果、この凝集沈殿はあまり分散せずに残っており、ドロマイト微粉砕品と水の混合分散品ではスラリーの性状が好ましくないことが確認できた。
【００３１】
比較例２のドロマイト水分散スラリー組成物は、粗粒子の沈殿は見られず再分散性も良好であった。しかし、上澄みと懸濁部の分離が顕著に認められた。
【００３２】
参考例１のドロマイト水分散スラリー組成物は、比較例２と同様に粗粒子の沈殿は見られず再分散性も良好であった。しかし、上澄みと懸濁部の分離が若干認められた。
【００３３】
実施例１及び参考例２のドロマイト水分散スラリー組成物は、参考例１と同様に粗粒子の沈殿は見られず再分散性も良好であった。また、適度なスラリー濃度であるため上澄みと懸濁部に分離する現象は認められなかった。また、参考例２では、固形分が非常に高濃度であるにも関わらず流動性に優れており、貯蔵、輸送、使用時における作業性に支障はないと言える。
【００３４】
【発明の効果】
分散性が良好で長期間放置してもドロマイト粒子が沈降しないドロマイト水分散スラリー組成物が得られる。

Claims (2)

1. ドロマイト粒子と水以外のものを含まず、最大粒子径が１μｍ以下のドロマイト粒子と水とからなり、ドロマイトの含有量がドロマイトと水の合計量に対して３０重量％〜３５重量％であることを特徴とする食品用ドロマイト水分散スラリー組成物。
2. ドロマイト粒子と水以外のものを含まず、ドロマイト粗大粒子の含有量が３０重量％〜３５重量％であるドロマイト粗大粒子と水との混合物をドロマイトの最大粒子径が１μｍ以下になるまで湿式粉砕することを特徴とする食品用ドロマイト水分散スラリー組成物の製造方法。