專利名稱：用于澄清飲料的鈣強化物質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在一方面，本發(fā)明涉及在水中充分可溶的含有鈣和磷酸鹽的組合 物，它在水中沒有任何渾濁地溶解。另一方面，本發(fā)明涉及制造上面 描述的組合物的方法。該組合物可用于提供被鈣和磷酸鹽強化的澄清 飲料。
背景技術(shù)：
鈣是人類飲食中的必需元素。鈣作為骨骼和牙齒的成分之一發(fā)揮 結(jié)構(gòu)性的功能。它在幾種生理系統(tǒng)，特別是例如凝血、控制細胞膜通 透性和肌肉收縮中，也是必需的元素。因為鈣是不斷在排泄的，并且 身體不能合成鈣，因此人類必需消耗足夠的飲食鈣，以提供身體每曰 所需的鈣。
人類吸收和利用飲食鈣的能力有相當大的變化，并且是飲食中其 它成分的強應(yīng)變量。例如，如果個體攝取高蛋白膳食，通常身體吸收 食物中存在的鈣的大約15%。另一方面，當飲食中的蛋白非常低時， 只有大約5%的飲食鈣被吸收。飲食中的其它因素也有類似的影響。磷 酸鹽代謝與鈣代謝密切相關(guān)，其一的濃度影響另一種的吸收。如果身 體中存在的鈣或磷酸鹽過量，因為身體排泄過量的元素，另一種物質(zhì) 的排泄也增加了。
身體的每個細胞中都發(fā)現(xiàn)有磷，但是發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的磷與鈣一起在骨骼和牙齒中。身體中大約10%的磷以磷酸鹽的形式與蛋白、脂類、
碳水化合物結(jié)合存在，以及與核酸一起存在于DNA中。身體中另外10。/。
的磷以多種多樣化合物的形式廣泛分布在身體中。
健康的骨骼需要鈣和磷酸鹽。骨骼的礦物質(zhì)部分由被稱為羥基磷 灰石的磷酸鈣構(gòu)成。健康的骨骼不斷地通過羥基磷灰石的溶解和重結(jié) 晶過程改造。為了正確運轉(zhuǎn)，該過程需要恒定的鈣和磷酸鹽來源。
顯然，食品制造商制造穩(wěn)定的、有吸引力的、低成本的、強化了 鈣和磷特別是磷酸鹽的產(chǎn)品的能力，將為提供人類營養(yǎng)所需的鈣和磷 作出貢獻。事實上，食品制造商希望用磷酸鈣強化他們的產(chǎn)品。但是， 由于現(xiàn)有的磷酸鈣的性質(zhì)，添加鈣或磷可能影響食物產(chǎn)品的口味、外 觀以及其它感官性質(zhì)。
磷酸鈣強化的飲料，特別是澄清的飲料，還不是很常見，這是由 于向飲料中添加溶解差或不溶的磷酸鈣造成了渾濁(濁度)和其它的 影響。在飲料中使用現(xiàn)有的磷酸鈣被限于混濁飲料，例如橙汁或番茄 汁，其中加入磷酸鈣引起的渾濁或濁度不顯著影響飲料的外觀。即使 是混濁的飲料，加入磷酸鈣例如羥基磷灰石也能夠影響飲料的性質(zhì)。 例如，羥基磷灰石可以吸收有色體，在番茄汁的情況下，導致顏色的 不均勻性和偏移。事實上，在某些需要渾濁的情況下，除了作為助流 劑的功能之外，磷酸鈣還被用作混濁劑。在某些干粉混合物中就是這 種情況，因為天然產(chǎn)生的飲料就是混濁的(即含有的果汁濃度為少量 到無的調(diào)味飲料)。對于澄清飲料來說，現(xiàn)有的磷酸鈣不能使用，因 為它們導致飲料變混濁。
一水合磷酸一鈣或Ca(H2P04)2-H20 ( "MCP-1")在水中溶解差。 正如在例如美國專利No. 4，871，554的表VI中指出的那樣，MCP-1在 水中產(chǎn)生混濁的溶液。這是因為MCP-1相對于磷酸二鈣來說熱力學不 穩(wěn)定，它分解為磷酸二鈣的程度受酸度控制。磷酸二鈣是不溶的，并產(chǎn)生觀察到的渾濁。
磷酸二鈣或CaHP04基本上不溶于水。Ksp在25 。C時為1.83 x l(T7 (參考:J.C. Elliott; "The Structure and Chemistry of the Apatites and Other Calcium Orthophosphates"(磷灰石和其它正磷酸鈣的結(jié)構(gòu)和化 學)；p. 6 (1994) Elsevier)。在商業(yè)上被稱為磷酸三鈣的物質(zhì) Ca1Q(P04)6(OH)2，更適當?shù)卣f是羥基磷灰石，在水中是不溶的。Ksp為 6.62 x 10-126 (參考:J.C. Elliott; "The Structure and Chemistry of the Apatites and Other Calcium Orthophosphates"(磷灰石和其它正磷酸f！ 的結(jié)構(gòu)和化學)；p. 6(1994) Elsevier)。當在本文中提到磷酸三鈣時， 它被理解為是表現(xiàn)出羥基磷灰石的x-射線粉末圖譜的物質(zhì)。
也可以參考W098/32344的表2，其顯示了磷酸鈣的溶解度作為 pH的函數(shù)。該表顯示了在pH水平低到3.5時，三種已知的磷酸鈣都是 不可溶的。
為了克服鈣強化飲料的外觀問題， 一些制造商單獨或與其它鈣鹽 組合使用有機酸的鈣鹽。但是，這樣的成本高，并可能對飲料的口味 情況造成不想要的影響。
以前用于為飲料提供鈣強化的組合物具有各種不同的缺點或不利 之處。例如，美國專利No. 4,851,243描述了使用磷酸鈣用于基于牛奶 的產(chǎn)品的鈣強化。在該申請中，對飲料澄清度的要求并不重要。但是， 為了將不溶的磷酸鈣懸浮在牛奶飲料中，需要加入水膠體，例如卡拉 膠或瓜耳膠。
美國專利No. 4,871,554描述了使用75%/25%比例(相對于鹽中總 鈣的重量)的磷酸三鈣-乳酸鈣混合物。該專利描述了將混合物分散在 水中以部分溶解鈣鹽，然后加入含柑橘的果汁以影響剩余鈣鹽的溶解。 該專利的目的是對不澄清的桔子或其它柑橘果汁進行鈣強化。此外，顯示出該要求權(quán)利的補充鈣將對照果汁的pH從3.80增加到了 4.28。盡管該專利宣稱這種pH的變化對飲料的口味情況沒有影響，但在其它果汁中這種程度的變化可能是值得注意的。
在美國專利No. 6,833,146中描述了用于制備干粉飲料混合物的氫氧化鈣和有機酸的混合物。該專利指出，在加入到水中之后，混合物在很大程度上分散并溶解。該專利還指出，必須正確選擇氫氧化鈣，以便它將與有機酸快速反應(yīng)，使產(chǎn)生的飲料不含有太多形成的鈣鹽沉淀。在該參考文獻中描述的飲料不是澄清的，并且也不基于使用純果汁。
美國專利No. 3,968,263描述了向干飲料中添加磷酸三鈣以向飲料提供磷酸鈣，用于在低pH飲料中遏制牙齒的脫礦和/或幫助牙齒的再礦化。該專利指出，加入TCP和適當?shù)乃峄瘎┛稍陲嬃现挟a(chǎn)生渾濁的懸濁液。這在標稱為澄清的果汁中是不想要的。對于本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，如該專利所述，在pH值為2.8到3.3的酸性飲料中加入TCP會產(chǎn)生不想要的渾濁外觀，這是已知的。
公布號WO 98/32344描述了使用甘油磷酸鈣作為鈣源。甘油磷酸鈣在水中高度可溶。它具有相對高的鈣濃度，在干重基礎(chǔ)上為大約19%m/m。但是，甘油磷酸鈣提高了水性液體或飲料的pH，必須加入酸使pH降回到可接受的水平。因此，甘油磷酸鈣的堿度需要添加第二種成分，這增加了鈣強化飲料的成本。
美國專利No. 6,242,020描述了用于飲料、特別是針對牛奶的強化的牽丐復合物制劑。所描述的制劑是基于鈣源與帶負電荷的乳化劑的組合。制劑還可包含有機或無機酸。專利指出，鈣復合物可用于強化牛奶，而不會凝固蛋白并且不會改變飲料的質(zhì)地。鈣復合物在飲料本身中制備，或者分開制備。加入乳化劑幫助鈣復合物的懸浮。因為牛奶是不透明的飲料，復合物不會引起牛奶的渾濁，但是顯然在牛奶的pH水平下，磷酸鈣將是不可溶的。
國際申請no. PCT/US2004/022655 (公布號WO2005/06882)描述了在酸性溶液中溶解的磷酸三鈣組合物，然后將其用于為飲料補充鈣。如該申請所述，通過溶解在酸溶液例如檸檬酸、蘋果酸、延胡索酸和磷酸中，使磷酸三鈣中的鈣值變得可溶。 一旦TCP溶解在酸性溶液中，就將該溶液加入到飲料中用于鈣強化。這種兩步方法涉及使用能夠向飲料中加入獨特口味的有機酸。此外，加入在整體基礎(chǔ)上主要由水構(gòu)成的溶液對飲料具有稀釋效應(yīng)，因此對口味的強度具有稀釋效應(yīng)。
美國專利公布No. 2006/0246200描述了磷酸甘氨酸和檸檬酸甘氨酸與碳酸鈣的組合物，用于生產(chǎn)在溶液中含有鈣和磷酸根離子的泡騰溶液。該申請解釋了當形成的磷酸鈣被溶解并加入香料、甜味劑等之后，產(chǎn)生了澄清的飲料。該可溶組合物需要溶液中的檸檬酸根離子以維持鈣離子的溶解度。磷酸甘氨酸和檸檬酸甘氨酸的使用給飲料增加了顯著的成本，并且在某些情況下加入的有機鹽可改變飲料的口味情況。
美國專利No. 2,332,735描述了在用于飲料應(yīng)用的磷酸一鈣中加入有機酸例如酒石酸、檸檬酸和蘋果酸。有機酸的加入使得MCP-1在飲料中完全溶解。該專利強調(diào)了需要加入螯合性的酸來完全溶解磷酸鈣，并防止形成磷酸二鈣。有機酸是昂貴的，并能改變飲料的口味情況。
美國專利1,851,210描述了用水提取重過磷酸鈣肥料以形成富含磷酸和溶解的鈣的溶液，取出不溶的部分并用水再提取一次，并用石灰處理第二次的提取物以產(chǎn)生DCP，然后用第一次的提取物處理DCP，使得第一次提取物的游離磷酸轉(zhuǎn)化為MCP-1。該文件講述了用磷酸處理的DCP可以產(chǎn)生可用作高指標肥料(high assay fertilizer)的MCP-1 。
美國專利No. 2,514,973描述了在磷酸一鈣中加入磷酸以增加其在水中的溶解度。向MCP中加入磷酸產(chǎn)生了含有過量磷酸的顆粒產(chǎn)品。
該專利提到該產(chǎn)品含有15-18%的游離磷酸。該過量的磷酸將產(chǎn)品溶液的pH降低到了非常低的水平。在產(chǎn)品的實驗性復制中，產(chǎn)品的1%溶液的pH給出了 2.7的pH值。在飲料應(yīng)用中，應(yīng)用該產(chǎn)品將需要加入堿性成分以將pH升高到飲料的可接受水平。這不可接受地增加了飲料的成本。
在美國專利No. 4,454,103描述的類似產(chǎn)品中，通過用氧化鈣部分中和磷酸直到95-99%的磷酸被中和，制備了含有過量磷酸的MCP-1產(chǎn)品。然后將該中和反應(yīng)的產(chǎn)物用水進行水合，然后加熱除去過量的水。該專利描述的方法需要許多步驟來產(chǎn)生最終的含有過量磷酸的磷酸一轉(zhuǎn)。此外，使用氧化鈣可能容易在最終產(chǎn)品中產(chǎn)生不溶物質(zhì)，因為不含酸不溶性物質(zhì)(通常為二氧化硅)的石灰不能以可接受的價格獲得。因此，當用于以鈣強化飲料時，氧化鈣的使用一般導致物質(zhì)中含有不可接受的高水平不溶性物質(zhì)。此外，加入如此過量的磷酸也不可接受地增加了成本。該產(chǎn)品被宣稱可用于泡騰干飲料中作為酸度的來源。沒有提供實施例，并且該專利在其用于澄清飲料方面未作記載。
美國專利公布No. 2007/0003671和2007/0003672描述了磷酸一鈣、磷酸三鈣和乳酸鈣或磷酸二鈣與乳酸鈣的混合物的應(yīng)用。對于本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，顯然這些磷酸鈣在飲料中是不溶的。這對于這些應(yīng)用來說沒有妨害，因為它們針對的是橙汁的鈣強化，而這種飲料本質(zhì)上是渾濁的。
大多數(shù)飲料的pH在大約2到7的范圍內(nèi)。果汁的pH值范圍在大約3到4的范圍內(nèi)。飲料的強化應(yīng)該不影響pH或口味。事實上，飲料的口味情況對飲料的pH和酸度有很強的依賴性。因此，有用的強化劑將不改變pH，否則必須加入酸以將pH值帶回到最適范圍。這些另外添加的成分的附加的復雜性和成本以及效果是不想要的。對于用于在飲料、特別是澄清飲料中補充鈣和磷酸鹽的固體組合物存在著需求，這種組合物是不昂貴的，產(chǎn)生澄清穩(wěn)定的飲料，不影響飲料的口味情況，并且易于操作和使用。
發(fā)明概述
一方面，本發(fā)明涉及含有鈣和磷的組合物，其在水中容易溶解并且沒有任何可觀察到的渾濁。組合物的X-射線衍射表明， 一水合磷酸一鈣和/或無水磷酸一鈣是組合物中存在的唯一的結(jié)晶化合物。組合物中也可以存在其它非結(jié)晶的化合物?？梢酝ㄟ^將磷酸二鈣或磷酸三鈣中的任何一種與磷酸合并，并將合并的物質(zhì)混合充分的時間使它們進行反應(yīng)，來制造該組合物。該磷酸鈣可以是無水或水合的形式?；蛘?，可以通過首先將磷酸一鈣、磷酸二鈣和磷酸三鈣中的兩種或多種合并以形成摻合物，然后將所述磷酸鈣的摻合物與磷酸合并，并將合并的物質(zhì)混合充分的時間使它們進行反應(yīng)，來制造所述組合物。得到的物質(zhì)是自由流動的固體，易溶于水而沒有可觀察到的渾濁。
本發(fā)明還涉及通過將該組合物溶解在飲料中而用鈣和/或磷強化飲料的方法。
優(yōu)選實施方案的描述
本發(fā)明涉及含有鈣和磷的組合物，其在水中容易溶解并且沒有任何可觀察到的渾濁。該組合物是自由流動的固體，可以用作鈣和磷的補充物質(zhì)。當在飲料中用作鈣補充物質(zhì)時，組合物不顯著改變飲料的口味、pH或顏色。
可以通過將磷酸二鈣或磷酸三鈣中的任何一種與磷酸合并，并將該物質(zhì)混合充分的時間段以允許物質(zhì)進行反應(yīng)，來生產(chǎn)所述組合物。磷酸鈣可以是無水或水合的形式?；蛘撸姿嵋烩}、二鈣和/或三鈣的組合也可以與磷酸合并并混合充分的時間，以允許物質(zhì)進行反應(yīng)。
10在本發(fā)明的一個實施方案中，將磷酸二鈣與磷酸合并以生產(chǎn)組合物。在優(yōu)選實施方案中，提供了無水磷酸二鈣，并在混合下用一段時間將磷酸加入到該磷酸二鈣中。優(yōu)選在磷酸二鈣中加入85%的磷酸。可以使用常規(guī)的混合設(shè)備來混合物質(zhì)。在最終的混合物中合并的磷酸
二鈣與磷酸的比例優(yōu)選在大約47.5:52.5到56.0:44.0之間?？梢栽谧銐蜷L的一段時間內(nèi)，將85%的磷酸以大致恒定的速度加入到磷酸二鈣中，使之完全混合，所述時間段優(yōu)選在大約30分鐘到2小時之間。在所有的磷酸都加入之后，可以將混合繼續(xù)一段時間，優(yōu)選在大約30分鐘到2小時之間。物質(zhì)可以在環(huán)境溫度下合并，盡管該過程將產(chǎn)生熱，并可能引起合并的物質(zhì)的溫度升高。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，將水合磷酸鈣與磷酸合并以生產(chǎn)組合物。在優(yōu)選實施方案中，提供了二水合磷酸二鈣(CaHP04-2H20)，并在混合下用一段時間將磷酸加入到二水合磷酸二鈣中。優(yōu)選在二水合磷酸二f丐中加入85%的磷酸。可以使用常規(guī)的混合設(shè)備來混合物質(zhì)。在最終的混合物中合并的二水合磷酸二鈣與磷酸的比例優(yōu)選在大約47.5:52.5到56.0:44.0之間?？梢栽谧銐蜷L的一段時間內(nèi)將85%的磷酸以大致恒定的速度加入到二水合磷酸二鈣中，使其完全混合，所述時間段優(yōu)選在大約30分鐘到2小時之間。在所有的磷酸都加入之后，可以將混合繼續(xù)一段時間，優(yōu)選在大約30分鐘到2小時之間。物質(zhì)可以在環(huán)境溫度下合并，盡管該過程將產(chǎn)生熱，并可能引起合并的物質(zhì)的溫度升高。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，將磷酸三鈣與磷酸合并以生產(chǎn)組合物。在該實施方案中，提供了磷酸三鈣，并在混合下用一段時間將磷酸加入到磷酸三鈣中。在優(yōu)選的實施方案中，在磷酸三鈣中加入85%的磷酸?？梢允褂贸Ｒ?guī)的混合設(shè)備來混合物質(zhì)。在最終的混合物中合并的磷酸三鈣與磷酸的比例優(yōu)選在大約38:62到42:58之間?？梢栽谧銐蜷L的一段時間內(nèi)將85%的磷酸以大致恒定的速度加入到磷酸三鈣中，使其完全混合，所述時間段優(yōu)選在大約30分鐘到2小時之間。在所有
11的磷酸都加入之后，可以將混合繼續(xù)一段時間，優(yōu)選在大約30分鐘到
2小時之間。物質(zhì)可以在環(huán)境溫度下合并，盡管該過程將產(chǎn)生熱，并引
起被合并的物質(zhì)的溫度升高。
如果需要，可以將一部分磷酸二鈣或磷酸三鈣預先溶解在磷酸中。
這將中和酸的某些酸度，并可能導致需要加入額外的量，盡管在100%
磷酸的基礎(chǔ)上，加入的酸量將是相同的。
當加入到磷酸二鈣或磷酸三鈣中的磷酸的濃度低于85%時，可能 需要在工藝中加入干燥步驟，以獲得流動良好的固體物質(zhì)。在這種情 況下，最終產(chǎn)物優(yōu)選被干燥，以便在100。C時的重量損失少于1%。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，將磷酸二鈣與磷酸三鈣的混合物 與磷酸合并以生產(chǎn)組合物。在優(yōu)選實施方案中，提供了無水磷酸二鈣 與磷酸三f丐的摻合物，并在混合下用一段時間將磷酸加入到磷酸二鈣/ 磷酸三鈣摻合物中。磷酸二鈣與磷酸三鈣可以以兩種磷酸鹽的任何比 例提供在混合物中。在優(yōu)選的實施方案中，在磷酸二鈣/磷酸三鈣摻合 物中加入85%的磷酸。可以使用常規(guī)的混合設(shè)備來混合磷酸和磷酸二 韓/磷酸三轉(zhuǎn)摻合物。在最終的混合物中合并的磷酸二鈣/磷酸三鈣與磷 酸的比例優(yōu)選在大約38:62到42:58之間?？梢栽谧銐蜷L的一段時間內(nèi) 將85%的磷酸以大致恒定的速度加入到磷酸二鈣/磷酸三鈣摻合物中， 使其完全混合，所述時間段優(yōu)選在大約30分鐘到2小時之間。在所有 的磷酸都加入之后，將混合繼續(xù)一段時間，優(yōu)選在大約30分鐘到2小 時之間。物質(zhì)可以在環(huán)境溫度下合并，盡管該過程將產(chǎn)生熱，并引起 合并的物質(zhì)的溫度升高。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，將磷酸一鈣與磷酸合并以生產(chǎn)組 合物。提供磷酸一鈣，并在混合下用一段時間將磷酸加入到磷酸一鈣 中。在優(yōu)選實施方案中，在磷酸三鈣中加入85%的磷酸。可以使用常 規(guī)的混合設(shè)備來混合磷酸和磷酸一鈣。在最終的混合物中合并的磷酸
12一鈣與磷酸的比例優(yōu)選在大約43:57到47:53之間?？梢栽谧銐蜷L的一 段時間內(nèi)將85%的磷酸以大致恒定的速度加入到磷酸一鈣中，使其完 全混合，所述時間段優(yōu)選在大約30分鐘到2小時之間。在所有的磷酸 都加入之后，可以將混合繼續(xù)一段時間，優(yōu)選在大約30分鐘到2小時 之間。物質(zhì)可以在環(huán)境溫度下合并，盡管該過程將產(chǎn)生熱，并引起合 并的物質(zhì)的溫度升高。
應(yīng)該注意的是，本發(fā)明不限于其中磷酸被加入到磷酸鈣中的工藝。 在本文描述的本發(fā)明所有實施方案中，可以通過首先提供磷酸，然后 將磷酸一鈣、磷酸二鈣、磷酸三鈣或上述磷酸鹽產(chǎn)品中的一些或所有 的摻合物加入到磷酸中并進行混合，來執(zhí)行該工藝。
盡管通過上面描述的工藝制造的產(chǎn)品是自由流動的固體，但如果 需要的話，可以通過將最終的組合物與磷酸三鈣進行混合作為工藝的 最后步驟來改善物質(zhì)的可流動性。例如，可以按照上面的描述合并磷 酸二鈣和磷酸來生產(chǎn)本發(fā)明的組合物。在組合物被生產(chǎn)之后，可以將 磷酸三鈣作為助流劑與組合物混合。磷酸三鈣可以以任何所需的量被 加入，以賦予最終產(chǎn)品所需的流動特性。在優(yōu)選實施方案中，通過該 工藝生產(chǎn)的組合物與磷酸三鈣以95/5的重量對重量的比例進行混合。
本發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)了將磷酸添加到不溶的磷酸鈣中產(chǎn)生了易溶 于水和澄清的果汁飲料中而沒有殘留的渾濁的物質(zhì)。在通過X-射線衍 射對物質(zhì)進行分析后，發(fā)現(xiàn)它至少部分由晶體磷酸一鈣構(gòu)成。盡管不 希望受到任何具體的理論或機制的束縛，但物質(zhì)中可能含有至少一種 無定形成分，因為磷酸一鈣不具有按照上面描述的方式生產(chǎn)的物質(zhì)的 高溶解度。無定形的物質(zhì)可以是磷酸半鈣類型的物質(zhì)。無定形物質(zhì)也 可以是溶解在磷酸中的磷酸鈣的溶液。磷酸半鈣不是已知的化合物，
但是它的鈉同類物是己知的。磷酸半鈉是晶體物質(zhì)。磷酸單鈉形成水 合物MSP-l (NaH2P04-H20)。從概念上說，然們可以用磷酸分子置 換該水合物而形成NaH2P04-H3P04。類似地， 一水合磷酸一鈣可能是
13磷酸半鈣的基礎(chǔ) 一水合磷酸一鈣是Ca(H2P04)2-H20，磷酸半鈣就是 Ca(H2P04)2-H3P04。
除了通過X-射線衍射鑒定的晶體結(jié)構(gòu)之外，通過上面描述的方法 產(chǎn)生的物質(zhì)還表現(xiàn)出下列特征(1)它是自由流動的固體；(2)該物質(zhì) 易溶于水并產(chǎn)生基本上澄清的溶液；(3)當用在飲料或果汁中時，該物 質(zhì)基本上不改變飲料的口味、pH或顏色；(4)當用在飲料或果汁中時， 該產(chǎn)品在冷藏或環(huán)境溫度下的儲存時間中是穩(wěn)定的；(5)預期當用在飲 料或果汁中時，物質(zhì)保持可溶，并在高溫(UHT)處理后不變得渾濁。
正如前面所討論，通過本發(fā)明的方法生產(chǎn)的物質(zhì)可以溶解在水或 飲料中，以提供基本上澄清的溶液。飲料的外觀，不論是澄清的還是 渾濁的還是處于兩者之間某種程度的，都是對澄清度的主觀度量。外 觀依賴于光進入眼睛之前通過的體積、觀察樣品時所對照的背景、以 及物質(zhì)在水中的濃度。此外，盡管人眼可以分辨相鄰另一個樣本的一 個樣本是否比另一個更渾濁或更混濁，但對樣品進行比較充滿了困難。 測量濁度的定量方法依靠的事實是，呈現(xiàn)的濁度是由于被懸浮的顆粒 所散射的光的量引起的。使用濁度計進行的測量，是通過與通過樣品 的入射光束成一定角度(卯度)放置的檢測器處測量光的量，來測定 散射光的量。該裝置可以用購買的標準品進行校正，以允許進行準確 和精確的測量。校正標準品允許人們用濁度計量單位(Nephelometric Turbidity Unit, NTU)來報告濁度。在這種情況下生產(chǎn)的物質(zhì)優(yōu)選可以 溶解在水中，以產(chǎn)生濁度小于5NTU的1%的溶液。1。/。溶液的pH優(yōu)選 在2.8和3.2之間。
下面提供了優(yōu)選實施方案的例子。這些示例性的實施方案不打算 以任何方式限制本發(fā)明的方法或獲得的組合物。
實施例1
在霍巴特(Hobart)混合器中提供200 g起始溫度為20。C的無水
14磷酸二鈣。在混合下，將200 g 85。/。的磷酸在20。C下用一小時時間加 入。在所有的磷酸都加入后，物質(zhì)被繼續(xù)混合30分鐘。留下的產(chǎn)物是 可自由流動的固體。在反應(yīng)過程中釋放出一些熱量，將最終產(chǎn)物的溫 度升高到大約40。C。對粉末的X-射線衍射顯示出物質(zhì)含有MCP-1 (磷 酸一鈣)作為唯一的晶體化合物。當該物質(zhì)加入到水中時，它完全溶 解而沒有任何渾濁，并且濁度小于5 NTU。
實施例2
在霍巴特混合器中提供起始溫度為20°C的160 g磷酸三鈣 (TCP)。在混合下，將240 g85。/。的磷酸在20。C下用一小時的時間加 入。在所有的磷酸都加入后，物質(zhì)被繼續(xù)混合30分鐘。留下的產(chǎn)物是 自由流動的固體。在反應(yīng)過程中釋放出一些熱量，將溫度升高到大約 50°C。對粉末的X-射線衍射顯示出物質(zhì)含有MCP-1作為唯一的晶體化 合物。當該物質(zhì)加入到水中時，它完全溶解而沒有任何渾濁，并且濁 度小于5NTU。
非工作實施例1
向Littleford-Day犁式混合器中加入8.444 kg MCP-1 (Innophos生 產(chǎn)的試劑12XX )，該MCP-1通過X-射線衍射顯示是純的。將1.339 kg 處于室溫的85%磷酸用大約30分鐘的時間噴灑到室溫固體的移動床 上。得到的產(chǎn)物是干燥的和自由流動的。該產(chǎn)品的1%溶液具有3.08的 pH值，濁度值為50。溶液是渾濁的。
非工作實施例2
向Littleford-Day型號的犁式混合器中加入8.444 kg MCP-1 (Innophos生產(chǎn)的試劑12XX )，該MCP-1通過X-射線衍射顯示是純 的。將1.621kg處于室溫的85%磷酸噴灑在犁式混合器中室溫的移動 床上，同時以中速混合大約30分鐘的時間。得到的產(chǎn)物是干燥的和自 由流動的。該產(chǎn)品的1%溶液具有2.9的pH值，濁度值為11。溶液是 渾濁的。
15將實施例和非工作實施例集合在下表中以說明它們的區(qū)別。人們
可以看出，正如美國專利No. 2，519，473所述，為了產(chǎn)生足夠的酸度溶 解MCP-1并產(chǎn)生澄清的溶液，需要48%摩爾過量的磷酸。pH2.7的物 質(zhì)不是食品級的規(guī)格，此外，鈣的濃度是不實用的。盡管TCP具有堿 性，但按照本發(fā)明進行操作允許人們生產(chǎn)出具有可接受的鈣載量和pH 并且也完全溶解在水中而沒有任何渾濁痕跡的物質(zhì)。
鈣源DCP-0TCPMCP-1MCP-1MCP-1CaO
參考實施例1實施例2非工作 實施例非工作 實施例US2519473US4454103
質(zhì)量(g)20016084448444454001050
85% (或等 量)的質(zhì)量 (g)20024013391621163444847
酸過量的 摩爾數(shù) /MCP的摩 爾數(shù)(％)183134424824
pH33.082.92.711.5
NTU< 5<55011<5>200
通過本發(fā)明的工藝生產(chǎn)的組合物可以用于鈣強化飲料，特別是澄 清的飲料和果汁。因為物質(zhì)是易溶的，因此可以通過加入足夠的物質(zhì) 以提供達到所需水平需要的鈣，來使飲料可以被鈣強化到任何所需水 平。類似地，通過加入足夠的物質(zhì)以在飲料中獲得所需的磷濃度，可 以將物質(zhì)用于提供飲食磷。
盡管已經(jīng)顯示和描述了優(yōu)選的實施方案，但是，可以進行各種不 同的修改或替換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，應(yīng)該理解，對 于本發(fā)明的描述是示例性的，而不是限制性的。
1權(quán)利要求
1. 生產(chǎn)可用于鈣強化飲料或果汁的組合物的方法，包括下列步驟將選自無水磷酸二鈣、二水合磷酸鈣、磷酸三鈣及其組合的磷酸鈣與磷酸在混合下合并，其中在最終混合物中磷酸鈣與磷酸的比例是使得獲得的產(chǎn)物的1wt％溶液具有小于5NTU濁度和大約2.8到3.2之間pH的比例。
2. 權(quán)利要求1的方法，還包括將最終產(chǎn)物進行干燥直到產(chǎn)物在100°C下的重量損失少于1%的步驟。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中磷酸是85%的磷酸。
4. 權(quán)利要求3的方法，其中磷酸鈣與磷酸混合大約30分鐘到2小時之間的時段。
5. 權(quán)利要求1的方法，還包括在磷酸鈣和磷酸的最終混合物中加入一定量磷酸三鈉的步驟。
6. 權(quán)利要求5的方法，其中磷酸鈣和磷酸的最終混合物與磷酸三鈉的比例是大約95:5。
7. 權(quán)利要求l的方法，其中在將磷酸與磷酸鈣合并之前，磷酸含有溶解在其中的一定量的選自無水磷酸二鈣、二水合磷酸鈣、磷酸三鈣及其組合的磷酸鈣。
8. 權(quán)利要求l的方法，其中磷酸鈣是無水磷酸二鈣，并且在最終混合物中無水磷酸二鈣與磷酸的比例在大約47.5:52.5到56.0:44.0之間。
9. 權(quán)利要求8的方法，其中磷酸是85%的磷酸。
10. 權(quán)利要求1的方法，其中磷酸鈣是無水二水合磷酸二鈣，并且在最終混合物中二水合磷酸二鈣與磷酸的比例在大約47.5:52.5到56.0:44.0之間。
11. 權(quán)利要求10的方法，其中磷酸是85%的磷酸。
12. 權(quán)利要求I的方法，其中磷酸鈣是磷酸三鈣，并且在最終混合物中磷酸三鈣與磷酸的比例在大約38:62到42:58之間。
13. 權(quán)利要求12的方法，其中磷酸是85%的磷酸。
14. 權(quán)利要求1的方法，其中磷酸鈣是無水磷酸二鈣和磷酸三鈣的摻合物，并且在最終混合物中無水碟酸二鈣和磷酸三鈣摻合物與磷酸的比例在大約38:62到42:58之間。
15. 權(quán)利要求14的方法，其中磷酸是85%的磷酸。
16. 通過權(quán)利要求1到15任一項的方法生產(chǎn)的產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提供了含有充分可溶于水的鈣和磷酸鹽的組合物，在水中溶解基本上沒有任何渾濁。該組合物可用于提供強化了鈣和磷酸鹽的澄清飲料。本發(fā)明還提供了制造所述鈣和磷酸鹽組合物的方法。
文檔編號C01B25/00GK101466638SQ200780021502
公開日2009年6月24日 申請日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者約翰·戈德伯, 阿姆魯·沙希德 申請人:伊諾弗斯公司