专利名称：稳定化的碳酸氢钾与低钠膨松组合物的制作方法
稳定化的碳酸氢钾与低钠膨松组合物本发明涉及稳定化的碳酸氢钾并涉及用于烘焙的包含碳酸氢钾的低钠膨松组合物。碳酸氢钠传统上在烘焙行业中被用作膨松剂。然而对食物中高含量钠的健康问题的担忧已经开始推动开发碳酸氢钾作为替代选择。普通的未研磨的市售碳酸氢钾具有约500 μ的平均粒度(以D50表示，即能截留50%重量样品的筛孔尺寸)。这对于用于面团来说过粗，会引起最终烘焙产品中的局部变色(discolouration),即熟知的起斑。起斑是由面团制备的产品所特有的问题，其原因在于面团相对于面糊的较低流动性。面团可被限定为膏状物，其固体重量超过液体重量，而面糊为流体，其液体重量超过固体重量。面团产品中可见的起斑在碳酸氢盐包含显著比例的大于约200 μ的粒子时发生。然而我们发现即使是小到不足以导致可见起斑的粒子也能引起面团中局部碱度浓集，这对最终产品的贮藏性质产生不利影响。为避免这些问题，我们认为碳酸氢盐应优选具有非常 精细的粒度，理想情况下基本上全部小于250 μ。精细研磨的碳酸氢钾的一个主要问题是贮藏稳定性。不同于正常温度下相对稳定的碳酸氢钠，碳酸氢钾具有吸湿性，会在贮藏时发生结块。粒度越小结块越严重，而非常精细研磨的产品可能在大气湿气中暴露仅仅几小时后就由于结块变得不可用。这个问题在托盘运送的产品中特别严重，所述托盘运送的产品中的一部分承受显著的压力。此外非常精细研磨的产品还会导致粉尘问题。进一步的问题是当与酸化剂混合时产品的化学不稳定性，例如当被结合入烘焙粉共混物或自膨发面粉时。这导致在环境温度下静置的二氧化碳的提前释放。这个问题在用于特殊饮食需求人群的无谷蛋白产品中特别严重。我们认为存在于小麦面粉中的碳水化合物倾向于抑制碳酸氢盐的分解。目前有两种方法用于在工业上减轻这些问题中的第一个。根据这些方法中在US5552 084中描述的一个，将用于烘焙的碳酸氢钾与氧化镁混合。氧化镁与该碳酸氢盐反应在粒子表面形成碳酸镁，这保持了碳酸氢盐粒子的隔离。然而这种方法有多种缺点。它没有完全克服所有前述的问题。特别是它没有克服在烘焙粉中的稳定性问题。此外，当对具有足够精细粒度的碳酸氢盐实施处理以防止起斑时，产品具有较低的堆密度，这增加了贮藏、运输和包装的成本。已有的备选方法是加入例如二氧化硅的干燥剂，该干燥剂抑制结块并优先吸收湿气。然而二氧化硅不能防止烘焙粉中的碳酸氢盐的降解，且对共混物的物理性质具有不利影响。为了将结块控制至可接受程度，精细分散的碳酸氢钾需要超过正常用量的二氧化硅水平。当将这样的产品加入烘焙粉时，烘焙粉的流动会过于自由。除用于烘焙之外，还有许多其它需要精细粒度的碳酸氢钾的应用，例如，为改善可分散性、提供更大的表面积和增强的催化活性。因此本发明与这些应用有关。所述应用包括干化学灭火器、杀真菌剂、动物饲料补充物、聚合与脱氢反应催化剂、泡腾剂、用于例如食物或土壤的PH调节剂、用于从烟气中除去酸性气体的香烟过滤嘴和用于速干水泥的加速剂。通常已知使用惰性密封剂包覆可以稳定粒子以对抗降解和结块，但这项技术有显著缺陷，妨碍了生产碳酸氢钾膨松剂的技术人员考虑将其作为解决上述问题的可行方案。特别是，有效的保护作用通常需要相对大量的密封剂，这增加了粒度。封装常常会抑制被封装产品的活性。此外，它常常需要专门的成套设备，且实施起来常常较昂贵。本领域中反对包覆或封装的偏见在US 5 225 225 (托马斯等)得到反映，其描述了混合碱金属碳酸氢盐和设计成在烘焙期间为二氧化碳释放提供成核位点的多种添加剂。托马斯提到，她的混合物不涉及包覆碳酸氢盐，且强调非剪切混合方法的使用，该方法将任何包覆底物的倾向减至最小。我们现已发现阴离子或两性表面活性剂(特别是金属皂)为精细研磨的碳酸氢钾提供有效的抗结块包覆层，这比氧化镁更具成本有效性且在粒度足够小以防止起斑的情况下使产品具有可接受的堆密度。特别是，我们已发现在酸化剂的存在下，被包覆的碳酸氢盐提供的膨松组合物具有改善的稳定性(甚至是在无谷蛋白的产品中)，且同时相较于包含高含量二氧化硅的组合物具有更好的流动性质。
全文中提及的“被包覆的碳酸氢盐”是指碳酸氢钾，所述碳酸氢钾被施用了阴离子或两性表面活性剂的至少部分包覆层，所述包覆层足以抑制碳酸氢盐在贮藏时的结块和/或碳酸氢盐/酸化剂共混物的降解。这通常无需完全封装即可实现。出乎意料的是，和大多数可能的保护性包覆材料不同，所述表面活性剂包覆层可提供有效的保护作用而不会对该碳酸氢盐在最终使用中的活性产生显著程度的负面影响。此外该表面活性剂不会显著增加粒度，不需要高比例的包覆材料且可低成本地使用常用于精细粒度碳酸氢钾生产的成套设备进行施用。其所需的用量不足以影响最终产品的口味。我们还发现当阴离子或两性表面活性剂与例如二氧化硅的干燥剂结合使用时，将获得协同作用，提供了特别有效的对抗结块的保护作用，使用低水平的干燥剂，这在粉末制剂中不会产生不可接受的流动性质。我们发现所述粒子可被有效地包覆，做法是，在研磨碳酸氢盐之前、期间或之后混合精细研磨的阴离子或两性表面活性剂与该碳酸氢盐，且在需要的情况下在掺混机中继续混合足够的时间。我们进一步发现所述碳酸氢盐/酸化剂混合物的稳定性可通过对酸化剂也施用表面活性剂的包覆层来增强，或者可通过以对酸化剂施用表面活性剂的包覆层来替代对碳酸氢盐施用该包覆层来增强。我们还发现具有优异稳定性的碳酸氢钾具有最小的粒度，所述粒度大于使粉尘成为严重问题的粒度，但不包含大到足以产生起斑问题的粒子。这可通过研磨至恰好大到足以避免细屑的D50并通过筛选除去粗至足以导致起斑问题的剩余粒子而最方便地实现。因此，我们的发明提供包含碳酸氢钾和任选的酸化剂的组合物，所述组合物具有基本上全部小于500μ的粒度且所述碳酸氢盐和所述酸化剂中的至少一种被包覆以包含阴离子或两性表面活性剂的防结块剂。根据一个优选的实施方案，所述防结块剂包含至少一种分子式为(RCO2)nX的化合物，其中x为碱土金属、水合碱土金属、锌、铝或碱金属离子，各个R可相同或不同，为具有6至30个碳原子的直链或支链烷基或烯基基团，其中η为X的化合价。根据第三个实施方案，所述被包覆的碳酸氢钾具有介于35至200 μ之间的D50且基本上不含大于400 μ的粒子。根据第四个实施方案，本发明提供如前文所述的被包覆的碳酸氢钾，额外地包含无机防结块剂或干燥剂例如，二氧化硅、磷酸三钙或碱土金属的硅酸盐或碳酸盐。根据第五个实施方案，本发明提供如前文所述的制备被包覆的碳酸氢钾的方法，所述方法包括研磨碳酸氢钾至粒度小于500 μ，混合所述碳酸氢盐与粒度小于50 μ的阴离子或两性表面活性剂或成表面活性剂的酸或酸衍生物，其中所述混合在研磨之前或研磨期间发生和/或在研磨之后在掺混机中通过搅拌混合物发生。根据第六个实施方案，本发明提供制备碳酸氢钾的方法，所述方法包括研磨所述碳酸氢盐至D50介于50至200 μ之间和筛选以至少除去较400 μ粗的粒子。根据第七个实施方案，本发明提供如前文所述任一实施方案所限定的碳酸氢钾在
烘焙中的应用。根据第八个实施方案，本发明提供碳酸氢钾和酸化剂的混合物，所述碳酸氢钾和所述酸化剂中的至少一种被包覆以阴离子或两性表面活性剂。根据第九个实施方案，本发明提供用于烘焙的组合物，所述组合物包含根据前述实施方案的被包覆的碳酸氢钾以及酸化剂。根据第十个实施方案，本发明提供具有介于50至130 μ之间的D50、基本上不含大于400 μ的粒子的碳酸氢钾。根据第十一个实施方案，本发明提供包含(i)根据所述第十个实施方案的碳酸氢钾和(ii)包覆有阴离子或两性表面活性剂的酸化剂的组合物
根据第十二个实施方案，本发明提供使用如前文规定或根据任一前述实施方案制备的碳酸氢钾和酸化剂的混合物作为发酵剂烘焙面团的方法。本发明进一步提供包含如前文规定或根据任一前述实施方案制备的碳酸氢钾的灭火粉、水泥或催化剂。在本发明的下文讨论中，除非有相反表述，对于参数允许范围的上限或下限的备选值的公开，以及所述值之一较另一值更高度优选的指出，应被解释为隐含地阐明了所述参数的介于所述备选值的更优选和次优选之间的各个中间值本身优于所述次优选值且也优于介于所述次优选值和所述中间值之间的各个值。所述包覆剂(coating agent)应为基本上干燥的，也就是说湿气含量应小于
I.5%，优选小于1%，更优选小于O. 5%，最优选小于O. 25% w/w。对于非食品应用来说，可使用宽范围的阴离子表面活性剂。例如所述表面活性剂可包含烧基醚硫酸盐(alkyl ether sulphate),其优选为通过以下步骤得到的产物用环氧乙烷乙氧基化天然脂肪醇或合成醇，任选地汽提任何未反应的醇，使乙氧基化产物与硫酸化试剂反应并使用碱中和所得的烷基醚硫酸。所述醇具有平均多于8，优选多于10，更优选多于12,但小于30,优选少于25,更优选少于20,最优选少于15个碳原子。所述醇与平均至少O. 5，优选多于I但少于60，优选少于50，更优选少于25，甚至更优选少于15，更优选还要少于10，最优选少于5个氧化乙烯基团反应。烷基醚硫酸盐还可包含烷基甘油基硫酸盐，以及无规或嵌段共聚的烷基乙氧基硫酸盐/烷基丙氧基硫酸盐。所述阴离子催化剂可还包括或作为另一选择包括例如烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烯基磺酸盐、链烷烃磺酸盐、氨基乙磺酸盐、羟乙磺酸盐、醚磺酸盐、醚羧酸盐、固醇乳酰酸(sterol lactylates)、肌氨酸盐、脂肪族酯磺酸盐例如烷基甘油基磺酸盐、磺基琥珀酸盐或磺基琥珀酰胺酸盐。本文所用的术语“两性表面活性剂”包括两性离子表面活性剂。它们可包括所谓的咪唑啉甜菜碱，所述咪唑啉甜菜碱又称为两性乙酸盐(amphoacetate),并且传统上被归于以下两性离子型式子
权利要求
1.包含碳酸氢钾和任选的酸化剂的组合物，所述组合物具有基本上全部小于500μ的粒度且所述碳酸氢盐和所述酸化剂中的至少一种被包覆以包含阴离子或两性表面活性剂的防结块剂。
2.根据权利要求I的组合物，其中所述表面活性剂包含金属皂。
3.根据权利要求2的组合物，其中所述表面活性剂包含至少一种分子式为(RCO2)nX的化合物，其中Χ为碱土金属、水合碱土金属、锌、铝或碱金属离子，各个R可相同或不同，为具有6至25个碳原子的直链或支链烷基或烯基基团，其中η为X的化合价。
4.根据前述权利要求中任一项的组合物，其中所述表面活性剂为钙盐或镁盐。
5.根据前述权利要求中任一项的组合物，其中所述表面活性剂以基于碳酸氢钾重量的O.I至5%重量的比例存在。
6.根据前述权利要求中任一项的组合物，其中所述碳酸氢钾具有介于35至200μ之间的D50且基本上不含大于400 μ的粒子。
7.根据前述权利要求中任一项的组合物，其具有大于50μ的D50。
8.根据前述权利要求中任一项的组合物，所述组合物额外地包含无机防结块剂或干燥剂。
9.根据前述权利要求中任一项的组合物，其中所述无机防结块剂或干燥剂为二氧化硅。
10.根据权利要求8或9的组合物，其中所述无机防结块剂或干燥剂的比例为基于碳酸氢钾重量的I至2%。
11.制备根据前述权利要求中任一项的组合物的方法，所述方法包括研磨碳酸氢钾至粒度小于500 μ，混合所述碳酸氢盐与粒度小于50 μ的阴离子或两性表面活性剂或成表面活性剂的酸或酸衍生物，其中所述混合在研磨之前或研磨期间发生和/或在研磨之后在掺混机中通过搅拌混合物发生。
12.制备碳酸氢钾的方法，所述方法包括研磨所述碳酸氢盐至D50介于50至200μ之间和筛选以至少除去较400 μ粗的粒子。
13.根据权利要求I至10中任一项的组合物用于烘焙的用途，其中所述表面活性剂被许可用于食品用途。
14.根据权利要求I至10中任一项的组合物，其中所述酸化剂包括选自以下成员中的至少一种酸式焦磷酸钠、磷酸钠铝、磷酸单钙或磷酸二钙、S-葡萄糖酸内酯、柠檬酸、酒石酸、钠和钾的柠檬酸盐和酒石酸盐以及硫酸钠铝。
15.根据权利要求I至10中任一项的组合物，其中所述酸化剂的比例为基于混合物总重量的10至75%重量。
16.根据权利要求I至10中任一项的组合物，所述组合物额外地包含填料。
17.具有介于50至130μ之间的D50、基本上不含大于400μ的粒子的碳酸氢钾。
18.用于烘焙的根据权利要求I的组合物，所述组合物包含(i)根据权利要求17的碳酸氢钾和(ii)包覆有阴离子或两性表面活性剂的酸化剂。
19.使用根据权利要求I至10和18中任一项的包含碳酸氢钾和酸化剂的组合物烘焙面团的方法。
20.一种灭火器，所述灭火器包含含有根据权利要求I至10中任一项的组合物的灭火粉。
21.包含催化量的根据权利要求I至10中任一项的组合物的水泥。
全文摘要
将碳酸氢钾包覆以阴离子或两性表面活性剂，所述表面活性剂优选例如硬脂酸钙的金属皂，以抑制贮藏时结块以及当与例如在烘焙粉或自膨发面粉共混物中的酸化剂混合时二氧化碳的过早损失。可通过用表面活性剂包覆酸化剂以进一步抑制共混物中的二氧化碳的损失。表面活性剂包覆层与例如二氧化硅的无机防结块剂的组合产生对抗碳酸氢钾结块的协同保护作用。优选所述碳酸氢盐具有介于35至200μ之间的D50且不含大于400μ的粒子。
文档编号A21D2/04GK102905535SQ201180024493
公开日2013年1月30日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年3月17日
发明者D.J.布朗, D.乔丹 申请人:库多斯混合物有限公司