Усовершенствованный способ получения молочной смеси с использованием статического смесителя
Изобретение относится к способу получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, имеющей в своем составе крупные липидные глобулы, предпочтительно покрытые полярными липидами, и к композициям, полученным таким образом. Способ получения композиции, представляющей собой детскую смесь первой или второй ступени или детское молочко третьей ступени, предусматривает получение водной фазы с содержанием сухих веществ от 10 до 60 вес.% от общего веса водной фазы, которая содержит, по меньшей мере, один белковый компонент, получение жидкой липидной фазы, которая содержит, по меньшей мере, один липид и смешивание липидной фазы с водной фазой в соотношении от 5 до 50% (вес./вес.) с использованием статического смесителя. При этом полученная композиция содержит в своем составе липидные глобулы. Причем липидные глобулы имеют взвешенный по объему модальный диаметр от 1 мкм до 15 мкм. Полученная вышеуказанным способом композиция содержит по меньшей мере 60 об. % указанных липидных глобул с диаметром от 2 до 12 мкм. Как вариант, композиция может представлять собой высушенную распылением композицию детской смеси первой или второй ступени или детское молочко третьей ступени. Изобретение позволяет за счет использования статического смесителя получить композицию с липидными глобулами контролируемого, воспроизводимого размера. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл. 1 пр.
Настоящее изобретение относится к способу получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, имеющей в своем составе крупные липидные глобулы, предпочтительно покрытые полярными липидами, и к композициям, полученным таким образом. Необязательно композиция, содержащая липидный и белковый компоненты, является высушенной распылением. Полученные композиции предназначены для кормления младенцев и детей раннего возраста.
Детские смеси первой и второй ступени успешно используют для кормления младенцев в тех случаях, когда грудное вскармливание невозможно или менее желательно. Однако, композиции таких составов должны быть максимально приближены к грудному молоку, которое является предпочтительным способом кормления младенцев для обеспечения определенных потребностей в питательных веществах для быстрого роста и развития младенцев.
В натуральном необработанном молоке млекопитающих липиды присутствуют в основном в виде триглицеридов, содержащихся в эмульгированных глобулах со средним диаметром приблизительно 4 мкм. Эти глобулы окружены структурной мембраной, состоящей из фосфолипидов (от 0,2 до 1 вес.% от общего жира), гликолипидов, холестерина, ферментов, белков и гликопротеинов. Основная часть жирового компонента, используемого в детской смеси первой или второй ступени, имеет растительное происхождение. Использование значительной части жира коровьего молока менее желательно из-за более неблагоприятного жирнокислотного состава. Кроме того, длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты, полученные из микроорганизмов, рыбы и яиц, обычно добавляют для улучшения жирнокислотного состава.
В известных способах получения детских смесей первой и второй ступени жир или липидную фазу, содержащую липиды и жирорастворимые витамины, энергично смешивают с водной фазой, содержащей белки и углеводы, и смесь гомогенизируют под высоким давлением с использованием только обычного гомогенизатора высокого давления или в комбинации с насосом высокого давления. Таким образом, во время гомогенизации жировая фаза разделяется на более мелкие капли так, что она больше не отделяется от водной фазы, а собирается сверху, что называется сливками. Это осуществляется пропусканием смеси под высоким давлением через небольшое отверстие. Эта стадия гомогенизации приводит к получению стабильной эмульсии масло-в-воде, содержащей липидные глобулы с взвешенным по объему модальным диаметром от 0,1 до 0,5 мкм. За счет такого небольшого размера глобул, который приводит к увеличению площади поверхности липидной глобулы, относительно небольшое количество полярных липидов, таких как фосфолипиды, обычно присутствующих в таких композициях, где жир в основном имеет растительное происхождение, является недостаточным для обеспечения того, что распределение фосфолипидов соответствует необработанным липидным глобулам. Вместо этого возрастает количество белка, в частности казеина, покрывающего липидные глобулы.
Это отличается от структуры липидных глобул в необработанном или сыром молоке, таком как грудное молоко, где липидные глобулы крупнее, и липидные глобулы покрыты мембраной глобул молока, содержащей полярные липиды в более высоких количествах, чем вышеуказанная описанная обработанная ДМС (детская молочная смесь). Таким образом, получение крупных липидных глобул является желательным в целях получения детских смесей первой и второй ступени, которые более приближены к грудному молоку. Как также недавно было установлено, питательные композиции с жирами растительного происхождения, имеющие крупные липидные глобулы, обладают долгосрочной пользой для здоровья в отношении конституции и профилактики ожирения в более позднем возрасте. В патенте WO 2010/027258 раскрываются питательные композиции с жирами растительного происхождения, имеющие крупные липидные глобулы, которые получены применением стадии гомогенизации с использованием более низкого давления. В патенте WO 2010/027259 раскрываются питательные композиции с более крупными липидными глобулами, покрытыми полярными липидами, с использованием стадии гомогенизации при более низком давлении и более высоком количестве полярных липидов, в частности фосфолипидов, присутствующих до гомогенизации.
В патентах WO 2010/027258, WO 2010/027259, WO 2011/108918 и WO 2010/068105 раскрывается получение питательных композиций, включающее технологическую стадию смешивания водной фазы с масляной смесью с использованием смесителя периодического действия Ultra-Turrax T50. В смесительной камере смесителя периодического действия присутствуют условия смешивания гетерогенных фаз, которые приводят к широкому распределению липидных капель по размерам и образованию частично очень крупных липидных глобул. Кроме того, смешиваемые жидкие фазы подвергаются в смесителе периодического действия в течение длительного времени изменяющимся условиям перемешивания, тем самым усиливая выше установленные эффекты получения широкого распределения капель по размерам и образования очень мелких и очень крупных липидных глобул. За счет неоднородного перемешивания смеситель периодического действия невыгодно имеет более высокий риск получения крупных и мелких жировых глобул.
Патент WO 2005/051091 относится к липидному продукту, который имитирует липидную фазу грудного молока. Липидный продукт получают стадией гомогенизации с образованием по существу однородной дисперсии или эмульсии в подходящих условиях, которые включают температуру, давление и физическое воздействие.
Borel и др. (J of Parenteral and Enteral Nutrition (1994), 18, 534-543) раскрывает получение эмульсий для зондового питания с различными размерами капель и композиций для кормления крыс, в которых эмульсию липидной и водной фаз получают магнитным перемешиванием смеси с использованием магнитной мешалки и дальнейшей обработкой полученной эмульсии ультразвуком. Такой способ не подходит для более крупных масштабов и будет давать слишком большой разброс в размере глобул.
Таким образом, в большинстве из этих известных способов используют смесительные устройства высокого давления, в частности гомогенизаторы и/или насосы высокого давления. В способах, использующих гомогенизаторы, в основном необходимо двухступенчатое давление, которое приводит к производственному процессу, требующему больших капиталовложений. Кроме того, если низкие давления используются такими гомогенизаторами, которые специально предназначены для использования высоких давлений для обеспечения гомогенизации, то технологический процесс трудно контролировать стабильным образом, это означает, что процесс требует большого объема дополнительного контроля, который является трудоемким, отнимающим много времени, и который может привести к различным свойствам конечного продукта. Таким образом, используемое в промышленном масштабе оборудование имеет негабаритные размеры и низкую эффективность использования энергии. Это делает эти способы менее предпочтительными для рентабельного производства.
Следовательно, техническая задача, лежащая в основе изобретения, заключается в обеспечении способа получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, имеющей в своем составе крупные липидные глобулы, предпочтительно покрытые полярными липидами, что позволяет получить указанную композицию без вышеприведенных недостатков.
Следовательно, техническая задача, лежащая в основе изобретения, также заключается в предоставлении композиций, содержащих липидный и белковый компоненты, которые преодолевают определенные выше недостатки, в частности имеют в своем составе липидные глобулы контролируемого, воспроизводимого размера.
Эти технические задачи решаются способами и продуктами согласно независимым пунктам формулы изобретения.
Таким образом, настоящее изобретение относится, в частности к способу получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, которая представляет собой детскую смесь первой или второй ступени, или детское молочко третьей ступени, и имеет в своем составе липидные глобулы, включающему следующие стадии: а) получения водной фазы с содержанием сухих веществ от 10 до 60 вес.% от общего веса водной фазы, которая содержит, по меньшей мере, один белковый компонент, b) получения жидкой липидной фазы, которая содержит, по меньшей мере, один липид, и с) смешивание липидной фазы с водной фазой в соотношении от 5 до 50% (вес./вес.) с использованием статического смесителя для получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, имеющей в своем составе липидные глобулы.
Предпочтительно, статический смеситель прикладывает низкое усилие сдвига. Неожиданно было обнаружено, что при использовании статического смесителя такие композиции можно получить при значительно лучшем контроле и воспроизводимости размера липидных капель. В предпочтительном варианте выполнения можно получить более узкое распределение размера. Преимущественно размер полученных липидных глобул является таким, что взвешенный по объему модальный диаметр составляет менее 20 мкм, предпочтительно менее 15 мкм, предпочтительно от 2 до 12 мкм, предпочтительно от 4 до 8 мкм. Кроме того, полученные липидные глобулы имеют взвешенный по объему модальный диаметр, по меньшей мере, 1 мкм, и/или представляют собой липидные глобулы, из которых, по меньшей мере, 60%, предпочтительно, по меньшей мере, 65%, предпочтительно, по меньшей мере, 70 об.% указанных липидных глобул имеют диаметр от 2 до 12 мкм, предпочтительно от 3 до 11 мкм, предпочтительно от 3 до 5 мкм. Кроме того, полученные липидные глобулы имеют взвешенный по объему модальный диаметр, по меньшей мере, 1 мкм, предпочтительно, по меньшей мере, 2 мкм, более предпочтительно, по меньшей мере, 3 мкм, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 3,5 мкм, еще более предпочтительно около 4 мкм. Наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 60%, предпочтительно, по меньшей мере, 65%, предпочтительно, по меньшей мере, 70%, более предпочтительно, по меньшей мере, 75% (по объему) липидных глобул имеют взвешенный по объему диаметр от 2 до 12 мкм. Применение статического смесителя является также экономически эффективным, в частности в отношении энергозатрат, в частности по сравнению с обычным гомогенизатором или поточным смесителем. Применение статического смесителя является также предпочтительным, поскольку можно эффективно смешивать вязкие смеси, такие как смеси с высоким общим содержанием сухих веществ (TS). Способ дополнительно имеет преимущества, что не требуется негабаритное оборудование, и энергия используется более эффективно. Не желая быть связанными теорией, настоящие полученные преимущества могут являться результатом низких усилий сдвига, испытываемых липидными каплями или глобулами композиции в течение способа получения по сравнению со стандартными процессами гомогенизации. Статические смесители обычно оказывают низкие усилия сдвига. Как правило, применение статического смесителя, даже при использовании с высокой проточной скоростью, вызывает более низкие усилия сдвига, чем обычная гомогенизация.
В частности и предпочтительно более низкие усилия сдвига применяют в течение способа получения, начиная с перемешивания водной и липидной фаз с использованием статического смесителя. Способ по изобретению характеризуется очень хорошей контролируемостью и воспроизводимостью. Предпочтительно высокие усилия сдвига не допускаются уже с момента, когда липидная фаза вводится в водную фазу, который может происходить до или во время смешивания. Настоящее описание, в частности способ по изобретению, приводит к получению липидных глобул, имеющих взвешенный по объему модальный диаметр более близкий к диаметру липидных глобул натурального грудного молоко, которые могут быть покрыты мембранами из полярных липидов, при необходимости, что приведет к дальнейшему сходству с липидными глобулами натурального молока. Таким образом, получаемая композиция, предпочтительно полученная способом по изобретению, более похожа на грудное молоко в отношении размера и структуры липидных глобул. Следовательно, применением способа по изобретению, использующего статический смеситель, предоставляется эмульсия, предпочтительно стабильная эмульсия масло-в-воде крупных липидных глобул, с улучшенными свойствами без необходимости (двухступенчатой) гомогенизации, обеспечивая как более рентабельное и удобное получение, так и предоставление улучшенных питательных композиций. Таким образом, способ по изобретению предпочтительно и преимущественно не предусматривает устройства гомогенизации высокого давления и/или потребляющие много энергии, в частности не использует сонификацию или (двухступенчатый) гомогенизатор, но вместо этого использует статический смеситель. Это представляет интерес, поскольку гомогенизаторы, обычно используемые для таких способов, прикладывают высокие усилия сдвига, такие как полученные в результате давления от 50 до 150 бар в обычных гомогенизаторах, тогда как статический смеситель, такой как используемый в способе, прикладывает только низкие усилия сдвига.
Динамическое высокое давление обычно используют в пищевой промышленности и иногда также называют клапаном высокого давления гомогенизации.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения в способе не используют динамический гомогенизатор высокого давления или стадию динамической гомогенизации высокого давления.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения в способе не используют одноступенчатый динамический гомогенизатор высокого давления или способ одноступенчатой динамической гомогенизации высокого давления. В предпочтительном варианте выполнения изобретения в способе не используют двухступенчатый динамический гомогенизатор высокого давления или способ двухступенчатой динамической гомогенизации высокого давления.
В контексте изобретения термин «способ по изобретению» предпочтительно относится к способу со стадиями способа а), b), c) и, если применяется, необязательной стадией предварительного смешивания после стадий способа а) и b) и до проведения стадии способа с), и, если применяется, необязательной стадией распылительной сушки.
Предпочтительно способ по изобретению состоит из стадий способа а), b) и с). Наиболее предпочтительно способ по изобретению состоит из стадии а), стадии b), предварительного смешивания жидкой липидной фазы с водной фазой и стадии с). Предпочтительно способ по изобретению состоит из стадии а), стадии b), предварительного смешивания жидкой липидной фазы с водной фазой, стадии с) и стадии распылительной сушки.
Способ по изобретению требует на стадии а) предоставление водной фазы с содержанием сухих веществ от 10 до 60 вес.%, предпочтительно от 15 до 55 вес.%, более предпочтительно от 20 до 50 вес.%, еще более предпочтительно от 25 до 50 вес.%, предпочтительно от 25 до 45 вес.%, наиболее предпочтительно от 30 до 50 вес.% от общего веса водной фазы), содержащая, по меньшей мере, один белковый компонент.
Кроме того, предпочтительно предоставить водную фазу с содержанием сухих веществ от 30 до 60 вес.%, предпочтительно от 35 до 50 вес.%, более предпочтительно от 40 до 50 вес.%.
В контексте изобретения термин «белковый компонент» относится в целом к белковому материалу, который включает белки, пептиды, свободные аминокислоты, но также композиции, содержащие белки, пептиды и/или свободные аминокислоты, то есть являющиеся источниками белка.
Источник белка, который подразумевает белковый компонент, предпочтительно выбирают таким образом, чтобы удовлетворить минимальные потребности младенца в содержании незаменимых аминокислот и обеспечить удовлетворительное развитие. Следовательно, предпочтительными являются белковые компоненты на основе белков коровьего молока, таких как сывороточный белок, казеин и их смеси, и белков на основе сои, картофеля или гороха. В случае если используют сывороточные белки, то белковый компонент предпочтительно основан на кислой сыворотке или сладкой сыворотке, изоляте сывороточного белка или их смесях, и может включать α-лактальбумин и β-лактоглобулин.
В предпочтительном варианте выполнения водная фаза также содержит, по меньшей мере, один дополнительный компонент, выбранный из группы, состоящей из перевариваемых углеводов, неперевариваемых углеводов, витаминов, в частности водорастворимых витаминов, микроэлементов и минеральных веществ, предпочтительно в соответствии с международными директивами для молочных смесей.
Для получения водной фазы, далее также называемого «смешиванием водной фазе», по меньшей мере, один белковый компонент и вышеописанные необязательные дополнительные компоненты смешивают в водной фазе, в частности водной среде, предпочтительно воде. Для этого, по меньшей мере, один белковый компонент, а также все другие необязательные компоненты могут находиться в сухом состоянии или присутствует в виде растворов или суспензий.
Таким образом, указанную водную фазу можно получить для указанной стадии предоставления смешиванием, по меньшей мере, одного белкового компонента и необязательных дополнительных компонентов в водной фазе, предпочтительно воде, с требуемым содержанием сухих веществ. В случае если предоставляется водная фаза, содержащая, по меньшей мере, один белковый компонент и необязательные дополнительные компоненты, имеющая более низкое содержание сухих веществ менее 40 вес.%, такое как 25 вес.%, то в предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено концентрирование, предпочтительно упаривание, указанной водной фазы, предпочтительно с использованием выпарного аппарата, до стадии а) способа с получением требуемого содержания сухих веществ.
В предпочтительном варианте выполнения эту стадию упаривания проводят после необязательной высокотемпературной обработки (HHT). Предпочтительно стадию упаривания можно проводить на водной фазе или, в альтернативном варианте выполнения, на смеси водной и липидной фазы, предпочтительно после гомогенизации.
Предпочтительно после смешивания всех необходимых компонентов в водной фазе рН водной фазы доводят до 6,0-8,0, более предпочтительно до 6,5-7,5.
Необязательно водную фазу фильтруют подходящими средствами для предотвращения попадания посторонних включений, например, примесей или патогенных микроорганизмов, в способ.
Необязательно водную фазу пастеризуют или подвергают тепловой обработке сначала стадией предварительного нагревания, при котором водную фазу нагревают до температуры от 60°С до 100°С, предпочтительно от 70°С до 90°С, более предпочтительно до 85°С с временем выдержки от 1 секунды до 6 минут, более предпочтительно от 10 секунд до 6 минут, еще более предпочтительно от 30 секунд до 6 минут. Это приводит к предварительной стерилизации водной фазы.
В предпочтительном варианте выполнения, предпочтительно после нагревания, водную фазу предпочтительно подвергают высокотемпературной обработке (HHT), при которой ее нагревают до температуры выше 100°С, предпочтительно от 120°С до 130°С, наиболее предпочтительно до 124°С. Эту температуру предпочтительно поддерживают в течение от 1 до 4 секунд, более предпочтительно в течение 2 секунд.
Альтернативно можно применить другие подходящие методы пастеризации и стерилизации. Несколько методов пастеризации и стерилизации являются известными в данной области и пригодными для промышленного применения.
Предпочтительно ННТ проводят до необязательно проводимой стадии концентрирования, предпочтительно стадии упаривания.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения ННТ проводят только на водной фазе. Соответственно, затем добавляют липидную фазу, что приводит к смешиванию и гомогенизации водной и липидной фаз. В другом варианте выполнения изобретения ННТ проводят на смеси водной и липидной фаз. Этот вариант выполнения позволяет обеспечить полученную масляную смесь.
Во время смешивания водной фазе используемые усилия сдвига не являются критическими. Таким образом, водную фазу можно смешивать с использованием высоких усилий сдвига.
На стадии b) способа по изобретению является предпочтительным предоставление жидкой липидной фазы, которая содержит, по меньшей мере, один липид, предпочтительно, по меньшей мере, один липид растительного происхождения. Присутствие липидов растительного происхождения преимущественно обеспечивает оптимальный жирнокислотный состав с высоким содержанием (поли)ненасыщенных жирных кислот и/или более похожий на жир грудного молока. Использование липидов только коровьего молока или других домашних млекопитающих, не обеспечивает в любом случае оптимальный жирнокислотный состав. В частности, такой менее оптимальный жирнокислотный состав, например, большое количество насыщенных жирных кислот, как известно, приводит к увеличению избыточного веса.
Предпочтительно часть жира, которая подразумевает липид, является молочным жиром, более предпочтительно безводным молочным жиром и/или топленым маслом. Имеющиеся на рынке липиды, предпочтительно липиды растительного происхождения, для использования в изобретении предпочтительно находятся в виде непрерывной масляной фазы. Полученная данным способом композиция предпочтительно содержит от 2,1 до 6,5 г липидов на 100 мл, более предпочтительно от 3,0 до 4,0 г на 100 мл, когда в жидкой форме, например, как готовая к употреблению жидкость, или, когда высушенная распылением, разведенная водой.
По сухому веществу, полученная данным способом композиция предпочтительно содержит от 10 до 50 вес.%, более предпочтительно от 12,5 до 45 вес.%, предпочтительно от 12,5 до 40 вес.%, еще более предпочтительно от 19 до 30 вес.% липидов.
Предпочтительно липидная фаза содержит от 30 до 100 вес.% липидов растительного происхождения от общего количества липидов, более предпочтительно от 50 до 100 вес.%. Предпочтительно липидная фаза содержит, по меньшей мере, 75 вес.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 85 вес.%, триглицеридов от общего количества липидов.
Предпочтительно липидная фаза содержит дополнительные компоненты, такие как жирорастворимые витамины, предпочтительно в соответствии с международными директивами для молочных смесей.
Согласно изобретению липидная фаза предпочтительно является жидкой при температуре(ах), используемой в способе. Однако, если липидная фаза является твердой за счет своего состава, то ее предпочтительно нагревают до температуры выше температуры плавления, по меньшей мере, одного липида, предпочтительно липида растительного происхождения, содержащегося в липидной фазе. В особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения липидную фазу нагревают до температуры выше температуры ее плавления, предпочтительно до температуры от 40°С до 80°С, предпочтительно от 50°С до 70°С, более предпочтительно от 55°С до 60°С, что приводит к жидкой липидной фазе. Наиболее предпочтительно липидную фазу нагревают до температуры, по меньшей мере, 40°С, предпочтительно, по меньшей мере, 45°С, более предпочтительно, по меньшей мере, 50°С, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 55°C.
При необходимости липидную фазу предпочтительно фильтруют с использованием подходящих фильтрационных устройств до следующей стадии, предпочтительно стадии с), чтобы не допустить попадание посторонних включений, например примесей или патогенных микроорганизмов, в производственный процесс.
Липидные или жировые глобулы натурального грудного молока включают мембрану глобулы, которая содержит полярные липиды, в частности фосфолипиды. Таким образом, требуется предоставить молочную смесь, содержащую липидные глобулы, включающие мембрану или покрытие из полярных липидов, в частности фосфолипидов. Таким образом, в особенно предпочтительном варианте выполнения способа водная фаза, липидная фаза или водная и липидная фазы содержат полярные липиды, предпочтительно фосфолипиды, в частности содержат добавленные полярные липиды, предпочтительно фосфолипиды. Если полярные липиды, в частности фосфолипиды, являются относительно чистыми, предпочтительно не содержат значительных количеств других компонентов, предпочтительно являются чистыми, такими как соевый лецитин, то их предпочтительно добавляют в липидную фазу. В случае если полярные липиды, в частности фосфолипиды, являются нечистыми, предпочтительно относительно нечистыми, и, следовательно, содержат значительные количества других компонентов, которые являются нерастворимыми в жире или липидной фазе, например, когда они присутствуют в порошкообразной плазме пахты, то их предпочтительно добавляют в водную фазу. Наиболее предпочтительно полярные липиды, в частности фосфолипиды, содержатся в водной фазе.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения полярные липиды уже содержатся в липидной фазе для использования согласно изобретению.
Кроме того, в предпочтительном варианте выполнения полярные липиды добавляют в водную или липидную фазы или обе фазы, предоставленные на стадиях а) или b) способа. Кроме того, в предпочтительном варианте полярные липиды можно также добавить в ходе стадии с) способа во время смешивания липидной и водной фаз.
Если полярные липиды присутствуют или в водной фазе, которая является предпочтительной, или липидной фазе, или в обеих фазах, то липидные глобулы предпочтительно становятся покрытыми полярными липидами.
Под «покрытым» или «покрытием» понимается, что внешний поверхностный слой липидной глобулы содержит полярные липиды, при этом полярные липиды практически отсутствуют в сердцевине липидной глобулы. Присутствие полярных липидов в виде покрытия или внешнего слоя липидной глобулы напоминает структуру липидных глобул грудного молока.
Полярные липиды предпочтительно также содержат фосфолипиды. Предпочтительно композиции содержат от 0,5 до 20 вес.% фосфолипидов от общего количества липидов, более предпочтительно от 0,5 до 10 вес.%, более предпочтительно от 1 до 10 вес.%, еще более предпочтительно от 2 до 10 вес.%, еще более предпочтительно от 3 до 8 вес.% фосфолипидов от общего количества липидов.
Предпочтительными источниками для предоставления фосфолипидов являются яичные липиды, молочный жир, жир пахты и жир плазмы масла, такой как жир бета сыворотки. Предпочтительным источником фосфолипидов, в частности ФХ (фосфатидилхолин), является соевый лецитин и/или подсолнечный лецитин. Композиции предпочтительно содержат фосфолипиды, полученные из молока. Предпочтительно композиции содержат фосфолипиды и гликосфинголипиды, полученные из молока.
Предпочтительно полярные липиды находятся на поверхности липидных глобул, что означает в виде покрытия или внешнего слоя после стадии смешивания с) способа. Это преимущественно также приводит к более стабильным липидным глобулам. Подходящим способом определения, находятся ли полярные липиды на поверхности липидных глобул, является лазерная сканирующая микроскопия.
Сопутствующее использование полярных липидов, полученных из молока домашних животных, и триглицеридов, полученных из липидов растительного происхождения, таким образом, позволяет получить покрытые липидные глобулы с покрытием, более похожим на грудное молоко, в то же время, обеспечивая оптимальный жирнокислотный состав. Подходящие имеющиеся на рынке источники для полярных липидов молока представляют собой порошки BAEF, SM2, SM3 и SM4 производства Corman, Salibra производства Glanbia и LacProdan MFGM-IO или PL20 производства Aria. Предпочтительно, по меньшей мере, 25 вес.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 40 вес.%, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 75 вес.% полярных липидов представляют собой полученные из молока полярные липиды.
Липидные глобулы, полученные данным способом, предпочтительно включают сердцевину и предпочтительно покрытие, при этом сердцевина содержит липид, предпочтительно липид растительного происхождения. Предпочтительно сердцевина содержит, по меньшей мере, 90 вес.% триглицеридов, более предпочтительно состоит из триглицеридов. Покрытие предпочтительно содержит полярные липиды, в частности фосфолипиды, при этом не все полярные липиды, из которых состоит композиция, должны содержаться в покрытии. Предпочтительно, по меньшей мере, 50 вес.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 70 вес.%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 85 вес.%, наиболее предпочтительно более 95 вес.% полярных липидов, в частности фосфолипидов, присутствующих в композиции, содержатся в покрытии липидных глобул. Кроме того, не все липиды, предпочтительно липиды растительного происхождения, присутствующие в композиции, обязательно должны содержаться в сердцевине липидных глобул. Предпочтительно, по меньшей мере, 50 вес.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 70 вес.%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 85 вес.%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 95 вес.%, наиболее предпочтительно более 98 вес.% липидов, предпочтительно липидов растительного происхождения, присутствующих в композиции, содержатся в сердцевине липидных глобул.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения требуется жидкую липидную фазу, предоставленную на стадии b), предварительно смешивать с водной фазой, предоставленной на стадии а), до стадии смешивания с). Такая стадия предварительного смешивания предназначена для предоставления предварительной эмульсии. Стадию предварительного смешивания предпочтительно проводят при низком усилии сдвига, как определено здесь. Предпочтительно такую стадию предварительного смешивания проводят в предварительном смесителе, например, смесителе периодического действия, в частности пропеллерном смесителе. В еще одном предпочтительном варианте выполнения предварительное смешивание проводится во время введения липидной фазы в водную фазу без использования предварительного смесителя. Предпочтительно это осуществляется с использованием дозирующего насоса. В частности, дозирующий насос вводит или подает липидную фазу в водную фазу, таким образом, что в водной фазе создается турбулентность, которая приводит к предварительному смешиванию двух фаз с получением в результате грубой эмульсии. Предпочтительно, дозирующий насос прикладывает низкое давление, в частности давление ниже, чем перепад давления, приложенный статическим смесителем.
Преимущественно предварительное смешение обеспечивает, что обе, водная фаза и жидкая липидная фаза, подаются в необходимых количествах в статический смеситель. Поскольку полученные липидные капли являются все еще слишком большими, то стабильная эмульсия не образуется во время предварительного смешивания.
В предпочтительном варианте выполнения водную фазу, жидкую липидную фазу или наиболее предпочтительно обе фазы до стадии предварительного смешивания нагревают до температуры от 40°С до 90°С, предпочтительно от 50°С до 80°С, предпочтительно до 70°С.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения жидкая липидная фаза подается в водную фазу при низком давлении, предпочтительно не более 10 бар, более предпочтительно не более 8 бар.
Настоящее изобретение в предпочтительном способе требует использовать статический смеситель на стадии способа с), который предпочтительно прикладывает низкое усилие сдвига. Однако в особенно предпочтительном варианте выполнения дополнительно требуется использовать такое же усилие сдвига, предпочтительно низкое усилия сдвига, также на стадиях способа, относящихся к предоставленной жидкой липидной фазе на стадии b), а именно к обработке указанной предоставленной жидкой липидной фазы при низком усилие сдвига, в частности к подаче жидкой липидной фазы, предоставленной на стадии b), при низком усилие сдвига в водную фазу до или во время смешивания. Вследствие этого, жидкую липидную фазу, полученную на стадии b), во время ее обработки в способе предпочтительно никогда не подвергают более высоким усилиям сдвига.
Стадия с) способа по изобретению требует смешивания липидной фазы с водной фазой. Предпочтительно смешивание проводят в соотношении от 5 до 50% (вес./вес.), предпочтительно от 10 до 40% (вес./вес.), более предпочтительно от 15 до 30% (вес./вес.) липидной к водной фазе.
В случае если до стадии с) применяют стадию предварительного смешивания, то смешивание проводят в соотношении от 5 до 50% (вес./вес.), предпочтительно от 10 до 40% (вес./вес.), более предпочтительно от 15 до 30% (вес./вес.) липидной к водной фазе.
В контексте изобретения соотношение, например, от 5 до 50% относится к соотношению от 5 частей липидной:95 частей водной фазы до 50 частей липидной:50 частей водной фазы.
Температура во время смешивания, то есть на стадии с) способа, предпочтительно составляет от 40°С до 90°С, предпочтительно от 50°С до 80°С, наиболее предпочтительно 70°С.
В контексте изобретения термин «статический смеситель» относится к устройству для смешивания, в частности в непрерывном режиме, по меньшей мере, двух жидких материалов, в частности водной фазы и жидкой липидной фазы, в частности относится к смесителю, который включает корпус, входное отверстие, выходное отверстие и, по меньшей мере, один неподвижный элемент смесителя, при этом корпус имеет конфигурацию и сконструирован таким образом, чтобы по существу заставить все, предпочтительно все, жидкости смешиваться вдоль, по меньшей мере, одного неподвижного элемента смесителя. Корпус и, по меньшей мере, один элемент смесителя сконструированы таким образом, чтобы позволить потоку жидкости, проходящему через смеситель, быть смешанным неподвижными элементами смесителя.
Таким образом, в изобретении предпочтительно требуется использовать статический смеситель, который имеет конфигурацию и функционирует таким образом, чтобы достичь требуемого распределения частиц по размерам, в частности, таким образом, чтобы достичь перепада давления во время стадии смешивания с) от 0,5 до 30 бар, предпочтительно от 1 до 15 бар, предпочтительно от 2 до 12 бар, предпочтительно от 2 до 10 бар, предпочтительно от 2 до 5 бар, предпочтительно от 3 до 5 бар. Указанный перепад давления определяется как разность давления, установленного при входном отверстии корпуса статического смесителя и выходном отверстии корпуса статического смесителя. Специалист в данной области может легко определить конфигурацию и комплектацию статического смесителя, например длину и диаметр элементов смесителя для достижения требуемого перепада давления.
В контексте изобретения конфигурация указанного статического смесителя предпочтительно определяется размером и формой корпуса и размером и формой, по меньшей мере, одного элемента смесителя, находящегося в нем. В контексте изобретения условиями функционирования, используемыми в статическом смесителе, являются предпочтительно давление, приложенное на входном отверстии статического смесителя, расход потока и скорость композиции, пропускаемой через статический смеситель.
В предпочтительном варианте выполнения статический смеситель функционирует с расходом потока от 1,5 до 8 л/мин, предпочтительно от 2 до 7 л/мин, предпочтительно от 2 до 6 л/мин, предпочтительно от 5 до 7 л/мин, предпочтительно от 4 до 6 л/мин.
В предпочтительном варианте выполнения статический смеситель функционирует со скоростью от 0,3 до 2,5 м/с, предпочтительно от 0,5 до 2 м/с, предпочтительно от 0,5 до 1,5 м/с.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения липидная фаза смешивается с водной фазой на стадии с) способа, предпочтительно в кольцевом цилиндрическом статическом смесителе с диаметром от 2 до 10 мм, предпочтительно от 3 до 7 мм, предпочтительно 4 мм, с расходом потока от 1,5 л/мин до 8 л/мин, предпочтительно от 2,0 л/мин до 7 л/мин, наиболее предпочтительно от 5 л/мин до 7 л/мин или от 4 л/мин до 6 л/мин.
Предпочтительно статический смеситель, использующий указанный расход потока, имеет корпус с диаметром от 2 до 10 мм, предпочтительно от 3 до 7 мм, предпочтительно 4 мм, и длину от 80 до 150 мм, предпочтительно от 90 до 110 мм, в частности 100 мм.
В предпочтительном варианте выполнения скорость потока композиции в статическом смесителе составляет от 5 до 40 м/с, предпочтительно от 10 до 30 м/с, предпочтительно от 10 до 20 м/с.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения давление, приложенное на входном отверстии статического смесителя, составляет от 2 до 30 бар, предпочтительно от 2 до 20 бар, предпочтительно от 2 до 15 бар, предпочтительно от 2 до 12 бар, предпочтительно от 2 до 10 бар, предпочтительно от 2 до 8 бар.
Таким образом, наиболее предпочтительно перепад давления равен давлению, приложенному на входном отверстии статического смесителя, следовательно, на выходном отверстии статического смесителя отсутствует давление. Однако, в другом варианте выполнения давление, приложенное на входном отверстии статического смесителя, больше чем перепад давления, таким образом, на выходном отверстии статического смесителя присутствует давление, например, 5 бар, предпочтительно 3 бар.
Статический смеситель, используемый в изобретении, предпочтительно имеет цилиндрический, например, трубчатый, в частности трубкоподобный или цилиндроподобный, корпус или прямоугольный корпус. Предпочтительно корпус является трубчатым, что означает в форме кольцевого цилиндра. Корпус, предпочтительно трубчатый корпус, имеет предпочтительно диаметр от 3 до 10 мм, предпочтительно от 3 до 8 мм, предпочтительно 4 мм. Корпус содержит, по меньшей мере, одно входное отверстие, предпочтительно одно или два входных отверстия, для подачи поступающих загрузочных жидкостей. Внутри указанного корпуса расположен, по меньшей мере, один элемент смесителя, предпочтительно, по меньшей мере, четыре элемента смесителя, например, перегородка или серия перегородок.
Предпочтительно, статический смеситель имеет, по меньшей мере, 4, предпочтительно, по меньшей мере, 5, предпочтительно, по меньшей мере, 6 элементов смесителя. Наиболее предпочтительно статический смеситель имеет от 6 до 20, предпочтительно от 7 до 18, наиболее предпочтительно от 8 до 16 элементов смесителя.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения, по меньшей мере, один элемент смесителя имеет длину от 3 до 5 мм, в частности 4 мм.
Предпочтительно корпус статического смесителя имеет длину от 80 до 150, предпочтительно от 90 до 110 и предпочтительно 100 мм.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения корпус, в частности трубчатый корпус, имеет диаметр от 3 до 10 мм, предпочтительно от 3 до 8 мм, предпочтительно 4 мм, и длину от 80 до 150 мм, предпочтительно от 90 до 110 мм и предпочтительно 100 мм.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения статический смеситель не содержит подвижного элемента, в частности ротора и вращающегося элемента.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения, по меньшей мере, один элемент смесителя имеет спиральную форму. Таким образом, такой статический смеситель представляет собой спиральный статический смеситель. В еще одном предпочтительном варианте, по меньшей мере, один элемент смесителя имеет пластиноподобную форму. Таким образом, такой статический смеситель представляет собой статический смеситель пластинчатого типа. Предпочтительно, по меньшей мере, один элемент смесителя способен одновременно вызывать разделение характеров течения и радиальное смешивание.
Таким образом, для улучшения смешивания согласно изобретению используют статический смеситель. Статический смеситель диспергирует одну жидкую фазу, то есть жидкую липидную фазу по изобретению, в основной непрерывной фазе, то есть водной фазе по изобретению, с которой она обычно не смешивается, с целью получения эмульсии масло-в-воде. Таким образом, для стадии смешивания способа предпочтительно используют статический смеситель для создания эмульсии, предпочтительно стабильной эмульсии, содержащей липидные глобулы. Предпочтительно, липидная фаза эмульгирует в водной фазе при таких условиях, что образуются крупные липидные глобулы.
Предпочтительно липидную фазу добавляют или вводят в водную фазу незадолго до попадания в статический смеситель. Предпочтительно уже начиная с этого момента и включая его, высоких усилий сдвига следует не допускать в способе по изобретению.
В способе предпочтительно не допускать высоких усилий сдвига. Таким образом, предпочтительно использовать более низкое усилие сдвига по сравнению со стандартной гомогенизацией во время всего способа, предпочтительно, по меньшей мере, начиная с момента введения жира и включая его, что означает, во время и после стадии подачи жидкой липидной фазы в водную фазу, например, до или во время стадии смешивания с).
В целом гомогенизацию используют для эмульгирования липидной фазы в водной фазе для снижения расслоения эмульсии и окисления жирных кислот. В стандартных молочных смесях образуются довольно мелкие глобулы, приводящие к очень стабильной эмульсии. Поскольку способ по изобретению направлен на получение более крупных липидных глобул, то это может привести к менее стабильной эмульсии и более быстрому окислению жирных кислот. Вместо этого, было установлено, что при использовании композиции, полученной данным способом, чрезмерное расслоение эмульсии не происходило в течение 24 ч, а при определении окисления жирных кислот через 18 месяцев хранения, этот показатель, как установили, соответствовал требованиям. Неожиданно, это даже было очень похоже на наблюдаемые характеристики стандартной молочной смеси, несмотря на повышенное количество свободного жира. Присутствие незначительного расслоения эмульсии, как было даже установлено, предпочтительно, поскольку оно имитирует ситуацию во время грудного вскармливания.
В особенно предпочтительном варианте выполнения способа композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, полученную на стадии с), затем повторно нагревают до температуры от 75°С до 85°С, предпочтительно от 78°С до 80°С, для дальнейшего снижения, предпочтительно полного уничтожения патогенных бактерий. Преимущественно, повторное нагревание на этой стадии также приводит к снижению вязкости. Предпочтительно липидные глобулы, также называемые липидными каплями, композиции, полученной способом по изобретению, имеют взвешенный по объему модальный диаметр, по меньшей мере, 1 мкм, и/или представляют собой липидные глобулы, из которых, по меньшей мере, 60 об.% указанных липидных глобул имеют диаметр от 2 до 12 мкм. Предпочтительно липидные глобулы, также называемые липидными каплями, композиции, полученной способом по изобретению, имеют взвешенный по объему модальный диаметр, по меньшей мере, 1 мкм, предпочтительно, по меньшей мере, 2 мкм, более предпочтительно, по меньшей мере, 3 мкм, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 3,5 мкм, еще более предпочтительно около 4 мкм. Предпочтительно взвешенный по объему модальный диаметр должен составлять менее 20 мкм, предпочтительно менее 15 мкм, более предпочтительно менее 10 мкм, более предпочтительно менее 8 мкм. В частности, липидные глобулы композиции, полученной способом по изобретению, имеют взвешенный по объему модальный диаметр от 1 до 20 мкм, предпочтительно от 1 до 15 мкм, предпочтительно от 2 до 12 мкм, предпочтительно от 7 до 12 мкм, предпочтительно от 1 до 10 мкм, предпочтительно от 2 до 8 мкм, более предпочтительно от 3 до 8 мкм, наиболее предпочтительно от 4 до 8 мкм, в частности от 4 до 8 мкм и предпочтительно от 4 до 5 мкм. Термин «взвешенный по объему модальный диаметр» (или модальный диаметр из расчета по объему) относится к диаметру, который присутствует наиболее часто по объему общего количества липидов, или пиковому значению в графическом представлении, имеющем на оси X диаметр и на оси Y объем в %.
Предпочтительно липидные глобулы, также называемые липидными каплями, высушенной распылением композиции, полученной способом по изобретению, представляют собой липидные глобулы, из которых, по меньшей мере, 60%, предпочтительно, по меньшей мере, 65%, предпочтительно, по меньшей мере, 70% (каждое процентное значение - по объему липидных глобул) имеют диаметр от 2 до 12 мкм, предпочтительно от 3 до 11 мкм, предпочтительно от 3 до 5 мкм.
Преимущественно композиция, содержащая липидный и белковый компоненты, имеющая в своем составе крупные липидные глобулы, полученная на стадии с) способа, имеет более низкую кажущуюся динамическую вязкость от 30 до 80 сП за счет более высокой температуры, достигнутой при повторном нагревании. По сравнению с обычными способами происходит снижение вязкости приблизительно на 5 сП. Преимущественно это снижение вязкости приводит в свою очередь к увеличению производительности во время необязательной стадии распылительной сушки.
В особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения композиция полученная после стадии с) способа, используется в качестве молочной смеси, предпочтительно готовой к употреблению жидкой детской смеси первой ступени, детской смеси второй ступени или детского молочка третьей ступени. Детское молочко третьей ступени также считается напитком на основе молока для детей раннего возраста и предназначена для детей в возрасте от 1 до 6 лет, более предпочтительно для детей в возрасте от 1 до 3 лет.
В еще одном особенно предпочтительном варианте композиция полученная на стадии с) способа, является высушенной распылением с применением системы распыления, предпочтительно системы распыления низкого сдвига, предпочтительно использующей двухпоточную форсунку или центробежный распылитель, для получения высушенной распылением композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, имеющей в своем составе липидные глобулы.
В особенно предпочтительном варианте выполнения общее содержание сухих веществ композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, в частности смеси, предназначенной для распыления, имеет содержание сухих веществ от 30 до 65 вес.%, предпочтительно от 40 до 60 вес.%, более предпочтительно от 50 до 60 вес.%.
Композиция полученная после стадии с) способа по изобретению, имеет в своем составе крупные липидные глобулы и преимущественно и предпочтительно имеет более низкую кажущуюся динамическую вязкость, которая предпочтительно на необязательной последующей стадии распылительной сушки обеспечивает более высокое общее содержание сухих веществ, которое является экономически очень выгодным.
В контексте изобретения термин «распылительная сушка» относится к процессу превращения исходного материала из жидкого состоянии в сухую порошкообразную форму, в частности распылением исходного материала в горячий сушильный агент. Предпочтительно распылительная сушка включает стадию распыления жидкого исходного материала на мелкие капли, смешивания этих капель с потоком нагретого газа, позволяющим жидкости испариться, а высушенным твердым частицам остаться, и необязательного отделения высушенного продукта от собранного потока газа.
Предпочтительно жидкий исходный материал может представлять собой раствор, суспензию, эмульсию, гель или пасту и должен быть способен к распылению. Способ предпочтительно включает объединение высокодисперсной жидкости и достаточного объема горячего газа, в частности воздуха, для обеспечения испарения и сушки жидких капель, полученных распылением. Предпочтительно, воздух поставляет тепло для испарения и транспортирует высушенный продукт в накопитель.
В контексте изобретения распылитель представляет собой оборудование, которое разбивает большой объем жидкости на мелкие капли, образующие аэрозоль.
В контексте изобретения центробежный распылитель, называемый также круговым или дисковым распылителем, представляет собой распылитель, который использует энергию высокоскоростного вращающегося барабана для разделения большого объема жидкости на капли. Предпочтительно, исходный материал подается в центр барабана, растекается по поверхности к периферии и распадается на капли, когда он покидает барабан.
После распыления жидкость приводится в непосредственный контакт с нагретым газом для испарения, которое происходит одинаково с поверхности всех капель внутри сушильной камеры. Нагретый газ предпочтительно подается в камеру воздушным диспергатором, который обеспечивает равномерное поступление газа во все части камеры.
В системе распыления, предпочтительно в системе распыления низкого сдвига, согласно изобретению, далее называемой также распылительной сушилкой, используется центробежный распылитель, называемый также круговым распылителем, или двухпоточную форсунку, которые оба предпочтительно прикладывают низкие усилия сдвига к композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, предназначенной для распылительной сушки.
Одновременно применением распылительной сушки в способе по изобретению можно достигнуть более высокой температуры тления, в частности температуры тления от 190°C до 210°C, предпочтительно от 195°C до 200°C, во время распылительной сушки, что предпочтительно и выгодно позволяет использовать более высокие температуры во время распылительной сушки, приводящие к повышению производительности распылительной сушилки. В способах уровня техники достижимая температура тления обычно составляет около 185°С.
Таким образом, предпочтительно и преимущественно для композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, полученной на стадии с) способа, температура тления является более высокой, что обеспечивает условия для более высокой температуры во время распылительной сушки, которая является с экономической точки зрения преимуществом. Не желая быть связанными теорией, более высокая температура тления может быть результатом снижения площади поверхности крупных липидных глобул.
В контексте изобретения термин «температура тления» означает температуру, при которой в продукте начинается экзотермическая реакция, что означает, когда достигается определенное количество энергии. Это обычно происходит в комках продукта, что изолируют сердцевину комка и обеспечивают повышение температуры. Для этого требуется определенная начальная температура и определенный период времени для начала. Когда начинается реакция, то порошкообразный продукт начинает самовоспламеняться, и чем выше температура, тем быстрее протекает реакция. Следовательно, с точки зрения безопасности существует максимальная температура, при которой порошок можно высушить. Сушка при более высокой температуре несет риск образования источника воспламенения, который может привести к взрыву в сушилке. Таким образом, температура тления означает температуру самовоспламенения, которая различается для каждого конкретного порошка и зависит от целого ряда переменных факторов. Способ по изобретению предпочтительно обеспечивает более высокую температуру тления, которая означает температуру, при которой существует риск самовоспламенения порошка, выше, чем в известных способах.
Предпочтительно на стадии распылительной сушки с применением системы распыления, предпочтительно системы распыления низкого сдвига, используют насос, предпочтительно насос низкого давления, для контроля подачи композиции, полученной на стадии с), в распылительную сушилку. Предпочтительно указанный насос использует усилия сдвига не более, чем приложенные статическим смесителем на стадии с). Таким образом, предпочтительно усилия сдвига, воздействующие на липидные глобулы, на последующей стадии распылительной сушки, в частности стадии подачи, в частности прокачки, не превышают усилия сдвига, испытанные во время смешивания. Предпочтительно используют объемный насос для контроля подачи смеси в распылительную сушилку. Объемный насос заставляет жидкость двигаться захватом фиксированного количества жидкости и последующим перемещением захваченного объема жидкости в выгрузную трубу.
Если для распылительной сушки используют двухпоточную форсунку, далее также называемую двухпоточным распылителем, то давление предпочтительно является максимально низким без загрязнения распылительной сушилки, которое привело бы к излишней очистке. Предпочтительно используют двухпоточную форсунку с давлением не более 10 бар, предпочтительно не более 8 бар, более предпочтительно от 1,5 до 5 бар, наиболее предпочтительно от 2,5 до 4 бар.
Предпочтительно настоящее изобретение относится к способу, который определен выше, в котором давления и воздуха, и жидкости, используемые для распылительной сушки, составляют не более 10 бар, предпочтительно не более 8 бар, более предпочтительно от 1,5 до 5 бар, более предпочтительно от 2,5 до 4 бар, предпочтительно, если используется двухпоточная форсунка.
Двухпоточные форсунки (2F форсунки) имеются на рынке. Форсунки могут быть снабжены внешним колпачком смешивания или внутренним колпачком смешивания. Внутренние 2F форсунки имеют преимущество обладать немного более низкими энергетическими потребностями. Внутренние и внешние 2F форсунки дают разные углы распыления, и от конструкции используемой сушилки будет зависеть, какой тип 2F форсунки является предпочтительным. Это легко определяется специалистом в данной области.
Давление, используемое для двухпоточной форсунки, может различаться в зависимости от используемой определенной модели, но может быть определено соответствующим образом специалистом в данной области, при условии, что липидные глобулы, полученные на стадии смешивания, не подвергаются более высоким усилиям сдвига, чем испытанные во время смешивания.
В предпочтительном варианте выполнения и стадию способа с), которая означает смешивание липидной и водной фаз, и распылительную сушку проводят в условиях приложения низкого усилия, предпочтительно усилия сдвига, к обрабатываемой композиции.
Предпочтительные двухпоточные форсунки имеют предпочтительно особенно высокую производительность распыления, которая выгодна для рентабельного производства. Кроме того, предпочтительное использование двухпоточной форсунки позволяет применение значительно более низкого давления во время распылительной сушки, которое предпочтительно приводит к снижению усилий сдвига, прикладываемых к липидным глобулам. В способах распылительной сушки, известных в данной области, используют давление до 200-300 бар. В предпочтительном варианте выполнения способа давление, используемое для распылительной сушки, составляет не более 10 бар, предпочтительно ниже 10 бар, предпочтительно не более 9 бар, предпочтительно ниже 9 бар, более предпочтительно не более 8 бар, предпочтительно ниже 8 бар, предпочтительно не более 5 бар, предпочтительно ниже 5 бар, предпочтительно не более 4 бар, предпочтительно ниже 4 бар, предпочтительно не более 3,5 бар, предпочтительно ниже 3,5 бар, предпочтительно от 1,5 до 5 бар, наиболее предпочтительно от 2,5 до 4 бар, предпочтительно от 2,7 до 3,5 бар, в частности 3 бар.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения центробежный распылитель используют для распылительной сушки. Предпочтительно центробежный распылитель имеет конфигурацию и функционирует таким образом, чтобы достичь требуемого распределения частиц по размерам в полученной композиции.
В контексте изобретения конфигурация указанного центробежного распылителя предпочтительно определяется диаметром барабана.
В контексте изобретения условиями функционирования, используемыми в центробежном распылителе, предпочтительно являются окружная скорость барабана, скорость вращения барабана и входная температура воздуха, вводимого в распылительную сушилку.
В частности, в изобретении используют центробежный распылитель, имеющий диаметр барабана от 100 до 250 мм, предпочтительно от 100 до 150 мм, более предпочтительно 120 мм. Кроме того, в предпочтительном варианте выполнения изобретения центробежный распылитель функционирует с окружной скоростью барабана от 50 до 120 м/с, предпочтительно от 60 до 100 м/с, более предпочтительно от 65 до 95 м/с, наиболее предпочтительно от 70 до 90 м/с.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения скорость вращения, используемая в центробежном распылителе, далее также называемая скоростью барабана, составляет от 10000 до 15000 об/мин (оборотов в минуту), предпочтительно от 11000 до 14000 об/мин, предпочтительно от 11000 или 14000 об/мин.
Вышеуказанные параметры диаметра барабана, окружной скорости и скорости барабана центробежного распылителя взаимосвязаны, что означает, что если изменяется один, то другие два также изменяются. В контексте изобретения окружная скорость является наиболее предпочтительным параметром.
Кроме того, в предпочтительном варианте выполнения изобретения входная температура, используемая в системе распыления, которая подразумевает распылительную сушилку, составляет от 160°С до 210°С, предпочтительно от 170°С до 200°С, предпочтительно от 175°С до 195°С, предпочтительно 175°С или 193°С.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения систему распыления, в частности центробежный распылитель, используют с окружной скоростью от 65 до 95 м/с, предпочтительно от 70 до 90 м/с, и входной температурой распылительной сушилки от 160°C до 210°C. Кроме того, в предпочтительном варианте выполнения изобретения систему распыления используют с окружной скоростью от 65 до 95 м/с, предпочтительно от 70 до 90 м/с, и входной температурой распылительной сушилки 193°C. Кроме того, в предпочтительном варианте выполнения изобретения систему распыления используют с окружной скоростью от 65 до 95 м/с, предпочтительно от 70 до 90 м/с, и входной температурой распылительной сушилки 175°C.
Газ, используемый для распыления с использованием двухпоточной форсунки, предпочтительно является сжатым воздухом. Предпочтительно газ, используемый для сушки, является предпочтительно фильтрованным атмосферным воздухом. Соотношение газ/жидкий поток (кг/кг) предпочтительно составляет от 1:1 до 1:4, предпочтительно от 1:1 до 1:3, в частности 1:2.
Кроме того, предпочтительно сушильный газ имеет входную температуру, по меньшей мере, 150°С, предпочтительно, по меньшей мере, 160°С, предпочтительно, по меньшей мере, 170°С, предпочтительно, по меньшей мере, 175°С, предпочтительно, по меньшей мере, 180°С, предпочтительно, по меньшей мере, 190°С, более предпочтительно 193°С или 195°С.
Предпочтительно высушенную распылением композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, получают после распылительной сушки согласно изобретению в виде высушенного распылением порошка, который предпочтительно можно затем фасовать в подходящие контейнеры. Таким образом, в одном из вариантов выполнения композиция находится в твердой форме, предпочтительно высушенной распылением форме, предпочтительно порошкообразной форме.
В особенно предпочтительном варианте выполнения дополнительные компоненты, которые уже присутствуют в сухом виде, например, некоторые минеральные вещества, витамины и неперевариваемые олигосахариды, подмешивают в сухом виде в высушенную распылением композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, до ее фасовки в контейнеры.
Однако высушенная распылением композиция может также находиться в жидком виде, предпочтительно после разведения полученной высушенной распылением формы водной средой.
Преимущественно крупные липидные глобулы, которые предпочтительно покрытые мембраной из полярных липидов, и таким образом более похожих диаметром и составом на липидные глобулы натурального грудного молока, также сохраняются после необязательной распылительной сушки, в частности после последующего разведения водной средой. Таким образом, при разведении водой высушенная распылением композиция, полученная данным способом, все равно проявляет эти свойства.
В случае если компоненты, указанные здесь, которые добавляют или в водную или в липидную фазу, чувствительны к температуре(ам) или условиям, используемым во время любой из стадий способа по изобретению, то их также можно добавить в более поздний момент процесса, например, после смешивания и до необязательной распылительной сушки, или даже после распылительной сушки.
Настоящее изобретение также относится к композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, которая является жидкой, имеющей в своем составе липидные глобулы с взвешенным по объему модальным диаметром, по меньшей мере, 1 мкм, и/или представляющие собой липидные глобулы, из которых, по меньшей мере, 60%, предпочтительно, по меньшей мере, 65%, предпочтительно, по меньшей мере, 70 об.% указанных липидных глобул имеют диаметр от 2 до 12 мкм, предпочтительно от 3 до 11 мкм, предпочтительно от 3 до 5 мкм. Кроме того, полученные липидные глобулы имеют взвешенный по объему модальный диаметр, по меньшей мере, 1 мкм, предпочтительно, по меньшей мере, 2 мкм, более предпочтительно, по меньшей мере, 3 мкм, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 3,5 мкм, наиболее предпочтительно около 4 мкм, получаемые, предпочтительно приготовленные, согласно способу по изобретению. Предпочтительно взвешенный по объему модальный диаметр должен составлять менее 20 мкм, предпочтительно менее 15 мкм, предпочтительно менее 10 мкм, более предпочтительно менее 8 мкм. В частности, липидные глобулы в композиции, полученной способом по изобретению, имеют взвешенный по объему модальный диаметр от 1 до 20 мкм, предпочтительно от 1 до 15 мкм, предпочтительно от 2 до 12 мкм, предпочтительно от 7 до 12 мкм, предпочтительно 1 до 10 мкм, предпочтительно от 2 до 8 мкм, более предпочтительно от 3 до 8 мкм, наиболее предпочтительно от 4 до 8 мкм, в частности от 4 до 8 мкм и предпочтительно от 4 до 5 мкм.
Настоящее изобретение также относится к предпочтительно высушенной распылением композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, имеющей в своем составе липидные глобулы, из которых, по меньшей мере, 60%, предпочтительно, по меньшей мере, 65%, предпочтительно, по меньшей мере, 70% (каждое процентное значение - по объему липидных глобул) имеют диаметр от 2 до 12 мкм, предпочтительно от 3 до 11 мкм, предпочтительно от 3 до 5 мкм.
Предпочтительно липидные глобулы, называемые также липидными каплями, композиции, предпочтительно высушенной распылением композиции, полученной способом по изобретению, представляют собой липидные глобулы, из которых, по меньшей мере, 60%, предпочтительно, по меньшей мере, 65%, предпочтительно, по меньшей, 70% (каждое процентное значение - по объему липидных глобул имеют диаметр от 2 до 12 мкм, предпочтительно от 3 до 11 мкм, предпочтительно от 3 до 5 мкм.
Настоящее изобретение также относится к высушенной распылением композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, имеющей в своем составе липидные глобулы с взвешенным по объему модальным диаметром, по меньшей мере, 1 мкм, и/или липидные глобулы, из которых, по меньшей мере, 60 об.% указанных липидных глобул имеют диаметр от 2 до 12 мкм. Настоящее изобретение также относится к высушенной распылением композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, имеющей в своем составе липидные глобулы с взвешенным по объему модальным диаметром, по меньшей мере, 1 мкм, предпочтительно, по меньшей мере, 2 мкм, более предпочтительно, по меньшей мере, 3 мкм, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 3,5 мкм, наиболее предпочтительно около 4 мкм, получаемой, предпочтительно приготовленной, согласно способу по изобретению. Предпочтительно взвешенный по объему модальный диаметр должен составлять менее 20 мкм, предпочтительно менее 15 мкм, предпочтительно менее 10 мкм, более предпочтительно менее 8 мкм. В частности, высушенные распылением липидные глобулы композиции, полученной способом по изобретению, имеют взвешенный по объему модальный диаметр от 1 до 20 мкм, предпочтительно от 1 до 15 мкм, от 2 до 12 мкм, предпочтительно от 7 до 12 мкм, предпочтительно от 1 до 10 мкм, предпочтительно от 2 до 8 мкм, более предпочтительно от 3 до 8 мкм, наиболее предпочтительно от 4 до 8 мкм, предпочтительно от 4 до 5 мкм. Композиции, полученные согласно способу, обладают улучшенными порошковыми свойствами и улучшенной однородностью. Кроме того, содержание жира и распределение частиц по размерам в данных композициях является хорошо контролируемым. Было установлено, что порошкообразная композиция, полученная данным способом, имела хорошую стабильность в течение срока годности. Порошок обладал отличными свойствами смачиваемости и растворимости при разведении водой, которые были улучшены по сравнению с порошком стандартного состава с более мелкими липидными глобулами.
Предпочтительно композиция полученная после смешивания, или высушенная распылением композиция полученная после необязательной распылительной сушки, приготовленная способом по изобретению, представляет собой питательную или фармацевтическую композицию, предпочтительно детскую смесь первой или второй ступени, или детское молочко третьей ступени. Таким образом, предпочтительно композиции являются жидкими или порошкообразными, подходящими для приготовления жидкой композиции после разведения водным раствором, предпочтительно водой. Преимущественно размер липидных глобул и покрытие с полярными липидами, если они присутствуют, остаются такими же после необязательной распылительной сушки и последующего разведения. Предпочтительно высушенную распылением композицию по изобретению разводят предпочтительно водой непосредственно перед употреблением. Это обеспечит стабильность эмульсии, хотя незначительное расслоение эмульсии может произойти за счет крупных липидных глобул композиции. Незначительное расслоение эмульсии выгодно, поскольку это также приближает к условиям грудного вскармливания.
Таким образом, композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, или высушенную распылением композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, по изобретению предпочтительно вводят субъекту-человеку в возрасте не более 36 месяцев, предпочтительно не более 18 месяцев, более предпочтительно не более 12 месяцев, еще более предпочтительно не более 6 месяцев. В частности, композиции, полученные данным способом, предназначены и приготовлены для обеспечения ежедневных потребностей в питательных веществах субъекта-человека в возрасте не более 36 месяцев, в частности младенца в возрасте не более 24 месяцев, еще более предпочтительно младенца в возрасте не более 18 месяцев, наиболее предпочтительно в возрасте не более 12 месяцев. Следовательно, композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, или высушенную распылением композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, используют для кормления субъекта-человека. Преимущественно, как было установлено, введение композиции, имеющей в своем составе крупные липидные глобулы, предпочтительно покрытые полярными липидами, предотвращает или снижает риск ожирения и улучшает конституцию, то есть увеличивает мышечную массу тела и снижает жировую массу, в более позднем возрасте.
После необязательной распылительной сушки композиция по изобретению находится соответственно в порошкообразной форме, которую предпочтительно можно разводить водой с получением жидкости. В предпочтительном варианте выполнения предусматривается добавление водной среды, предпочтительно воды, в высушенную распылением композицию, полученную таким образом, чтобы получить жидкую или полужидкую разведенную композицию, высушенную распылением композицию по изобретению. Таким образом, настоящее изобретение также относится к жидкой или полужидкой разведенной композиции, содержащей высушенную распылением композицию, полученную после распылительной сушки согласно способу, в водной среде. Если высушенная распылением композиция находится в жидкой форме, то предпочтительный вводимый ежедневно объем находится в диапазоне от около 80 до 2500 мл, более предпочтительно от около 450 до 1000 мл в сутки. Такие количества также являются предпочтительными для жидкой композиции, содержащей липидный и белковый компоненты.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения изобретения твердую высушенную распылением композицию или жидкую разведенную высушенную распылением композицию, а также жидкую композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, можно обогатить, по меньшей мере, одним дополнительным веществом, в частности фармацевтическим или питательным действующим веществом, с получением фармацевтической или питательной композиции, содержащей высушенную распылением разведенную или жидкую композицию.
В данном документе и в его формуле изобретения глагол «содержать» и его сочетания используют в его неограничивающем смысле, означающем, что объекты, следующие за словом, включены, но объекты, конкретно не указанные, не исключены. Кроме того, ссылка на элемент неопределенным артиклем «а» или «an» не исключает возможности того, что присутствует более одного элемента, если контекст явно не требует одного и только одного из элементов. Таким образом, неопределенный артикль «а» или «an» обычно означает «по меньшей мере, один».
Другие предпочтительные варианты выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы.
Далее настоящее изобретение описано посредством следующего примера и прилагаемыми фигурами.
На фигурах представлено:
на фиг.1 представлена блок-схема способа, также описанного в примере, в которой комп. расшифровывается как компоненты и блоки со сплошными линиями обозначают водную фазу, блоки с двойными линиями обозначают липидную фазу, и блоки с жирными линиями обозначают смесь, то есть эмульсию обеих фаз;
на фиг.2 представлена блок-схема другого варианта выполнения способа с использованием такого же изображения, как описано на фиг.1, приведенного выше; и
на фиг.3 показано распределение частиц по размерам в различных молочных смесях по изобретению.
ПРИМЕР
Молочную смесь получали в виде порошка, содержащего на кг конечного продукта около 4800 ккал, около 247 г липидов, около 540 г перевариваемых углеводов, около 41 г неперевариваемых олигосахаридов и около 97 г белка. Композицию получали с использованием порошкообразной плазмы пахты, обогащенной молочными фосфолипидами, смеси растительных масел (жира), деминерализованной сухой сыворотки (белка), лактозы и неперевариваемых олигосахаридов. Также использовали витамины, минеральные вещества, микроэлементы, которые известны в данной области.
Количество порошкообразной плазмы пахты было таким, что в конечной композиции присутствовало 1,62 вес.% фосфолипидов от общего количества липидов.
Водную фазу, содержащую порошкообразную пахту, белок и перевариваемые углеводы, и другие компоненты, за исключением жира и жирорастворимых витаминов, получали так, как известно в данной области. Содержание сухих веществ в водной фазе составляло от 30 до 48 вес.%. Смесь нагревали до 50°С.
Жировую фазу получали так, как известно в данной области. Смесь растительных масел также нагревали до 50°С и добавляли в водную фазу в соотношении вес./вес. от 15 до 30 и предварительно смешивали перемешиванием с использованием пропеллерной мешалки Typhoon (смотри фиг.1). Общее содержание сухих веществ в смеси жировой и водной фаз составляло от 40 до 60 вес.%.
Предварительная эмульсия, полученная после стадии предварительного смешивания, содержит после предварительного смешивания в течение десяти минут липидные глобулы с модальным диаметром по объему 15,97 мкм и после предварительного смешивания в течение одного часа липидные глобулы с модальным диаметром по объему 15,82 мкм.
Предварительную эмульсию подавали в статический смеситель (Primix, PMS4-6-316L-SAN), имеющий цилиндроподобный корпус длиной 100 мм. Корпус статического смесителя имел длину 100 мм и диаметр 4 мм. Водную и жировую фазу тщательно смешивали прокачкой предварительно смешанной смеси через статический смеситель с различными потоками с целью эмульгирования липидной фазы в водной фазе.
В приведенной ниже таблице указано давление, приложенное на входном отверстии корпуса, и перепад давления, достигнутый при пропускании через статический смеситель, и определенное измерением и вычитанием давления на выходном отверстии.
Из таблицы видно, что полученная в результате эмульсия покидает статический смеситель при отсутствии давления.
В таблице также показан использованный поток через статический смеситель.
| Таблица | ||||
| Тип смесителя (диаметр) | Поток | Давление на входном отверстии | Перепад давления между входным и выходным отверстиями (бар) | Модальный диаметр по объему |
| 4 мм | 5,7 л/мин | 5,0 | 5,0 | 7,1 мкм |
| 4 мм | 2,0 л/мин | 2,3 | 2,3 | 12,0 мкм |
| 4 мм | 3,0 л/мин | 4,5 | 4,5 | 10,0 мкм |
Размер липидных глобул в конечной эмульсии измеряли с использованием Mastersizer 2000 (Malvern Instruments, Малверн Англия). Модальный диаметр по объему зависит от потока через статический смеситель.
На фиг.3 показано распределение частиц по размерам в различных образцах молочной смесь, полученных в процессе производства с использованием способа. Во время процесса производства отбирали 3 различных образца для определения распределения частиц по размерам.
Показано, что липидные глобулы имеют модальный диаметр по объему от 7 до 12 мкм в зависимости от потока, и имеют относительно узкое распределение по размерам.
Не желая быть связанными теорией, это происходит, как если бы падение высокого давления достигало результатов в получении наиболее предпочтительных размеров липидных глобул.
Чем выше скорость потока, тем меньше становятся липидные глобулы. Таким образом, в частности контроль и установление давления, используемого для статического смесителя, обеспечивает размер частиц, контролируемый и ориентированный на предоставление липидных глобул требуемого размера.
В этом примере липидные глобулы, полученные после смешивания на стадии с), не подвергали распылительной сушке. Однако, как видно из фиг.2, процесс в примере можно далее продолжить, чтобы подвергнуть полученную эмульсию стадии распылительной сушки.
1. Способ получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, которая представляет собой детскую смесь первой или второй ступени или детское молочко третьей ступени и имеет в своем составе липидные глобулы, включающий стадии:
а) получения водной фазы с содержанием сухих веществ от 10 до 60 вес.% от общего веса водной фазы, которая содержит, по меньшей мере, один белковый компонент,
b) получения жидкой липидной фазы, которая содержит, по меньшей мере, один липид, и
с) смешивание липидной фазы с водной фазой в соотношении от 5 до 50% (вес./вес.) с использованием статического смесителя для получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, имеющей в своем составе липидные глобулы, при этом липидные глобулы имеют взвешенный по объему модальный диаметр от 1 мкм до 15 мкм.
2. Способ по п.1, в котором жидкую липидную фазу, предоставленную на стадии b), предварительно смешивают с водной фазой, предоставленной на стадии а), до смешивания на стадии с).
3. Способ по п.1, в котором статический смеситель прикладывает низкое усилие сдвига во время смешивания.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором липидные глобулы имеют взвешенный по объему модальный диаметр, по меньшей мере, 1,0 мкм и/или в котором, по меньшей мере, 60 об.% указанных липидных глобул имеют диаметр от 2 до 12 мкм.
5. Способ по любому из пп.1-3, в котором белковый компонент выбирают из группы, состоящей из обезжиренного молока, сыворотки, сывороточного белка, изолята сывороточного белка, гидролизата сывороточного белка, казеина, гидролизата казеина и соевого белка.
6. Способ по любому из пп.1-3, в котором водная фаза содержит, по меньшей мере, один дополнительный компонент, выбранный из группы, состоящей из перевариваемых углеводов, предпочтительно лактозы, неперевариваемых углеводов, витаминов и минеральных веществ.
7. Способ по любому из пп.1-3, в котором статический смеситель, используемый на стадии с), имеет конфигурацию и функционирует таким образом, чтобы достичь перепада давления от 2 до 30 бар между входным и выходным отверстиями статического смесителя.
8. Способ по любому из пп.1-3, в котором корпус статического смесителя, используемого на стадии с), имеет кольцевую цилиндрическую форму и имеет длину от 80 до 150 мм и диаметр от 2 до 10 мм.
9. Способ по любому из пп.1-3, в котором статический смеситель, используемый на стадии с), функционирует с расходом потока от 1,5 до 8 л/мин.
10. Способ по любому из пп.1-3, в котором композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, полученную на стадии с), получают при низком давлении, предпочтительно не более 10 бар.
11. Способ по любому из пп.1-3, в котором водную фазу предоставляют с содержанием сухих веществ от 30 до 50 вес.% от общего веса водной фазы.
12. Способ по любому из пп.1-3, в котором после стадии а) и до стадии с) водную фазу стерилизуют или пастеризуют.
13. Способ по любому из пп.1-3, в котором композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, полученную на стадии с), нагревают до температуры от 75°C до 85°C.
14. Способ по любому из пп.1-3, в котором водная фаза, липидная фаза или водная и липидная фазы содержат полярные липиды, предпочтительно фосфолипиды, в количестве от 0,5 до 20 вес.% от общего количества липидов в композиции.
15. Способ по любому из пп.1-3, в котором композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, полученную на стадии с), подвергают распылительной сушке с применением системы распыления, использующей двухпоточную форсунку или центробежный распылитель, для получения высушенной распылением композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, имеющей в своем составе липидные глобулы.
16. Способ по п.15, в котором давление, используемое для распылительной сушки, составляет не более 10 бар при применении двухпоточной форсунки.
17. Способ по п.15, в котором входная температура сушильного газа, используемого для распылительной сушки, составляет, по меньшей мере, 150°С.
18. Способ по п.16, в котором входная температура сушильного газа, используемого для распылительной сушки, составляет, по меньшей мере, 150°С.
19. Композиция, содержащая липидный и белковый компоненты, имеющая в своем составе липидные глобулы с взвешенным по объему модальным диаметром, по меньшей мере, 1 мкм и/или липидные глобулы, из которых, по меньшей мере, 60 об.% указанных липидных глобул имеют диаметр от 2 до 12 мкм, полученная способом по любому из пп.1-18.
20. Композиция по п.19, в которой липидные глобулы имеют взвешенный по объему модальный диаметр менее 15 мкм.
21. Высушенная распылением композиция, полученная способом по любому из пп.15-18.
22. Композиция, содержащая липидный и белковый компоненты, по п.19 или 20 или высушенная распылением композиция по п.21, которая представляет собой детскую смесь первой или второй ступени или детское молочко третьей ступени.
