KR20190032445A - 안정한 전해질 물질 및 이를 함유하는 용매 물질 - Google Patents

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Abstract

하기 화학 구조를 가지는 화합물을 포함하는 안정한 전해질 및 용매 물질로서, 단쇄 극성 유기 물질, 물 또는 단쇄 극성 유기 물질 및 물의 혼합물과 같은 액체를 포함하는 것을 개시한다.
Figure pct00016

상기 식에서, x는 3 이상의 큰 홀수 정수이고, y는 1 내지 20 사이의 정수이고, Z는 -1 내지 -3 사이의 전하 값을 가지는 14 내지 17 족의 단원자 이온 또는 -1 내지 -3 사이의 전하를 가지는 다원자 이온 중 하나이다.

Description

안정한 전해질 물질 및 이를 함유하는 용매 물질
본 발명은 관련 식료품(food products)의 풍미를 향상시키기 위해 식료품에 통합될 수 있는 조성물에 관한 것이다.
다양한 식품 제조 및/또는 보존 공정이 나중에 소비하기 위해 포장하는 식품에 사용된다. 다양한 야채, 과일, 주스 및 액체 조성물과 함께 사용되는 경우, 이러한 포장 공정은 다양한 형태의 통조림 제조(canning), 냉동, 염장, 절임, 훈제 등을 포함할 수 있다. 부가적으로, 다양한 식품은 냉장, 냉동 또는 다른 형태의 저장에 앞서 보존 처리(cured) 가공될 수 있다. 이러한 식품 가공 기술의 비제한적인 예는 저온 살균(pasteurization), 인공 식품 첨가물의 첨가, 조사(irradiation) 등을 포함한다. 이러한 공정은 보존되는 식품의 하나 이상의 성분의 본질적인 풍미를 바꿀 수 있다.
식품류(foodstuffs), 음료, 구강 관리 제품 등에 더 풍부하고(fuller) 더 그윽한(richer) 맛을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 더 풍부하고 그윽한 맛을 가지는 식품류, 음료 및 구강 관리 제품을 제공하는 것이 바람직하다.
예기치 않게 하기 화학 구조를 가지는 물질을 발견하였다:
Figure pct00001
상기 식에서, x는 ≥3 인 홀수 정수이고;
y는 1 내지 20 사이의 정수이고;
Z는 식품류, 음료, 제약(pharmaceuticals) 및 구강 관리 제품의 맛(taste)을 개선시키는 데 유리하게 사용될 수 있는 다원자 이온 또는 단원자 이온이다. 본 발명에 따른 맛 개선 물질은 향신료 식품(savory food), 비향신료 식품(non-savory food), 예컨대 유제품, 음료, 과일 및 채소 및 이들의 관련 요리 및 제과, 뿐만 아니라 제약, 및 구강 관리 제품을 포함하는 다양한 적용예에 특히 유용하다.
또한, 상당히 예기치 않게 하기 화합물 및 용매로 구성되는 용액이 식품류, 음료, 제약 및 구강 관리 제품의 맛을 개선시키기 위해 다양한 물질에 혼입될 수 있다는 것을 알아냈다:
Figure pct00002
(상기 식에서, x는 ≥3 인 홀수 정수이고;
y는 1 내지 20 사이의 정수이고;
Z는 다원자 이온 또는 단원자 이온이다).
본 개시 내용은 본원에 개시되는 바와 같이 전해질 옥소늄 이온 복합체가 다양한 식품 조성물에 사용되는 경우, 관련 식품류, 음료, 제약 또는 구강 관리 제품의 풍미를 향상시킬 수 있고 관련 물질의 풍미 패널(flavor panel)을 향상시킬 수 있고/있거나 조성물의 보존적 성질을 증가시킬 수 있다는 예기치 않은 발견에 근거한다. 특정한 구체예에서, 전해질은 0.01 중량% 내지 30 중량% 사이의 양으로 존재할 수 있다.
사용될 수 있는 전해질은 옥소늄 이온-유래(derived) 복합체로 광범위하게 해석된다. 본원에서 정의되는 바와 같이 "옥소늄 이온 복합체"는 일반적으로 적어도 1 개의 3가 산소 결합을 가지는 산소 양이온으로 정의된다. 특정한 구체예에서, 산소 양이온은 1, 2 및 3 개의 3가 결합된 산소 양이온으로 대부분 구성되는 집단으로서, 전술한 양이온의 혼합물로서 또는 단지 1, 2 또는 3 개의 3가 결합된 산소 양이온을 가지는 물질로서 수용액에 존재할 것이다. 3가 산소 양이온을 가지는 옥소늄 이온의 비제한적인 예는 적어도 하나의 히드로늄 이온을 포함할 수 있다.
특정한 구체예에서, 산소 양이온은 전술한 음이온의 혼합물로서 또는 단지 1, 2 또는 3 개의 3가 결합된 산소 음이온을 가지는 물질로서 존재하는, 1, 2 및 3 개의 3가 결합된 산소 음이온으로 대부분 구성되는 집단으로서 수용액에 존재할 것으로 고려된다.
본원에 개시되는 바와 같은 화합물이 용매, 예컨대 수성 또는 유기 용매와 혼합되는 경우, 생성되는 물질은 히드로늄 이온, 히드로늄 이온 복합체 및 이의 혼합물로 구성될 수 있는 용액을 포함한다. 이를 함유하는 물질 및 용액의 조성물은 낮은 pH 값이 바람직하고/바람직하거나 풍미 향상이 요구되는 다양한 식품 및 섭취 가능한 조성물에 유용성을 가진다.
극미량의 양이온성 히드로늄은 수소 이온의 존재 하에 물 분자로부터 물에서 자발적으로 형성될 수 있다고 이론화되었다. 어떠한 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 자연적으로 발생하는 히드로늄 이온은 극히 드문 것으로 여겨진다. 물에서 자연적으로 발생하는 히드로늄 이온의 농도는 480,000,000 분의 1 보다 크지 않은 것으로 추정된다. 만약 이들이 발생한다고 하더라도, 히드로늄 이온 화합물은 극도로 불안정하다. 또한, 자연적으로 발생하는 히드로늄 이온은 전형적으로 나노초 범위의 수명을 가지는 불안정한 일시적인 종이라고 이론화되어 있다. 자연적으로 발생하는 히드로늄 이온 종은 반응성이고 물에 의해 쉽게 용매화되어 이러한 히드로늄 이온(히드론)은 자유 상태로 존재하지 않는다.
순수한 물에 도입되는 경우, 본원에 개시되는 안정한 히드로늄 물질은 식별 가능하게 잔존할 것이다. 본원에 개시되는 안정한 히드로늄 물질은 물 분자와 복합체를 형성하여 다양한 기하학적 구조의 수화 케이지(hydration cage)를 형성할 수 있다고 여겨지며, 이의 비제한적인 예는 후속적으로 보다 상세히 기재될 것이다. 본원에 개시되는 바와 같은 안정한 전해질 물질은, 극성 용매, 예컨대 수용액에 도입되는 경우 안정하고 요구나 필요에 따라 관련 용매로부터 분리될 수 있다.
pKa ≥ 1.74 를 가지는 것과 같은 통상적인 강한 유기 및 무기산은, 물에 첨가되는 경우, 수용액에서 완전히 이온화할 것이다. 이렇게 생성되는 이온은 존재하는 물 분자를 양성자화(protonate)하여 H3O+ 및 관련한 안정한 클러스터를 형성한다. pKa < 1.74 를 가지는 것과 같은 약한 산은, 물에 첨가되는 경우, 수용액에서 완전한 이온화를 달성하지는 못할 것이지만 특정한 적용예에서 유용성을 가질 수 있다. 따라서, 안정한 전해질 물질을 제조하기 위해 사용되는 산 물질은 하나 이상의 산의 조합일 수 있다고 고려된다. 특정한 구체예에서, 산 물질은 약한 산(들)과 조합하여 1.74 이상의 pKa를 가지는 적어도 하나의 산을 포함할 것이다.
본 개시 내용에서는 본원에서 정의되는 바와 같은 안정한 히드로늄 전해질 물질이 수용액에 첨가되는 경우, 극성 용매를 생성하고, 본래 그 용액에 존재하던 수소 이온 농도와는 관계없이 해당 용액에 첨가되는 안정한 히드로늄 물질의 양에 의존하는 유효 pKa를 제공할 것이라는 것을 상당히 예기치 않게 알아냈다. 생성되는 용액은 극성 용매로 작용할 수 있고 안정한 히드로늄 물질을 첨가하기 이전의 초기 용액 pH가 6 내지 8 사이인 특정한 적용예에서 0 내지 5 사이의 유효 pKa를 가질 수 있다.
또한, 본원에 개시되는 바와 같은 안정한 전해질 물질은 생성되는 용매의 pH 및/또는 생성되는 용액의 유효 또는 실제 pKa를 효과적으로 조정하기 위해, 알칼리 범위, 예를 들어 8 내지 12 사이의 초기 pH를 가지는 용액에 첨가될 수 있는 것으로 고려된다. 본원에 개시되는 바와 같은 안정한 전해질 물질의 첨가는 비제한적으로 발열성, 산화성 등을 포함하는, 지각할 수 있는 반응성 특성이 없는 알칼리 용액에 첨가될 수 있다.
수성 자기-해리(auto-dissociation)의 결과로서 물에 존재하는 이론적인 히드로늄 이온의 산도는 물에서의 산의 세기를 판단하는데 사용되는 암묵적 표준이다. 강산은 이론적인 히드로늄 이온 물질보다 우수한 양성자 공여체로 간주되며, 그렇지 않으면 산의 유의적인 부분이 비이온화 상태로 존재할 것이다. 이전에 명시한 바와 같이, 수성 자기-해리에서 유래된 이론적인 히드로늄 이온은 불안정한 종으로서, 발생이 무작위적이고, 만약 존재한다고 하더라도, 관련 수용액에서 극도로 낮은 농도로 존재하는 것으로 여겨진다. 일반적으로, 수용액에서 히드로늄 이온은 480,000,000 분의 1 미만의 농도로 존재하고, 그렇다고 하더라도, HF-SbF5SO2와 같은 구조의 초강산 용액에 부착되는 단량체로서 고체 또는 액체 상 유기합성을 통해 천연 수용액으로부터 단리될 수 있다. 이러한 물질은 극히 낮은 농도로만 단리될 수 있고 단리시 쉽게 분해된다.
대조적으로, 본원에 개시되는 바와 같은 안정한 히드로늄 물질은, 장기간 지속되고 필요나 요구에 따라 용액으로부터 후속적으로 분리될 수 있는 농축된 히드로늄 이온의 공급원을 제공한다.
특정한 구체예에서, 대상 조성물은 하기 화학 구조를 가진다:
Figure pct00003
상기 식에서, x는 3-11 사이의 홀수 정수이고;
y는 1 내지 10 사이의 정수이고;
Z는 다원자 또는 단원자 이온이다.
다원자 이온 Z는 하나 이상의 양성자를 제공할 수 있는 능력을 가지는 산으로부터 유래되는 이온으로부터 유래될 수 있다. 관련 산은 23℃에서 pKa 값 ≥ 1.7 을 가지는 것일 수 있다. 사용되는 다원자 이온 Z는 +2 이상의 전하를 가지는 것일 수 있다. 이러한 다원자 이온의 비제한적인 예는 설페이트 이온, 카보네이트 이온, 포스페이트 이온, 옥살레이트 이온, 크로메이트 이온, 디크로메이트 이온, 피로포스페이트 이온 및 이들의 혼합물을 포함한다. 특정한 구체예에서, 다원자 이온은 pKa 값 ≤ 1.7 을 가지는 산으로부터 유래되는 이온을 포함하는 다원자 이온을 포함하는 혼합물로부터 유래될 수 있는 것으로 고려된다.
본원에 개시되는 바와 같은 안정한 전해질 물질은 표준 온도 및 압력에서 안정하고 유성 액체로서 존재할 수 있다. 안정한 전해질 물질은 물 또는 다른 극성 용매에 첨가되어 1 ppm보다 큰 안정한 히드로늄 이온의 유효 농도를 함유하는 극성 용액을 생성할 수 있다. 특정한 구체예에서, 본원에 개시되는 바와 같은 안정한 전해질 물질은 적합한 수성 또는 유기 용매와 혼합되는 경우 10 내지 100 ppm 사이보다 큰 안정한 히드로늄 이온 물질 농도의 유효 농도를 제공할 수 있다.
상당히 예기치 않게, 본원에 개시되는 안정한 전해질 물질의 첨가의 결과로서 존재하는 용액에 존재하는 히드로늄 이온 복합체가 자유(free) 산 대 전체 산 비율의 수반되는 변화없이, 생성되는 용매 물질의 산 작용가를 변경시킨다는 것을 알아냈다. 산 작용가의 변경은 측정되는 pH의 변화, 자유-대-전체 산 비율의 변화, 비중 및 레올로지(rheology)의 변화와 같은 특성을 포함할 수 있다. 또한, 초기 히드로늄 이온 복합체를 함유하는 안정한 전해질 물질의 제조에 사용되는 현존하는 산 물질과 비교하여, 스펙트럼 및 크로마토그래피 출력의 변화가 주목된다. 본원에 개시되는 바와 같은 안정한 전해질 물질의 첨가는 자유-대-전체 산 비율에서 측정되는 변화와 상관없는 pKa의 변화를 야기한다.
따라서, 본원에 개시되는 바와 같은 안정한 히드로늄 전해질 물질을 6 내지 8 사이의 초기 pH를 가지는 수용액에 첨가하는 것은 0 내지 5 사이의 유효 pKa를 가지는 용액을 생성한다. 또한, 생성되는 용액의 pKa는 칼로멜(calomel) 전극, 특정 이온 ORP 탐침(specific ion ORP probe)으로 측정되는 경우와 같이 0보다 작은 값을 가질 수 있는 것으로 이해해야 한다. 본원에서 사용되는 용어 "유효 pKa"는 생성되는 용매에 존재하는 전체 가용 히드로늄 이온 농도의 척도이다. 따라서 물질의 pH 및/또는 관련 pKa가 측정되는 경우 -3 내지 7 사이를 나타내는 수치를 가질 수 있는 것이 가능하다.
전형적으로, 용액의 pH는 이의 양성자 농도 또는 -OH 부분의 반비례의 척도이다. 본원에 개시되는 바와 같은 안정한 전해질 물질은, 극성 용액에 도입되는 경우, 수소 양성자와 히드로늄 이온 전해질 물질 및/또는 이의 관련 격자 또는 케이지의 적어도 부분적 배위를 용이하게 한다고 여겨진다. 이와 같이, 도입되는 안정한 히드로늄 이온은 수소 이온과 관련되는 도입되는 수소의 선택적 작용가를 허용하는 상태로 존재한다.
보다 구체적으로, 본원에 개시되는 바와 같은 안정한 전해질 물질은 하기 일반식을 가질 수 있다:
Figure pct00004
x는 ≥ 3 인 홀수이고;
y는 1 내지 20 사이의 정수이고;
Z는 -1 내지 -3 사이의 전하를 가지는 14 내지 17 족의 단원자 이온 또는 -1 내지 -3 사이의 전하를 가지는 다원자 이온 중 하나이다.
본원에 개시되는 대상 조성물에서, Z로서 사용될 수 있는 단원자 구성 성분은 17 족 할로겐화물, 예컨대 플루오르화물(fluoride), 염화물(chloride), 요오드화물(iodide) 및 브롬화물(bromide); 15 족 물질, 예컨대 질화물(nitrides) 및 인화물(phosphides) 및 16 족 물질, 예컨대 옥사이드 및 설파이드를 포함한다. 다원자 구성물은 카보네이트, 수소 카보네이트, 크로메이트, 시아나이트, 질화물, 니트레이트, 과망간산염(permanganate), 포스페이트, 설페이트, 설파이트, 클로라이트, 퍼클로레이트, 히드로브로마이트, 브로마이트, 브로메이트, 요오드화물, 수소 설페이트, 수소 설파이트를 포함한다. 대상 조성물은 상기 열거된 물질들의 단일 물질로 구성될 수 있거나 열거된 화합물 중 하나 이상의 조합일 수 있는 것으로 고려된다.
또한, 특정한 구체예에서, x는 3 내지 9 사이의 정수이고, 일부 구체예에서 x는 3 내지 6 사이의 정수인 것으로 고려된다.
특정한 구체예에서, y는 1 내지 10 사이의 정수이고; 다른 구체예에서 y는 1 내지 5 사이의 정수이다.
특정한 구체예에서, 본원에 개시되는 대상 조성물은 하기 화학식을 가질 수 있다:
Figure pct00005
x는 3 내지 12 사이의 홀수 정수이고;
y는 1 내지 20 사이의 정수이고;
Z는 -1 내지 -3 사이의 전하를 가지는 14 내지 17 족의 단원자 이온 또는 상기 약술된 바와 같이 -1 내지 -3 사이의 전하를 가지는 다원자 이온 중 하나이다. 일부 구체예에서는 x가 3 내지 9 사이이고 y는 1 내지 5 사이의 정수이다.
대상 조성물은 값 x가 3 내지 10 사이의 정수를 선호하는 3보다 큰 정수의 평균 분포인 이성질체 분포로서 존재하는 것으로 고려된다.
본원에 개시되는 대상 조성물은 적합한 무기 수산화물을 적합한 무기산에 첨가함으로써 형성될 수 있다. 무기산은 22°내지 70°보메(baume) 사이의 밀도를 가질 수 있으며; 비중은 약 1.18 내지 1.93 사이이다. 특정한 구체예에서, 무기산은 50°내지 67°보메 사이의 밀도를 가질 것이며; 비중은 1.53 내지 1.85 사이인 것으로 고려된다. 무기산은 단원자 산 또는 다원자 산일 수 있다.
사용되는 무기산은 균질이거나 또는 규정된 파라미터의 범위에 들어가는 다양한 산 화합물의 혼합물일 수 있다. 또한, 산은 고려된 파라미터에 포함되지는 않지만 다른 물질과 조합하여 특정 범위에서 평균 산 조성물 값을 제공할 수 있는 하나 이상의 산 화합물을 포함하는 혼합물일 수 있는 것으로 고려된다. 사용되는 무기산 또는 산은 임의의 적합한 등급 또는 순도일 수 있다. 특정한 경우에는, 기술 등급 및/또는 식품 등급 물질이 다양한 적용에서 성공적으로 사용될 수 있다.
본원에 개시되는 바와 같은 안정한 전해질 물질의 제조에 있어서, 무기산은 임의의 적합한 부피에서 액체 형태의 임의의 적합한 반응 용기에 함유될 수 있다. 다양한 구체예에서, 반응 용기는 적합한 부피의 비반응성 비이커일 수 있는 것으로 고려된다. 사용되는 산의 부피는 50 mL 정도로 작을 수 있다. 5,000 갤런 이상의 부피 또한 본 개시 내용의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
무기산은 적합한 온도, 예컨대 주위 또는 주변 온도에서 반응 용기 내에서 유지될 수 있다. 대략 23℃ 내지 약 70℃ 사이 범위에서 초기 무기산을 유지하는 것은 본 개시 내용의 범위 내에 있다. 그러나, 15℃ 내지 약 40℃의 범위의 더 낮은 온도도 사용될 수 있다.
무기산은 적합한 수단에 의해 교반되어 대략 0.5 HP 내지 3 HP 범위의 기계적 에너지를 전달하며, 공정의 특정한 적용예에서 사용되는 교반 수준은 1 내지 2.5 HP의 기계적 에너지를 전달한다. 교반은 DC 서보드라이브(servodrive), 전기 임펠러(impeller), 자기 교반기, 화학적 인덕터 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 적합한 기계적 수단에 의해 전달될 수 있다.
교반은 수산화물 첨가 직전의 간격에 시작될 수 있고 적어도 수산화물 도입 단계의 일부분 동안의 간격에 계속될 수 있다.
본원에 개시되는 공정에서, 선택되는 산 물질은 적어도 7 이상의 평균 몰 농도(M)를 가지는 농축된 산일 수 있다. 특정한 절차에서, 평균 몰 농도는 적어도 10 이상이 될 것이며; 7 내지 10 사이의 평균 몰 농도가 특정한 적용예에서 유용하다. 사용되는 선택되는 산 물질은 순수한 액체, 액체 슬러리(slurry) 또는 본질적으로 농축된 형태의 용해된 산의 수용액으로서 존재할 수 있다.
적합한 산 물질은 수성 또는 비수성 물질일 수 있다. 적합한 산 물질의 비제한적인 예는 다음 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다: 염화수소산, 질산, 인산, 염소산, 과염소산, 크롬산, 황산, 과망간산, 청산(prussic acid), 브롬산(bromic acid), 브롬화수소산(hydrobromic acid), 플루오르화수소산, 요오드산, 플루오로붕산, 플루오로규소산, 플루오로티탄산.
특정한 구체예에서, 사용되는 액체 농축 강산의 규정된 부피는 55°내지 67°보메의 비중을 가지는 황산일 수 있다. 이 물질을 반응 용기에 넣고 16 내지 70℃ 사이의 온도에서 기계적으로 교반할 수 있다.
개시되는 방법의 특정한 적용예에 있어서, 측정되고 규정된 양의 적합한 수산화물 물질은 비반응성 용기에 존재하는 교반 산, 예컨대 농축된 황산에 측정되고 규정된 양으로 첨가될 수 있다. 첨가되는 수산화물의 양은 침전물 및/또는 부유 고체 또는 콜로이드성 현탁액으로서 조성물에 존재하는 고체 물질을 생성하기에 충분한 양일 것이다. 사용되는 수산화물 물질은 수용성 또는 부분적으로 수용성인 무기 수산화물일 수 있다. 본원에 개시되는 바와 같은 공정에서 사용되는 부분적으로 수용성인 수산화물은 일반적으로 첨가되는 산 물질과의 혼화성을 나타낼 것이다. 적합한 부분적으로 수용성인 무기 수산화물의 비제한적인 예는 관련 산에서 적어도 50 %의 혼화성을 나타내는 것이다. 무기 수산화물은 무수물이거나 수화된 것일 수 있다.
수용성 무기 수산화물의 비제한적인 예는 수용성 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토금속 수산화물 및 희토류 수산화물을 단독으로 또는 서로 조합한 것을 포함한다. 다른 수산화물 또한 본 개시 내용의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 용어 "수-용해성"이란 사용되는 수산화물 물질과 관련하여 정의되며, 표준 온도 및 압력에서 물에서 75 % 이상의 용해 특성을 나타내는 물질로 정의된다. 전형적으로 이용되는 수산화물은 산 물질에 도입될 수 있는 액체 물질이다. 수산화물은 참용액(true solution), 현탁액 또는 과포화된 슬러리로서 도입될 수 있다. 특정한 구체예에서, 수용액에서 무기 수산화물의 농도는 그것이 도입되는 관련 산의 농도에 의존될 수 있는 것으로 고려된다. 수산화물 물질의 적합한 농도의 비제한적인 예는 5 몰의 물질의 5 내지 50 % 보다 큰 수산화물 농도이다.
적합한 수산화물 물질은 수산화 리튬, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 암모늄, 수산화 칼슘, 수산화 스트론튬, 수산화 바륨, 수산화 마그네슘 및/또는 수산화 은을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 무기 수산화물 용액은 사용되는 경우, 5 몰의 물질의 5 내지 50 % 사이의 무기 수산화물의 농도를 가질 수 있고, 특정한 적용예에서 5 내지 20 % 사이의 농도로 사용될 수 있다. 특정한 공정에서, 무기 수산화물 물질은 소석회(slaked lime)로 존재하는 것과 같이 적합한 수용액에서 수산화 칼슘일 수 있다.
개시되는 바와 같은 공정에서, 액체 또는 유체 형태의 무기 수산화물은 규정된 공명 시간을 제공하기 위해 규정된 간격에 걸쳐 하나 또는 그 이상의 계량된 부피로 교반 산 물질에 도입된다. 약술되는 바와 같이, 공정에서의 공명 시간은 본원에서 개시되는 히드로늄 이온 물질을 발달시키는 환경을 촉진하고 제공하는데 필요한 시간 간격으로 간주된다. 본원에서 개시되는 바와 같은 공정에서 사용되는 공명 시간 간격은 전형적으로 12 내지 120 시간 사이이며, 24 내지 72 시간 사이의 공명 시간 간격 및 그 안에서의 증가가 특정한 적용예에서 이용된다.
본 공정의 다양한 적용예에서, 무기 수산화물은 복수의 계량된 부피의 교반 부피의 상부 표면에서 산으로 도입된다. 전형적으로, 무기 수산화물 물질의 전체 양은 공명 시간 간격에 걸쳐 복수의 측정된 부분으로서 도입될 것이다. 전면 적제된 계량된 첨가(front loaded metered addition)가 많은 경우에 사용된다. 본원에서 사용되는 용어 "전면 적제된 계량된 첨가"는 전체 수산화물 부피의 첨가를 의미하며, 보다 많은 부분이 공명 시간의 초기 부분 동안 첨가된다. 요구하는 공명 시간의 초기 퍼센트는 전체 공명 시간의 처음 25 % 내지 50 % 사이에 있는 것으로 간주된다.
첨가되는 각각의 계량된 부피의 비율은 외부 공정 조건, 계내 공정 조건, 특정한 물질 특성 등과 같은 비제한적인 인자에 기초하여 같거나 다를 수 있음을 이해해야 한다. 계량된 부피의 수는 3 내지 12 사이일 수 있는 것으로 고려된다. 각각의 계량된 부피의 첨가 사이의 간격은 개시되는 바와 같은 공정의 특정한 적용예에서 5 내지 60 분이 될 수 있다. 실제 첨가 간격은 특정한 적용예에서 60 분 내지 5 시간 사이가 될 수 있다.
상기 공정의 특정한 적용예에서, 수산화 칼슘 물질의 부피당 5 중량%의 100 ml의 부피를 66°보메의 농축된 황산 50 ml에 분당 2 ml의 5 번의 계량된 증분으로, 혼합물과 함께 또는 제외하고, 첨가한다. 수산화물 물질을 황산 결과물에 첨가하는 것은 증가하는 액체 탁도를 가지는 물질을 생성한다. 액체 탁도의 증가는 침전물로서 칼슘 설페이트 고체를 나타낸다. 생성되는 칼슘 설페이트는 현탁 및 용해된 고체의 동등한(coordinated) 농도를 제공하기 위해, 연속되는 수산화물의 첨가에 의해 조정되는 방식으로 제거될 수 있다.
임의의 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 본원에서 규정되는 방식으로 황산에 수산화 칼슘을 첨가는 것은 황산과 관련된 초기 수소 양성자 또는 양성자들이 소모되는 결과를 초래하여 수소 양성자 산소화를 초래하며 문제의 양성자는 일반적으로 수산화물 첨가시 예상되는 것처럼 오프 가스되지 않는 것으로 여겨진다. 대신에, 양성자 또는 양성자들은 액체 물질에 존재하는 이온성 물 분자 성분과 재결합된다.
규정된 바와 같은 적합한 공명 시간이 경과 한 후에, 생성되는 물질은 2000 가우스보다 큰 값에서 비양극성(non-bi-polar) 자기장으로 처리되고; 200만 가우스 초과의 자기장이 특정한 적용예에서 사용된다. 특정한 상황에서, 10,000 내지 2백만 가우스 사이의 자기장이 사용될 수 있다고 고려된다. 자기장은 다양한 적합한 수단에 의해 생성될 수 있다. 적합한 자기장 발생기의 비제한적 일례가 뷔르츠버거 (Wurzburger)의 미국 특허 제7,122,269호에 나타나 있으며, 이의 명세서는 본원에서 참고로 포함된다.
공정 중에 생성되고 침전물 또는 부유 고체로 존재하는 고체 물질은 임의의 적합한 수단에 의해 제거될 수 있다. 이러한 제거 수단은 중량 측정(gravimetric), 강제 여과(forced filtration), 원심 분리, 역삼투 등을 포함하지만, 이에 제한될 필요는 없다.
본원에 개시되는 대상인 안정한 전해질 조성물은 주위 온도 및 50 내지 75 % 상대 습도 사이에서 저장될 때, 적어도 1 년 동안 안정한 것으로 여겨지는 저장-안정한(shelf-stable) 점성 액체이다. 대상인 안정한 전해질 조성물은 다양한 최종 용도에 단독으로 사용될 수 있다. 대상인 안정한 전해질 조성물은 전하 평형되지 않은 산 양성자의 전체 몰수의 8 내지 9 %를 함유하는 1.87 내지 1.78 몰의 물질을 가질 수 있다.
본원에 개시되는 바와 같은 공정으로부터 생기는 대상인 안정한 전해질 조성물은 수소 전기계량법(coulometry) 및 FFTIR 스펙트럼 분석을 통해 적정으로(titrimetrically) 측정되는 경우, 200 내지 150 M 강도, 및 특정한 경우에 187 내지 178 M 강도의 몰 농도를 가진다. 이 물질은 1.15 보다 큰 중량 측정 범위를 가지며; 특정한 경우에는 1.9 보다 크다. 분석되는 경우, 이 물질은 1 몰의 물에 함유된 수소에 비해 세제곱 ㎖ 당 최대 1300 부피 배의 오르토 수소(orthohydrogen)를 생산하는 것으로 나타났다.
또한, 개시되는 바와 같은 대상 조성물은 적합한 극성 용매에 도입될 수 있고, 15 부피% 보다 큰 히드로늄 이온의 농도를 가지는 용액을 생성할 것으로 고려된다. 일부 적용예에서, 히드로늄 이온의 농도는 25 % 보다 클 수 있고 히드로늄 이온의 농도는 15 내지 50 부피% 사이일 수 있는 것으로 고려된다.
적합한 극성 용매는 수성, 유기 또는 수성 및 유기 물질의 혼합물일 수 있다. 극성 용매가 유기 성분을 포함하는 상황에서, 유기 성분은 5 개 미만의 탄소 원자를 가지는 포화 및/또는 불포화 단쇄 알코올, 및/또는 5 개 미만의 탄소 원자를 가지는 포화 및 불포화 단쇄 카르복실산 중 적어도 하나를 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 용매가 물 및 유기 용매를 포함하는 경우, 물 대 용매 비율은 각각 1:1 내지 400:1 사이일 것으로 고려된다. 적합한 용매의 비제한적인 예는 극성 양성자성 용매로 분류되는 다양한 물질, 예컨대 물, 아세트산, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 포름산 등을 포함한다.
본원에 정의된 바와 같은 대상 조성물의 첨가로 인해 생성된 용매 물질에 존재하는 이온 복합체는 일반적으로 안정하고 이와 같은 것을 생성하기 위해 만들어낸 환경의 존재 하에서 산소 공여체로서 기능할 수 있다. 상기 물질은 일반적으로 안정하고 산소 공여체로서 기능할 수 있는 임의의 적합한 구조 및 용매화물을 가질 수 있다. 다양한 식품류 및 섭취 가능한 물질과 함께 사용되는 생성 용액의 특정한 구체예는 하기 화학식으로 표현되는 이온의 농도를 포함할 것이며:
Figure pct00006
상기 식에서, x는 ≥ 3 인 홀수 정수이다.
본원에 개시되는 화합물의 이온 형태는 히드로늄 이온 복합체로서 본 개시 내용에서 언급되는 각각의 개별 이온 복합체에서 7 개 보다 많은 수소 원자를 가지는 특유의 이온 복합체로 존재하는 것으로 고려된다. 본원에서 사용되는, 용어 "히드로늄 이온 복합체"는 양이온
Figure pct00007
를 둘러싸는 분자의 클러스터로서 광범위하게 정의될 수 있으며, 본원에서 x는 3 이상의 큰 정수이다. 히드로늄 이온 복합체는 적어도 4 개의 추가의 수소 분자 및 물 분자로서 이와 복합체를 형성한 화학 량론적 비율의 산소 분자를 포함할 수 있다. 따라서, 본원에서의 공정에서 사용될 수 있는 히드로늄 이온 복합체의 비제한적인 예의 화학식적 표현은 하기 화학식으로 표현될 수 있다:
Figure pct00008
상기 식에서, x는 3 이상의 큰 홀수 정수이고;
y는 1 부터 20 까지의 정수이고, y는 특정한 구체예에서 3 내지 9 사이의 정수이다.
본원에서 개시되는 다양한 구체예에서, 히드로늄 이온 복합체의 적어도 일부는 하기 화학식을 가지는 히드로늄 이온의 용매화된 구조로서 존재할 것으로 고려된다:
Figure pct00009
상기 식에서, x는 1 내지 4 사이의 정수이고;
y는 0 내지 2 사이의 정수이다.
이러한 구조에서,
Figure pct00010
코어는 다수의 H2O 분자에 의해 양성자화된다. 본원에 개시되는 바와 같은 대상 조성물로 존재하는 히드로늄 복합체는 아이젠(Eigen) 복합체 양이온, 준델(Zundel) 복합체 양이온 또는 이 둘의 혼합물로서 존재할 수 있는 것으로 고려된다. 아이젠 용매화 구조는 H9O4 + 구조의 중앙에 히드로늄 이온을 가질 수 있으며 히드로늄 복합체는 3 개의 인접한 물 분자에 강하게 결합되어 있다. 준델 용매화 복합체(Zundel solvation complex)는 두 개의 물 분자에 의해 양성자가 동등하게 공유되는 H5O2 + 복합체일 수 있다. 용매화 복합체는 전형적으로 아이젠 용매화 구조 및 준델 용매화 구조 사이의 평형에 존재한다. 지금까지는, 각각의 용매화 구조 복합체는 일반적으로 준델 용매화 구조를 선호하는 평형 상태로 존재하였다.
본 개시 내용은, 적어도 부분적으로, 히드로늄 이온이 아이젠 복합체를 선호하는 평형 상태로 존재하는 안정한 물질이 생성될 수 있다는 예기치 않은 발견에 기초한다. 본 개시 내용은 또한 공정 흐름에서 아이젠 복합체의 농도의 증가가 신규한 향상된 산소-공여체 옥소늄 물질의 부류를 제공할 수 있다는 예기치 않은 발견에 근거한다.
본원에 개시되는 바와 같은 공정 스트림은 특정한 구체예에서 1.2 대 1 내지 15 대 1 사이의 아이젠 용매화 상태 대 준델 용매화 상태 비율을 가질 수 있으며; 다른 구체예에서는 1.2 대 1 내지 5 대 1 사이의 비율이다.
본원에 개시되는 바와 같은 신규한 향상된 산소-공여체 옥소늄 물질은 일반적으로 과량의 양성자 이온으로 완충되는 열역학적으로 안정한 산성 수용액으로 기재될 수 있다. 특정한 구체예에서, 과량의 양성자 이온은 자유 수소 함량으로 측정했을 때 10 % 내지 50 % 사이의 과량의 수소 이온의 양일 수 있다.
본원에서 논의되는 공정에서 사용되는 옥소늄 복합체는 다양한 공정에 의해 사용되는 다른 물질을 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 수화된 히드로늄 이온을 생성하기 위한 일반적인 공정의 비제한적인 예는 미국 특허 제5,830,838호에 논의되어 있으며, 이의 명세서는 본원에서 참고로 포함된다.
본원에 개시되는 조성물은 하기 화학 구조를 가진다:
Figure pct00011
상기 식에서, x는 ≥ 3 인 홀수 정수이고;
y는 1 내지 20 사이의 정수이고;
Z는 다원자 또는 단원자 이온이다.
사용되는 다원자 이온은 하나 이상의 양성자를 공여할 능력을 가지는 산으로부터 유래된 이온일 수 있다. 관련 산은 23℃에서 pKa 값 ≥ 1.7 인 것일 수 있다. 사용되는 이온은 +2 이상의 전하를 가지는 것일 수 있다. 이러한 이온의 비제한적인 예는 설페이트, 카보네이트, 포스페이트, 크로메이트, 디크로메이트, 피로포스페이트 및 이들의 혼합물을 포함한다. 특정한 구체예에서, 다원자 이온은 pKa 값 ≤ 1.7 인 산으로부터 유래된 이온을 포함하는 다원자 이온 혼합물을 포함하는 혼합물로부터 유래될 수 있는 것으로 고려된다.
특정한 구체예에서, 대상 조성물은 하기 화학 구조를 가질 수 있다:
Figure pct00012
상기 식에서, x는 3-11 사이의 홀수 정수이고;
y는 1 내지 10 사이의 정수이고;
Z는 다원자 이온 또는 단원자 이온이다.
다원자 이온은 하나 이상의 양성자를 공여할 능력을 가지는 산으로부터 유래된 이온으로부터 유래될 수 있다. 관련 산은 23℃에서 pKa 값 ≥ 1.7 인 것일 수 있다. 사용되는 이온은 +2 이상의 전하를 가지는 것일 수 있다. 이러한 이온의 비제한적인 예는 설페이트, 카보네이트, 포스페이트, 옥살레이트, 크로메이트, 디크로메이트, 피로포스페이트 및 이들의 혼합물을 포함한다. 특정한 구체예에서, 다원자 이온은 pKa 값 ≤ 1.7 인 산으로부터 유래된 이온을 포함하는 다원자 이온 혼합물을 포함하는 혼합물로부터 유래될 수 있다.
특정한 구체예에서, 대상 조성물은 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트 (1:1); 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 카보네이트 (1:1), 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 포스페이트, (1:1); 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 옥살레이트 (1:1); 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 크로메이트 (1:1) 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 디크로메이트 (1:1), 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 피로포스페이트 (1:1), 및 이들의 혼합물과 이들과 극성 용매와 혼합된 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 화학량론적으로 균형 잡힌 화학 조성물로 구성된다.
본원에 개시되는 화합물은 과일 물질로부터 추출되거나 유래된 과즙과 혼합되어 과즙 물질을 생성하여 용액의 유효 pH를, 예를 들어, 대략 5.7 내지 6.4 사이의 수준에서 약 4.2 내지 4.8 사이의 보다 낮은 수준으로 낮춘다. 특정한 구체예에서, 본원에 개시되는 바와 같은 히드로늄 이온을 함유하는 25 % 용액의 0.5 내지 5 mL를 과즙 물질의 1000 mL에 혼합할 수 있는 것으로 고려된다. 생성되는 물질은 심미적으로 만족스럽고 통상적인 과즙에 의해 존재하는 풍미를 충족시키거나 넘어서는 풍미가 존재하는 것으로 나타났다. 또한, 예기치 않게, 생성되는 물질이 통상적인 과즙보다 우수한 저장 안정성을 나타내는 것으로 나타났다. 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 본원에 개시되는 바와 같은 조성물의 존재는 통상적인 과즙에 대한 부패를 지연시키는 역할을 한다고 여겨진다. 또한, 본원에 개시되는 조성물과 함께 과즙으로 제제화된 특정한 음료가 본원에 개시되는 조성물을 포함하지 않는 통상적인 조성물보다, 적은 양의 감미료와 함께 사용될 수 있으며, 맛 및/또는 저장 안정성과 타협함이 없이 감소된 수준의 설탕 첨가로 제제화될 수 있음이 예기치 않게 발견되었다. 단독으로 또는 보다 추가적인 과즙 중 하나와의 임의의 적합한 조합으로 사용될 수 있는 적합한 과즙 물질의 비제한적인 예는 오렌지, 레몬, 자몽, 귤, 레몬 및 라임과 같은 감귤류, 칸탈루프(cantaloupe), 감로 멜론(honeydew), 수박, 겨울 멜론(winter melon)과 같은 다양한 멜론류; 딸기, 블루베리, 블랙베리, 크랜베리와 같은 베리류, 뿐만 아니라 석류, 패션프루트, 구아바, 코코넛 주스, 사과, 포도 복숭아, 파인애플, 키위, 자두, 사탕 수수 등과 같은 과일과 같다.
또한, 본원에 개시되는 조성물은 풍미있는 저장 안정한 주스 물질을 제조하기 위해 비제한적으로 사탕무, 당근, 샐러리, 오이, 민들레 잎, 파슬리, 순무, 미나리, 시금치, 휘트그래스, 토마토 등을 포함하는 다양한 채소로부터 유래된 주스와 혼합될 수 있다고 고려된다.
또한, 본원에 개시되는 바와 같은 조성물이 식염수 및 절임 용액에 혼입되어 식품류보다 박테리아 성장 및/또는 부패에 대한 더 큰 저항성을 나타내는 일차 식품류를 수득할 수 있다는 것이 상당히 예기치 않게 발견되었다. 이렇게 처리된 일차 식품류는 통상적인 방법 및 제제로 제조된 것과 비교하여 기저(base) 및 조미료 풍미에서 또한 예기치 않은 증가를 나타낸다.
특정한 경우에, 본원에 개시되는 바와 같은 화합물은 1 ppm 내지 500 ppm 사이의 농도에서, 특정한 적용예에서는 10 내지 50 ppm 사이의 농도로 사용되며, 공정 수에 혼입될 수 있는 것으로 고려된다. 공정 수는 식염수 용액으로 제제화될 수 있고, 1.0 내지 3.0 사이의 유효 pH를 산출할 수 있고, 적합한 저장 용기에서 오이에 부어질 수 있다. 요구되거나 필요로 하는 곳에서, 공정 수는 마늘 또는 딜과 같은 적합한 향료를 포함할 수 있다. 적합한 공정 간격 후에, 식품류에 박테리아 챌린지 테스트(bacterial challenge testing)를 할 수 있고, 세 가지 미생물 테스트, 예컨대 호기성 플레이트 Ct., 유산균 박테리아 및 저온 박테리아 노출 테스트를 통해 3 로그 감소를 입증하는 것으로 나타났다. 통조림 식품 맛 테스트에서 본원에 개시되는 바와 같은 화합물을 혼입한 공정 수의 사용은 일차 식품 재료의 최적의 맛에 영향을 주지 않으면서 원하는 pH로 조정하고 최적화하는데 매우 효과적이었다.
본원에 개시되는 발명을 더 잘 이해하기 위해, 하기 실시예를 제시한다. 실시예는 예로서 간주되어야 하고 본 개시 내용 또는 청구되는 대상의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
본원에 개시되는 신규한 물질의 조성물을 98 %의 H2SO4 질량 분율, 7 보다 큰 평균 몰 질량(M) 및 66°보메의 비중을 가지는 농축된 액체 황산 50 ㎖를 비반응성 용기에 넣는 것에 의해 제조하고, 1 HP의 기계적 에너지를 액체에 전달하기 위해 자석 교반기에 의한 교반과 함께 25℃ 에서 유지한다.
일단 교반이 시작되면, 측정된 양의 수산화 나트륨을 교반 산 물질의 상부 표면에 첨가한다. 사용되는 수산화 나트륨 물질은 5M 수산화 칼슘의 20 % 수용액이고, 5 시간 간격에 걸쳐 분당 2 mL의 속도로 도입되는 5 개의 계량된 부피로 도입되어 24 시간의 공명 시간을 제공받는다. 각각의 계량된 부피의 도입 간격은 30 분이다.
탁도는 황산에 수산화 칼슘을 첨가하여 생성되어 칼슘 설페이트 고체의 형성을 나타낸다. 고체는 공정 중에 주기적으로 침전되고 침전물은 반응 용액과의 접촉으로부터 제거되는 것이 허용된다.
24 시간의 공명 시간이 완료되면, 생성되는 물질을 2400 가우스의 비양극성 자기장에 노출시켜 관찰 가능한 침전물 및 부유 고체를 2 시간 간격으로 생성한다. 생성되는 물질을 원심분리하고 강제 여과하여 침전물 및 부유 고체를 분리한다.
실시예 1에서 제조된 물질을 개별 샘플로 분리하였다. 일부는 표준 온도 및 50 % 상대 습도에서 밀폐 용기에 저장하여 저장 안정성을 측정한다. 다른 샘플은 분석 과정을 거쳐 조성물을 측정한다. 테스트 샘플을 FFTIR 스펙트럼 분석 하고 수소 전기 계량법으로 적정한다. 샘플 물질은 200 내지 150 M 강도 및 187 내지 178 강도 범위의 몰 농도를 가진다. 상기 물질은 1.15 초과의 중량 범위를 가지며; 특정한 경우에는 범위가 1.9 보다 크다. 상기 조성물은 안정하고 전하 평형되지 않은 산 양성자의 전체 몰수의 8 내지 9 %를 함유하는 1.87 내지 1.78 몰의 물질을 가진다. FFTIR 분석은 물질이 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3- 옥소트리 설페이트 (1:1)라는 화학식을 가지고 있음을 나타낸다.
실시예 1에 약술된 방법에 따라 제조된 물질의 5 mL 부분을 표준 온도 및 압력에서 탈이온수 및 증류수의 5 mL 부분에 혼합한다. 과량의 수소 이온 농도는 15 부피% 보다 큰 것으로 측정되고 물질의 pH는 1로 측정된다.
본 발명은 현재 가장 실용적이고 바람직한 구체예로 간주되는 것과 관련하여 기재되었지만, 본 발명은 개시된 구체예에 제한되지 않으며, 반대로, 첨부된 특허 청구범위의 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 변형 및 등가의 배치를 포함하며,법률에 의해 허용되는 모든 이러한 변형 및 등가의 구조를 포함하도록 가장 폭넓게 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (18)

  1. 하기 화학 구조를 가지는 화합물
    Figure pct00013

    (상기 식에서, x는 ≥3 인 홀수 정수이고;
    y는 1 내지 20 사이의 정수이고;
    Z는 -1 내지 -3 사이의 전하 값을 가지는 14 내지 17 족의 단원자 이온 또는 -1 내지 -3 사이의 전하를 가지는 다원자 이온 중 하나이다), 및
    단쇄 알코올 및 물로부터 선택되는 극성 액체
    를 포함하는 용매.
  2. 제1항에 있어서, x는 3 내지 11 사이의 정수이고, y는 1 내지 10 사이의 정수인 것인 용매.
  3. 제1항에 있어서, 다원자 이온은 -2 이상의 전하를 가지는 것인 용매.
  4. 제3항에 있어서, Z는 설페이트, 카보네이트, 포스페이트, 옥살레이트, 크로메이트, 디크로메이트, 피로포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 용매.
  5. 제1항에 있어서, 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트 (1:1); 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 카보네이트 (1:1), 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 포스페이트, (1:1); 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 옥살레이트 (1:1); 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 크로메이트 (1:1) 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 디크로메이트 (1:1), 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 피로포스페이트 (1:1), 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나의 화학량론적으로 균형 잡힌 화학 조성물로 구성되는 용매.
  6. 하기 화학 구조를 가지는 화합물
    Figure pct00014

    (상기 식에서, x는 ≥3 인 홀수 정수이고;
    y는 1 내지 20 사이의 정수이고;
    Z는 -1 내지 -3 사이의 전하 값을 가지는 14 내지 17 족의 단원자 이온 또는 -1 내지 -3 사이의 전하를 가지는 다원자 이온 중 하나이다), 및
    단쇄 극성 알코올, 물 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 극성 액체를 포함하는
    안정한 전해질 물질.
  7. 제6항에 있어서, x는 3 내지 11 사이의 정수이고, y는 1 내지 10 사이의 정수인 것인 안정한 전해질 물질.
  8. 제6항에 있어서, 다원자 이온은 -2 이상의 전하를 가지는 것인 안정한 전해질 물질.
  9. 제8항에 있어서, Z는 설페이트, 카보네이트, 포스페이트, 옥살레이트, 크로메이트, 디크로메이트, 피로포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 안정한 전해질 물질.
  10. 제6항에 있어서, 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트 (1:1); 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 카보네이트 (1:1), 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 포스페이트, (1:1); 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 옥살레이트 (1:1); 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 크로메이트 (1:1) 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 디크로메이트 (1:1), 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 피로포스페이트 (1:1), 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나의 화학량론적으로 균형 잡힌 화학 조성물로 구성되는 안정한 전해질 물질.
  11. 화학 제제로서,
    하기 화학식을 가지는 화학 조성물,
    Figure pct00015

    (상기 식에서, x는 ≥3 인 홀수 정수이고;
    y는 1 내지 20 사이의 정수이고;
    Z는 다원자 이온이다); 및
    극성 용매를 포함하고
    화학 조성물의 적어도 일부는 H9O4 +:SO4H의 배위된 조합에서 H9O4 +로서 존재하고, 안정한 히드로늄(H3O+) 클러스터를 함유하는 가교 리간드(bridging ligands)로 작용하는 것인 화학 제제.
  12. 제11항에 있어서, x는 3 내지 11 사이의 정수이고, y는 1 내지 10 사이의 정수인 것인 화학 제제.
  13. 제12항에 있어서, Z는 -2 이상의 전하를 가지는 것으로 선택되는 다원자 이온인 것인 화학 제제.
  14. 제11항에 있어서, 극성 용매는 물, 1 내지 4 개의 탄소 원자를 가지는 단쇄 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 화학 제제.
  15. 제11항에 있어서, 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 설페이트 (1:1); 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 카보네이트 (1:1), 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 포스페이트, (1:1); 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 옥살레이트 (1:1); 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 크로메이트 (1:1) 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 디크로메이트 (1:1), 수소 (1+), 트리아쿠아-μ3-옥소트리 피로포스페이트 (1:1); 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나의 화학량론적으로 균형 잡힌 화학 조성물로 구성되는 화학 제제.
  16. 제11항에 있어서, 안정한 전해질은 약 0.05 부피% 내지 50 부피% 사이로 존재하는 것인 화학 제제.
  17. 제11항에 있어서, 안정한 전해질은 0 내지 5 사이의 유효 pKa를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 것인 화학 제제.
  18. 제11항에 있어서, 안정한 전해질은 약 1 ppm 내지 약 25 부피% 사이의 유효한 히드로늄 이온 농도를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 것인 화학 제제.
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