Карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью для использования в качестве ингибитора комкования

Изобретение относится к применению карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования, к способу предотвращения комкования, к композиции, содержащей ингибитор комкования, а также к способу получения подобной композиции. Предложено применение карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, причем указанная, по меньшей мере, одна кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты и их смесей, при этом диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника, и при этом карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью содержит нерастворимую, по меньшей мере, частично кристаллическую кальциевую соль аниона указанной, по меньшей мере, одной кислоты, которая образуется на поверхности природного измельченного или осажденного карбоната кальция, и при этом частицы карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеют среднеобъемный диаметр зерна d50 от 0,1 до 50 мкм. Изобретение обеспечивает разработку агентов, препятствующих комкованию, которые высокоэффективны против комкования при низкой концентрации, нетоксичны и могут быть приготовлены легко и недорого. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил., 6 табл., 4 пр.

 

Настоящее изобретение относится к применению карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования, к способу предотвращения комкования, к композиции, содержащей ингибитор комкования, где композиция выбрана из группы, состоящей из пищевой композиции, кормовой композиции, нутрицевтического состава и косметической композиции, а также к способу получения подобной композиции.

Композиции в форме частиц, такие как соль, сахар, порошкообразная смесь для пудинга или суп в пакетике, часто слеживаются, и этот феномен известен также как комкование. Комкование может происходить практически при любой температуре и практически при любой относительной влажности, но в большинстве случаев более высокая температура или более высокая относительная влажность вызывают более заметную проблему комкования. Часто указанное происходит в том случае, если условия хранения не контролируются, например, в порошковых композициях, таких как соль, сахар или специи в частных домашних хозяйствах. Обычно указанные композиции или изделия продаются в бумажных пакетах или картонных коробках, которые проницаемы для воздуха и влаги, и хранятся в кухонном шкафу, а потому находятся в шкафу в условиях окружающей среды без защиты или контроля.

При комковании происходит затвердевание подобных композиций в форме частиц, и в течение определенного периода времени в композиции в форме частиц образуются агрегаты или комки. Подобные агрегаты могут вызвать множество проблем и привести к экономическим потерям. Например, затвердевшие порошки не пригодны в дальнейшем для приготовления смесей или не могут быть надлежащим образом дозироваться с использованием автоматизированных установок. В таком случае указанные продукты необходимо подвергнуть обработке в молотковой мельнице, или переплавить, или просто выбросить, что может привести к огромным дополнительным затратам и к потерям средств. Потребители часто считают потерей качества, если композиции в форме частиц, такие как соль или сахар, теряют через некоторое время способность свободно пересыпаться и образуют комки в упаковке.

Сейчас большинство производителей используют ингибиторы комкования, чтобы регулировать, снижать или предотвращать комкование веществ в форме частиц, таких как порошки или гранулы.

Примерами типичных ингибиторов комкования являются пшеничная мука, нативный крахмал, карбонат кальция, фосфаты, диоксид кремния или силикат кальция. Например, в патенте США №5149552 раскрыты кальциевые соли лимонной кислоты, которые могут быть использованы в качестве ингибиторов комкования в подслащенных фруктозой порошковых безалкогольных напитках. В EP 1249271 в качестве ингибиторов комкования в порошкообразных композициях используют оксиды щелочных металлов или гидроксиды щелочноземельных металлов, такие как MgO, CaO, Mg(OH)2, Ca(OH)2, Mg(OH)2⋅Ca(OH)2, и их смеси. В патенте США №3227960 раскрыты гиперфосфаты щелочноземельных металлов, которые могут быть использованы в качестве ингибиторов комкования в солях в форме частиц, такие как моногидрат монокальцийфосфата (MCP). В US 2004/0109927 раскрыты ингибиторы комкования на основе карбонатов, содержащие вещество сердцевины на основе карбоната и инкапсулирующее средство, которое обладает гидрофобными свойствами. В зависимости от области применения указанные ингибиторы комкования могут иногда использоваться в больших количествах для регулирования, снижения или предотвращения комкования в требуемых композициях.

Однако во многих областях применения и, в особенности в пищевой промышленности добавки, подобные ингибиторам комкования, должны быть помечены в списке ингредиентов с указанием количества, содержащегося в соответствующей композиции или продукте. Поэтому желательно использовать ингибиторы комкования в небольших количествах.

Ингибиторы комкования, которые могут использоваться в меньших количествах, обладая хорошей эффективностью против комкования, представляют собой осажденные частицы диоксида кремния. В Европейском патенте №0494942 раскрыт боргидрид натрия, содержащий ингибитор комкования на основе диоксида кремния. Подобные частицы диоксида кремния (например, частицы высокодисперсного или осажденного диоксида кремния) можно добавлять в количестве от 0,05 до 2% масс. в пересчете на массу боргидрида натрия. Известно, что осажденный оксид кремния состоит из первичных частиц (которые также называют мельчайшими частицами), которые агрегируются с вторичными частицами (которые также называют агрегатами). Указанные первичные частицы, из которых состоит осажденный диоксид кремния, как правило, представляют собой наночастицы с размером меньше 100 нм (Handbook of Fillers for Plastic, edited by Harry S. Katz and John V. Milewski, Van Nostrand Reinhold, ISBN 0-442-26024-5, p. 170, chapter 2.2.2. Particle Size). Например, ингибитор комкования на основе диоксида кремния в ЕР 0494942 имеет первичные частицы с размером от 1 до 20 нм.

Тем не менее, наночастицы являются весьма спорной, эмоциональной темой для обсуждения в области разработки пищевых, кормовых, нутрицевтических и косметических композиций. В зависимости от выбранного вещества, может оказаться невыясненным, наносят ли полученные из него наночастицы вред здоровью человека, а поэтому продукты, помеченные подобным образом, могут быть отвергнуты потребителями. Кроме того, в настоящее время Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) интенсивно обсуждает вопрос о том, должны ли пищевые ингредиенты, содержащие определенные наночастицы, быть специальным образом помечены на конечной упаковке.

Принимая во внимание вышесказанное, существует постоянная потребность в агентах, которые могут регулировать, снижать или предотвращать комкование и устраняют недостатки предшествующего уровня техники.

Таким образом, целью настоящего изобретения является разработка средств, которые могут быть использованы для регулирования, снижения или предотвращения комкования композиций в форме частиц. Еще одной целью настоящего изобретения является разработка агентов, препятствующих комкованию, которые высоко эффективны против комкования при низкой концентрации.

Целью настоящего изобретения является также разработка ингибиторов комкования, которые не представляют собой наночастицы или не состоят из наночастиц. Целью настоящего изобретения является также разработка ингибиторов комкования, которые нетоксичны и, следовательно, могут быть использованы в композициях, которые предназначены для использования в пищевых композициях, кормовых композициях, нутрицевтических составах или косметических композициях. Другой целью настоящего изобретения является разработка ингибиторов комкования, которые могут быть приготовлены легко и недорого.

Вышеуказанные и другие цели достигаются объектом настоящего изобретения, определенным в данном описании в независимых пунктах формулы изобретения.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предлагается использование карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования, при этом карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается способ регулирования, снижения или предотвращения комкования композиции в форме частиц, при этом указанный способ включает стадию добавления карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в композицию в форме частиц, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предлагается композиция, содержащая ингибитор комкования, где ингибитор комкования включает карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника, где композиция выбрана из группы, состоящей из пищевой композиции, кормовой композиции, нутрицевтического состава и косметической композиции.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предлагается способ получения композиций, при этом указанный способ включает стадию смешивания карбоната кальция, поверхность которого подвергнута химической обработке, с композицией, выбранной из группы, состоящей из пищевой композиции, кормовой композиции, нутрицевтического состава и косметической композиции, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определены в соответствующих дополнительных пунктах формулы изобретения.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, природный измельченный карбонат кальция выбран из минералов содержащих карбонат кальция, предпочтительно, выбран из группы, состоящей из мрамора, мела, доломита, известняка и их смесей. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, осажденный карбонат кальция выбран из группы, состоящей из осажденных карбонатов кальция, имеющих минералогические кристаллические формы арагонита, ватерита или кальцита, и их смесей.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеет удельную площадь поверхности от 1 м2/г до 200 м2/г, предпочтительно, от 20 м2/г до 180 м2/г, более предпочтительно, от 30 м2/г до 160 м2/г, еще более предпочтительно, от 40 м2/г до 150 м2/г и, наиболее предпочтительно, от 50 м2/г до 140 м2/г, которую измеряют с использованием азота и метода BET, в соответствии с ISO 9277. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, частицы карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеют среднеобъемный диаметр зерна d50 от 0,1 до 50 мкм, предпочтительно, от 0,5 до 25 мкм, более предпочтительно, от 0,8 до 20 мкм, еще более предпочтительно, от 1 до 10 мкм и, наиболее предпочтительно, от 4 до 8 мкм. В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеет удельный объем пор, внедренных внутрь частиц, в пределах от 0,150 до 1,300 см3/г, предпочтительно, от 0,300 до 1,250 см3/г и, наиболее предпочтительно, от 0,400 до 1,210 см3/г, который рассчитывают из измерений пористости путем внедрения ртути.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты и их смесей, предпочтительно, по меньшей мере, одна кислота выбрана из группы, включающей хлористоводородную кислоту, серную кислоту, сернистую кислоту, фосфорную кислоту, щавелевую кислоту и их смеси и, более предпочтительно, по меньшей мере, одна кислота, представляет собой фосфорную кислоту или смесь фосфорной кислоты и лимонной кислоты.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, ингибитор комкования используют в композиции, выбранной из группы, состоящей из пищевой композиции, кормовой композиции, нутрицевтического состава и косметической композиции, и, предпочтительно, указанную композицию выбирают из пищевой композиции или кормовой композиции. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, пищевая композиция представляет собой пищевую соль, соль для консервирования, заменитель соли, порошковое молоко, порошок обезжиренного молока, порошковые сливки, яичный порошок, порошок жира из молочной сыворотки, сухой белок, порошок для автоматов для продажи напитков, тертый сыр, сахар, порошкообразный пищевой ароматизатор, специи, приправы, пакетированную смесь для супа, смесь для выпечки, порошкообразную смесь для пудинга, порошкообразную смесь для мусса или порошкообразную смесь для соуса. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, кормовая композиция представляет собой корм для домашних животных, заменитель молока для животных или минеральную соль для животных. Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью содержится в композиции в количестве в диапазоне от 0,1 до 10% масс., предпочтительно, в количестве в диапазоне от 0,2 до 5% масс., более предпочтительно, в количестве в диапазоне от 0,3 до 3% масс. и, наиболее предпочтительно, в количестве в диапазоне от 0,5 до 2,5% масс. в пересчете на общую массу композиции.

Следует понимать, что применительно к настоящему изобретению следующие термины имеют следующее значение.

Применительно к настоящему изобретению «кислота» определяется как кислота Бренстеда-Лоури, т.е. она поставляет ионы H3O+. Термин «кислая соль» определяется как поставщик ионов H3O+, в частности, представляет собой водородсодержащую соль, которая частично нейтрализована электроположительным элементом. «Соль» определяется как электрически нейтральное ионное соединение, образованное из анионов и катионов. "Частично кристаллическая соль" определяется как соль, которая при рентгеновском анализе дает практически дискретную дифракционную картину.

В соответствии с настоящим изобретением, рКа обозначает константу диссоциации кислоты, связанную с данным способным к ионизации атомом водородом в данной кислоте, и указывает на естественную степень диссоциации данного атома водорода в данной кислоте в равновесном состоянии в воде при данной температуре. Подобные значения рКа можно найти в справочных пособиях, таких как Harris, D. C. ʺQuantitative Chemical Analysis: 3rd Editionʺ, 1991, W.H. Freeman & Co. (USA), ISBN 0-7167-2170-8.

«Природный измельченный карбонат кальция» (GCC) в контексте настоящего изобретения представляет собой карбонат кальция, полученный из природных источников, таких как известняк, мрамор, доломит или мел, который подвергается влажной и/или сухой обработке, такой как измельчение, классификация рассевом и/или фракционирование, например, с помощью циклона или сортировочной машины.

«Осажденный карбонат кальция» (PCC) в контексте настоящего изобретения представляет собой синтезированное вещество, полученное путем осаждения после реакции диоксида углерода и извести в водной, полусухой или влажной среде или путем осаждения источника ионов кальция и ионов карбоната в воде. PCC может находиться в кристаллической форме ватерита, кальцита или арагонита.

Применительно к настоящему изобретению «карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью» представляет собой вещество, содержащее карбонат кальция и нерастворимую, по меньшей мере, частично кристаллическую некарбонатную соль кальция, предпочтительно, примыкающую к поверхности, по меньшей мере, части карбоната кальция. Ионы кальция, образующие указанную, по меньшей мере, частично кристаллическую некарбонатную соль кальция, в значительной степени поступают из исходного вещества карбоната кальция, который также служит для образования сердцевины карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью. Подобные соли могут включать анионы ОН- и/или кристаллическую воду.

В настоящем изобретении «нерастворимые в воде» вещества определяются как вещества, которые при смешивании с деионизованной водой и фильтровании на фильтре с размером пор 0,2 мкм при 20°С, с целью извлечения жидкого фильтрата, дают меньше или равно 0,1 г извлеченного твердого вещества после выпаривания при 95-100°С из 100 г указанного жидкого фильтрата. «Водорастворимые» вещества определяются как вещества, приводящие к извлечению более чем 0,1 г твердого вещества после испарения при 95-100°С из 100 г указанного жидкого фильтрата.

В данном документе «размер частиц» карбоната кальция и других веществ описывается распределением их частиц по размерам. Величина dx представляет собой диаметр, относительно которого x% по массе частиц имеет диаметр меньше dx. Это означает, что величина d20 представляет собой такой размер частиц, для которого 20% масс. всех частиц имеют меньший размер, а величина d75 представляет собой размер частиц, для которого 75% масс. всех частиц имеют меньший размер. Таким образом, величина d50 представляет собой средневзвешенный размер частиц, т.е. 50% масс. всех зерен имеют размер больше или меньше, чем указанный размер частиц. Применительно к настоящему изобретению размер частиц определяют как средневзвешенный размер частиц d50, если не указано иное. Для определения средневзвешенного размера частиц d50 можно использовать прибор Sedigraph. Применительно к настоящему изобретению «размер частиц» карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью описывается как объемные распределения частиц по размерам. Для определения объемного распределения частиц по размерам, например, среднеобъемного диаметра зерна (d50) или объемного распределения частиц максимального размера (d98) карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью может быть использован прибор Malvern Mastersizer 2000. Массовое распределение частиц по размерам может соответствовать объемному распределению частиц по размерам, если плотность всех частиц одинакова.

"Наночастица" в контексте настоящего изобретения относится к мелким частицам, по меньшей мере, один диаметр которых меньше, чем 200 нм.

«Удельная площадь поверхности (SSA)» карбоната кальция в контексте настоящего изобретения определяется как площадь поверхности карбоната кальция, деленная на его массу. В данном описании удельная площадь поверхности измеряется адсорбцией газообразного азота с использованием изотермы BET (ISO 9277: 2010) и указана в м2/г.

Термин «ингибитор комкования» в контексте настоящего изобретения относится к агенту или добавке, которые могут быть добавлены к композициям в форме частиц, таким как дусты, порошки или гранулы, и регулируют, снижают или предотвращают агломерацию или комкование указанных композиций. Точнее, образование агрегатов или комков в композиции в форме частиц регулируется, снижается или предотвращается путем добавления ингибитора комкования к композициям в форме частиц.

Применительно к настоящему изобретению «пористость» или «объем пор» относится к удельному объему пор, внедренных внутрь частиц. Пористость или объем пор измеряют с использованием ртутного порозиметра Micromeritics Autopore IV 9500, имеющего максимальное приложенное давление 414 МПа (60000 фунтов на кв. дюйм), что эквивалентно диаметру критического сечения Лапласа 0,004 мкм.

«Суспензия» или «взвесь» в контексте настоящего изобретения представляет собой нерастворимые твердые вещества и воду и необязательно дополнительные добавки и обычно содержит большие количества твердых веществ и, таким образом, является более вязкой и может иметь более высокую плотность, чем жидкость, из которой она приготовлена.

Если термин «содержащий» используется в настоящем описании и формуле изобретения, он не исключает других элементов. Применительно к настоящему изобретению термин «состоящий из» рассматривается как предпочтительный вариант термина «составленный из». Если в дальнейшем группа определена как содержащая, по меньшей мере, определенное число вариантов, то следует также понимать, что она раскрывает группу, которая предпочтительно состоит только из указанных вариантов.

Если в определении используется существительное в единственном числе, то оно включает также множественное число указанного существительного, если иное конкретно не указано.

Термины «получаемый» или «выделяемый» и «полученные» или выделенные» используются взаимозаменяемо. Это, например, означает, что если из контекста явно не следует иное, термин «полученный» не означает, что, например, вариант должен быть получен, например, путем осуществления последовательности шагов, следующих после термина «получен», хотя подобное ограниченное понимание всегда включается терминами «полученный» или «выделенный» в качестве предпочтительного варианта осуществления.

В соответствии с настоящим изобретением, было обнаружено, что карбонат кальция, который подвергнут определенной обработке, может использоваться в качестве ингибитора комкования. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, предлагается использование карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника.

Ниже подробно описываются детали и предпочтительные варианты использования заявляемого в настоящем изобретении карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования. Следует понимать, что указанные технические детали и варианты осуществления также применимы к способу по настоящему изобретению, с целью регулирования, снижения или предотвращения комкования композиции в форме частиц, к композициям по изобретению, содержащим указанный ингибитор комкования, а также к способу по настоящему изобретению для получения указанных композиций.

Карбонат кальция с повергнутой химической обработке поверхностью

Карбонат кальция с повергнутой химической обработке поверхностью, используемый в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника.

Выражение «кислотная обработка» в контексте настоящего изобретения относится к взаимодействию природного измельченного или осажденного карбоната кальция и, по меньшей мере, одной кислоты в водной среде. В соответствии с этой реакцией, диоксид углерода может быть образован in situ в водной среде.

Под природным измельченным карбонатом кальция (GCC) понимают встречающуюся в природе форму карбоната кальция, добытую из осадочных пород, таких как известняк или мел, или из метаморфических мраморных пород. Известно, что карбонат кальция существует главным образом в виде трех типов кристаллических полиморфов: кальцита, арагонита и ватерита. Кальцит, наиболее распространенная кристаллическая полиморфная форма, считается наиболее стабильной кристаллической формой карбоната кальция. Менее распространен арагонит, который имеет дискретную или кластеризованную игольчатую орторомбическую кристаллическую структуру. Ватерит является наименее распространенной полиморфной формой карбоната кальция и обычно не устойчив. Природный карбонат кальция практически полностью состоит кальцитового полиморфа, который, как было указано, является тригонально-ромбоэдрическим и представляет собой наиболее стабильную полиморфную модификацию карбоната кальция. Термин «источник» карбоната кальция в контексте настоящего изобретения относится к природному минеральному веществу, из которого получают карбонат кальция. Источник карбоната кальция может содержать другие природные компоненты, такие как карбонат магния, алюмосиликат и т.д.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, природный измельченный карбонат кальция выбран из минералов, содержащих карбонат кальция, выбранных из группы, которая состоит из мрамора, мела, доломита, известняка и их смесей.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, GCC получают путем сухого измельчения. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, GCC получают путем мокрого измельчения и необязательно с последующей сушки.

В общем случае стадию измельчения можно осуществить с помощью любого обычного измельчающего устройства, например, в таких условиях, когда измельчение в основном является результатом соударений с вторичным телом, т.е. в одном или в нескольких из следующих устройств: шаровая мельница, стержневая барабанная мельница, вибромельница, валковая дробилка, турбинная дробилка, вертикальная шаровая мельница, фрикционная коллоидная мельница, штифтовая мельница, молотковая мельница, пульверизатор, терочная машина, декластеризатор, ножевидный режущий инструмент или другое подобное известное оборудование, известное специалисту. В том случае, когда содержащее карбонат кальция минеральное вещество представляет собой влажное минеральное вещество, содержащее измельченный карбонат кальция, стадию измельчения можно выполнять в условиях, при которых происходит самоистирание, и/или путем измельчения в горизонтальной шаровой мельнице, и/или с помощью других подобных процессов, известных специалисту. Следует отметить, что те же способы измельчения могут быть использованы для сухого измельчения минерального вещества, содержащего карбонат кальция. Подвергнутое влажной обработке минеральное вещество, содержащее карбонатом кальция, которое получают подобным образом, может быть промыто и обезвожено известными способами, в частности, путем флокуляции, фильтрования или принудительного испарения перед сушкой. Последующий этап сушки может быть проведен в одну стадию, например, путем распылительной сушки или, по меньшей мере, в две стадии. Обычно подобное минеральный вещество подвергается стадии обогащения (такой как стадия флотации, обесцвечивания или магнитного разделения), с целью удаления примесей.

«Осажденный карбонат кальция» (PCC) в контексте настоящего изобретения представляет собой синтезированное вещество, обычно получаемое путем осаждения после взаимодействия диоксида углерода и извести в водной среде, или путем осаждения источника ионов кальция и карбоната в воде, или путем осаждения ионов кальция и карбоната, например, из CaCl2 и Na2CO3, из раствора. Другими возможными способами получения РСС являются известково-содовый процесс, или процесс компании Solvay, в котором РСС является побочным продуктом производства аммиака. Осажденный карбонат кальция существует в трех первичных кристаллических формах: кальцит, арагонит и ватерит, и для каждой из этих кристаллических форм существует много различных полиморфов (характерная форма кристаллизации). Кальцит имеет тригональную структуру с такими типичными характерными формами кристаллизации, как скаленоэдрическая (S-PCC), ромбоэдрическая (R-PCC), гексагональная призматическая, пинакоидная, коллоидная (C-PCC), кубическая и призматическая (P-PCC). Арагонит имеет орторомбическую структуру с характерными формами кристаллизации в виде сдвоенных гексагональных призматических кристаллов, а также разнообразный ассортимент тонких вытянутых призматических, изогнутых лопатообразных, крутых пирамидальных, остроконечных кристаллов, а также древовидно-разветвленных и кораллоподобных или червеобразных форм. Ватерит принадлежит к гексагональной кристаллической системе. Полученную суспензию PCC можно механически обезводить и высушить.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, осажденный карбонат кальция выбран из группы, состоящей из осажденных карбонатов кальция, имеющих минералогические кристаллические формы арагонита, ватерита или кальцита, и их смесей. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения природный измельченный или осажденный карбонат кальция измельчают перед обработкой, по меньшей мере, одной кислотой и диоксидом углерода. Стадия измельчения может быть проведена с использованием любого обычного измельчающего устройства, такого как размалывающая машина, известного специалисту в данной области техники.

В предпочтительном способе природный измельченный или осажденный карбонат кальция, как в мелкодисперсном состоянии, полученном, например, путем измельчения, так и не в мелкодисперсном состоянии суспендируют в воде. Предпочтительно, содержание природного измельченного или осажденного карбоната кальция в суспензии находится в пределах от 1% масс до 80% масс., более предпочтительно, от 3% масс до 60% масс. и, еще более предпочтительно, от 5% масс. до 40% масс. пересчете на массу суспензии.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, природный измельченный или осажденный карбонат кальция имеет средневзвешенный размер частиц d50 от 0,1 до 50 мкм, предпочтительно, от 0,5 до 25 мкм, более предпочтительно, от 0,8 до 20 мкм, еще более предпочтительно, от 1,0 до 10 мкм и, наиболее предпочтительно, от 1,2 до 8 мкм.

На следующей стадии к водной суспензии, содержащей природный измельченный или осажденный карбонат кальция, добавляют, по меньшей мере, одну кислоту. По меньшей мере, одна кислота может быть любой сильной кислотой, кислотой средней силы или слабой кислотой или их смесями, образуя ионы Н3О+ в условиях приготовления. Согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, одна кислота также может быть кислой солью, генерирующей ионы H3O+ в условиях приготовления.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна кислота представляет собой сильную кислоту, имеющую pKa 0 или меньше при 20°С. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна кислота представляет собой кислоту средней силы, имеющую значение рКа от 0 до 2,5 при 20°С. Если величина pKa при 20°С равна 0 или меньше, кислота, предпочтительно, выбрана из серной кислоты, хлористоводородной кислоты или их смесей. Если величина pKa при 20°С равна от 0 до 2,5, то кислоту, преимущественно, выбирают из H2SO3, H3PO4, щавелевой кислоты или их смесей. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одной кислотой является H3PO4. По меньшей мере, одна кислота может также быть кислой солью, например, представлять собой HSO4- или H2PO4-, которые, по меньшей мере, частично нейтрализованы соответствующим катионом, таким как Li+, Na+ или K+, или HPO42-, который, по меньшей мере, частично нейтрализован соответствующим катионом, таким как Li+, Na+, K+, Mg2+ или Ca 2+. По меньшей мере, одна кислота также может быть смесью одной или нескольких кислот и одной или нескольких кислых солей.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна кислота представляет собой слабую кислоту, имеющую значение рКа, превышающее 2,5 и меньшее или равное 7 при измерении при температуре 20°С, что связано с ионизацией первого доступного атома водорода, и образующую соответствующий анион при потере указанного первого доступного атома водорода, которая способна образовывать водорастворимые соли кальция. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, слабая кислота имеет значение рКа от 2,6 до 5 при температуре 20°С и, более предпочтительно, слабая кислота выбрана из группы, состоящей из уксусной кислоты, муравьиной кислоты, пропановой кислоты и их смесей.

Если используют слабую кислоту, то после добавления указанной кислоты к водной суспензии, содержащей природный измельченный или осажденный карбонат кальция, дополнительно добавляют, по меньшей мере, одну водорастворимую соль, которая в случае водородсодержащей соли имеет значение рКа больше, чем 7, измеренное при температуре 20°С, что связано с ионизацией первого доступного атома водорода, а ее анион способен образовывать нерастворимые в воде кальциевые соли. Катион указанной водорастворимой соли, предпочтительно, выбран из группы, состоящей из атомов калия, натрия, лития и их смесей. В более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения указанный катион представляет собой ион натрий. Следует отметить, что в зависимости от заряда аниона может присутствовать более одного из указанных катионов с тем, чтобы обеспечить образование электрически нейтрального ионного соединения. Анион указанной водорастворимой соли, предпочтительно, выбран из группы, состоящей из фосфата, дигидрофосфата, моногидрофосфата, оксалата, силиката, их смесей и их гидратов. В более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения указанный анион выбран из группы, состоящей из фосфата, дигидрофосфата, моногидрофосфата, их смесей и их гидратов. В наиболее предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения указанный анион выбран из группы, состоящей из дигидрофосфата, моногидрофосфата, их смесей и их гидратов. Добавление водорастворимой соли можно проводить порциями или в одну стадию. В случае добавки порциями указанное добавление предпочтительно проводят в течение 15 минут. Более предпочтительным является добавлять указанную соль в одну стадию.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты и их смесей. Предпочтительно, по меньшей мере, одна кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, щавелевой кислоты, H2PO4-, по меньшей мере, частично нейтрализованной соответствующим катионом, таким как Li+, Na+ или K+, HPO42-, по меньшей мере, частично нейтрализованной соответствующим катионом, таким как Li+, Na+, K+, Mg2+ или Ca2+, и их смесей, более предпочтительно, по меньшей мере, одна кислота выбрана из группы, включающей хлористоводородную кислоту, серную кислоту, сернистую кислоту, фосфорную кислоту, щавелевую кислоту или их смеси, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, одна кислота представляет собой фосфорную кислоту.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна кислота представляет собой смесь одной или нескольких кислот. Например, по меньшей мере, одна кислота представляет собой смесь фосфорной кислоты и лимонной кислоты. Одну или несколько кислот можно добавлять одновременно или последовательно.

По меньшей мере, одну кислоту можно добавить к суспензии в виде концентрированного раствора или разбавленного раствора. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, молярное отношение, по меньшей мере, одной кислоты к природному измельченному или осажденному карбонату кальция составляет от 0,01 до 0,6, предпочтительно, от 0,05 до 0,55 и, более предпочтительно, от 0,1 до 0,5. В качестве альтернативы, можно также добавлять, по меньшей мере, одну кислоту в воду до того как в ней суспендируют природный измельченный или осажденный карбонат кальция.

На следующем этапе природный измельченный или осажденный карбонат кальция подвергают обработке диоксидом углерода. Диоксид углерода может быть образован in situ под действием кислоты и/или поступает из внешнего источника. Если для кислотной обработки природного измельченного или осажденного карбоната кальция используют сильную кислоту, такую как серная кислота или хлористоводородная кислота, или кислоту средней силы, такую как фосфорная кислота, то диоксид углерода автоматически образуется в количестве, достаточном для достижения требуемой молярной концентрации. В качестве альтернативы или дополнительно, диоксид углерода может поступать из внешнего источника.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой, где диоксид углерода образуется in situ в результате контактирования, по меньшей мере, одной кислоты с природным измельченным или осажденным карбонатом кальция и/или поступает из внешнего источника.

Обработку кислотой и обработку диоксидом углерода можно проводить одновременно, и это как раз тот случай, когда используют сильную кислоту или кислоту средней силы. Можно также сначала провести обработку кислотой, в частности кислотой средней силы, имеющей значение рКа в диапазоне от 0 до 2,5 при 20°С, при этом диоксид углерода образуется in situ, и, таким образом, обработка диоксидом углерода будет автоматически осуществляться одновременно с кислотной обработкой с последующей дополнительной обработкой диоксидом углерода, поступающим из внешнего источника.

Предпочтительно, концентрация газообразного диоксида углерода в суспензии в пересчете на объем такова, что отношение (объем суспензии): (объем газообразного СО2) равно от 1:0,05 до 1:20, еще более предпочтительно, от 1:0,05 до 1:5.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения стадию кислотной обработки и/или стадию обработки диоксидом углерода повторяют, по меньшей мере, один раз, более предпочтительно, повторяют несколько раз.

После кислотной обработки и обработки диоксидом углерода величина рН водной суспензии, измеренная при 20°С, естественным образом достигает значения больше чем 6,0, предпочтительно, больше чем 6,5, более предпочтительно, больше чем 7,0, еще более предпочтительно, больше чем 7,5, при этом получают природный измельченный или осажденный карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью виде водной суспензии, имеющей рН больше чем 6,0, предпочтительно, больше чем 6,5, более предпочтительно, больше чем 7,0, еще более предпочтительно, больше чем 7,5. Если водной суспензии позволяют достичь равновесия, то значение рН превышает 7. Величину рН больше 6,0 можно отрегулировать без добавления основания, когда перемешивание водной суспензии продолжают в течение достаточного периода времени, предпочтительно, в диапазоне от 1 часа до 10 час, более предпочтительно, от 1 до 5 час.

В качестве альтернативы, до достижения равновесия, которое возникает при значении рН выше 7, величину рН водной суспензии можно увеличить до значения, превышающего 6, путем добавления основания после обработки диоксидом углерода. Может быть использовано любое обычное основание, такое как гидроксид натрия или гидроксид калия.

Дополнительные подробности получения карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью раскрыты в WO 00/39222, WO 2004/083316, WO 2005/121257, WO 2009/074492, ЕР 2644108, ЕР 2644109 и US 2004/0020410.

Аналогичным образом получают осажденный карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью. Как можно узнать подробнее из EP 2070991, осажденный карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью получают путем контактирования осажденного карбоната кальция с ионами H3O+ и анионами, солюбилизированными в водной среде и способными образовывать водонерастворимые соли кальция в водной среде с образованием суспензии осажденного карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, где указанный осажденный карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью содержит нерастворимую, по меньшей мере, частично кристаллическую кальциевую соль указанного аниона, которая образовалась на поверхности, по меньшей мере, части осажденного карбоната кальция.

Указанные солюбилизированные ионы кальция соответствуют избытку солюбилизированных ионов кальция по отношению к солюбилизированным ионам кальция, естественным образом образующимся при растворении осажденного карбоната кальция ионами H3O+, где указанные ионы H3O+ проставляются исключительно в форме противоиона к аниону, т.е. посредством добавления аниона в виде кислоты или некальциевой кислой соли и в отсутствие любого другого источника ионов кальция или источника, генерирующего ионы кальция.

Указанный избыток солюбилизированных ионов кальция, преимущественно, поступает за счет добавления растворимой нейтральной или кислой кальциевой соли или за счет добавления кислоты или некальциевой нейтральной или кислой соли, которая in situ образует растворимую нейтральную или кислую кальциевую соль.

Указанные ионы Н3О+ могут быть получены добавлением кислоты или кислой соли указанного аниона или добавлением кислоты или кислой соли, которая одновременно обеспечивает поступление всех или части указанных избыточных солюбилизированных ионов кальция.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью получают по способу, включающему следующие стадии:

a) приготовление суспензии природного измельченного или осажденного карбоната кальция,

b) добавление, по меньшей мере, одной кислоты, имеющей значение рКа, равное 0 или меньше при температуре 20°С, или имеющей значение рКа в диапазоне от 0 до 2,5 при температуре 20°С, к суспензии, приготовленной на стадии a), и

c) обработка суспензии, приготовленной на стадии a), диоксидом углерода до проведения, во время проведения или после проведения стадии b).

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одну кислоту, имеющую значение рКа, равное 0 или меньше при температуре 20°С, добавляют на стадии b) к суспензии, полученной на стадии а). В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одну кислоту, имеющую значение рКа в диапазоне от 0 до 2,5 при температуре 20°С, добавляют на стадии b) к суспензии, полученной на стадии а).

Диоксид углерода, используемый на стадии с), может быть получен in situ путем кислотной обработки на стадии b) и/или может поступать из внешнего источника.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью получают по способу, включающему следующие стадии:

А) приготовление природного измельченного или осажденного карбоната кальция,

B) подготовка, по меньшей мере, одной водорастворимой кислоты,

C) получение газообразного CO2,

D) контактирование указанного природного измельченного или осажденного карбоната кальция со стадии A), по меньшей мере, с одной кислотой на стадии B) и с CO2 на стадии C),

который отличается тем, что:

i) по меньшей мере, одна кислота на стадии B) имеет величину pKa больше 2,5 и меньше или равно 7 при температуре 20°C, что связано с ионизацией ее первого доступного атома водорода, и при потере указанного первого доступного атома водорода образуется соответствующий анион, способный давать водорастворимую кальциевую соль, и

ii) после контактирования, по меньшей мере, одной кислоты с природным измельченным или осажденным карбонатом кальция, дополнительно добавляют, по меньшей мере, одну водорастворимую соль, которая в случае водородсодержащей соли имеет величину pKa больше 7 при температуре 20°C, что связано с ионизацией первого доступного атома водорода, и анион соли которой способен образовывать водонерастворимые соли кальция.

В соответствии с одним вариантом приготовления природного измельченного или осажденного карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, природный измельченный или осажденный карбонат кальция взаимодействует, по меньшей мере, с одной кислотой и/или диоксидом углерода в присутствии, по меньшей мере, одного соединения, выбранного из группы, которая состоит из силиката, оксида магния, лимонной кислоты, сульфата алюминия, нитрата алюминия, хлорида алюминия и их смесей. Указанные компоненты могут быть добавлены к водной суспензии, содержащей природный измельченный или осажденный карбонат кальция, перед добавлением, по меньшей мере, одной кислоты и/или диоксида углерода.

Описанную выше водную суспензию, затем высушивают. Последующая стадия сушки может быть осуществлена любым способом, известным специалисту в данной области техники. Например, сушку можно провести в одну стадию, такую как использование распылительной сушки, или, по меньшей мере, в две стадии, в частности, путем применения первой стадии нагревания к карбонату кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, с целью уменьшить количество содержащей в нем влаги, и применения второй стадии нагревания к карбонату кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, с целью уменьшить остаточное содержание влаги.

Термин «сухой» карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью следует понимать как карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, имеющий меньше 1,8% масс. воды по отношению к массе карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью. % воды можно определить путем нагревания карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью до температуры 105°С в сушильной камере, используя способ согласно ISO 787-2.

Природный измельченный или осажденный карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, который должен быть использован в настоящем изобретении, получают в сухой форме. Карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, предпочтительно, находится в форме дуста или порошка и, наиболее предпочтительно, находится в форме порошка.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью содержит нерастворимую, по меньшей мере, частично кристаллическую кальциевую соль аниона, по крайней мере, одной кислоты, которая образуется на поверхности природного измельченного или осажденного карбоната кальция. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, нерастворимая, по меньшей мере, частично кристаллическая соль аниона, по крайней мере, одной кислоты покрывает поверхность природного измельченного или осажденного карбоната кальция, по меньшей мере, частично, предпочтительно, покрывает полностью. В зависимости от используемой, по крайней мере, одной кислоты анион может быть сульфатом, сульфитом, фосфатом, цитратом, оксалатом, ацетатом и/или формиатом.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью является продуктом взаимодействия природного измельченного карбоната кальция и, по крайней мере, одной кислоты, предпочтительно, фосфорной кислоты. Согласно другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью является продуктом взаимодействия природного измельченного карбоната кальция и фосфорной кислоты в сочетании с лимонной кислотой.

Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеет удельную площадь поверхности от 1 м2/г до 200 м2/г, предпочтительно, от 20 м2/г до 180 м2/г, более предпочтительно, от 30 до 160 м2/г, еще более предпочтительно, от 40 м2/г до 150 м2/г и, наиболее предпочтительно, от 50 м2/г до 140 м2/г, которую определяют с использованием азота и метода BET в соответствии с ISO 9277.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеет среднеобъемный диаметр зерна d50 в диапазоне от 0,1 до 50 мкм, предпочтительно, от 0,5 до 25 мкм, более предпочтительно, от 0,8 до 20 мкм, еще более предпочтительно, от 1 до 10 мкм и, наиболее предпочтительно, от 4 до 8 мкм. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеет среднеобъемный диаметр зерна d50 в диапазоне от 0,1 до 50 мкм, предпочтительно, от 0,5 до 45 мкм, более предпочтительно, от 1 до 40 мкм и, наиболее предпочтительно, от 5 до 35 мкм. Среднеобъемный диаметр зерна, преимущественно, измеряют с помощью лазерной дифракционной системы Malvern Mastersizer 2000. Указанный способ и прибор известны специалисту в данной области техники и обычно используются для определения размеров зерен наполнителей и пигментов.

Предпочтительно, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеет удельный объем пор, внедренных внутрь частиц, в диапазоне от 0,150 до 1,300 см3/г, предпочтительно, от 0,300 до 1,250 см3/г и, наиболее предпочтительно, от 0,400 до 1,210 см3/г, который рассчитывают из измерения пористости путем внедрения ртути, как описано в экспериментальной части. Общий объем пор, определяемых из данных кумулятивной интрузии, можно разделить на две области с данными по интрузии от 214 мкм и далее до приблизительно 1-4 мкм, указывающими на грубую упаковку образца со значительным вкладом любых агломерированных структур. Ниже указанных диаметров располагается тонкая межзерновая упаковка самих частиц. Если они также имеют внедренные внутрь частиц поры, то указанная область становится бимодальной. Сумма указанных трех областей дает общий объем пор порошка, но в значительной степени зависит от уплотнения исходного образца/распределения отложения порошка на конце крупных пор. Дополнительные подробности относительно пористости или удельного объема пор, внедренных внутрь частиц, карбоната кальция с подвергнутой химическому взаимодействию поверхностью, можно найти в WO 2010/037753.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, поры внутри частиц и/или поры между частицами карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью являются полыми и, следовательно, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью свободен от нагрузки. Другими словами, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью не используется в качестве носителя.

Карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью может быть в форме дуста или порошка и, предпочтительно, находится в форме порошка.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью не содержит наночастицы, в частности, частицы, имеющие, по крайней мере, один размер меньше 200 нм. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью не содержит частиц, средневзвешенный размер d50 которых меньше 200 нм. Для определения средневзвешенного размера частиц d50 можно применять прибор Malta Zetasizer Nano ZS, в котором используется динамическое светорассеяние для определения эквивалентного сферического гидродинамического диаметра Стокса.

Использование в качестве ингибитора комкования

В соответствии с настоящим изобретением, предлагается использование карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью является продуктом взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при кислотной обработке и/или поступает из внешнего источника.

«Комкование», согласно настоящему изобретению, относится к образованию агрегатов или комков в композициях в форме частиц, что приводит к повышению твердости подобных композиций. «Композиции в форме твердых частиц», согласно настоящему изобретению, представляют собой композиции, которые находятся в форме частиц, например, в виде дуста, порошка, гранул или хлопьев.

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что карбонат кальция, поверхность которого подвергнута химической обработке вышеуказанным способом, может использоваться в качестве ингибитора комкования, т.е. его можно использовать для регулирования, снижения или предотвращения комкования композиций в форме частиц. Карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью может иметь такую же или даже лучшую эффективность против комкования, чем обычные ингибиторы комкования, такие как природный измельченный карбонат кальция, цитрат кальция или монокальцийфосфат, что может позволить использовать ингибиторы комкования по настоящему изобретению в меньших количествах в композициях в форме частиц. Не желая связывать себя с какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что превосходная эффективность карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью против образования комков связана с большой площадью поверхности карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, по сравнению с природным измельченным или осажденным карбонатом кальция.

Кроме того, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью по настоящему изобретению может иметь размер частиц в микрометровом диапазоне. Таким образом, используя карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования, можно избежать загрязнения наночастицами вещества в форме частиц.

Наконец, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью по настоящему изобретению не токсичен и может быть получен с качеством, пригодным для использования в пищу, если использовать исходные вещества пищевого качества. Природный измельченный или осажденный карбонат кальция является легко доступным веществом, не оказывающим опасного воздействия на здоровье, и карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью может быть получен из него с высоким выходом и с очень хорошим соотношением цена/качество.

Карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью по настоящему изобретению может быть использован в качестве ингибитора комкования с любыми веществами в форме частиц. Например, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью может использоваться в качестве ингибитора комкования в пищевой композиции, кормовой композиции, нутрицевтическом составе, косметической композиции, сельскохозяйственной композиции, строительном материале или порошковом моющем средстве. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью используют в качестве ингибитора комкования в композиции, выбранной из группы, которая состоит из пищевой композиции, кормовой композиции, нутрицевтического состава и косметической композиции, и, предпочтительно, композиция выбрана из пищевой композиции или кормовой композиции.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается композиция, содержащая ингибитор комкования, где ингибитор комкования содержит карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при кислотной обработке и/или поступает из внешнего источника и где композиция выбрана из группы, которая состоит из пищевой композиции, кормовой композиции, нутрицевтического состава и косметической композиции.

"Композиция", согласно настоящему изобретению, относится к любому типу композиции, включая готовые к употреблению композиции и композиции для предварительного смешивания. Композиция для предварительного смешивания представляет собой смесь, в которую перед использованием необходимо добавлять дополнительные компоненты.

"Пищевая композиция", согласно настоящему изобретению, представляет собой любую композицию, предназначенную для потребления человеком.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, пищевая композиция представляет собой пищевую соль, соль для консервирования, заменитель соли, порошковое молоко, порошок обезжиренного молока, порошковые сливки, яичный порошок, порошок жира из молочной сыворотки, сухой белок, порошок для автоматов для продажи напитков, тертый сыр, сахар, порошкообразный пищевой ароматизатор, специи, приправы, пакетированную смесь для супа, смесь для выпечки, порошкообразную смесь для пудинга, порошкообразную смесь для мусса или порошкообразную смесь для соуса.

Пищевая соль, представляет собой любую соль, которая содержит NaCl с качеством, пригодным для использования в пищу. Соль для консервирования представляет собой смесь поваренной соли и нитрита натрия и необязательно нитрата натрия. Заменители соли представляют собой столовую соль с низким содержанием натрия, чтобы избежать риска высокого кровяного давления и возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Они обычно содержат в основном хлорид калия или лактат калия.

Тертый сыр может быть любым сыром, который может быть приготовлен в тертой форме, например, чеддер, эмменталер, грюйер, эдамер, сливочное масло, фета, моцарелла, гауда или их смеси.

Сахар может быть любым сахаром, предназначенным для употребления в пищу человеком, например, белым сахаром, фруктовым сахаром, пекарным сахаром, сахарной пудрой, грубым сахаром, сахарным песком или коричневым сахаром, например, частично рафинированным сахаром-сырцом, выпаренным тростниковым сиропом, неочищенным тростниковым сахаром, или сахаром барбадос, или сахаром демерара.

Порошкообразные ароматизаторы или порошкообразные пищевые отдушки представляют собой высушенные варианты интенсивных жидких ароматизаторов и могут использоваться для усиления ароматизаторов, в которых жидкости могут ухудшать рецептуру. Порошкообразные ароматизаторы получают, например, в виде ароматизаторов миндального, яблочного, бананового вкуса, вкуса черной смородины, вишни, лимона, апельсина, персика, ревеня или клубники.

Специя представляет собой растительный продукт, обладающий ароматом или острым вкусом, который используется для ароматизации во время приготовления пищи. Приправа представляет собой смесь нескольких вкусовых компонентов, таких как сахар, соли и специи. Таким образом, специю можно рассматривать как подмножество приправ. Специями, используемыми в настоящем изобретении, являются, например, перец, корица, чилийский перец, кориандр, томат, семена фенхеля, чеснок, паприка или ваниль в порошкообразной форме или в виде смесей, таких как карри или гарам масала.

Поскольку пищевые композиции предназначены для потребления человеком, указанные композиции и предварительные смеси могут содержать ингредиенты пищевого качества. Таким образом, предпочтительно, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, который используется в качестве ингибитора комкования в подобных пищевых композициях получают, из исходных веществ пищевого качества, например, из пригодного для пищевого применения карбоната кальция, пищевой кислоты и пригодного для пищевого применения диоксида углерода. «Пригодной для пищевого применения», согласно настоящему изобретению, является любая композиция или химическое вещество, которые одобрены для использования в пищевых продуктах или при производстве веществ, которые будут контактировать с пищевыми продуктами. При этом нормативные положения могут отличаться от одной страны к другой.

«Кормовая композиция», в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой любую композицию, предназначенную для потребления животными.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, кормовая композиция представляет собой корм для домашних животных, заменитель молока для животных или минеральную соль для животных. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения кормовая композиция представляет собой кормовую композицию для домашних животных.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, кормовая композиция для домашних животных содержит добавки, выбранные из группы, включающей консерванты, добавки, такие как бензоат натрия, краситель, порошок витаминов, микроэлементы, аминокислоты, мочевину и усилители усвояемости.

«Нутрицевтика» - это комбинация слов «питание» и «фармацевтика». «Нутрицевтическая композиция», в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой любую композицию, полученную из пищевых источников, которая, как предполагается, обеспечивает дополнительные преимущества для здоровья в дополнение к основной питательной ценности, обнаруженной в пищевых продуктах. Подобные композиции могут, например, предотвращать хронические заболевания, улучшать здоровье, замедлять процесс старения, увеличивать вероятную продолжительность жизни или поддерживать структуру или функцию организма.

«Косметическая композиция», в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой любую композицию, предназначенную для нанесения на тело человека, например, волосы или кожу, с целью чистки, украшения, повышения привлекательности или изменения внешнего вида без влияния на структуру или функции тела.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, косметическая композиция представляет собой композицию в форме порошка, такую как макияж в виде порошка, порошок теней для век, порошковые румяна, порошок талька, присыпка для тела или сухой шампунь.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью присутствует в композиции в количестве от 0,1 до 10% масс., предпочтительно, в количестве от 0,2 до 5% масс., более предпочтительно в количестве в диапазоне от 0,3 до 3% масс. и, наиболее предпочтительно, в количестве в диапазоне от 0,5 до 2,5% масс. в пересчете на общую массу композиции.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается способ регулирования, снижения или предотвращения комкования композиции в форме частиц, при этом указанный способ включает стадию добавления к композициям в форме частиц, по меньшей мере, одного карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника.

Наконец, предложен способ получения композиции, в котором карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью смешивают с композицией, выбранной из группы, состоящей из пищевой композиции, кормовой композиции, нутрицевтического состава и косметической композиции, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника.

Смешивание можно осуществить в любом порядке, но предпочтительно, карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью добавляют к композиции в форме частиц. Смешение может быть осуществлено с использованием любого обычного смешивающего устройства, известного специалисту.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, предлагается использовать карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и фосфорной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при обработке фосфорной кислотой и/или поступает из внешнего источника. В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается использовать карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью является продуктом взаимодействия природного измельченного карбоната кальция с диоксидом углерода и фосфорной кислотой в сочетании с лимонной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при обработке фосфорной кислотой и/или поступает из внешнего источника. Предпочтительно, природный измельченный карбонат кальция имеет средневзвешенный размер частиц d50 в диапазоне от 1 до 50 мкм и/или карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеет среднеобъемный диаметр зерна d50 в диапазоне от 0,1 до 50 мкм.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается композиция, включающая ингибитор комкования, где ингибитор комкования представляет собой карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, а карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью является продуктом взаимодействия природного измельченного карбоната кальция с диоксидом углерода и фосфорной кислотой или фосфорной кислотой в сочетании с лимонной кислотой в водной среде, где диоксид углерода образуется in situ при обработке фосфорной кислотой и/или поступает из внешнего источника. Предпочтительно, природный измельченный карбонат кальция имеет средневзвешенный размер частиц d50 в диапазоне от 1 до 50 мкм и/или карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеет среднеобъемный диаметр зерна d50 в диапазоне от 0,1 до 50 мкм.

Приведенные ниже чертежи, примеры и испытания иллюстрируют настоящее изобретение, но не предназначены для какого-либо ограничения настоящего изобретения.

Описание фигур

На Фиг. 1 приведена микрофотография, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), осадка аморфного оксида кремния.

На Фиг. 2 приведен увеличенный участок из Фиг. 1.

На Фиг. 3 приведена микрофотография, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), частиц карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью.

Примеры

1. Методы измерения

Далее описываются методы измерения, использованные в примерах.

Удельная площадь поверхности (SSA)по методу BET

Удельную площадь поверхности БЭТ измеряют по методу BET в соответствии с ISO 9277 с использованием азота и с последующим выдерживанием образца при нагревании до 250°С в течение 30 мин. Перед проведением измерений образец отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают деионизованной водой и сушат при 110°С в сушильном шкафу в течение, по меньшей мере, 12 час.

Распределение частиц по размерам

Cреднеобъемный диаметр зерна d50 карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью оценивают с использованием лазерной дифракционной системы Malvern Mastersizer 2000 (Malvern Instruments Plc., Великобритания). Значение d50 или d98, измеренное с использованием лазерной дифракционной системы Malvern Mastersizer 2000, указывает величину диаметра, для которого 50% или 98% частиц по объему имеют диаметр меньше указанного значения. Исходные данные, полученные при измерении, анализируют с использованием теории Ми для показателя преломления частиц 1,57 и индекса поглощения 0,005.

Средневзвешенный размер частиц всех других веществ в форме частиц, в частности, природного измельченного или осажденного карбоната кальция, определяют методом седиментации, который представляет собой анализ седиментационного поведения в поле тяготения. Измерения проводят с помощью прибора SedigraphTM 5100 компании Micromeritics Instrument Corporation. Способ и прибор известны специалисту в данной области техники и обычно используются для определения размера зерен наполнителей и пигментов. Измерение проводят в водном растворе 0,1% масс. Na4P2O7. Образцы диспергируют с использованием высокоскоростной мешалки и подвергают ультразвуковой обработке.

Пористость/Объем пор

Пористость или объем пор измеряют с использованием ртутного порозиметра Micromeritics Autopore IV 9500 и максимального приложенного давления 414 МПа (60000 фунтов на квадратный дюйм), что эквивалентно диаметру критического сечения Лапласа 0,004 мкм. Время уравновешивания, используемое на каждой барической ступени, составляет 20 сек. Для проведения анализа образец вещества герметизируют в камере порошкового пенетрометра объемом 5 мл. Данные корректируют для сжатия ртути, расширения пенетрометра и сжатия образца вещества, используя программное обеспечение Pore-Comp (Gane, P.A.C., Kettle, J.P., Matthews, G.P. and Ridgway, C.J., ʺVoid Space Structure of Compressible Polymer Spheres and Consolidated Calcium Carbonate Paper-Coating Formulationsʺ, Industrial and Engineering Chemistry Research, 35(5), 1996, p1753-1764.).

2. Вещества

Ингибиторы комкования

Монокальцийфосфат (тонкодисперсный MCP-M), (ICL Food Specialties, Distributor Omya AG, Швейцария; d50=2,9 мкм, d98=10 мкм).

Природный измельченный карбонат кальция (GCC) (Kemalpasa, Турция, Omya Calcipur 110-KP, Omya AG, Швейцария; d50=2,2 мкм, d98=9 мкм).

Осадок аморфного диоксида кремния, содержащий агломераты первичных наночастиц (диоксид кремния), (d50=15 мкм (вторичные частицы)).

Цитрат кальция (Ca-цитрат) (получен, как описано в патенте США № 5149552; SSA=6,2 м2/г).

Карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью (SRCC1) (d50=7,3 мкм, d98=16,6 мкм, SSA=52,1 м2г-1), полученный согласно примеру 1.

Карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью (SRCC2) (d50=30,4 мкм, d98=64,6 мкм, SSA=139,5 м2г-1), полученный согласно примеру 2.

Состав частиц

Морская соль (Migros M classic, Migros, Швейцария).

3. Примеры

Пример 1. Получение карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью SRCC1.

В сосуде для смешивания готовят 330 л водной суспензии природного измельченного карбоната кальция путем регулирования содержания твердых веществ в измельченном известняковом карбонате кальция от компании Omya SAS, Orgon, имеющего средневзвешенный размер частиц 1,3 мкм, который определяют методом седиментации, таким образом, чтобы получить содержание твердых веществ 10% масс. в пересчете на общую массу водной суспензии.

По мере перемешивания суспензии со скоростью 12,7 м/с к указанной суспензии добавляют 10,6 кг водного раствора, содержащего 30% масс. фосфорной кислоты в пересчете на общую массу водного раствора, в течение 12 мин при температуре 70°С. После добавления кислоты взвесь перемешивают еще в течение 5 мин, затем удаляют из сосуда и сушат. Во время кислотной обработки диоксид углерода образуется in situ в водной суспензии.

Полученный карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью SRCC1 имеет удельный объем пор, внедренных внутрь частиц, 0,871 г/см3 для диапазона диаметров пор от 0,004 до 0,4 мкм, среднеобъемный диаметр зерна (d50) 7,3 мкм и d98 16,6 мкм, измеренный методом лазерной дифракции (Malvern Mastersizer 2000), и удельную площадь поверхности 52,1 м2г-1.

Пример 2. Получение карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью SRCC2.

В сосуде для смешивания готовят 10 л водной суспензии природного измельченного карбоната кальция путем регулирования содержания твердых веществ в измельченном известняковом карбонате кальция от компании Omya SAS, Orgon, имеющего средневзвешенный размер частиц 1,2 мкм, который определяют методом седиментации, таким образом, чтобы получить содержание твердых веществ 10% масс. в пересчете на общую массу водной суспензии.

По мере смешивания суспензии к указанной суспензии в течение 10 мин при температуре 70°С добавляют 1,8 кг водного раствора, содержащего 30% масс. фосфорной кислоты в пересчете на общую массу водной суспензии. Кроме того, через 2 мин после начала добавления фосфорной кислоты в течение 20 сек добавляют 53 г лимонной кислоты в виде раствора, содержащего 50% масс. лимонной кислоты. После добавления фосфорной кислоты и лимонной кислоты суспензию перемешивают еще в течение 5 мин, затем удаляют ее из сосуда и сушат. Во время кислотной обработки диоксид углерода образуется in situ в водной суспензии.

Полученный карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью SRCC2 имеет удельный объем пор, внедренных внутрь частиц, 1,206 г/см3 для диапазона диаметров пор от 0,004 до 0,8 мкм, среднеобъемный диаметр зерна (d50) 30,4 мкм и d98 64,6 мкм, измеренный методом лазерной дифракции (Malvern Mastersizer 2000), и удельную площадь поверхности 139,5 м2г-1.

Пример 3. Проведение испытаний на комкование - Морская соль

В качестве композиции в форме частиц используют морскую соль. Как видно из данных, собранных в приведенных ниже таблицах 2 и 3, образцы готовят путем смешивания композиции в форме частиц с 1,0% масс. соответствующего ингибитора комкования в пересчете на общую массу образца. В качестве контрольного примера используют соответствующую композицию в форме частиц без ингибитора комкования.

10 г каждого образца помещают в фарфоровую чашку и размещают в климатической камере (ratioTEC Prüfsysteme GmbH, Германия) на пять дней. Параметры климатической камеры приведены ниже в таблице 1.

Таблица 1: Параметры климатической камеры.

Время Температура в °C Относительная влажность в %
0 час 15 69
12 час 14 93
1 день 12 80
2 дня 13 79
3 дня 12 85
4 дня 13 90

По прошествии каждого дня консистенцию композиций в форме частиц оценивают визуально.

Результаты испытаний на комкование приведены ниже в таблицах 2 и 3.

Таблица 2: Композиции в форме частиц с ингибиторами комкования, используемыми для сравнения.

День Ингибитор комкования 1,0% тонкодисперсного MCP-M 1,0% GCC 1,0% оксид кремния 1,0% Ca-цитрат
1 5 5 5 2 3
2 5 5 5 3 3
3 5 5 5 3 3
4 5 5 5 4 5

Таблица 3: Композиция в форме частиц с ингибиторами комкования по настоящему изобретению.

День 1,0% SRCC 1 1,0% SRCC 2
1 3 1
2 3 1
3 3 1
4 3 4

Цифры имеют следующее значение:

1=порошок

2=состояние, среднее между порошком и прессованной пудрой

3=полууплотненное состояние

4 =пудра с небольшим количеством отдельных частичек соли

5=уплотненное состояние.

Как видно из результатов, собранных в таблицах 2 и 3, образцы, содержащие ингибиторы комкования по настоящему изобретению, сохраняют свою порошкообразную форму или остаются, по меньшей мере, в полууплотненном состоянии, т.е. образование комков снижается. Результаты ясно показывают, что композиции обладают хорошей эффективностью разделения, по сравнению с используемыми для сравнения композициями, включающими обычные ингибиторы комкования, такие как монокальцийфосфат (тонкодисперсный MCP-M), измельченный карбонат кальция (GCC) или цитрат кальция (Ca-цитрат).

Лишь композиция, содержащая 1% масс. осадка аморфного оксида кремния в пересчете на общую массу композиций, демонстрирует сопоставимую хорошую эффективность против комкования. Однако такие ингибиторы комкования, как осадок аморфного оксида кремния, имеют недостаток, заключающийся в том, что они находятся в виде агрегатов или вторичных частиц, которые, в свою очередь, состоят из первичных наночастиц. Поэтому композицию, включающую подобный ингибитор комкования, в будущем возможно потребуется пометить на окончательной упаковке как содержащую наночастицы, что нежелательно.

Микрофотографии аморфного оксида кремния, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), приведены на Фиг. 1 и 2. На фиг. 2 приведен увеличенный участок Фиг. 1, который показывает, что первичные наночастицы агломерируются в более крупные вторичные частицы, имеющих размер частиц в микрометровом диапазоне. Для сравнения на Фиг. 3 приведена микрофотография SEM карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью по настоящему изобретению. Хорошо видна пористая структура поверхности карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, и из Фиг. 3 видно, что наночастицы отсутствуют.

Результаты испытаний на комкование подтверждают, что уже небольшие количества карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивают хорошее подавление комкования.

Пример 4 - Проведение испытаний на комкование - Вкусоароматизирующая добавка

Снэк с сыром и луком (Saporesse Plus YEL001-274, получен от компании Synergy Corby Ltd., Корби, Нортгемптоншир, Великобритания) используют в качестве композиции в форме частиц. Как следует из приведенных ниже таблиц 5 и 6, образцы готовят, смешивая композицию в форме частиц с 1,0% масс. соответствующего ингибитора комкования в расчете на общую массу образца. В качестве контрольного примера используют соответствующую композицию в форме частиц без ингибитора комкования.

10 г каждого образца помещают в фарфоровую чашку и размещают в климатической камере (ratioTEC Prüfsysteme GmbH, Германия) на пять дней. Параметры климатической камеры приведены ниже в таблице 4.

Таблица 4: Параметры климатической камеры.

Время Температура в °C Относительная влажность в %
0 час 12 79
1 день 12 78
2 дня 13 76
3 дня 13 77
4 дня 13 76

По прошествии каждого дня консистенцию композиций в форме частиц оценивают визуально.

Результаты испытаний на комкование приведены ниже в таблицах 5 и 6.

Таблица 5: Композиции в форме частиц с ингибиторами комкования, используемыми для сравнения.

День Ингибитор комкования 1,0% тонкодисперсного MCP-M 1,0% GCC 1,0% оксид кремния 1,0% Ca-цитрат
1 5 4 4 4 3
2 5 4 5 4 3
3 5 3 5 4 3
4 5 53 5 4 5

Таблица 6 Композиция в форме частиц с ингибиторами комкования по настоящему изобретению.

День 1,0% SRCC 1 1,0% SRCC 2
1 3 2
2 3 2
3 3 2
4 3 2

Цифры имеют следующее значение:

1=порошок

2=состояние, среднее между порошком и прессованной пудрой

3=полууплотненное состояние

4 =пудра с небольшим количеством отдельных частичек соли

5=уплотненное состояние.

Как видно из результатов, собранных в таблицах 5 и 6, образцы, содержащие ингибиторы комкования по настоящему изобретению, сохраняют свою порошкообразную форму или остаются, по меньшей мере, в полууплотненном состоянии, т.е. образование комков снижается. Результаты ясно показывают, что композиции обладают хорошей эффективностью разделения по сравнению с используемыми для сравнения композициями, включающими обычные ингибиторы комкования, такие как монокальцийфосфат (тонкодисперсный MCP-M), измельченный карбонат кальция (GCC) или цитрат кальция (Ca-цитрат).

Результаты испытаний на комкование подтверждают, что уже небольшие количества карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают хорошее подавление комкования.

1. Применение карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования,

где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде,

причем указанная, по меньшей мере, одна кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты и их смесей,

при этом диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника, и

при этом карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью содержит нерастворимую, по меньшей мере, частично кристаллическую кальциевую соль аниона указанной, по меньшей мере, одной кислоты, которая образуется на поверхности природного измельченного или осажденного карбоната кальция, и при этом частицы карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеют среднеобъемный диаметр зерна d50 от 0,1 до 50 мкм.

2. Применение по п. 1,

где природный измельченный карбонат кальция выбран из минералов, содержащих карбонат кальция, предпочтительно выбран из группы, состоящей из мрамора, мела, доломита, известняка и их смесей.

3. Применение по п. 1,

где осажденный карбонат кальция выбран из группы, состоящей из осажденных карбонатов кальция, имеющих минералогическую кристаллическую форму арагонита, ватерита или кальцита, и их смесей.

4. Применение по любому из предшествующих пунктов,

где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеет удельную площадь поверхности в диапазоне от 1 м2/г до 200 м2/г, предпочтительно от 20 м2/г до 180 м2/г, более предпочтительно от 30 м2/г до 160 м2/г, еще более предпочтительно от 40 м2/г до 150 м2/г и наиболее предпочтительно от 50 м2/г до 140 м2/г, которую измеряют с использованием азота и метода BET в соответствии с ISO 9277.

5. Применение по любому из предшествующих пунктов,

где частицы карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеют среднеобъемный диаметр зерна d50 от 0,5 до 25 мкм, более предпочтительно от 0,8 до 20 мкм, еще более предпочтительно от 1 до 10 мкм и наиболее предпочтительно от 4 до 8 мкм.

6. Применение по любому из предшествующих пунктов,

где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеет удельный объем пор, внедренных внутрь частиц, в диапазоне от 0,150 до 1,300 см3/г, предпочтительно от 0,300 до 1,250 см3/г и наиболее предпочтительно от 0,400 до 1,210 см3/г, который рассчитывают из измерений пористости путем внедрения ртути.

7. Применение по любому из предшествующих пунктов,

где указанная, по меньшей мере, одна кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, щавелевой кислоты и их смесей, предпочтительно, по меньшей мере, одна кислота представляет собой фосфорную кислоту или смесь фосфорной кислоты и лимонной кислоты.

8. Применение по любому из предшествующих пунктов,

где ингибитор комкования используют в композиции, выбранной из группы, состоящей из пищевой композиции, кормовой композиции, нутрицевтического состава и косметической композиции, и предпочтительно композиция выбрана из пищевой композиции или кормовой композиции.

9. Применение по п. 8,

где пищевая композиция представляет собой пищевую соль, соль для консервирования, заменитель соли, порошковое молоко, порошок обезжиренного молока, порошковые сливки, яичный порошок, порошок жира из молочной сыворотки, сухой белок, порошок для автоматов для продажи напитков, тертый сыр, сахар, порошкообразный пищевой ароматизатор, специи, приправы, пакетированную смесь для супа, смесь для выпечки, порошкообразную смесь для пудинга, порошкообразную смесь для мусса или порошкообразную смесь для соуса.

10. Применение по п. 8,

где кормовая композиция представляет собой корм для домашних животных, заменитель молока для животных или минеральную соль для животных.

11. Способ регулирования, снижения или предотвращения комкования композиции в форме частиц,

при этом указанный способ включает стадию добавления в композицию в форме частиц карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в количестве в диапазоне от 0,1 до 10% масс. в пересчете на общую массу композиции,

где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде,

причем указанная, по меньшей мере, одна кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты и их смесей,

при этом диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника, и

при этом карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью содержит нерастворимую, по меньшей мере, частично кристаллическую кальциевую соль аниона указанной, по меньшей мере, одной кислоты, которая образуется на поверхности природного измельченного или осажденного карбоната кальция, и при этом частицы карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеют среднеобъемный диаметр зерна d50 от 0,1 до 50 мкм.

12. Композиция, содержащая ингибитор комкования,

где ингибитор комкования включает карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, причем указанная, по меньшей мере, одна кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты и их смесей, при этом диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника, и при этом карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью содержит нерастворимую, по меньшей мере, частично кристаллическую кальциевую соль аниона указанной, по меньшей мере, одной кислоты, которая образуется на поверхности природного измельченного или осажденного карбоната кальция, и при этом частицы карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеют среднеобъемный диаметр зерна d50 от 0,1 до 50 мкм,

при этом композиция выбрана из группы, состоящей из пищевой композиции, кормовой композиции, нутрицевтического состава и косметической композиции, и при этом карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью присутствует в композиции в количестве в диапазоне от 0,1 до 10% масс. в пересчете на общую массу композиции.

13. Композиция по п. 12,

где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью присутствует в композиции в количестве в диапазоне от 0,2 до 5% масс., более предпочтительно в количестве от 0,3 до 3% масс. и наиболее предпочтительно в количестве от 0,5 до 2,5% масс. в пересчете на общую массу композиции.

14. Способ получения композиции,

при этом указанный способ включает стадию смешивания карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью с композицией, выбранной из группы, состоящей из пищевой композиции, кормовой композиции, нутрицевтического состава и косметической композиции, при этом карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью добавляют в количестве в диапазоне от 0,1 до 10% масс. в пересчете на общую массу композиции,

где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, причем указанная, по меньшей мере, одна кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты и их смесей, при этом диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой и/или поступает из внешнего источника, и при этом карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью содержит нерастворимую, по меньшей мере, частично кристаллическую кальциевую соль аниона указанной, по меньшей мере, одной кислоты, которая образуется на поверхности природного измельченного или осажденного карбоната кальция, и при этом частицы карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеют среднеобъемный диаметр зерна d50 от 0,1 до 50 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в производстве бумаги, пластмасс, краскок, адгезивов, пищевых продуктов, кормов, фармацевтических продуктов, бетона, цемента, косметики, в водоочистке и сельском хозяйстве.

Изобретение может быть использовано в производстве бумаги, пластмасс, краскок, адгезивов, пищевых продуктов, кормов, фармацевтических продуктов, бетона, цемента, косметики, в водоочистке и сельском хозяйстве.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности для получения наполнителей. Способ производства водной суспензии осажденного карбоната кальция включает смешивание воды, материала, содержащего оксид кальция, по меньшей мере, один водорастворимый полимер с молекулярным весом Mw в диапазоне от 200 до 6500 г/моль и, по меньшей мере, одну гасящую добавку.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Водную суспензию, содержащую карбонат кальция, предварительно нагревают до температуры от 40 до 95 °С и осуществляют мокрое размалывание.

Изобретение может быть использовано в производстве бумажных и картонных изделий, косметических, пластмассовых изделий, герметизирующих материалов, красок, покрытий.

Изобретение может быть использовано в производстве бумажных и картонных изделий, косметических, пластмассовых изделий, герметизирующих материалов, красок, покрытий.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности для получения фосфорной кислоты, концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ), карбонатов щелочноземельных металлов и соединений фтора.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности для получения фосфорной кислоты, концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ), карбонатов щелочноземельных металлов и соединений фтора.

Изобретение может быть использовано в производстве бумаги, чернил, красок, пластмасс. Способ получения продукта осажденного карбоната кальция включает в себя получение водной суспензии осажденных затравок карбоната кальция путем карбонизации суспензии Са(ОН)2 в присутствии 0,005-0,030 моль Sr в форме Sr(OH)2 на моль Са(ОН)2.

Изобретение может быть использовано в производстве бумаги, чернил, красок, пластмасс. Способ получения продукта осажденного карбоната кальция включает в себя получение водной суспензии осажденных затравок карбоната кальция путем карбонизации суспензии Са(ОН)2 в присутствии 0,005-0,030 моль Sr в форме Sr(OH)2 на моль Са(ОН)2.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для получения высококачественной биологически активной добавки (БАД), обладающей антиоксидантными и гепатопротекторными свойствами.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к кондитерской, а именно к композициям для производства диетического мармелада. Предложен диетический мармелад, включающий структурообразователь в виде желатина, пищевую кислоту и жидкую основу в виде сока ягод, при этом в качестве структурообразователя он дополнительно содержит абрикосовую камедь, в качестве биологически активного компонента содержит экстракт плодов репейника, в качестве пищевой кислоты содержит аскорбиновую кислоту, а в качестве сока ягод используют нардек, полученный из мякоти плодов арбуза, путем отделения ее от корки, последующей протирки, отцеживания, фильтрации, кипячения и упаривания в 7-8 раз до содержания сухих веществ 70-75%, при следующем соотношении исходных компонентов в смеси, %: желатин 5-12; абрикосовая камедь 6-9; экстракт плодов репейника 3-5; нардек 52-58; аскорбиновая кислота 0,4-0,6; вода - остальное до 100%.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ приготовления смеси для пудинга включает подготовку крупы и дополнительных компонентов, их дозирование и смешивание.

Изобретение относится к применению D-псикозы в замороженных напитках нулевой или низкой калорийности. Предложен замороженный напиток, содержащий ребаудиозид М и D-псикозу в количестве от 1 до 10 мас.% от общей массы замороженного напитка.
Изобретение относится к полуфабрикатам, изготовленным из высушенного теста. Предложен способ получения макаронных изделий, в котором при изготовлении трубчатых макарон края теста зажимаются с двух сторон таким образом, что внутри остается воздушная полость, препятствующая опусканию этих макаронных изделий на дно емкости, в которой они варятся в процессе приготовления, причем образующее воздушную полость тесто зажато таким образом, что после окончания процесса варки размягчается, рассоединяется и больше не препятствует заполнению воздушной полости макаронных изделий водой, и они тонут, при этом добавленный в воздушную полость краситель попадает в воду, также сигнализируя о готовности блюда.
Изобретение относится к производству сухих экстрактов из растительного сырья, обладающих высокой пищевой ценностью и высокой биологической активностью, предназначенных для использования в пищевой, фармацевтической, косметической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способу получения пищевого продукта типа чипсов из бобов нута и композиции ароматической приправы для их приготовления.

Изобретение относится к мясоперерабатывающей промышленности и может быть использовано для производства вареных колбасных изделий с высоким содержанием свиной шкурки со сбалансированным аминокислотным составом.
Изобретение относится к пищевой промышленности и предназначено для производства продуктов питания, в частности чипсов из яблок. В качестве обрабатываемого сырья применяют яблоки кисло-сладких сортов, которые моют, измельчают на ломтики толщиной 1,9-2,3 мм, высушивают путем конвективной сушки при температуре 80-85°C в течение 10-15 минут, обжаривают в масле при температуре 170-180°C в течение 2-3 минут и обрабатывают вкусовыми добавками.
Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству полуфабрикатов для мучных кондитерских изделий в виде начинки, включающей стадию переработки фруктов.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ получения пригодных для вторичного использования материалов из природного материала, содержащего фитиновую кислоту или фитат, включающий: подачу природного материала, с твердыми, разрушаемыми оболочками, в частности, из плодов рапса, в виде цельных семян или из семян, из которых удалили масло, в виде экспеллерного шрота или жмыха, оставшегося в виде отхода при извлечении масла; измельчение материала, с целью разрушения оболочек; диспергирование измельченного материала с водой или водным раствором, причем добавляют предпочтительно максимально до 8 частей воды к одной части измельченного материала, при этом воду и измельченный материал перемешивают так, что образуется текучая пульпа или дисперсия; регулирование значения рН пульпы в щелочной области рН>9,5; добавление водорастворимого органического растворителя, предпочтительно водорастворимого спирта, в частности так, что достигается концентрация спирта, составляющая менее 30%, для отделения оболочек от эндосперма семян/плодов; отделение твердой фазы, имеющей преобладающую фракцию оболочек, от пульпы в центрифуге в центробежном поле; выделение фитиновой кислоты или фитата из твердой фазы. По второму варианту, способ извлечение пригодных для вторичного использования материалов, в частности продукта фитиновой кислоты, предпочтительно фитиновой кислоты и/или фитата, из объема природного материала, содержащего фитиновую кислоту или фитат, включающий: подачу измельченного природного материала, содержащий фитиновую кислоту и/или фитат из семян, содержащих фитиновую кислоту и/или фитат; предварительную обработку измельченного материала для получения текучей щелочной, предпочтительно спирто-щелочной пульпы; отделение твердой фазы, содержащей фитиновую кислоту и/или по меньшей мере один фитат, от текучей пульпы, предпочтительно в центрифуге в центробежном поле; и выделение фитиновой кислоты и/или фитата из твердой фазы, в частности после выполнения одного или нескольких дополнительных этапов. Продукт фитиновой кислоты, полученный вышеуказанными способами. Изобретение позволяет более полно отделить фитат от других фаз. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к применению карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования, к способу предотвращения комкования, к композиции, содержащей ингибитор комкования, а также к способу получения подобной композиции. Предложено применение карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью в качестве ингибитора комкования, где карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью представляет собой продукт взаимодействия природного измельченного или осажденного карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой в водной среде, причем указанная, по меньшей мере, одна кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты и их смесей, при этом диоксид углерода образуется in situ при обработке кислотой иили поступает из внешнего источника, и при этом карбонат кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью содержит нерастворимую, по меньшей мере, частично кристаллическую кальциевую соль аниона указанной, по меньшей мере, одной кислоты, которая образуется на поверхности природного измельченного или осажденного карбоната кальция, и при этом частицы карбоната кальция с подвергнутой химической обработке поверхностью имеют среднеобъемный диаметр зерна d50 от 0,1 до 50 мкм. Изобретение обеспечивает разработку агентов, препятствующих комкованию, которые высокоэффективны против комкования при низкой концентрации, нетоксичны и могут быть приготовлены легко и недорого. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил., 6 табл., 4 пр.

Наверх