ЗАГУЩАЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ, ОБЛАДАЮЩАЯ УЛУЧШЕННОЙ СПОСОБНОСТЬЮ ПРИДАВАТЬ ВЯЗКОСТЬ Российский патент 2011 года по МПК C08L5/00 A23L1/54 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к загущающей композиции, которая легко придает вязкость при добавлении к содержащему воду используемому материалу, и, в частности, относится к загущающей композиции, обладающей улучшенной способностью придавать вязкость, которая применима для загущения пищевых продуктов, таких как безалкогольные напитки, глазури, соусы, приправы, супы, муссы или желе, или применима для использования с целью придания вязкости при добавлении в небольших количествах к пище и т.п., предназначенной для пациентов, которым затруднительно жевать или проглатывать вследствие нарушений способности принимать пищу.

Уровень техники

Ксантановая камедь растворима в холодной воде и полученный раствор обладает высокой псевдопластической вязкостью. В растворе, видимо, образуется слабо связанная сетка, аналогичная гелю, и поэтому он обладает превосходной диспергирующей способностью и способностью стабилизировать эмульсии при относительно низкой вязкости - это относится к нерастворимым твердым веществам и жирам и маслам. Ксантановая камедь также обладает хорошей стойкостью к воздействию тепла, кислот и при замерзании. Вследствие такой высокой стойкости по отношению к различным воздействиям ксантановую камедь используют в разных отраслях промышленности, таких как пищевая, косметическая и фармацевтическая.

Чтобы эффективно использовать ксантановую камедь, прежде всего необходимо полностью прогидратировать ксантановую камедь. Придать вязкость можно только в случае полной гидратации. Когда обычные потребители используют ксантановую камедь в пищевых продуктах и т.п., порошкообразная ксантановая камедь легко может образовать так называемые "агрегаты" (состояние, в котором растворена только поверхность частиц порошка ксантановой камеди, а внутренняя часть частиц порошка остается нерастворенной. Агрегаты ксантановой камеди гидратированы в недостаточной степени и склонны переходить в состояние, в котором камедь невозможно использовать по назначению.

Если ксантановая камедь гидратирована, то скорость развития вязкости склонна увеличиваться при уменьшении размера частиц ксантановой камеди и склонна уменьшаться при увеличении размера частиц. Более мелкие частицы ксантановой камеди обладают большей удельной площадью поверхности и при диспергировании в воде склонны образовывать агрегаты, поэтому для обеспечения полной гидратации необходимо диспергирующее или растворяющее устройство и т.п. Поэтому проведение диспергирования и растворения ксантановой камеди вызывает затруднения.

Известные обычных технологии диспергирования и растворения ксантановой камеди в воде включают методику, по которой ксантановую камедь диспергируют в этаноле и затем диспергируют и растворяют в необходимом веществе, таком как вода, и методику, по которой ксантановую камедь энергично перемешивают с помощью перемешивающего или растворяющего устройства, такого как диспергирующее устройство, так чтобы она могла раствориться без образования агрегатов. Эти технологии, предназначенные для использования в промышленности, требуют определенной квалификации и их трудно использовать в домашних или в других условиях, когда отсутствует соответствующее оборудование.

Также описана технология, которая включает использование растворимого в воде полисахарида и эмульгирующего агента для приготовления раствора связующего и использование этого раствора связующего для гранулирования, так что повышается растворимость (в качестве примера см. ниже ссылку на патент 1). Однако в зависимости от методики загрузки при использовании этой технологии могут образовываться агрегаты и растворение не всегда протекает легко. Необходима композиция, которую можно было бы легче диспергировать и растворить и с ее помощью быстро обеспечить необходимую вязкость.

Ссылка на патент 1: патент Японии No. 3186737

Описание изобретения

Задачи изобретения

Таким образом, необходима композиция, в которой исключено образование агрегатов, таких как агрегаты обычного порошка, и которая может быстро обеспечить необходимую вязкость. Такие характеристики особенно необходимы в особенности когда ксантановую камедь используют для загущения больничной еды или еды для тренировки пациентов, которым затруднительно жевать или проглатывать. В основу настоящего изобретения положена задача получения загущающей композиции, которая быстро придает вязкость при добавлении в небольших количествах к содержащему воду используемому материалу и может значительно сократить затраты рабочего времени пользователя.

Пути решения задач

С учетом указанного выше авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования по улучшению способности придавать вязкость и растворимости ксантановой камеди. На основании полученных результатов авторы настоящего изобретения уделили основное внимание тому факту, что при растворении ксантановой камеди на ее растворимость влияет концентрация солей, и установили, что, если соли калия предоставить возможность связаться с поверхностью ксантановой камеди, например, путем опрыскивания раствором хлорида калия и сушки, то изменяется и становится хуже растворимой только поверхность ксантановой камеди, так что можно значительно улучшить диспергируемость ксантановой камеди в воде и диспергированная в воде ксантановая камедь может быстро придать вязкость. Для этого обязательно связывание соли калия с поверхностью ксантановой камеди. Простое смешивание ксантановой камеди с порошкообразной солью калия неэффективно для улучшения способности придавать вязкость.

Результаты применения изобретения

Если соли калия предоставить возможность связаться с поверхностью порошка ксантановой камеди, то улучшается смачиваемость водой поверхности ксантановой камеди, так что можно значительно улучшить диспергируемость ксантановой камеди в воде и можно значительно повысить скорость, с которой придается максимальная вязкость.

Наилучший вариант осуществления изобретения

В настоящем изобретении можно использовать ксантановую камедь и соль калия, разрешенные к применению в качестве пищевых добавок.

В настоящем изобретении ксантановая камедь означает натуральную камедь, которую получают путем очистки полисахаридов, образующихся при ферментации глюкозы и т.п. микроорганизмом Xanthomonas campestris и накапливающихся внеклеточно, и приготовления порошка полисахаридов.

В настоящем изобретении солью калия может быть любая соль калия, обычно использующаяся в пищевых продуктах, и она может представлять собой по меньшей мере одну, выбранную из группы, включающей хлорид калия, монокалийцитрат, трикалийцитрат, гидро-DL-тартрат калия, гидро-L-тартрат калия, карбонат калия, тетракалийпирофосфат, полифосфат калия, метафосфат калия, трикалийфосфат, дикалийгидрофосфат и дигидрофосфат калия. Для дополнительного повышения растворимости предпочтительно использовать хлорид калия.

В настоящем изобретении связывание означает образование связанного состояния частиц соли калия на поверхности частиц ксантановой камеди и включает состояние, в котором частицы соли калия в виде кристаллов связаны с поверхностью частиц ксантановой камеди, предпочтительно состояние, в котором соль калия выступает в качестве связующего или образовавшего покрытие агента и связана с поверхностью частиц ксантановой камеди. Связывание более предпочтительно означает образование состояния, в котором связывание с частицами сохраняется даже если частицы в течение 30 с подвергают вибрации на сите 60 меш. Тонкоизмельченный порошок, который образовался вследствие вызванного вибрацией измельчения и проходит через сито 60 меш предпочтительно составляет не более 20 мас.%, более предпочтительно не более 15 мас.%, еще более предпочтительно не более 10 мас.%. Обычно порошкообразная ксантановая камедь и порошкообразный хлорид калия оба обладают частицами размером менее 60 меш. Таким образом, если порошкообразную ксантановую камедь и порошкообразный хлорид калия просто смешать и затем полученную порошкообразную смесь просеять через сито 60 меш, то теоретически через сито пройдет 100% порошка.

Связывание можно провести с помощью любой методики. Примеры методик связывания включают методику, которая включает увлажнение частиц ксантановой камеди и соли калия, так чтобы они могли связаться друг с другом, и их сушку, и методику, которая включает разбрызгивание раствора соли калия на порошкообразную ксантановую камедь и их сушку. Предпочтительно, если раствор соли калия разбрызгивают на ксантановую камедь и затем сушат в псевдоожиженном слое, так что соли калия может быть предоставлена возможность связаться с поверхностью частиц ксантановой камеди и связывание соли калия с ксантановой камедью может быть равномерным. Хотя сушку в псевдоожиженном слое можно провести по любой методике, предпочтительно в качестве связующего разбрызгать водный раствор хлорида калия концентрации от 1 до 10 мас.% и затем провести сушку в псевдоожиженном слое. Что касается количества связывающей соли калия, то предпочтительно от 0,5 до 7 мас. частей соли калия, более предпочтительно 1 до 7 мас. частей соли калия связывают 100 мас. частей ксантановой камеди. Количество, составляющее более 7 мас. частей, не является предпочтительным, поскольку такое количество может привести к усилению гигроскопичности частиц, так что развитие вязкости может оказаться медленным. Количество, составляющее менее 0,5 мас. частей, не является предпочтительным, поскольку такое количество соли калия может привести лишь к слабому связыванию, так что нельзя будет ускорить развитие вязкости.

В настоящем изобретении максимальная вязкость означает значение вязкости, которое обеспечивается, когда ксантановая камедь диспергирована и растворена в идеальном состоянии. Точнее, когда некоторое количество ксантановой камеди диспергировано и растворено в некотором количество воды, обнаруживается, что сразу же после прибавления ксантановой камеди к воде вязкость с течением времени склонна повышаться, но через некоторый период времени повышение прекращается и вязкость для этого момента времени считают максимальной вязкостью. Например, 1 г ксантановой камеди прибавляют к 99 г воды при 20°С и перемешивают в течение некоторого периода времени (в течение 30 с при 600 оборотов/мин), так что вязкость начинает повышаться и примерно через 30 мин стабилизируется при некотором постоянном значении. Эту вязкость называют максимальной вязкостью. Когда в настоящем изобретении используют ксантановую камедь, связанную солью калия, то период времени, необходимый для обеспечения вязкости, составляющей не менее 90% от максимальной, может составлять не более 2 мин после прибавления и таким образом рабочее время, в действительности необходимое пользователю для приготовления загустителя путем перемешивания вручную, может быть значительно сокращено по сравнению с тем, которое необходимо в случае, когда используют гранулы ксантановой камеди, поверхность которых не подвергнута обработке, и в этом случае период времени, необходимый для обеспечения вязкости, составляющей не менее 90% от максимальной, составляет не менее 10 мин. Если ксантановую камедь, связанную солью калия, сопоставить с гранулами ксантановой камеди, поверхность которых не подвергнута обработке, то в действительности можно обнаружить быстрое развитие вязкости, поскольку первую можно диспергировать и растворить без образования агрегатов.

Загущающая композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, может обладать любым составом, если только она содержит ксантановую камедь, модифицированную путем связывания солью калия. Например, также можно использовать по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей гуаровую камедь, подвергнутую ферментативному разложению гуаровую камедь, каррагенан, камедь карайи, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, альгинат натрия, модифицированный крахмал и декстрин. Хотя можно использовать любой тип декстрина, предпочтительным является продукт, обладающий декстрозным эквивалентом, составляющим от 6 до 30, более предпочтительно - от 6 до 25, характеризующим его диспергируемость.

Настоящее изобретение более подробно описано с помощью приведенных ниже примеров, которые не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.

Пример 1

Приготовление раствора связующего

5 г хлорида калия перемешивали и растворяли в 95 г очищенной с помощью ионного обмена воды при 50°С.

Методика разбрызгивания

100 г ксантановой камеди поддерживали в псевдоожиженном состоянии и на нее разбрызгивали 50 г раствора хлорида калия. После завершения разбрызгивания полученные гранулы поддерживали в псевдоожиженном состоянии и сушили и получали 94,3 г композиции ксантановой камеди. Сосуд объемом 100 мл до установленного уровня заполняли композицией и определяли массу гранул. Масса гранул равнялась 41 г и насыпная плотность равнялась 0,41 г/мл. На стандартном сите JIS 60 меш, обладающем внутренним диаметром, равным 150 мм, 20 г полученных гранул в течение 30 с подвергали вибрации (OCTAGON 200 Model, Kabushiki Kaisha Iida-Seisakusho, амплитуда вибрации составляла от 2 до 3 мм, 3600 раз в минуту), и таким образом определяли степень связывания частиц. Обнаружено, что из 20 г через сито 60 меш прошли 2,04 г порошка, и таким образом содержание ксантановой камеди и хлорида калия, обладающих низкой степенью связывания, составляло 10,2 мас.%. Установлено, что оставшиеся 89,8% находились в связанном состоянии. С помощью атомной абсорбционной спектрометрии определяли содержание калия в 100 г гранул после сушки в псевдоожиженном слое, в гранулах, оставшихся после просеивания через сито 60 меш, и в порошке, прошедшем через сито 60 меш. Обнаружено, что гранулы после сушки в псевдоожиженном слое, гранулы, оставшиеся после просеивания через сито 60 меш, и порошок, прошедший через сито 60 меш, содержали 1600, 1600 и 1600 мг калия соответственно, так что показано, что в композиции ксантановой камеди калий связан равномерно.

Сравнительный пример 1

Сравнительный продукт приготовлен аналогично тому, как это выполнено в примере 1, за тем исключением, что вместо раствора хлорида калия использовали очищенную с помощью ионного обмена воду.

Методика разбрызгивания

100 г ксантановой камеди и 2,5 г порошкообразного хлорида калия (такие же количества, как в примере 1) поддерживали в псевдоожиженном состоянии и на нее разбрызгивали 50 г очищенной с помощью ионного обмена воды. После завершения разбрызгивания полученные гранулы поддерживали в псевдоожиженном состоянии и сушили и получали 92 г композиции ксантановой камеди. Сосуд объемом 100 мл до установленного уровня заполняли композицией и определяли массу гранул. Масса гранул равнялась 45 г и насыпная плотность равнялась 0,45 г/мл. Степень связывания для 20 г полученных гранул определяли таким же образом, как в примере 1. Обнаружено, что из 20 г через сито 60 меш прошли 4,18 г порошка и таким образом содержание ксантановой камеди и хлорида калия, обладающих низкой степенью связывания, составляло 20,9 мас.%. С помощью атомной абсорбционной спектрометрии таким же образом, как в примере 1, определяли содержание калия в 100 г гранул после сушки в псевдоожиженном слое, в гранулах, оставшихся после просеивания через сито 60 меш, и в порошке, прошедшем через сито 60 меш. Обнаружено, что гранулы после сушки в псевдоожиженном слое, гранулы, оставшиеся после просеивания через сито 60 меш, и порошок, прошедший через сито 60 меш, содержали 1600, 1400 и 2500 мг калия соответственно. В композиции ксантановой камеди калий не связан равномерно и показано, что через сито 60 меш прошло избыточное количество слабо связанного хлорида калия.

Пример исследования 1

С использованием диспергирующего устройства с медленным вращением (выпускающегося фирмой Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) 1 г гранул, полученных в примере 1 или в сравнительном примере 1, одной порцией прибавляли к 99 г очищенной с помощью ионного обмена воды при 20°С с перемешиванием при 600 оборотов/мин и перемешивали в течение 30 с. Смесь выдерживали и вязкость измеряли через 2, 5, 10 и 30 мин с помощью вискозиметра В-типа (выпускающегося фирмой Tokyo Keiki, при скорости вращения, равной 12 оборотов/мин, с использованием ротора №3, через 30 с). Вязкость, определенную через 30 мин, принимали за 100% и результаты измерения представляли в виде выраженной в процентах скорость установления вязкости, рассчитанной по формуле: (измеренное значение вязкости/значение вязкости через 30 мин)×100. Для примера 1 и сравнительного примера 1 результаты измерений приведены в таблице 1 и скорости установления вязкости приведены на фиг.1.

Таблица 1 Время(мин) 0 2 5 10 30 Пример 1 0 95,6 96,9 98 100 Сравнительный пример 1 0 48 69 85 100

В примере 1 степень связывания ксантановой камеди и хлорида калия являлась высокой и поверхность порошка ксантановой камеди модифицирована в значительной степени, так что продукт обладал хорошей диспергируемостью в воде и равномерно диспергировался и растворялся в воде, и вязкость развивалась быстро без образования агрегатов даже при слабом перемешивании. В сравнительном примере 1 степень связывания хлорида калия являлась низкой, так что продукт обладал плохой диспергируемостью и при перемешивании образовывал агрегаты, и максимальная вязкость развивалась только через 30 мин.

Пример исследования 2

Пример применения в пищевом продукте

Гранулы ксантановой камеди, полученные в примере 1, использовали для получения французской приправы, состав которой приведен в таблице 2. Разные вещества просто перемешивали, так что вязкость развивалась и стабилизировалась вскоре после перемешивания. Даже через 30 мин изменение вязкости не обнаруживалось.

Таблица 2 Пример 1 0,5 Растительное масло 38 Вода 37,5 Гранулированный сахар 12 Уксус 9 Столовая соль 1 Порошкообразный чеснок 1 Порошкообразная горчица 1 Всего 100

Промышленное применение

Настоящее изобретение обеспечивает значительное уменьшение времени, необходимого для растворения ксантановой камеди, а также позволяет проводить растворение, для которого в противном случае необходимо знание предшествующего уровня техники, в домашних или аналогичных условиях без использования какой-либо специальной методики или оборудования.

Краткое описание чертежа

На чертеже приведена зависимость, демонстрирующая скорость установления вязкости.

Изобретение предназначено для использования в пищевой промышленности для загущения пищевых продуктов. Загущающая композиция включает порошок ксантановой камеди и соль калия, связанную с поверхностью порошка ксантановой камеди, в которой от 0,5 до 7 мас. частей соли калия связывают 100 мас. частей ксантановой камеди. Загущающая композиция быстро придает вязкость при добавлении в небольших количествах к содержащему воду используемому материалу и может значительно сократить затраты рабочего времени. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Загущающая композиция, включающая порошок ксантановой камеди и соль калия, связанную с поверхностью порошка ксантановой камеди, в которой от 0,5 до 7 мас. ч. соли калия связывают 100 мас. ч. ксантановой камеди.

2. Загущающая композиция по п.1, связывание которой проводят по методике, которая включает разбрызгивание раствора соли калия на ксантановую камедь с последующей сушкой в псевдоожиженном слое.

3. Загущающая композиция по п.1 или 2, для которой через 2 мин после прибавления 1 мас. ч. связанной солью калия ксантановой камеди к 99 мас. ч. очищенной с помощью ионного обмена воды при 20°С связанная солью калия ксантановая камедь диспергируется и растворяется без образования агрегатов и придает вязкость, составляющую не менее 90% от ее максимальной вязкости.

4. Пищевой продукт, содержащий загущающую композицию по любому из пп.1-3.