作为挤出助剂的经表面反应的碳酸钙制造技术

本发明专利技术涉及经表面反应的碳酸钙作为挤出助剂用于生产排除含原纤化纤维素的材料的膨化多糖基材料的用途，其中该经表面反应的碳酸钙是研磨天然碳酸钙(GNCC)或沉淀碳酸钙(PCC)与二氧化碳的反应产物。

Surface Reaction Calcium Carbonate as Extrusion Aid

The present invention relates to the use of SURFACE-REACTED calcium carbonate as an extrusion assistant in the production of expanded polysaccharide-based materials excluding fibrillary cellulose-containing materials. The SURFACE-REACTED calcium carbonate is a reaction product of grinding natural calcium carbonate (GNCC) or precipitating calcium carbonate (PCC) with carbon dioxide.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作为挤出助剂的经表面反应的碳酸钙
本申请涉及经表面反应的碳酸钙作为挤出助剂用于生产膨化多糖基材料的用途。
技术介绍
通过挤出烹饪获得的膨化多糖基材料经常被用作或加工成供人食用的食品(例如早餐谷类或零食)或供动物食用的食品(例如宠物食品)。然而，这些多糖基材料的使用在非食品应用中也是常见的，特别是对于包装材料来说。为了获得具有多孔或泡沫外观的蓬化结构，这种材料常常由含淀粉的研磨材料或其他含多糖的研磨材料制成，其然后进行挤出加工。合适的起始材料因而包括以下物质的去壳粒(groat)、粗粒(semolina)或面粉(flour)：大麦，玉米(maize)，燕麦，大米，黑麦，斯佩耳特小麦，小麦，苋属植物，藜麦，小米等。在典型的方法中，将研磨的起始材料加入挤出机的入口，然后加热至100℃或更高的温度。在通过模头离开挤出机之后，起始材料中含有的水和其他挥发物立即蒸发，这与挤出物的横截面或体积膨胀有关。所述膨胀可以通过所谓的膨胀指数F来描述，其中高膨胀指数表示挤出物的较高孔隙率和较低密度。在本申请通篇中使用的术语“膨化(的)(puffy)”或“膨化(的)(puffed)”是指固体材料的性能，其提供通过适当的起始配制剂的多孔膨胀获得的多孔或泡沫结构的骨架构造。优选地，通过使用升高的温度和/或快速压力下降蒸发嵌入所述起始配制剂中的液体(例如水)来实现膨胀。在本领域中，用于生产膨化挤出产品的含多糖材料的挤出是确认的。R.Guy在“ExtrusionCooking”，WoodheadPublishingLtd.andCRCPressLLC,2001中提供了合适的方法和原料的概述。已经进行了努力以改变或控制多糖基食品的孔隙率和另外的特性。US6,277,423建议在挤出的面团组合物中使用碳酸钙作为发酵剂。然而，其中所述的发酵剂具有较大的粒子尺寸以防止在油炸挤出物之前其放出气体。US7,431,954公开了使用碳酸钙以在挤出烹饪的食品中提供钙强化。然而，其描述了碳酸钙可能引起过度发酵，这实际上可导致挤出物的不希望的膨胀不足。因此，仍然需要提供改进的挤出烹饪膨化材料和用于它们的生产的改进方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的因而可被视为提供具有增加的膨胀指数的膨化挤出烹饪材料。在这方面，仍然需要提供具有更轻和更蓬松的口感的食品。特别还是在包装材料的领域中，仍然需要更轻和环境友好的包装材料。另一个目的可被视为提供具有改善的脆度(crispness)的膨化挤出烹饪食品。又一个目的可被视为提供具有更光滑或更均匀质地(texture)的膨化挤出物。再一个目的可被视为提供具有增加的硬度的膨化挤出物。在膨化食物的情况下，增加的硬度可对口感产生积极影响。在包装材料的领域中，增加的硬度与被运输货物的改善的稳定性和安全性有关。再一个目的可被视为提供用于生产膨化多糖基材料的材料和成本节约方法。上述和其他问题可通过如在独立权利要求中在此定义的主题来解决。本专利技术的第一方面涉及生产膨化多糖基材料的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供至少一种含多糖的研磨材料，排除含原纤化(fibrillated)纤维素的材料；(b)提供至少一种挤出助剂；(c)将步骤(a)中提供的含多糖的研磨材料与步骤(b)中提供的挤出助剂合并以获得混合物；和(d)借助于挤出机将步骤(c)中获得的混合物膨化，以获得膨化多糖基挤出物；其特征在于，步骤(b)中提供的所述挤出助剂是经表面反应的碳酸钙，其中该经表面反应的碳酸钙是利用CO2和一种或多种H3O+离子供体处理的研磨天然碳酸钙(GNCC)或沉淀碳酸钙(PCC)的反应产物并且其中该CO2通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应。在挤出或膨化的谷类基零食中(未改性的)碳酸钙作为添加剂的用途是已知的。然而，大多数的所述食品含有钙盐以用于强化目的。US6,210,741公开了一种用于制备颗粒基挤出物的方法，其中起始共混物可包含约1-10％的钙强化剂(例如，碳酸钙或磷酸钙)。以类似的方式，US5,366,748公开了一种生产谷类颗粒基食品的方法，其中加入碳酸钙作为钙强化源。本专利技术的专利技术人惊奇地发现，该经表面反应的碳酸钙作为挤出添加剂的使用为通过挤出获得的膨化多糖基材料提供了改善的特性。为此目的，使包含合适的可膨化材料和经表面反应的碳酸钙的混合物进行挤出步骤，即在升高的温度和高压下进行。合适的可膨化材料可以是例如以下物质的去壳粒、粗粒或面粉：大麦，玉米(maize)，燕麦，大米，黑麦，斯佩耳特小麦，小麦，苋属植物，藜麦，小米等，排除含原纤化纤维素的材料(即包含微原纤化纤维素的材料，包含纳米原纤化纤维素的材料，包含纳米晶体纤维素的材料和/或被称为落棉(noil)或皱毛(crill)的分级(fractionated)纤维素材料)。该经表面反应的碳酸钙是利用CO2和一种或多种H3O+离子供体处理的研磨天然碳酸钙(GNCC)或沉淀碳酸钙(PCC)的反应产物。尽管不希望受任何理论的束缚，但据信该经表面反应的碳酸钙用作所谓的“气泡成核剂”，其提供大的表面并增强或加速挤出机出口处的原料混合物中所包含的液体如水的蒸发。通过本专利技术方法可获得的膨化挤出物的改善特性包括提高的膨胀指数，其可被用于描述在通过挤出机出口后挤出物的横截面或体积膨胀。此外，根据本专利技术挤出方法可获得的产品被发现在感官小组测试中提供了改善的结果，例如改善的脆度或更均匀的表面。本专利技术的另一个方面涉及经表面反应的碳酸钙作为挤出助剂用于生产排除含原纤化纤维素的材料的膨化多糖基材料的用途，其中该经表面反应的碳酸钙是利用CO2和一种或多种H3O+离子供体处理的研磨天然碳酸钙(GNCC)或沉淀碳酸钙(PCC)的反应产物并且其中该CO2通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应。本专利技术的又一个方面涉及根据本专利技术方法可获得的排除含原纤化纤维素的材料的膨化多糖基材料。在本申请通篇中使用的以下术语应具有以下给出的含义：术语“固体”是指材料的物理状态。除非另有说明，否则这种物理状态在20℃的温度下观察。在本申请的含义中，术语“经表面反应的”(例如经表面反应的GNCC或PCC)将被用于指示材料已经经历包括在水性环境中在酸性处理时(例如通过使用水溶性游离酸和/或酸式盐)所述材料的部分溶解的过程，然后是结晶过程，该过程可在不存在或存在其他结晶添加剂的情况下发生。本文所用的术语“酸”是指由布朗斯台德和洛瑞(andLowry)定义的含义中的酸(例如H2SO4，HSO4-)。额外地或另外可选地，“经表面反应的”材料可通过相对于未处理的起始材料(即GNCC或PCC)来说增加的粒子内侵入式比孔容来表征。所述增加的孔容或孔隙率是在其形成期间的溶解和重结晶过程的结果。通常，该起始材料不显示任何内部孔隙率或仅显示低内部孔隙率。在谈论单数名词时使用不定冠词或定冠词如“a”、“an”、或“the”的情况下，这包括了该名词的复数，除非在任何其他情况下具体指出。当术语“包括或包含(comprising)”在本说明书和权利要求书中被使用时，其并不排除其他要素。出于本专利技术的目的，术语“由……构成(consistingof)”被认为是术语“包括或包含(comprising)”的优选实施方案。如果在下文中定义一个组集(group本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.生产膨化多糖基材料的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供至少一种含多糖的研磨材料，排除含原纤化纤维素的材料；(b)提供至少一种挤出助剂；(c)将步骤(a)中提供的含多糖的研磨材料与步骤(b)中提供的挤出助剂合并以获得混合物；和(d)借助于挤出机将步骤(c)中获得的混合物膨化，以获得膨化多糖基挤出物；其特征在于，步骤(b)中提供的所述挤出助剂是经表面反应的碳酸钙，其中该经表面反应的碳酸钙是利用CO2和一种或多种H3O+离子供体处理的研磨天然碳酸钙(GNCC)或沉淀碳酸钙(PCC)的反应产物并且其中该CO2通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.24 EP 16176267.91.生产膨化多糖基材料的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供至少一种含多糖的研磨材料，排除含原纤化纤维素的材料；(b)提供至少一种挤出助剂；(c)将步骤(a)中提供的含多糖的研磨材料与步骤(b)中提供的挤出助剂合并以获得混合物；和(d)借助于挤出机将步骤(c)中获得的混合物膨化，以获得膨化多糖基挤出物；其特征在于，步骤(b)中提供的所述挤出助剂是经表面反应的碳酸钙，其中该经表面反应的碳酸钙是利用CO2和一种或多种H3O+离子供体处理的研磨天然碳酸钙(GNCC)或沉淀碳酸钙(PCC)的反应产物并且其中该CO2通过H3O+离子供体处理原位形成和/或从外部来源供应。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(i)该多糖是同多糖，优选淀粉；和/或(ii)步骤(a)中提供的含多糖的研磨材料包括大麦，玉米(maize)，燕麦，大米，黑麦，斯佩耳特小麦，小麦，苋属植物，藜麦，小米或其混合物，优选该含多糖的研磨材料选自以下物质的去壳粒、粗粒或面粉：大麦，玉米(maize)，燕麦，大米，黑麦，斯佩耳特小麦，小麦，苋属植物，藜麦，小米或其混合物，并且更优选该含多糖的研磨材料选自玉米(maize)粉，小麦粉，坚果粉或者其混合物。3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于该一种或多种H3O+离子供体选自(i)具有在20℃下为0或更小的pKa的强酸；和/或(ii)具有在20℃下为0-2.5的pKa值的中强酸；和/或(iii)具有在20℃下为大于2.5且小于或等于7的pKa的弱酸，所述pKa与其第一可用氢的电离相关，其中在此第一可用氢失去时形成能够形成水溶性钙盐的相应阴离子，并且其中另外提供至少一种水溶性盐，其在含氢盐的情况下具有在20℃下大于7的与该第一可用氢的电离相关的pKa，且其盐阴离子能够形成水不溶性钙盐。4.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于该经表面反应的碳酸钙通过包括以下步骤的方法获得：(a)提供研磨天然碳酸钙(GNCC)或沉淀碳酸钙(PCC)的悬浮液；(b)向在步骤(a)中提供的悬浮液中添加至少一种酸，该酸具有在20℃下为0或更小的pKa值或者具有在20℃下为0-2.5的pKa值；并且(c)在步骤(b)之前、期间或之后利用CO2处理步骤(a)中提供的悬浮液。5.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于该经表面反应的碳酸钙通过包括以下步骤的方法获得：(a)提供研磨天然碳酸钙(GNCC)或沉淀碳酸钙(PCC)；(b)提供至少一种水溶性酸；(c)提供气态CO2；和(d)使步骤(a)中提供的所述GNCC或PCC与步骤(b)中提供的至少一种酸和步骤(c)中提供的气态CO2接触；其特征在于(i)步骤(b)中提供的该至少一种酸具有在20℃下为大于2.5且小于或等于7的与其第一可用氢的电离相关的pKa，并且在此第一可用氢失去时形成能够形成水溶性钙盐的相应阴离子；并且(ii)在使步骤(b)中提供的该至少一种水溶性酸与步骤(a)中提供的GNCC或PCC接触之后，另外提供至少一种水溶性盐，其在含氢盐的情况下具有在20℃下大于7的与该第一可用氢的电离相关的pKa，且其盐阴离子能够形成水不溶性钙盐。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于：(i)该天然碳酸钙选自大理石，白垩，白云石，石灰石及其混合物；和/或(ii)该沉淀碳酸钙包括文石、球霰石或方解石矿物晶形或其混合物。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于该挤出助剂具有：(i)体积中值颗粒直径d50(体积)为1-75μm，优选1.5-50μm，更优选2-40μm，并且最优选2.5-7.0微米；和/或(ii)体积颗粒直径d98(体积)为2-150μm，优选4-100μm，更优选6-80μm，甚至更优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·布德，
申请(专利权)人：OMYA国际股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH