TWI398407B - 碳酸鈣粉末組成物及其製造方法 - Google Patents

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Description

碳酸鈣粉末組成物及其製造方法
本發明係有關可有效做為飲品之鈣強化劑使用之碳酸鈣粉末組成物及其製造方法。
碳酸鈣用途之一例如作為牛乳等各種飲品之鈣強化劑之用途。鈣強化劑之碳酸鈣係以粉末狀態或水性媒體之分散狀態添加於飲品中。由其保存穩定性、減少輸送成本等之觀點視之，以粉末狀態使用較佳。
碳酸鈣粉末通常係於氫氧化鈣水性分散液(消石灰乳)中導入二氧化碳氣體，使氫氧化鈣碳酸化，形成碳酸鈣水性分散液後，乾燥製得。惟，藉由上述製造方法取得之碳酸鈣粉末其微細之一次粒子以較強之凝聚力聚集後容易形成粗大之多孔質碳酸鈣粒子(二次粒子)，該碳酸鈣粉末於飲品製造所使用之一般攪拌裝置中，做為一次粒子或接近其之微粒子較不易分散於飲品之問題存在。因此，被積極開發一種可穩定分散於一次粒子或接近其之微粒子之水等液體之碳酸鈣粉末。
專利文獻1中揭示對水分散性良好之碳酸鈣粉末組成物，其含有平均粒徑為0.1~100μm之碳酸鈣粉末粒子與對於上述碳酸鈣粉體粒子為1~40質量%之分散劑(乳化劑)，乾燥時之外觀比重為0.4g/mL以上之碳酸鈣粉末組成物。此專利文獻1中，碳酸鈣粉體粒子係於表面使分散劑均勻附著之一次粒子凝聚所成，其一次粒子間之空隙為較高(多)多孔之多孔質碳酸鈣粒子。
[專利文獻1]特開2002－34510號公報
欲使碳酸鈣以一次粒子或接近一次粒子之微粒子的狀態分散於水等液體時，如專利文獻1所載，考量於凝聚一次粒子所形成之多孔質碳酸鈣粒子中含有許多空隙較佳。惟，本發明者研討結果發現，構成多孔質碳酸鈣粒子(凝聚粒子)之一次粒子間之空隙若超出一定範圍太多時，其凝聚粒子之總細孔容積將太大，結果導致分散於液體中之碳酸鈣凝聚粒子之分散不足，其一部份易發生沈澱現象。
本發明目的係提供一種可使碳酸鈣以一次粒子或接近其之微粒子於液體中經歷長期而穩定分散之碳酸鈣粉末組成物及其碳酸鈣粉末組成物之製造方法。
本發明之BET比表面積為10~40m2 /g之範圍，總細孔容積為0.10~0.28mL/g之範圍之碳酸鈣一次粒子凝聚物，其表面對於總量之含有率以3~20質量%範圍之乳化劑所被覆之多孔質碳酸鈣粒子所成之碳酸鈣粉末組成物。
本發明之碳酸鈣粉末組成物之理想形態如下。
(1)總細孔容積為0.12~0.25mL/g之範圍。
(2)乳化劑含有率為5~15質量%之範圍。
(3)以質量%所示之乳化劑含有率與以mL/g所示之總細孔容積之比(乳化劑含有率/總細孔容積)為35~100之範圍。
本發明亦有使BET比表面積為10~40m2 /g範圍之碳酸鈣粉末與乳化劑，於含有其碳酸鈣濃度對於總量為5~20質量%範圍所成之量，而其乳化劑濃度對於碳酸鈣粉末與乳化劑之合計量為含有3~20質量%範圍所成之量之含有乳化劑碳酸鈣水性分散液中生成賦予100~250MPa範圍之壓力生成水性分散液噴流，再使該水性分散液噴流分支成2以上，藉由使各水性分散液在對向下進行衝撞，使水性分散液中之碳酸鈣粉末崩散後而成微粒子之水性分散液，接著進行乾燥所成之上述本發明碳酸鈣粉末組成物之製造方法。
本發明碳酸鈣粉末組成物於水等液體中藉由使用一般攪拌裝置之攪拌分散處理後，以一次粒子或接近其之微粒子分散後，於分散狀態下更經歷長期穩定之。因此，本發明之碳酸鈣粉末組成物可有效做為牛乳等各種飲品之鈣強化劑之使用。
藉由利用本發明之碳酸鈣粉末組成物製造方法，可使碳酸鈣粉末組成物易於以一次粒子或接近其之微粒子於液體中經歷長期而穩定分散可利於工業上之製造。
 [發明實施之最佳形態]
本發明碳酸鈣粉末組成物為碳酸鈣一次粒子凝聚物，其表面以乳化劑被覆之多孔質碳酸鈣粒子所成。
本發明之碳酸鈣粉末組成物其BET比表面積為10~40m2 /g範圍，總細孔容積為0.10~0.28mL/g範圍，特別以0.12~0.25mL/g範圍為重點。
本發明碳酸鈣粉末組成物中，乳化劑含有率其碳酸鈣粉末組成物對於總量為3~20質量%範圍，特別以5~15質量%範圍為最佳。本發明碳酸鈣粉末組成物更以質量%所示之乳化劑含有率與以mL/g所示之總細孔容積之比(乳化劑含有率/總細孔容積)為35~100範圍者宜，特別以50~80之範圍為最佳。
做為本發明碳酸鈣粉末組成物所使用之乳化劑例者如：蔗糖脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、卵磷脂及此等混合物等公知之食品用乳化劑例者。其中又以蔗糖脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、及此等混合物為較佳者。
本發明碳酸鈣粉末組成物係使BET比表面積為10~40m2 /g範圍之碳酸鈣粉末與乳化劑，於含有其碳酸鈣濃度對於總量為5~20質量%範圍所成之量，而其乳化劑濃度對於碳酸鈣粉末與乳化劑之合計量為含有3~20質量%範圍所成之量含有乳化劑碳酸鈣水性分散液中生成賦予100~250MPa範圍之壓力生成水性分散液噴流，再使該水性分散液噴流分支成2以上，藉由使各水性分散液在對向下進行衝撞，使水性分散液中之碳酸鈣粉末崩散後而成微粒子之水性分散液，接著進行乾燥所成之方法可製造之。
做為原料之BET比表面積為10~40m2 /g範圍之碳酸鈣粉末係於如：氫氧化鈣水性分散液(消石灰乳)中導入二氧化碳氣體，使氫氧化鈣進行碳酸化成碳酸鈣水性分散液後，可藉由乾燥之方法進行製造之。
含有乳化劑之碳酸鈣水性分散液係藉由碳酸鈣之粉末，水性分散液或餅(含水固形物)，與乳化劑之水溶液，再混合適量之水可進行調製之。
本發明中，含有乳化劑之碳酸鈣水性分散液中生成賦予100~250MPa範圍，特別是130~230MPa範圍之高度壓力生成水性分散液噴流，再使該水性分散液噴流分支成2以上，藉由使各水性分散液在對向下進行衝撞，使水性分散液中之碳酸鈣粉末崩散後而成碳酸鈣之一次粒子或接近其之微粒子水性分散液。藉由此衝撞分散處理所生成之碳酸鈣微粒子表面上均勻被覆乳化劑。因此，藉由之後的乾燥所生成之碳酸鈣一次粒子凝聚物(多孔質碳酸鈣粒子)其凝聚力夠，於水等液體中藉由使用一般之攪拌裝置之攪拌分散處理後，可以一次粒子或接近其之微粒子分散之。
做為衝撞分散處理步驟中所使用之衝撞分散處理裝置例者，如：由(股份)Sugino machine所販售之ArTimaiza例。衝撞分散處理之次數可為單次，亦可為2次以上之複數次。
衝撞分散處理中使含有乳化劑之碳酸鈣水性分散液中之細菌進行高壓殺菌亦有效果。
衝撞分散處理後之分散液可利用藉由噴霧乾燥器之噴霧乾燥等一般之乾燥方法，進行乾燥。
本發明之碳酸鈣粉末組成物係於水等液體中藉由利用一般攪拌裝置之攪拌分散處理後，輕易以微粒子分散之，因此，可有效做為牛乳等各種飲品之鈣強化劑之使用。添加碳酸鈣粉末組成物之飲品添加量通常為0.1~2.0g/L範圍。
[實施例]
於實施例及比較例所製造之碳酸鈣粉末組成物之BET比表面積，總細孔容積及乳化劑之含有率係藉由下述方法進行測定。
[BET比表面積]
將碳酸鈣粉末組成物於120℃之溫度下進行3小時真空脫氣後進行測定之。
[總細孔容積]
使碳酸鈣粉末組成物於120℃之溫度下進行3小時真空脫氣後，藉由氮氣吸附法(脫離側)進行測定之。
[乳化劑含有率]
乳化劑含有率係由碳酸鈣粉末組成物(100質量%)減掉碳酸鈣含量(質量%)與水分含量(質量%)所算出之值。
碳酸鈣含量係以硝酸溶解碳酸鈣粉末組成物，藉由EDTA滴定法使所定量之鈣量換算成碳酸鈣後進行算出。水分含量係使碳酸鈣粉末組成物於105℃之溫度下乾燥1小時後做為質量減少率。
[實施例1]
使4m3 之固形份濃度7.4質量%之氫氧化鈣水性分散液(消石灰乳)以液溫10℃進行攪拌，同時此中使二氧化碳氣體濃度26質量%之爐氣體以1300m3 /小時之流量，以1.5小時進行導入後，取得固形份濃度10質量%之碳酸鈣水性分散液。將此碳酸鈣水性分散液以旋轉濾器加壓進行脫水後，取得固形份濃度21質量%之碳酸鈣脫水餅。取出部份此碳酸鈣脫水餅，進行乾燥後，測定所得碳酸鈣粉末之BET比表面積結果為33m3 /g。
將碳酸鈣脫水餅之殘餘部份與乳化劑濃度為8質量%之乳化劑(乳化劑：砂糖脂肪酸酯及甘油脂肪酸酯之混合物、Liaodong砂糖酯SEM－70、三菱化學whos(股份)製)、水，使碳酸鈣濃度對於總量為15質量%，乳化劑濃度對於總量為2質量%(對於碳酸鈣粉末與乳化劑之合計量約為11.8質量%)之比例進行混合，調製含有乳化劑之碳酸鈣水性分散液。將此含乳化劑之碳酸鈣水性分散液投入衝撞分散處理裝置(Artimaiza、(股份)Sngino machine製)，於水性分散液噴流之壓力(生成壓力)150MPa之條件下進行1次含有乳化劑之碳酸鈣水性分散液相互衝撞分散處理。接著利用噴霧乾燥器以入口溫度180℃，出口溫度90℃之條件下乾燥衝撞分散處理後之水性分散液，製造碳酸鈣粉末組成物。
針對所得碳酸鈣粉末組成物，藉由上述方法測定BET比表面積、總細孔容積及乳化劑含有率。其結果BET比表面積為19m2 /g、總細孔容積為0.23mL/g範圍、乳化劑含有率為11.9質量%。
[實施例2]
使衝撞分散處理時之水性分散液噴流壓力為200MPa之外，與實施例1同法進行衝撞分散處理，以噴霧乾燥器進行乾燥後製造碳酸鈣粉末組成物。
針對取得之碳酸鈣粉末組成物，藉由上述方法測定其BET比表面積、總細孔容積及乳化劑含有率。其結果BET比表面積為20m2 /g、總細孔容積為0.18mL/g範圍，而乳化劑含有率為11.9質量%。
[實施例3]
將乳化劑水溶液之配合比例使乳化劑濃度對於總量為1.5質量%(對於碳酸鈣粉末與乳化劑之合計量約為9.1質量%)所成之量，且，衝撞分散處理時之水性分散液噴流之壓力為200MPa除外，與實施例1同法進行衝撞分散處理，以噴霧乾燥器進行乾燥，製造碳酸鈣粉末組成物。
針對所得碳酸鈣粉末組成物，藉由上述方法測定BET比表面積、總細孔容積及乳化劑含有率。其結果，BET比表面積為22m2 /g、總細孔容積為0.16mL/g，乳化劑含有率為9.2質量%。
[比較例1]
使衝撞分散處理裝置之水性分散液噴流壓力為50MPa之外，與實施例1同法製造碳酸鈣粉末組成物。
針對所得碳酸鈣粉末組成物藉由上述方法測定BET比表面積、總細孔容積及乳化劑含有率。其結果，BET比表面積為22m3 /g、總細孔容積為0.37mL/g、乳化劑含有率為11.9質量%。
[比較例2]
使衝撞分散處理裝置之水性分散液噴流壓力為50MPa之外，與實施例3同法製造碳酸鈣粉末組成物。
針對所得碳酸鈣粉末組成物，藉由上述方法測定BET比表面積、總細孔容積及乳化劑含有率。其結果，BET比表面積為23m2 /g、總細孔容積為0.31mL/g，乳化劑含有率為9.2質量%。
針對實施例1~3及比較例1、2所製造之碳酸鈣粉末組成物，將BET比表面積、乳化劑含有率、總細孔容積及乳化劑含有率與總細孔容積之比(乳化劑含有率/總細孔容積)整理示於下述表1。
[評定]
將實施例1~3及比較例1、2分別所製造之碳酸鈣粉末組成物與脫脂粉乳加入碳酸鈣濃度為0.3g/L，脫脂粉乳濃度為9.5g/L所成之溫水(70℃)中，利用高速攪拌機(特殊機化工業(股份)製、T.K勺槳器MARK II)，以攪拌速度8000rpm之條件下進行攪拌分散處理10分鐘，於130℃之溫度下進行加熱殺菌處理2秒鐘後，調製鈣強化乳飲料。又，做為空白試驗者未添加碳酸鈣粉末組成物之外，同法調製脫脂粉乳濃度為9.5g/L之乳飲料。
針對鈣強化乳飲料及空白試驗之乳飲料分別評取200mL，分別注入容量300mL之玻璃製容器，於玻璃製溶液蓋上蓋子密封後，調整於5℃之溫度，於冷藏庫中靜置14日。針對靜置後之鈣強化乳飲料，藉由下述方法評定碳酸鈣穩定分散率與沈澱物量。其評定結果如表2所示。
[碳酸鈣穩定分散率]
由玻璃製容器之深度方向中間部位採取5mL鈣強化乳飲料。所採取之鈣強化乳飲料中加入硝酸，使碳酸鈣溶解，藉由EDTA滴定法進行所採取鈣強化乳飲料中之鈣量的定量。針對空白試驗之乳飲料亦同法操作，藉由EDTA滴定法進行所採取鈣乳飲料5mL中之鈣量的定量。而藉由下式算出碳酸鈣穩定分散率。
碳酸鈣安定分散率(質量%)＝100×{(所採取之鈣強化乳飲料中之鈣量(mg)－採取空白試驗乳飲料中之鈣量(mg))×(碳酸鈣分子量/鈣原子量)/(鈣強化乳飲料碳酸鈣濃度(0.3g/L)×5mL/1000)}
[沈澱物量]
將玻璃製容器中之鈣強化乳飲料藉由傾析進行丟棄，接著於玻璃製容器中輕輕注入100mL自來水之液體，以自來水輕輕洗滌玻璃製容器內。再藉由傾析進行丟棄自來水，以目測觀察玻璃製容器底部。
由上述表2所示結果，證明藉由使用本發明之碳酸鈣粉末組成物，可使碳酸鈣之微粒子於液體中經歷長期而穩定分散之。

Claims (5)

  1. 一種碳酸鈣粉末組成物，其特徵係由BET比表面積為10~40m2 /g之範圍、總細孔容積為0.10~0.28mL/g範圍之碳酸鈣一次粒子凝聚物，其表面對於總量之含有率為3~20質量%範圍之選自於由蔗糖脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、卵磷脂及此等混合物所成的食品用乳化劑所被覆之多孔質碳酸鈣粒子所成。
  2. 如申請專利範圍第1項之碳酸鈣粉末組成物，其中總細孔容積為0.12~0.25mL/g之範圍。
  3. 如申請專利範圍第1項之碳酸鈣粉末組成物，其中乳化劑含有率為5~15質量%之範圍。
  4. 如申請專利範圍第1項之碳酸鈣粉末組成物，其中以質量%所示之乳化劑含有率與以mL/g所示之總細孔容積之比(乳化劑含有率/總細孔容積)為35~100之範圍。
  5. 一種如申請專利範圍第1項之碳酸鈣粉末組成物之製造方法，其中使BET比表面積為10~40m2 /g範圍之碳酸鈣粉末與選自於由蔗糖脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、卵磷脂及此等混合物所成的食品用乳化劑，於含有其碳酸鈣濃度對於總量為5~20質量%範圍所成之量，而其乳化劑濃度對於碳酸鈣粉末與乳化劑之合計量為3~20質量%範圍所成之量之含有乳化劑碳酸鈣水性分散液中，賦予100~250MPa範圍之壓力生成水性 分散液噴流，再使該水性分散液噴流分支成2以上，藉由使各水性分散液在對向下進行衝撞，使水性分散液中之碳酸鈣粉末崩散後而成微粒子之水性分散液，接著進行乾燥所成。
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