BRPI0712181A2

BRPI0712181A2 - substáncia de fortificação com cálcio para bebidas claras

Info

Publication number: BRPI0712181A2
Application number: BRPI0712181-4A
Authority: BR
Inventors: John Godber; Amr Shaheed
Original assignee: Innophos Inc
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2012-01-17
Also published as: AU2007258485B2; CA2653684C; AU2007258485A1; CN101466638A; IL195634A0; WO2007146184A2; JP2009539381A; KR20090021366A; US20080274264A1; CA2653684A1; EP2027069A2; NZ573266A; JP4926245B2; WO2007146184A3; MX2008015727A; KR101079009B1; EP2027069A4

Abstract

SUBSTáNCIA DE FORTIFICAçãO COM CáLCIO PARA BEBIDAS CLARAS Composições compreendendo cálcio e fosfato que são suficientemente solúveis em água, as quais dissolvem essencialmente sem qualquer opacidade na água, são fornecidas. As composições podem ser usadas para fornecer bebidas claras que são fortificadas em cálcio e fosfato. Métodos de fabricar composições de cálcio e fosfato também são fornecidos.

Description

"SUBSTÂNCIA DE FORTIFICAÇÃO COM CÁLCIO PARA BEBIDAS CLARAS"

Pedidos Relacionados

O presente pedido reivindica prioridade sob 35 U.S.C. § 119(e) ao Pedido Provisó- rio U.S. Na 60/812.215 depositado em 9 de Junho de 2006, cujos conteúdos completos são por meio deste incorporados como referência.

Campo da invenção

Em um aspecto, a presente invenção é dirigida a uma composição compreendendo cálcio e fosfato que é suficientemente solúvel em água, a qual dissolve sem qualquer opaci- dade na água. Em um outro aspecto, a invenção é dirigida a métodos para fabricar a com- posição descrita acima. A composição pode ser usada para fornecer bebidas claras que são fortificadas em cálcio e fosfato.

Fundamentos

O cálcio é um elemento essencial na dieta humana. O cálcio desempenha um papel estrutural como um dos componentes dos ossos e dentes. Também é um elemento essen- cial em vários sistemas fisiológicos, tais como coagulação sangüínea, controle da permeabi- lidade na membrana celular e na contração muscular, entre outros. Pela razão do cálcio ser constantemente excretado, e o organismo não conseguir sintetizar cálcio, um ser humano deve consumir cálcio dietético suficiente para suprir a necessidade diária do organismo quanto ao cálcio.

A capacidade de seres humanos absorverem e usarem cálcio dietético varia consi- deravelmente e é uma função intensa dos outros componentes da dieta. Por exemplo, se um indivíduo ingere uma refeição com alto teor de proteína, tipicamente em torno de 15 % do cálcio presente no alimento é absorvido pelo organismo. Por outro lado, quando a dieta é muito deficiente em proteína, apenas cerca de 5 % do cálcio dietético é absorvido. Outros fatores na dieta podem ter efeitos similares. O metabolismo do fosfato está estritamente li- gado ao metabolismo do cálcio, e a concentração de um tem influência sobre a absorção do outro. Se cálcio ou fosfato estiver presente em excesso no organismo, a medida que o orga- nismo excreta o elemento em excesso, a excreção do outro também é aumentada.

O fósforo é encontrado em todas as células no organismo, mas a maior parte de fósforo é encontrada, associada com cálcio nos ossos e nos dentes. Aproximadamente 10 % do fósforo no organismo, na forma de fosfato, estão presentes em combinação com prote- ínas, lipídeos, carboidratos e com ácidos nucléicos no DNA. Outros 10 % do fósforo no or- ganismo são amplamente distribuídos em uma grande variedade de compostos por todo o organismo.

Ossos saudáveis necessitam tanto de cálcio quanto de fosfato. A porção mineral do osso é composta de um fosfato de cálcio conhecido como hidroxiapatita. O osso saudável está constantemente sendo regenerado através de um processo de dissolução e recristali- zação da hidroxiapatita. Para funcionar adequadamente, este processo necessita de uma fonte constante de cálcio e fosfato.

É evidente que a capacidade dos fabricantes de alimentos em fabricar produtos es- táveis, atrativos e de baixo custo, fortificados tanto com cálcio quanto com fósforo, particu- larmente fosfato, pode contribuir para o fornecimento de cálcio e fósforo necessários para a nutrição humana. De fato, fabricantes de alimentos desejam fortificar seus produtos com fosfatos de cálcio. Entretanto, devido à natureza de fosfatos de cálcio existentes, a adição de cálcio ou fósforo pode afetar o sabor, aparência e outras propriedades organolépticas do produto alimentício.

A fortificação de bebidas com fosfato de cálcio, em particular bebidas claras, não é comum devido à opacidade (turbidez) e outros efeitos causados pela adição de fosfatos de cálcio pouco solúveis, ou insolúveis em bebidas. O uso de fosfatos de cálcio existentes em bebidas tem sido limitado a bebidas turvas, tais como suco de laranja ou suco de tomate, em que a opacidade ou turbidez causada pela adição de fosfato de cálcio não influencia significantemente na aparência da bebida. Mesmo em bebidas turvas, a adição de um fosfa- to de cálcio tal como uma hidroxiapatita pode influenciar nas propriedades da bebida. Por exemplo, hidroxiapatitas podem absorver substâncias coloridas, no caso do suco de tomate, levando à falta de homogeneidade e alterações na cor. De fato, em alguns exemplos onde a opacidade é desejada, fosfatos de cálcio são usados como agentes turvadores, além de sua função como um auxiliar de fluxo. Este é o caso em certas misturas secas em pó onde a bebida que ocorre naturalmente é turva (isto é, bebidas flavorizadas que contêm pouco a nenhum concentrado de suco de fruta). Para bebidas claras, fosfatos de cálcio existentes não podem ser usados, visto que eles causam turbidez à bebida.

O fosfato monocálcico monohidratado ou Ca(H2PO4)2-H2O ("MCP-1") é pouco solú- vel em água. Como indicado, por exemplo, na Patente U.S. N5 4.871.554, Tabela VI, MCP-1 produz soluções turvas na água. Isto se dá, porque MCP-1 é termodinamicamente instável com respeito ao fosfato dicálcico e ele se decompõe a uma proporção controlada pelo ací- dez de fosfato dicálcico. Fosfato dicálcico é insolúvel e dá origem à opacidade observada.

O fosfato dicálcico ou CaHPO4 é essencialmente insolúvel em água. A Ksp é 1,83 χ 10"7 a 25 0C (ref: J.C. Elliott; "The Structure and Chemistry of the Apatites and Other Calcium Orthophosphates"; p. 6 (1994) Elsevier). O material comercialmente conhecido como fosfato tricálcico, Ca10(PO4)6(OH)2, mais propriamente conhecido como hidroxiapatita, é insolúvel em água. A Ksp é 6,62 χ 10"126. (ref: J.C. Elliott; "The Structure and Chemistry of the Apatites and Other Calcium Orthophosphates"; p. 6 (1994) Elsevier). Quando fosfato tricálcico é refe- rido aqui, entende-se que ele é um material que exibe o padrão de pó de raios X da hidroxi- apatita.

Referência também pode ser feita à W098/32344, Tabela 2, que mostra a solubili- dade de fosfatos de cálcio como uma função do pH. Esta tabela mostra que os três fosfatos de cálcio conhecidos são todos insolúveis a níveis de pH abaixo de 3,5.

Para superar o problema da aparência em bebidas fortificadas com cálcio, alguns fabricantes utilizam sais de cálcio de ácidos orgânicos sozinhos ou em combinação com outros sais de cálcio. Entretanto, estes são caros e podem contribuir indesejavelmente no perfil do flavor da bebida.

As composições anteriores usadas para fornecer fortificação de bebidas com cálcio têm vários inconvenientes ou desvantagens. Por exemplo, a Patente U.S. N- 4.851.243 des- creve o uso de fosfato de cálcio para fortificação com cálcio de produtos à base de leite. Neste pedido, a condição de transparência da bebida não é considerável. Entretanto, de modo a suspender o fosfato de cálcio insolúvel na bebida láctea, é necessária a adição de hidrocolóides, tais como carragem e guars.

A Patente U.S. N- 4.871.554 descreve o uso de uma combinação de fosfato tricálci- co - Iactato de cálcio nas proporções 75 %/25 % (em peso, em relação ao cálcio total a par- tir dos sais). A patente descreve a combinação sendo dispersa em água para dissolver par- cialmente os sais de cálcio, e depois adicionar um cítrico que contém suco para provocar a dissolução dos sais de cálcio remanescentes. O objetivo desta patente é a fortificação com cálcio de sucos de laranja e outros cítricos que não são claros. Além disso, o suplemento de cálcio reivindicado é mostrado aumentar o pH do suco de controle de 3,80 a 4,28. Embora a patente reivindique que esta mudança no pH não causa um impacto no perfil do flavor da bebida, em outros sucos uma mudança desta magnitude pode ser perceptível.

Uma mistura de hidróxido de cálcio e ácidos orgânicos para a preparação de uma mistura para bebida seca em pó é descrita na Patente U.S. N- 6.833.146. Esta patente afir- ma que a mistura dispersa-se e dissolve-se em grande parte sob adição de água. A patente ainda afirma que o hidróxido de cálcio deve ser escolhido corretamente de modo que ele reaja rapidamente com os ácidos orgânicos para produzir uma bebida que não contenha muita sedimentação dos sais de cálcio formados. As bebidas descritas nesta referência não são claras e não se baseiam na utilização de sucos de fruta puros.

A Patente U.S. N- 3.968.263 descreve a adição de fosfato tricálcico a bebidas se- cas para fornecer um fosfato de cálcio no interior da bebida que interrompe a desmineraliza- ção e/ou auxilia na remineralização dos dentes em bebidas com baixo pH. A patente afirma que a adição de TCP e um acidulante adequado pode resultar em uma suspensão turva na bebida. Isto é indesejável em sucos de fruta nominalmente claros. A adição de TCP a uma bebida ácida com um valor do pH de 2,8 a 3,3 que resulta em uma aparência turva, a qual é indesejável, é conhecida àqueles habilitados na técnica, conforme descrito na patente.

A publicação número W098/32344 descreve o uso de glicerofosfato de cálcio como uma fonte de cálcio. Glicerofosfato de cálcio é altamente solúvel em água. Ele tem uma concentração de cálcio relativamente alta de cerca de 19 % m/m em uma base seca. Entre- tanto, glicerofosfato de cálcio eleva o pH de um líquido ou bebida aquosa, e um ácido deve ser adicionado para reduzir novamente o pH a níveis aceitáveis. Assim, a alcalinidade de glicerofosfato de cálcio precisa da adição de um segundo ingrediente, o qual aumenta o cus- to da bebida fortificada com cálcio.

A Patente U.S. N2 6.242.020 descreve a formulação de um complexo de cálcio para a fortificação de bebidas, especialmente direcionada ao leite. A formulação descrita é fun- damentada em uma fonte de cálcio em combinação com um emulsificador negativamente carregado. A formulação também pode incluir um ácido orgânico ou inorgânico. A patente afirma que o complexo de cálcio pode ser usado na fortificação do leite sem a coagulação das proteínas e sem alteração na textura da bebida. O complexo de cálcio é preparado na bebida em si ou separadamente. O agente emulsificador é adicionado para auxiliar na sus- pensão do complexo de cálcio. Devido ao fato do leite ser uma bebida opaca, o complexo não causaria a opacidade do leite, mas é evidente que ao nível do pH do leite, fosfatos de cálcio não seriam solúveis.

O Pedido Internacional N2 PCT/US2004/022655 (publicação N2 W02005/06882) descreve composições de fosfato tricálcico dissolvidas em soluções ácidas, que depois são usadas para suplementar bebidas com cálcio. Como descrito neste pedido, o valor de cálcio no fosfato tricálcico torna-se solúvel pela dissolução em soluções de ácidos como ácido cí- tricô, málico, fumárico e fosfórico. Uma vez que o TCP é dissolvido na solução ácida, a solu- ção depois pode ser adicionada a uma bebida para fortificação com cálcio. Estas duas fases envolvem o uso de ácidos orgânicos que podem adicionar um flavor característico a uma bebida. Além disso, a adição de uma solução que em uma massa base é composta princi- palmente de água pode ter um efeito diluente na bebida e assim a intensidade de flavor.

A Publicação da Patente U.S. N2 2006/0246200 descreve uma composição de fos- fato de glicina e citrato de glicina com carbonato de cálcio para produzir uma solução efer- vescente contendo íons cálcio e fosfato na solução. O pedido de patente esclarece que de- pois que o fosfato de cálcio formado é solubilizado e flavores, adoçantes, etc, são adiciona- dos, uma bebida clara é produzida. A composição solúvel precisa de íons citrato na solução 3para manter a solubilidade dos íons cálcio. O uso de fosfato de glicina e citrato de glicina acrescenta custos substanciais à bebida e em alguns exemplos os sais orgânicos adiciona- dos podem alterar o perfil do flavor da bebida.

A Patente U.S. N2 2.332.735 descreve a adição de ácidos orgânicos tais como áci- dos tartáricos, cítricos, málicos ao fosfato monocálcico para o uso em aplicações em bebi- das. A adição dos ácidos orgânicos permite que o MCP-1 seja completamente solúvel na bebida. Esta patente destaca a necessidade em adicionar um ácido quelante para solubilizar completamente o fosfato de cálcio e prevenir a formação de um fosfato dicálcico. Os ácidos orgânicos são caros e podem alterar o perfil do flavor de uma bebida.

A Patente U.S. 1.851.210 descreve a extração de fertilizante superfosfato triplo com água para formar uma solução rica em ácido fosfórico e cálcio dissolvido, tornando a porção insolúvel e extraindo-se mais uma vez com água, tratando o segundo extrato com cal para produzir DCP1 e depois tratando o DCP com o primeiro extrato por meio do qual ácido fosfó- rico livre do primeiro extrato é convertido a MCP-1. Este documento mostra que DCP tratado com ácido fosfórico pode produzir MCP-1 para o uso como um fertilizante de alto desempe- nho.

A Patente U.S. N2 2.514.973 descreve a adição de ácido fosfórico ao fosfato mono- cálcico para aumentar sua solubilidade na água. A adição de ácido fosfórico ao MCP resulta em um produto granular que contém excesso de ácido fosfórico. A patente fala sobre o pro- duto contendo de 15 a 18 % de ácido fosfórico livre. Este excesso de ácido fosfórico reduz o pH de uma solução do produto a níveis muito baixos. Em uma reprodução experimental do produto, o pH de uma solução a 1 % do produto forneceu um valor do pH de 2,7. Em uma aplicação na bebida, o uso deste produto precisaria da adição de um ingrediente alcalino para levar o pH a níveis aceitáveis para uma bebida. Isto aumentaria inaceitavelmente o custo da bebida.

Em um produto similar, descrito na Patente U.S. N2 4.454.103, um produto MCP-1 com excesso de ácido fosfórico é preparado neutralizando-se parcialmente ácido fosfórico com óxido de cálcio até que 95 a 99 % do ácido fosfórico seja neutralizado. O produto desta reação de neutralização depois é hidratado com água e depois o excesso de água é remo- vido por aquecimento. O processo descrito nesta patente precisa de muitas etapas para produzir o fosfato monocálcico final com excesso de ácido fosfórico. Além disso, o uso de óxido de cálcio pode facilmente levar ao material insolúvel no produto final visto que cal livre de material insolúvel ácido (usualmente sílica) não está disponível a preços aceitáveis. As- sim, o uso de óxido de cálcio geralmente leva ao material com níveis inaceitavelmente altos de material insolúvel quando usado para fortificar bebidas com cálcio. Além disso, a adição de um tal excesso de ácido fosfórico aumenta inaceitavelmente o custo. O produto é reivin- dicado para ser útil em bebidas secas efervescentes como uma fonte de acidez. Exemplos não são propostos e a patente é omissa quanto ao seu uso em bebidas claras.

A Publicação das Patentes U.S. N- 2007/0003671 e 2007/0003672 descreve o uso de misturas de fosfato monocálcico, fosfato tricálcico e lactato de cálcio ou fosfato dicálcico e lactato de cálcio. É evidente a uma pessoa habilitada na técnica que estes fosfatos de cál- cio seriam insolúveis em bebidas. Isto não é prejudicial a estas aplicações, visto que elas são dirigidas para a fortificação com cálcio de suco de laranja, uma bebida que por sua natu- reza é turva.

O pH da maioria das bebidas cai na faixa de aproximadamente 2 a 7. Sucos de fru- dade da pasta durante o tratamento com ácido peroxomonossulfúrico na primeira e na segunda modalidades da presente invenção, preferencialmen- te, um agente quelante, um ácido policarboxílico ou a mistura dos mesmos é utilizada no tratamento com ácido peroxomonossulfúrico. O agente que- lante inclui aqueles do tipo ácido carboxílico tais como ácido etilenodiamina- tetraacético (EDTA), ácido dietilenotriamina-pentaacético (DTPA) e ácido nitrilotriacético (NTA); e aqueles do tipo ácido fosfônico tais como ácido 1- hidroxiletilideno-1,1 -difosfônico (HEDPA), ácido etilenodiamina- tetra(metilenofosfônico) (EDTMPA), ácido dietilenotriamina- penta(metilenofosfônico) (DTPMPA) e ácido nitrilotri(metilenofosfônico) (NTMPA).

A quantidade do agente quelante que será utilizada fica geral- mente dentro de uma faixa de 0,02 até 0,3 %, preferencialmente de 0,02 até 0,2 % (na forma da % em massa em relação à pasta). Quando a quantidade do agente quelante que será utilizada for de 0,3 % ou mais, então a capaci- dade de remoção de HexA do ácido peroxomonossulfúrico pode ser menor; e quando for de 0,02 % ou menos, então a redução da viscosidade da pasta não poderia ser prevenida.

O ácido policarboxílico inclui ácido oxálico, ácido succínico, áci- do tartárico, ácido maléico, ácido fumárico, ácido ftálico, ácido cítrico, ácido malônico, ácido adípico e ácido málico.

A quantidade do ácido policarboxílico que será utilizada fica pre- ferencialmente dentro de uma faixa de 0,02 % até 0,3 % (na forma da % em massa em relação à pasta). Quando a quantidade do ácido policarboxílico que será utilizada for de 0,3 % ou mais, então a capacidade de remoção de HexA do ácido peroxomonossulfúrico pode ser menor; e quando for de 0,02 % ou menos, então a redução da viscosidade da pasta não poderia ser pre- venida.

Quando uma mistura de um agente quelante e um ácido policar- boxílico for utilizada, sua quantidade fica preferencialmente dentro de uma faixa de 0,02 % até 0,3 % (na forma da % em massa em relação à pasta). Quando a quantidade do ácido policarboxílico que será utilizada for de 0,3 % dicálcico e/ou tricálcico podem ser combinadas com ácido fosfórico e misturadas durante um tempo suficiente para permitir que os materiais reajam.

Em uma modalidade da invenção, fosfato dicálcico é combinado com ácido fosfóri- co para produzir a composição. Em uma modalidade preferida, fosfato dicálcico anidro é fornecido e ácido fosfórico é adicionado ao fosfato dicálcico em um período de tempo duran- te a mistura. Preferivelmente, ácido fosfórico 85 % é adicionado ao fosfato dicálcico. Os ma- teriais podem ser misturados usando um equipamento de mistura convencional. A proporção de fosfato dicálcico para ácido fosfórico combinados na mistura final está preferivelmente entre cerca de 47,5:52,5 a 56,0:44,0. O ácido fosfórico 85 % pode ser adicionado ao fosfato dicálcico em uma taxa aproximadamente constante durante um período de tempo suficiente para permitir a conclusão da mistura, preferivelmente entre cerca de 30 minutos e 2 horas.

Depois que todo o ácido fosfórico é adicionado, a mistura pode ser continuada durante um período de tempo, preferivelmente entre cerca de 30 minutos e 2 horas. Os materiais podem ser combinados na temperatura ambiente, embora o processo produza calor e possa elevar a temperatura dos materiais combinados.

Em uma outra modalidade da invenção, fosfato dicálcico hidratado é combinado com ácido fosfórico para produzir a composição. Em uma modalidade preferida, fosfato di- cálcico dihidratado (CaHP04-2H20) é fornecido e ácido fosfórico é adicionado ao fosfato dicálcico dihidratado em um período de tempo durante a mistura. Preferivelmente, ácido fosfórico 85 % é adicionado ao fosfato dicálcico dihidratado. Os materiais podem ser mistu- rados usando um equipamento de mistura convencional. A proporção de fosfato dicálcico dihidratado para ácido fosfórico combinados na mistura final está preferivelmente entre cer- ca de 47,5:52,5 a 56,0:44,0. O ácido fosfórico 85 % pode ser adicionado ao fosfato dicálcico dihidratado em uma taxa aproximadamente constante durante um período de tempo sufici- ente para permitir a conclusão da mistura, preferivelmente entre cerca de 30 minutos e 2 horas. Depois que todo o ácido fosfórico é adicionado, a mistura pode ser continuada duran- te um período de tempo, preferivelmente entre cerca de 30 minutos e 2 horas. Os materiais podem ser combinados na temperatura ambiente, embora o processo produza calor e possa elevar a temperatura dos materiais combinados.

Em uma outra modalidade da invenção, fosfato tricálcico é combinado com ácido fosfórico para produzir a composição. Nesta modalidade, fosfato tricálcico é fornecido e áci- do fosfórico é adicionado ao fosfato tricálcico em um período de tempo durante a mistura. Em uma modalidade preferida, ácido fosfórico 85 % é adicionado ao fosfato tricálcico. Os materiais podem ser misturados usando um equipamento de mistura convencional. A pro- porção de fosfato tricálcico para ácido fosfórico combinados na mistura final está preferivel- mente entre cerca de 38:62 a 42:58. O ácido fosfórico 85 % pode ser adicionado ao fosfato tricálcico em uma taxa aproximadamente constante durante um período de tempo suficiente para permitir a conclusão da mistura, preferivelmente entre cerca de 30 minutos e 2 horas. Depois que todo o ácido fosfórico é adicionado, a mistura pode ser continuada durante um período de tempo, preferivelmente entre cerca de 30 minutos e 2 horas. Os materiais podem ser combinados na temperatura ambiente, embora o processo produza calor e possa elevar a temperatura dos materiais combinados.

Se desejado, uma porção do fosfato dicálcico ou fosfato tricálcico pode ser pré- dissolvida no ácido fosfórico. Isto neutralizará um pouco da acidez do ácido e pode resultar na necessidade de adicionar uma quantidade adicional, contudo a quantidade de ácido adi- cionado em uma base de ácido fosfórico 100 % será a mesma.

Onde o ácido fosfórico adicionado ao fosfato dicálcico ou fosfato tricálcico é menor do que 85 % da concentração, pode ser necessário adicionar uma etapa de secagem ao processo para obter material sólido que flua adequadamente. Neste caso, o produto final é preferivelmente seco de modo que a perda de peso a 100°C é menor do que 1 %.

Ainda em uma outra modalidade da invenção, uma mistura de fosfato dicálcico e fosfato tricálcico é combinada com ácido fosfórico para produzir a composição. Em uma mo- dalidade preferida, uma combinação de fosfato dicálcico anidro e fosfato tricálcico é forneci- da e ácido fosfórico é adicionado à combinação de fosfato dicálcico/fosfato tricálcico em um período de tempo durante a mistura. O fosfato dicálcico e o fosfato tricálcico podem ser for- necidos em qualquer proporção dos dois fosfatos na combinação. Em uma modalidade pre- ferida, ácido fosfórico 85 % é adicionado à combinação de fosfato dicálcico/fosfato tricálcico. O ácido fosfórico e a combinação de fosfato dicálcico/fosfato tricálcico podem ser mistura- dos usando um equipamento de mistura convencional. A proporção de fosfato dicálci- co/fosfato tricálcico para ácido fosfórico combinados na mistura final está preferivelmente entre cerca de 38:62 a 42:58. O ácido fosfórico 85% pode ser adicionado à combinação de fosfato dicálcico/fosfato tricálcico em uma taxa aproximadamente constante durante um pe- ríodo de tempo suficiente para permitir a conclusão da mistura, preferivelmente entre cerca de 30 minutos e 2 horas. Depois que todo o ácido fosfórico é adicionado, a mistura pode ser continuada durante um período de tempo, preferivelmente entre cerca de 30 minutos e 2 horas. Os materiais podem ser combinados na temperatura ambiente, embora o processo produza calor e possa elevar a temperatura dos materiais combinados.

Ainda em uma outra modalidade da invenção, um fosfato monocálcico é combinado com ácido fosfórico para produzir a composição. O fosfato monocálcico é fornecido e ácido fosfórico é adicionado ao fosfato monocálcico em um período de tempo durante a mistura. Em uma modalidade preferida, ácido fosfórico 85% é adicionado ao fosfato monocálcico. O ácido fosfórico e o fosfato monocálcico podem ser misturados usando um equipamento de mistura convencional. A proporção de fosfato monocálcico para ácido fosfórico combinados na mistura final está preferivelmente entre cerca de 43:57 a 47:53. O ácido fosfórico 85 % pode ser adicionado ao fosfato monocálcico em uma taxa aproximadamente constante du- rante um período de tempo suficiente para permitir a conclusão da mistura, preferivelmente entre cerca de 30 minutos e 2 horas. Depois que todo o ácido fosfórico é adicionado, a mis- tura pode ser continuada durante um período de tempo, preferivelmente entre cerca de 30 minutos e 2 horas. Os materiais podem ser combinados na temperatura ambiente, embora o processo produza calor e possa elevar a temperatura dos materiais combinados.

Deve ser observado que a invenção não é limitada a um processo por meio do qual ácido fosfórico é adicionado a um fosfato de cálcio. Em todas as modalidades da invenção descritas aqui, o processo pode ser realizado fornecendo-se primeiro ácido fosfórico e de- pois adicionando-se fosfato monocálcico, fosfato dicálcico, fosfato tricálcico ou uma combi- nação de alguns ou todos os produtos de fosfato acima ao ácido fosfórico e à mistura.

Embora o produto fabricado pelo processo descrito acima seja um sólido de fluxo li- vre, a fluxibilidade do material pode ser aperfeiçoada se desejado, misturando-se a compo- sição final com fosfato tricálcico como uma etapa final no processo. Por exemplo, fosfato dicálcico e ácido fosfórico podem ser combinados como descrito acima para produzir a composição da invenção. Depois que a composição for produzida, fosfato tricálcico pode ser misturado com a composição como um auxiliar de fluxo. O fosfato tricálcico pode ser adicio- nado em qualquer quantidade necessária para fornecer o produto final e as características de fluxo desejadas. Em uma modalidade preferida, a composição produzida pelo processo é misturada com fosfato tricálcico na proporção de peso para peso de 95/5.

Os inventores inesperadamente descobriram que a adição de ácido fosfórico a um fosfato de cálcio insolúvel produz um material que é facilmente solúvel em água e torna cla- ra bebidas de fruta sem opacidade residual. Sob a análise do material por difração de raios X, verificou-se que este é composto, pelo menos em parte, de fosfato monocálcico cristalino.

Embora não desejando estar vinculado a qualquer teoria ou mecanismo particular, o materi- al pode conter pelo menos um componente amorfo, visto que fosfato monocálcico não tem a alta solubilidade do material produzido da maneira descrita acima. O material amorfo pode ser um tipo fosfato hemicálcico do material. O material amorfo também pode ser uma solu- ção de fosfato de cálcio dissolvida em ácido fosfórico. Fosfato hemicálcico não é um com- posto conhecido, mas seu sódio congênere é conhecido. Fosfato hemissódico é um material cristalino. O fosfato monossódico forma um hidrato, MSP-1 (NaH2PO4-H2O). De forma con- ceituai, o mesmo pode substituir o hidrato por uma molécula de ácido fosfórico para formar NaH2PO4-H3PO4. Por analogia, fosfato monocálcico monohidratado pode ser a base de um fosfato hemicálcico: fosfato monocálcico monohidratado é Ca(H2PO4)2-H2O e fosfato hemi- cálcico seria Ca(H2PO4)2-H3PO4.

Além da estrutura cristalina identificada por difração de raios X, o material produzi- do pelo método descrito acima exibe as seguintes características: (1) ele é um sólido de fluxo livre; (2) o material dissolve facilmente em água para produzir essencialmente soluções claras; (3) quando usado em bebidas ou sucos, o material não altera substancialmente o flavor, pH ou cor da bebida; (4) quando usado em bebidas ou sucos, o produto é estável ao longo do tempo em armazenamento, tanto refrigerado quanto na temperatura ambiente; (5) espera-se que quando usado em bebidas ou sucos, o material permaneça solúvel e não se torne turvo depois do processamento em alta temperatura (UHT).

Conforme debatido acima, o material produzido pelos métodos da presente inven- ção pode ser dissolvido em água ou bebidas para fornecer uma solução essencialmente clara. A aparência de uma bebida, se clara ou turva ou entre ambas, é uma medida subjeti- va de limpidez. A aparência é dependente do volume através do qual a luz passa antes de penetrar no olho, do fundo contra o qual a amostra é observada, e da concentração do ma- terial na água. Bem como, ao passo que o olho humano pode indicar se uma amostra é mais turva do que a outra, a comparação de amostras é realizada com dificuldade significa- tiva. Um método quantitativo de medir a turbidez conta com o fato de que a aparência da turbidez se dá devido à quantidade de luz que é dispersa por partículas colocadas em sus- pensão. Medições feitas com um medidor de turbidez avalia a quantidade de luz dispersa, medindo-se a quantidade de luz em um detector que é colocado em um ângulo (90 graus) para que o feixe incidente passe através da amostra. O aparelho pode ser calibrado com padrões adquiridos para permitir que as medições sejam exatas e precisas. Os padrões de calibração permitem que seja relatada a turbidez em Unidades Nefelométricas de Turbidez (NTU). O material produzido neste caso preferivelmente pode ser dissolvido em água para produzir uma solução 1 % com uma turbidez menor do que 5 NTU. O pH da solução 1 % está preferivelmente entre 2,8 e 3,2.

Exemplos de modalidades preferidas são fornecidos abaixo. Estas modalidades e- xemplares não são intencionadas a limitar de qualquer forma os métodos da presente in- venção ou as composições resultantes.

Exemplo 1

Em um misturador Hobart, 200 g de fosfato dicálcico anidro são fornecidos em uma temperatura de partida de 20°C. Durante a mistura, 200 g de ácido fosfórico 85 % a 20°C foram adicionados em um período de uma hora. Depois que todo o ácido fosfórico foi adi- cionado, os materiais foram misturados durante um adicional de 30 minutos. O produto re- sultante foi um sólido de fluxo livre. Um pouco de calor foi liberado durante a reação, o qual elevou a temperatura do produto final a cerca de 40 °C. A difração de raios X em pó mostrou o material contendo MCP-1 (fosfato monocálcico) como o único composto cristalino. Quando este material foi adicionado à água, ele dissolveu completamente sem qualquer opacidade e uma turbidez menor do que 5 NTU.

Exemplo 2 Em um misturador Hobart, 160 g de fosfato tricálcico (TCP) são fornecidos em uma temperatura de partida de 20°C. Durante a mistura, 240 g de ácido fosfórico 85 % a 20°C foram adicionados em um período de uma hora. Depois que todo o ácido fosfórico foi adi- cionado, os materiais foram misturados durante um adicional de 30 minutos. O produto re- sultante foi um sólido de fluxo livre. Um pouco de calor foi liberado durante a reação, o qual elevou a temperatura a cerca de 50°C. A difração de raios X em pó mostrou o material con- tendo MCP-1 como o único composto cristalino. Quando este material foi adicionado à água, ele dissolveu completamente sem qualquer opacidade e uma turbidez menor do que 5 NTU.

Exemplo Inativo 1

A um misturador de pó Littleford-Day foram adicionados 8,444 kg de MCP-1 (Re- gent 12XX como produzido pela Innophos) que foi mostrado ser puro por difração de raios X. 1,339 kg de ácido fosfórico 85 % na temperatura ambiente foi pulverizado no leito de mo- vimento do sólido na temperatura ambiente durante um período de cerca de 30 minutos. O produto resultante apresentou-se seco e fluiu livremente. Uma solução 1 % deste produto teve um valor do pH de 3,08 e um valor de turbidez de 50. A solução apresentou-se turva.

Exemplo Inativo 2

A um misturador de pó Modelo Littleford-Day foram adicionados 8,444 kg de MCP-1 (Regent 12XX como produzido pela Innophos) que foi mostrado ser puro por difração de raios X. 1,621 kg de ácido fosfórico 85 % na temperatura ambiente foi pulverizado no leito de movimento em temperatura ambiente no misturador de pó durante a mistura com veloci- dade média em um período de cerca de 30 minutos. O produto resultante apresentou-se seco e fluiu livremente. Uma solução 1 % deste produto teve um valor do pH de 2,9 e um valor de turbidez de 11. A solução apresentou-se turva.

Os exemplos e exemplos inativos estão reunidos na tabela seguinte para ilustrar suas diferenças. Pode-se observar que um excesso em mol de 48 % de ácido fosfórico é necessário para gerar acidez suficiente para dissolver MCP-1 conforme descrito na Patente U.S. N2 2.519.473 e gerar uma solução clara. Um material com um pH de 2,7 não é das es- pecificações de grau alimentício, e além disso, a concentração de cálcio não seria aplicável. Apesar da alcalinidade do TCP, a operação de acordo com a presente invenção permite que um material seja produzido com carga de cálcio e pH aceitáveis e que também dissolva completamente em água sem qualquer traço de opacidade.

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A composição produzida pelos processos da presente invenção pode ser usada pa- ra fortificar bebidas com cálcio, em particular bebidas claras e sucos. Pelo fato do material ser facilmente solúvel, bebidas podem ser fortificadas com cálcio a qualquer nível desejado, adicionando-se material suficiente para fornecer o cálcio necessário para obter o nível dese- jado. O material pode ser similarmente usado para fornecer fósforo dietético adicionando-se material suficiente para obter uma concentração de fósforo desejada na bebida.

Embora as modalidades preferidas tenham sido mostradas e descritas, várias modi- ficações e substituições podem ser feitas sem divergir do espírito e do escopo da invenção. Conseqüentemente, deve ser entendido que a presente invenção foi descrita por via de e- xemplo e não por limitação.

Claims

1. Processo para produzir uma composição que pode ser usada para fortificar bebi- das ou sucos com cálcio, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de: combinar um fosfato de cálcio selecionado do grupo que consiste de fosfato dicálci- co anidro, fosfato de cálcio dihidratado, fosfato tricálcico, e combinações deste com ácido fosfórico durante a mistura, em que a proporção de fosfato de cálcio para ácido fosfórico na mistura final é tal que uma solução a 1 % em peso do produto resultante tem uma turbidez menor do que 5 NTU e um pH entre cerca de 2,8 a 3,2.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda a etapa de secar o produto final até que o produto tenha uma perda de peso a 100°C menor do que 1 %.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o ácido fosfórico é ácido fosfórico 85 %.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o fosfato de cálcio e ácido fosfórico são misturados durante um período entre cerca de 30 minutos e 2 horas.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda a etapa de adicionar uma quantidade de fosfato trissódico à mistura final de um fosfato de cálcio e ácido fosfórico.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a proporção da mistura final de um fosfato de cálcio e ácido fosfórico para fosfato trissódico está a cerca de 95:5.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o ácido fosfórico contém üma quantidade de um fosfato de cálcio selecionado do grupo que consiste de fosfato dicálcico anidro, fosfato de cálcio dihidratado, fosfato tricálcico, e combi- nações deste dissolvida no ácido fosfórico antes da combinação do ácido fosfórico com o fosfato de cálcio.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fosfato de cálcio é fosfato dicálcico anidro e a proporção de fosfato dicálcico anidro para ácido fosfórico na mistura final está entre cerca de 47,5:52,5 a 56,0:44,0.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o ácido fosfórico é ácido fosfórico 85 %.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fosfato de cálcio é fosfato dicálcico anidro dihidratado e a proporção de fosfato dicálci- co dihidratado para ácido fosfórico na mistura final está entre cerca de 47,5:52,5 a 56,0:44,0.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o ácido fosfórico é ácido fosfórico 85 %.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fosfato de cálcio é fosfato tricálcico e a proporção de fosfato tricálcico para ácido fosfórico na mistura final está entre cerca de 38:62 a 42:58.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o ácido fosfórico é ácido fosfórico 85 %.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fosfato de cálcio é uma combinação de fosfato dicálcico anidro e fosfato tricálcico e a proporção da combinação de fosfato dicálcico anidro e fosfato tricálcico para ácido fosfórico na mistura final está entre cerca de 38:62 a 42:58.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o ácido fosfórico é ácido fosfórico 85 %.

16. Produto, CARACTERIZADO pelo fato de que é produzido pelo processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 15.