Способ получения детского питания
Изобретение относится к композициям для кормления младенцев, детей последующего возраста или детей ясельного возраста. Способ приготовления композиции предусматривает сушку распылением липидных и белковых компонентов с использованием системы тонкого распыления, использующей сопло для двух текучих сред. При этом получаемая композиция, содержащая липидный и белковый компоненты, включает липидные глобулы, имеющие объемно-взвешенный диаметр по меньшей мере 1,0 мкм. Изобретение позволяет за счет более экономной и эффективной системы тонкого распыления сократить время и увеличить производительность в процессе получения композиции с липидными глобулами большого размера. Заявленный способ имеет хорошую управляемость и воспроизводимость. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.
Настоящее изобретение относится к способу получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты распылительной сушки, которая содержит большие липидные глобулы, предпочтительно покрытые полярными липидами, и к композициям, получаемым посредством этого. Получаемые композиции предпочтительно предназначены для кормления младенцев и маленьких детей.
Детское питание для младенцев и детей последующего возраста успешно используют для их кормления, когда кормление грудью невозможно или менее желательно. Однако композиция таких составов должна походить на грудное молоко как можно точнее, что представляет собой предпочтительный способ кормления младенцев, чтобы компенсировать особые требования к питанию у быстро растущих и развивающихся младенцев.
В натуральном необработанном молоке млекопитающих липиды в первую очередь встречаются в виде триглицеридов, содержащихся в эмульгированных глобулах со средним диаметром около 4 мкм. Эти глобулы окружены структурной мембраной, состоящей из фосфолипидов (от 0,2 до 1% от общего содержания жира), холестерина, ферментов, белков и гликопротеинов. Основная часть жирового компонента, используемого в детских или последующих смесях, имеет овощное происхождение. Использование большой части жира коровьего молока является менее желательным, по причине более неблагоприятного профиля жирных кислот. Дополнительно, длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты микробного, рыбного или яичного происхождения типично добавляют для того, чтобы усовершенствовать профиль жирных кислот.
В известных способах получения детских или последующих смесей жировую или липидную фазу, которая содержит липиды и жирорастворимые витамины, энергично смешивают с водной фазой, которая содержит белки и углеводы, и смесь гомогенизируют при высоком давлении посредством стандартного гомогенизатора высокого давления отдельно или в комбинации с насосом высокого давления. Также во время распылительной сушки высокое давление используют для того, чтобы получать порошкообразную форму эмульсии. Таким образом, во время гомогенизации жировую фазу компартментализируют в меньшие капельки, с тем чтобы она более не отделялась от водной фазы и не собиралась вверху, что называют расслаиванием. Это выполняют посредством проталкивания смеси при высоком давлении через маленькое отверстие. Эта стадия гомогенизации ведет к стабильной эмульсии «масло-в-воде», которая содержит липидные глобулы с объемно-взвешенным диаметром от 0,1 до 0,5 мкм. Из-за этого малого размера глобул, результатом чего является увеличенная площадь поверхности липидных глобул, относительно малое количество полярных липидов, таких как фосфолипиды, типично присутствует в таких композициях, в которых жира преимущественно овощного происхождения, не достаточно для того, чтобы гарантировать, что распределение фосфолипидов соответствует необработанным липидным глобулам. Вместо этого возрастает количество белка, в частности казеина, который покрывает липидную глобулу.
Это отличается от структуры липидных глобул в необработанном или сыром молоке, таком как молоко человека, в котором липидные глобулы больше и липидные глобулы покрыты мембраной молочных глобул, которая содержит полярные липиды в более высоких количествах, чем описанная выше обработанная ДМС (детская молочная смесь). Получение более крупных липидных глобул, таким образом, является желательным для того, чтобы получать детские или последующие смеси, которые более близко схожи с молоком человека. Также в последнее время обнаружено, что питательные композиции с овощным жиром, который имеет более крупные липидные глобулы, имеют долгосрочную пользу для здоровья в отношении состава тела и предотвращения ожирения при дальнейшем развитии организма. В WO 2010/027258 раскрыты питательные композиции с овощным жиром, который имеет более крупные липидные глобулы, которые получают посредством применения стадии гомогенизации с использованием более низкого давления. В WO 2010/027259 раскрыты питательные композиции с более крупными липидными глобулами, покрытыми полярными липидами с использованием стадии гомогенизации при более низком давлении и более высоком количестве полярных липидов, в частности фосфолипидов, присутствующих до гомогенизации.
В WO 2010/027258, WO 2010/027259, WO 2011 /108918 и WO 2010/068105 раскрыто получение питательных композиций, которые содержат стадию обработки водной фазы смешиванием с масляной смесью с использованием порционного смесителя Ultra-Turrax T50. В смесительной камере порционного смесителя присутствуют условия гетерогенного смешивания, что ведет к широкому распределению размеров капелек липидов и формированию отчасти очень больших липидных глобул. Кроме того, жидкие фазы, подлежащие смешиванию, подвергают в порционном смесителе в течение дополнительного времени изменению условий смешивания, посредством этого усиливая идентифицированные выше эффекты получения широкого распределения размеров капелек и формирования чрезвычайно маленьких и чрезвычайно больших липидных глобул. Из-за негомогенного смешивания порционный смеситель неблагоприятно имеет более высокий риск больших и маленьких жировых глобул.
WO 2005/051091 относится к препарату липида, который имитирует липидную фазу молока человека. Препарат липида получают посредством стадии гомогенизации для того, чтобы формировать по существу гомогенную дисперсию или эмульсию в подходящих условиях, которые включают температуру, давление и физические манипуляции.
Borel et al. (J of Parenteral and Enteral Nutrition (1994), 18, 534-543) раскрывают получение эмульсий для парентерального кормления с различными размерами и композициями капелек для кормления крыс, причем эмульсию из липида и водной фазы получают посредством магнитного перемешивания смеси магнитным стержнем и дополнительного улучшения получаемой эмульсии посредством обработки звуком. Такой способ не подходит для более крупного масштаба и будет давать слишком большую вариацию в размере глобул.
Таким образом, в большинстве этих известных способов используют смесительные устройства высокого давления, в частности, гомогенизаторы и/или насосы высокого давления. В способах, в которых используют гомогенизаторы, главным образом необходимы две стадии под давлением, что ведет к капиталоемким производственным способам. Кроме того, если низкие давления используют с этими гомогенизаторами, которые специально разработаны для того, чтобы использовать высокие давления, чтобы сделать возможным гомогенизацию, способом работы сложно управлять стабильным образом, что означает, что для способа требуется большое количество дополнительного управления, которое является трудным, требует времени и может вести к различному качеству конечного продукта. Таким образом, машинное оборудование, используемое на коммерческой основе, имеет избыточные размеры и низкую энергоэффективность, что делает эти способы менее предпочтительными для экономического производства. Аналогичное истинно для насосов высокого давления и устройств, используемых для распылительной сушки.
Техническая проблема, лежащая в основе настоящего изобретения, следовательно, состоит в том, чтобы предоставить способ получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты распылительной сушки, которая содержит большие липидные глобулы, предпочтительно покрытые полярными липидами, что позволяет получать указанную композицию без указанных выше недостатков.
Техническая проблема, лежащая в основе настоящего изобретения, следовательно, также состоит в том, чтобы предоставить композиции, содержащие липидный и белковый компоненты распылительной сушки, которые преодолевают идентифицированные выше недостатки, в частности содержат управляемый, воспроизводимый размер липидных глобул.
Эти технические проблемы решают посредством способов и продуктов согласно независимым пунктам формулы изобретения.
Таким образом, настоящее изобретение предусматривает, в частности, способ получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты распылительной сушки, которая представляет собой высушенное распылением детское питание для младенцев и детей последующего возраста или молоко для детей ясельного возраста и содержит липидные глобулы, причем композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, которая содержит липидные глобулы, сушат распылением с использованием системы тонкого распыления, в которой используют сопло для двух текучих сред для получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты распылительной сушки, которая содержит липидные глобулы, которые имеют объемно-взвешенный диаметр по меньшей мере 1 мкм. Предпочтительно, система тонкого распыления с использованием сопла для двух текучих сред представляет собой систему тонкого распыления с малым сдвигом.
Неожиданно было обнаружено, что использование композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, которая представляет собой эмульсию больших липидных глобул с более низкой кажущейся динамической вязкостью, в данном способе благоприятно и предпочтительно позволяет высокое общее содержание твердых веществ, что приводит к более экономной и эффективной распылительной сушке. Параллельно, посредством применения способа по изобретению более высокой температуры нагревания, в частности, от 190°С до 210°С, предпочтительно от 195°С до 200°С, можно достичь во время распылительной сушки, что предпочтительно и полезным образом позволяет использование более высоких температур во время распылительной сушки, что позволяет повысить производительность распылительной сушилки, т.е. системы тонкого распыления. На известном уровне техники в способах типично достигают температуры тления около 185°С.
Данный способ дополнительно отличается очень хорошей управляемостью и воспроизводимостью.
Таким образом, предпочтительно и благоприятно, при использовании композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, используемой в данном способе распылительной сушки, температура тления выше, что допускает более высокую температуру во время распылительной сушки, что является экономическим преимуществом. Не желая ограничиваться теорией, более высокая температура тления может быть обусловлена уменьшенной площадью поверхности больших липидных глобул.
В контексте настоящего изобретения термин «температура тления» означает температуру, при которой в продукте начинается экзотермическая реакция, что означает, когда достигают определенного количества энергии. Это обычно возникает в комках продукта, в которых изолировано ядро комка и возможно увеличение температуры. Для этого требуется определенная начальная температура и определенное время для начала. Когда реакция начинается, порошкообразный продукт начинает самовозгораться, и чем выше температура, тем быстрее развивается реакция. Таким образом, с точки зрения безопасности, имеет место максимальная температура, при которой порошок можно сушить. Сушка при более высокой температуре несет риск возникновения источника возгорания, что может вести к взрыву в сушилке. Таким образом, температура тления означает температуру самовозгорания, которая отличается для конкретного порошка и зависит от множества переменных. Данный способ благоприятно допускает более высокую температуру тления, что означает, что температура, при которой риск самовозгорания порошка выше, чем в известных способах.
В системе тонкого распыления, предпочтительно системе тонкого распыления с низкой скоростью сдвига по настоящему изобретению, далее в настоящем описании также называемой распылительной сушилкой, предпочтительно используют сопло для двух текучих сред, которое предпочтительно прикладывает малые скорости сдвига к композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, которая подлежит распылительной сушке. Неожиданно оказалось, что использование сопла для двух текучих сред обеспечивает существенное преимущество по сравнению с атомизационным колесом.
Если сопло для двух текучих сред, далее в настоящем описании также называемое трубкой для двух текучих сред, используют для распылительной сушки, давление предпочтительно как можно ниже, без засорения распылительной сушилки, которое будет вести к ненужной очистке.
Предпочтительно, сопло для двух текучих сред используют при давлении почти 10 бар, предпочтительно менее 10 бар, предпочтительно не более 9 бар, предпочтительно менее 9 бар, более предпочтительно не более 8 бар, предпочтительно менее 8 бар, предпочтительно не более 5 бар, предпочтительно менее 5 бар, предпочтительно не более 4 бар, предпочтительно менее 4 бар, предпочтительно не более 3,5 бар, предпочтительно менее 3,5 бар, предпочтительно от 1,5 до 5 бар, наиболее предпочтительно от 2,5 до 4 бар, предпочтительно от 2,7 до 3,5 бар, в частности 3 бар.
Сопла для двух текучих сред (2F сопла) коммерчески доступны. Сопла могут быть снабжены внешним смесительным колпачком или внутренним смесительным колпачком. Внутренние 2F сопла имеют преимущество в виде слегка сниженного потребления энергии. Внутренние и внешние 2F сопла дают различные углы распыла, и от конструкции используемой сушилки будет зависеть, какой тип 2F сопла является предпочтительным. Это легко установить специалисту в данной области.
Давление, используемое для сопла для двух текучих сред, может различаться в соответствии с тем, какую конкретную модель используют, но его может определять специалист соответствующим образом при условии, что большие липидные глобулы, содержащиеся в композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, только подвергают сдвигу со скоростью, которая предпочтительно не превышает скорости сдвига, испытываемые во время получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, то есть во время смешивания.
Предпочтительные сопла для двух текучих сред имеют предпочтительно особенно высокую распылительную способность, которая благоприятна для экономического производства. Кроме того, предпочтительное использование сопла для двух текучих сред позволяет прикладывать значительно более низкое давление во время распылительной сушки, что предпочтительно ведет к снижению скорости сдвига, оказываемого на липидные глобулы.
В способах распылительной сушки, известных в данной области, используют давления вплоть до от 200 до 300 бар. В предпочтительном варианте выполнения данного способа давление, используемое для распылительной сушки, составляет не более 10 бар, предпочтительно менее 10 бар, предпочтительно не более 9 бар, предпочтительно менее 9 бар, более предпочтительно не более 8 бар, предпочтительно менее 8 бар.
Газ, используемый для распыления, предпочтительно представляет собой сжатый воздух. Предпочтительно, газ, используемый для сушки, предпочтительно представляет собой фильтрованный атмосферный воздух. Соотношение потоков газа/жидкости (кг/кг) предпочтительно составляет от 1:1 до 1:4, предпочтительно от 1:1 до 1:3, в частности 1:2.
Кроме того, предпочтительно сушильный газ имеет впускную температуру по меньшей мере 160°С, предпочтительно по меньшей мере 180°С, предпочтительно по меньшей мере 190°С, более предпочтительно 195°С.
В особенно предпочтительном варианте выполнения общее содержание твердых веществ в композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, в частности в смеси, подлежащей атомизации (тонкому распылению), имеет содержание сухого вещества от 30 до 65 вес.%, предпочтительно от 40 до 60 вес.%, более предпочтительно от 50 до 60 вес.%
Предпочтительно, липидные глобулы, также называемые капельками липида, высушенной распылением композиции, полученной с использованием способа по изобретению, имеют объемно-взвешенный диаметр по меньшей мере 1 мкм, предпочтительно по меньшей мере 2 мкм, более предпочтительно по меньшей мере 3 мкм, наиболее предпочтительно по меньшей мере 3,5 мкм, даже более предпочтительно около 4 мкм. Предпочтительно, объемно-взвешенный диаметр составляет менее 20 мкм, предпочтительно менее 10 мкм, более предпочтительно менее 7 мкм. В частности, липидные глобулы высушенной распылением композиции, получаемой с использованием способа по изобретению, имеют объемно-взвешенный диаметр от 1 до 20 мкм, предпочтительно от 1 до 10 мкм, предпочтительно от 2 до 8 мкм, более предпочтительно от 3 до 8 мкм, наиболее предпочтительно от 4 до 7 мкм. Термин «объемно-взвешенный диаметр» относится к диаметру, который лучше всего представлен по объему всего липида, или пиковому значению на графике, где диаметр отложен по оси x, а объем - по оси y в процентах.
Данное положение, в частности данный способ, таким образом, обеспечивает получение липидных глобул, которые имеют объемно-взвешенный диаметр, более близкий диаметру липидных глобул натурального молока человека, которые при желании могут быть покрыты мембраной полярных липидов, что обеспечивает дополнительное сходство с липидными глобулами натурального молока. Благоприятно эти признаки также сохраняют после распылительной сушки, в частности после последующего восстановления в водной среде. Таким образом, при восстановлении с использованием воды высушенная распылением композиция, полученная данным способом, все еще демонстрирует эти признаки. Получаемая высушенная распылением композиция, предпочтительно полученная посредством способа по изобретению, таким образом, очень близко схожа с молоком человека при восстановлении с использованием водной среды.
Композиции, получаемые согласно данным способам, проявляют усовершенствованные порошковые свойства и усовершенствованную однородность. Кроме того, содержанием жира и распределением размеров частиц данных композиций легко управлять. Обнаружено, что порошкообразная композиция, получаемая данным способом, имеет хорошую стабильность при хранении. Порошок имеет превосходные свойства смачиваемости и растворимости при восстановлении водой, которые усовершенствованы по сравнению с порошком стандартного состава с меньшими липидными глобулами.
Предпочтительно, композицию, содержащую липидный и белковый компоненты распылительной сушки, получают после распылительной сушки по изобретению в виде высушенного распылением порошка, которым затем предпочтительно можно заполнять подходящие контейнеры. Таким образом, данная композиция в одном из вариантов выполнения присутствует в твердой форме, предпочтительно высушенной распылением форме, предпочтительно порошкообразной форме.
В особенно предпочтительном варианте выполнения дополнительные компоненты, которые уже присутствуют в сухой форме, например, некоторые минералы, витамины и неусваиваемые олигосахариды, примешивают в сухом виде в композицию, содержащую липидный и белковый компоненты распылительной сушки, прежде чем ею заполняют контейнеры.
Однако данная высушенная распылением композиция также может быть в жидкой форме, предпочтительно после восстановления получаемой высушенной распылением формы в водной среде.
В особенно предпочтительном варианте выполнения настоящее изобретение дополнительно предусматривает способ получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, которую используют для распылительной сушки, которая представляет собой смесь для питания младенцев и детей последующего возраста или молоко для детей ясельного возраста и содержит липидные глобулы, который включает стадии a) получения водной фазы с содержанием сухого вещества от 10 до 60 вес.% (от общего веса водной фазы), которая содержит по меньшей мере один белковый компонент, b) получения жидкой липидной фазы, которая содержит по меньшей мере один липид, и c) смешивания липидной фазы с водной фазы в соотношении от 5 до 50 вес.% с использованием линейного смесителя по меньшей мере с одной смесительной головкой, предпочтительно прикладывающей сдвиг с малой скоростью, чтобы получать композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, которая содержит липидные глобулы.
К удивлению, обнаружено, что посредством использования линейного смесителя такую композицию можно получать при значительно улучшенном управлении и воспроизводимости размера капелек липида. Способ дополнительно имеет такие преимущества, что машинное оборудование с избыточным размером не требуется, а энергию используют более эффективно. Использование линейного смесителя к удивлению показывает заметно лучшие результаты в отношении свойств липидных глобул, чем при использовании статического смесителя.
Не желая ограничиваться теорией, данные получаемые преимущества могут быть обусловлены более низкими скоростями сдвига, испытываемыми капельками липида или глобулами композиции во время способа получения по сравнению со стандартными способами гомогенизации. Типично, при использовании линейного смесителя, даже когда используют на высокой скорости, оказывает более низкие скорости сдвига, чем стандартная гомогенизация. Даже несмотря на то, что такие линейные смесители иногда означают как «линейные смесители с высоким сдвигом», скорости сдвига, прикладываемые к липидным глобулам, использующим такие линейные смесители, все же ниже, чем при стандартной гомогенизации. Для настоящего изобретения это все еще рассматривают как приложение малой скорости сдвига. В частности и предпочтительно, более низкие скорости сдвига прикладывают во время хода данного способа получения, начиная от смешивания водной и липидной фаз с использованием линейного смесителя по меньшей мере с одной смесительной головкой и также во время сушки композиции распылением с использованием системы тонкого распыления с низкой скоростью сдвига, которая также прикладывает более низкие скорости сдвига. Предпочтительно, высокие скорости сдвига уже устранены в том отношении, что липидную фазу подают в водную фазу, что может происходить до или во время смешивания. Следовательно, посредством использования способа по изобретению, в котором используют линейный смеситель, эмульсию, предпочтительно стабильную эмульсию «масло-в-воде» из больших липидных глобул, с усовершенствованными свойствами получают без необходимости (двухстадийной) гомогенизации, что делает возможным как более экономически эффективное, так и более удобное получение, а также получение усовершенствованных питательных композиций. Таким образом, в данный способ предпочтительно и благоприятно не вовлечены гомогенизирующие устройства высокого давления и/или с высоким потреблением энергии, в частности не используют обработку звуком или (двухстадийный) гомогенизатор, но вместо этого используют систему тонкого распыления, предпочтительно систему тонкого распыления с низкой скоростью сдвига, предпочтительно прикладывающую малые скорости сдвига, и предпочтительно линейный смеситель средней или высокой скорости по меньшей мере с одной смесительной головкой. Это благоприятно постольку, поскольку гомогенизаторы, типично используемые для таких способов, прикладывают высокие скорости сдвига, тогда как система тонкого распыления и линейный смеситель, используемые в данном способе, предпочтительно прикладывают сдвиг с низкой скоростью, даже когда работают на скорости от средней до высокой.
Динамическое высокое давление стандартно используют в пищевой промышленности и иногда также означают как клапанная гомогенизация высокого давления.
В предпочтительном варианте выполнения способа по изобретению, в нем не используют динамический гомогенизатор высокого давления или стадию гомогенизации динамического высокого давления.
В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения, в данном способе не используют одностадийный гомогенизатор динамического высокого давления или одностадийный способ гомогенизации динамического высокого давления.
В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения, в данном способе не используют двухстадийный гомогенизатор динамического высокого давления или двухстадийный способ гомогенизации динамического высокого давления.
Способ получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, по изобретению предусматривает или требует на стадии a) получения водной фазы с содержанием сухого вещества от 10 до 60 вес.%, предпочтительно от 15 до 55 вес.%, более предпочтительно от 20 до 50 вес.%, даже более предпочтительно от 25 до 50 вес.%, наиболее предпочтительно от 25 до 45 вес.%, предпочтительно от 30 до 50 вес.% (каждое от общего веса водной фазы), которое содержит по меньшей мере один белковый компонент.
Кроме того, предпочтительно обеспечивать в водной фазе содержание сухого вещества от 30 до 60 вес.%, предпочтительно от 35 до 50 вес.%, более предпочтительно от 40 до 50 вес.%.
В контексте настоящего изобретения термин «белковый компонент» относится к белковому веществу в целом, которое включает белки, пептиды, свободные аминокислоты, а также композиции, которые содержат белки, пептиды и/или свободные аминокислоты, т.е. источники белка.
Источник белка, который означает белковый компонент, предпочтительно выбирают таким образом, чтобы удовлетворять минимальные требования младенца в содержании незаменимых аминокислот и обеспечивать удовлетворительный рост. Таким образом, белковые компоненты на основе белков коровьего молока, такие как сыворотка, казеин и их смеси, и белки на основе сои, картофеля или гороха являются предпочтительными. В случае использования сывороточных белков, белковый компонент предпочтительно основан на кислой сыворотке или сладкой сыворотке, изоляте сывороточных белков или их смесях и может содержать α-лактальбумин и β-лактоглобулин.
Наиболее предпочтительно, источник белкового компонента, содержащегося в водной фазе, выбирают из группы, состоящей из снятого молока, порошка снятого молока, сыворотки, порошка сыворотки, сывороточного белка, изолята сывороточного белка, гидролизата сывороточного белка, казеина, гидролизата казеина и соевого белка. Более предпочтительно используют смеси казеина и сывороточного белка, даже более предпочтительно казеина и сывороточного белка при весовом отношении между 5 и 0,2, более предпочтительно 2 и 0,5, что означает весовое отношение казеина к сывороточному белку от 5:1 до 1:5, в частности 2:1 и 1:2. По сухому веществу, водная фаза предпочтительно содержит по меньшей мере 3 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 8 вес.% белка.
В предпочтительном варианте выполнения водная фаза также содержит по меньшей мере один дополнительный компонент, выбранный из группы, состоящей из усваиваемых углеводов, неусваиваемых углеводов, витаминов, в частности, водорастворимых витаминов, микроэлементов и минералов, предпочтительно согласно международным директивам для детских смесей.
Предпочтительные усваиваемые углеводные компоненты представляют собой лактозу, глюкозу, сахарозу, фруктозу, галактозу, мальтозу, крахмал и мальтодекстрин. Лактоза представляет собой основной усваиваемый углевод, присутствующий в молоке человека. Таким образом, водная фаза предпочтительно содержит лактозу. Водная фаза предпочтительно содержит усваиваемый углевод, причем по меньшей мере 35 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 50 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 75 вес.%, даже более предпочтительно по меньшей мере 90 вес.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 95 вес.% усваиваемого углевода составляет лактоза (по сухому весу усваиваемого углевода). По сухому веществу, водная фаза предпочтительно содержит по меньшей мере 25 вес.% лактозы, предпочтительно по меньшей мере 40 вес.%
Предпочтительно, водная фаза также содержит неусваиваемые олигосахариды, предпочтительно те, у которых степень полимеризации (DP) от 2 до 250, более предпочтительно от 3 до 60. Неусваиваемый олигосахарид предпочтительно выбирают из группы, состоящей из фруктоолигосахаридов, таких как инулин, галактоолигосахаридов, таких как трансгалактоолигосахариды или β-галактоолигосахариды, и олигосахариды уроновых кислот.
По сухому веществу, водная фаза предпочтительно содержит от 0,25 вес.% до 20 вес.%, более предпочтительно от 0,5 вес.% до 10 вес.%, даже более предпочтительно от 1,5 вес.% до 7,5 вес.% по меньшей мере одного неусваиваемого олигосахарида.
Чтобы получать водную фазу, что в настоящем описании это также называют «компаундированием», по меньшей мере один белковый компонент и описанные выше необязательные дополнительные компоненты компаундируют в водной фазе, в частности в водной среде, предпочтительно в воде. Для этого по меньшей мере один белковый компонент, а также все другие необязательные компоненты могут быть в сухом состоянии или присутствовать в виде растворов или суспензий.
Таким образом, указанную водную фазу можно получать для указанной стадии получения посредством компаундирования по меньшей мере одного белкового компонента и необязательных дополнительных компонентов в водной фазе, предпочтительно, в воде, при желаемом содержании сухого вещества. В случае, если доступна водная фаза, которая содержит по меньшей мере один белковый компонент и необязательные дополнительные компоненты, которая имеет содержание сухого вещества ниже 40 вес.%, например 25 вес.%, в предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено концентрирование, предпочтительно выпаривание, указанной водной фазы, предпочтительно посредством использования испарителя, перед стадией a) данного способа, чтобы получить требуемое содержание сухого вещества.
В предпочтительном варианте выполнения эту стадию испарения проводят после необязательной высокотемпературной обработки (ВТО). Предпочтительно можно осуществлять стадию испарения водной фазы или, в альтернативном варианте выполнения, смеси водной и липидной фазы, предпочтительно после гомогенизации.
Предпочтительно, после компаундирования всех необходимых компонентов в водной фазе, pH водной фазы корректируют до 6,0-8,0, более предпочтительно до 6,5-7,5.
Если требуется, водную фазу фильтруют с помощью подходящего средства для того, чтобы предотвращать проникновение инородных тел, например, примесей или патогенов, в способ.
Если требуется, водную фазу пастеризуют или обрабатывают теплом сначала посредством стадии предварительного нагревания, при котором водную фазу нагревают до 60-100°C, предпочтительно до 70-90°C, более предпочтительно до 85°C при времени ожидания от 1 секунды до 6 минут, более предпочтительно от 10 секунд до 6 минут, даже более предпочтительно от 30 секунд до 6 минут. Это обеспечивает предварительную стерилизацию водной фазы.
В предпочтительном варианте выполнения предпочтительно после предварительного нагрева водную фазу предпочтительно подвергают высокотемпературной обработке (ВТО), при которой ее нагревают до температур выше 100°С, предпочтительно от 120 до 130°С, наиболее предпочтительно до 124°С. Эту температуру предпочтительно удерживают от 1 до 4 секунд, более предпочтительно в течение 2 секунд.
Альтернативно, можно применять другие подходящие способы пастеризации или стерилизации. Несколько способов пастеризации и стерилизации известны в данной области и коммерчески возможны.
Предпочтительно, ВТО осуществляют перед необязательно осуществляемой стадией концентрирования, предпочтительно стадией испарения.
В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения осуществляют ВТО только водной фазы. Соответственно, затем добавляют липидную фазу для смешивания и гомогенизации водной и липидной фазы. В другом варианте изобретения осуществляют ВТО смеси водной и липидной фазы. Этот вариант выполнения позволяет адаптировать получаемую масляную смесь.
Если требуется, водную фазу снова фильтруют с помощью подходящего средства для того, чтобы удалять потенциально получаемые выжженные частицы. Таким образом, предпочтительно, чтобы ни водная фаза, ни получаемая композиция, содержащая липидный и белковый компоненты, не содержала выжженные частицы.
Во время компаундирования водной фазы используемые скорости сдвига не являются критическими. Таким образом, водную фазу можно компаундировать с использованием высоких скоростей сдвига.
На стадии b) способа получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, по изобретению предпочтительно получают жидкую липидную фазу, которая содержит по меньшей мере один липид, предпочтительно по меньшей мере один овощной липид. Присутствие овощных липидов благоприятно делает возможным оптимальный профиль жирных кислот, с высоким содержанием (поли)ненасыщенных жирных кислот и/или более похожий на жир молока человека. Использование только липидов коровьего молока или от других домашних млекопитающих обеспечивает не во всех случаях оптимальный профиль жирных кислот. В частности, известно, что такой менее оптимальный профиль жирных кислот, например, большое количество насыщенных жирных кислот, ведет к увеличенному ожирению.
Предпочтительно, по меньшей мере один липид, предпочтительно овощной липид, содержащийся в липидной фазе, выбирают из группы, состоящей из льняного масла, масла радиолы, рапсового масла, такого как масло кользы, рапсового масла и масла канолы с низким содержанием эруковой кислоты, масла далматского шалфея, периллового масла, масла портулака, масла брусники, облепихового масла, конопляного масла, подсолнечного масла, подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты, сафлорового масла, сафлорового масла с высоким содержанием олеиновой кислоты, оливкового масла, масла семян черной смородины, масла синяка, кокосового масла, пальмового масла и косточкового пальмового масла. Предпочтительно часть жира, то есть липид, представляет собой молочный жир, более предпочтительно безводный молочный жир и/или топленое масло. Коммерчески доступные липиды, предпочтительно овощные липиды, для использования в настоящем изобретении предпочтительно присутствуют в форме непрерывной масляной фазы. Высушенная распылением композиция, получаемая данным способом, предпочтительно содержит от 2,1 до 6,5 г липидов, предпочтительно овощных липидов, на 100 мл, более предпочтительно от 3,0 до 4,0 г на 100 мл, когда в жидкой форме, то есть восстановлена водой, например, в виде жидкости, готовой для кормления.
По сухому веществу высушенная распылением композиция, получаемая данным способом, предпочтительно содержит от 10 до 50 вес.%, более предпочтительно от 12,5 до 45 вес.%, предпочтительно от 12,5 до 40 вес.%, даже более предпочтительно от 19 до 30 вес.% липидов, предпочтительно овощного липида.
Предпочтительно, липидная фаза содержит от 50 до 100 вес.% овощных липидов от общих липидов, более предпочтительно от 70 до 100 вес.%, даже более предпочтительно от 75 до 97 вес.%. Предпочтительно, липидная фаза содержит по меньшей мере 75 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 85 вес.% триглицеридов от общих липидов.
Предпочтительно, липидная фаза содержит дополнительные компоненты, такие как жирорастворимые витамины, предпочтительно согласно международным директивам для детских смесей.
В соответствии с настоящим изобретением предпочтительно, чтобы липидная фаза представляла собой жидкость при температуре(ах), используемой во время способа. Однако, если липидная фаза является твердой из-за ее композиции, ее предпочтительно нагревают выше температуры плавления по меньшей мере одного липида, предпочтительно овощного липида, содержащегося в липидной фазе. В особенно предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения липидную фазу нагревают до температуры выше ее температуры плавления, предпочтительно до температуры от 40 до 80°С, предпочтительно от 50 до 70°С, более предпочтительно от 55 до 60°С, что ведет к жидкой липидной фазе. Наиболее предпочтительно липидную фазу нагревают до температуры по меньшей мере 40°С, предпочтительно по меньшей мере 45°С, более предпочтительно по меньшей мере 50°С, наиболее предпочтительно по меньшей мере 55°С.
Если необходимо, липидную фазу предпочтительно фильтруют посредством подходящих фильтровальных устройств перед следующей стадией, предпочтительно стадией c), для того, чтобы предотвращать попадание инородных тел, например примесей или патогенов, в способ получения.
Липидные или жировые глобулы натурального молока человека содержат глобулярную мембрану, которая содержит полярные липиды, в частности, фосфолипиды. Таким образом, желательно получить детское питание, содержащее липидные глобулы, которые содержат мембрану или покрытие из полярных липидов, в частности, фосфолипидов. Таким образом, в особенно предпочтительном варианте выполнения данного способа водная фаза, липидная фаза или водная и липидная фаза содержат полярные липиды, предпочтительно фосфолипиды, в частности, содержат добавленные полярные липиды, предпочтительно фосфолипиды. Если полярные липиды, в частности, фосфолипиды, являются относительно чистыми, предпочтительно не содержат значительные количества других компонентов, предпочтительно являются чистыми, такими как соевый лецитин, их предпочтительно добавляют в липидную фазу. В случае, если полярные липиды, в частности, фосфолипиды, являются нечистыми, предпочтительно относительно нечистыми и, следовательно, содержат значительные количества других компонентов, которые не растворяются в жировой или липидной фазе, например, когда они присутствуют в порошке плазмы пахты, их предпочтительно добавляют в водную фазу. Наиболее предпочтительно, полярные липиды, в частности фосфолипиды, содержатся в водной фазе.
В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения, полярные липиды уже содержатся в липидной фазе, подлежащей использованию по изобретению. В более предпочтительном варианте выполнения полярные липиды добавляют в водную или липидную фазу или обе получают на стадиях a) или b) данного способа. В более предпочтительном варианте выполнения полярные липиды также можно добавлять во время стадии c) способа во время смешивания липидной и водной фазы.
Если полярные липиды присутствуют или в водной фазе, что является предпочтительным, или в липидной фазе или в обеих, липидные глобулы предпочтительно покрываются полярными липидами.
Под «покрытым» или «покрытием» понимают, что внешний поверхностный слой липидной глобулы содержит полярные липиды, тогда как эти полярные липиды фактически отсутствуют в ядре липидной глобулы. Присутствие полярных липидов в качестве покрытия или внешнего слоя липидной глобулы напоминает структуру липидных глобул молока человека. Полярные липиды являются амфипатическими по природе и содержат глицерофосфолипиды, гликосфинголипиды, сфингомиелин и холестерин. Более предпочтительно, полярные липиды содержат фосфолипиды, которые относятся к сумме глицерофосфолипидов и сфингомиелина. Полярные липиды по изобретению относятся к сумме глицерофосфолипидов, гликосфинголипидов, сфингомиелина и холестерина. Наиболее предпочтительными являются глицерофосфолипиды. Глицерофосфолипиды представляют собой класс липидов, сформированных из жирных кислот, этерифицированных по гидроксильным группам на углероде-1 и углероде-2 фрагмента остова глицерина и с отрицательно-зараженной фосфатной группой, присоединенной к углероду-3 глицерина через сложноэфирную связь, и необязательно группой холина, которая тогда относится к фосфатидилхолину (PC); группой серина, которая тогда относится к фосфатидилсерину (PS); этаноламиногруппой, которая тогда относится к фосфатидилэтаноламину (PE); группой инозитола, которая тогда относится к фосфатидилинозиту (PI), или группой глицерина, которая тогда относится к фосфатидилглицерину (PG), прикрепленному к фосфатной группе. Лизофосфолипиды представляют собой класс фосфолипидов с одной цепью жирного ацила. Предпочтительно, полярные липиды содержат PC, PS, PI и/или PE, более предпочтительно по меньшей мере PC.
Полярные липиды предпочтительно также содержат гликосфинголипиды. Термин «гликосфинголипиды», как в настоящем изобретении, в частности, относится к гликолипидам с аминоспиртом сфингозином. Остов сфингозина O-связан с заряженной концевой группой, такой как остов этаноламина, серина или холина. Остов также является амид-связанным с жирной ацильной группой. Гликосфинголипиды представляют собой церамиды с одним или несколькими остатками сахаров, соединенными в β-гликозидную связь в положении 1-гидроксила. Предпочтительно полярные липиды также содержат ганглиозиды, более предпочтительно по меньшей мере один ганглиозид, выбранный из группы, состоящей из GM3 и GD3. GM3 представляет собой ганглиозид, имеющий формулу: aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer, тогда как GD3 представляет собой ганглиозид, который имеет формулу: aNeu5Ac(2-8)aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer, где aNeu5Ac представляет собой 5-ацетил-α-нейраминовую кислоту, bDGalp представляет собой β-D-галактопиранозу, bDGlcp представляет собой β-D-глюкопиранозу, а Cer представляет собой церамид.
Полярные липиды предпочтительно также содержат сфингомиелин. Сфингомиелины имеют молекулу фосфорилхолина или фосфорилэтаноламина, этерифицированную по 1-гидроксигруппе церамида. Их классифицируют как фосфолипид, а также сфинголипид, но не классифицируют ни как глицерофосфолипид, ни как гликосфинголипид. Сфинголипиды в настоящем изобретении определяют как сумму сфингомиелина и гликосфинголипидов. Фосфолипиды в настоящем изобретении предпочтительно определяют как сумму сфингомиелина и глицерофосфолипидов. Предпочтительно, фосфолипиды извлекают из молочных липидов. Предпочтительно, весовое отношение фосфолипиды:гликосфинголипиды составляет от 2:1 до 10:1, более предпочтительно от 2:1 до 5:1.
Полярные липиды предпочтительно также содержат фосфолипиды. Предпочтительно, композиции содержат от 0,5 до 20 вес.% фосфолипидов от общих липидов, более предпочтительно от 0,5 до 10 вес.%, более предпочтительно от 1 до 10 вес.%, даже более предпочтительно от 2 до 10 вес.%, даже более предпочтительно от 3 до 8 вес.% фосфолипидов от общих липидов. Предпочтительно, композиции содержат от 0,1 до 10 вес.% гликосфинголипидов от общих липидов, более предпочтительно от 0,5 до 5 вес.%, даже более предпочтительно от 2 до 4 вес.%. Предпочтительно, композиции содержат 0,5 до 10 вес.% (гликосфинголипиды плюс фосфолипиды) от общих липидов, более предпочтительно от 1,0 до 10 вес.% (гликосфинголипиды плюс фосфолипиды) от общих липидов. Композиции предпочтительно также содержат холестерин. Композиции предпочтительно содержат по меньшей мере 0,005 вес.% холестерина от общих липидов, более предпочтительно по меньшей мере 0,02 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,05 вес.%, даже более предпочтительно по меньшей мере 0,1 вес.% Предпочтительно, количество холестерина не превышает 10 вес.% от общих липидов, более предпочтительно не превышает 5 вес.%, даже более предпочтительно не превышает 1 вес.% всех липидов. Предпочтительно, композиции содержат от 0,6 до 25 вес.% полярных липидов от общих липидов, где полярные липиды представляют собой сумму фосфолипидов, гликосфинголипидов и холестерина, более предпочтительно от 0,6 до 12 вес.%, более предпочтительно от 1 до 10 вес.%, даже более предпочтительно от 2 до 10 вес.%, даже более предпочтительно от 3,0 до 10 вес.% полярных липидов от общих липидов, где полярные липиды представляют собой сумму фосфолипидов, гликосфинголипидов и холестерина.
Предпочтительные источники фосфолипидов, гликосфинголипидов и/или холестерина представляют собой яичные липиды, молочный жир, жир пахты и жир плазмы масла, такой как жир бета плазмы. Предпочтительным источником фосфолипидов, в частности PC, является соевый лецитин и/или лецитин подсолнечника. Композиции предпочтительно содержат фосфолипиды, извлекаемые из молока. Предпочтительно композиции содержат фосфолипиды и гликосфинголипиды, извлекаемые из молока. Предпочтительно также холестерин получают из молока. Предпочтительно полярные липиды извлекают из молока. Полярные липиды, извлекаемые из молока, включают полярные липиды, выделенные из молочного липида, липида сливок, липида плазмы масла (липида бета плазмы), липида плазмы, липида сыра и/или липида пахты. Липид пахты типично получают во время производства пахты. Липид плазмы масла или липид бета плазмы типично получают во время производства безводного молочного жира из масла. Предпочтительно, фосфолипиды, гликосфинголипиды и/или холестерин получают из сливок молока. Композиции предпочтительно содержат фосфолипиды, гликосфинголипиды и/или холестерин из молока коров, кобыл, овец, коз, буффало, лошадей и верблюдов. Наиболее предпочтительно использовать липидный экстракт, выделенный из коровьего молока. Использование полярных липидов из молочного жира благоприятно содержит полярные липиды из мембран жировых глобул молока, которые более напоминают ситуацию в молоке человека. Полярные липиды, извлекаемые из молочного жира, благоприятно снижают дальнейшее ожирение организма в большей степени, чем полярные липиды из других источников.
Предпочтительно, полярные липиды расположены на поверхности липидной глобулы, то есть в виде покрытия или внешнего слоя после стадии смешивания c) данного способа. Также это благоприятно ведет к более стабильным липидным глобулам. Подходящим путем для того, чтобы определять, расположены ли полярные липиды на поверхности липидных глобул, является лазерная сканирующая микроскопия.
Сопутствующее использование полярных липидов, извлекаемых из молока домашних животных, и триглицеридов, извлекаемых из овощных липидов, следовательно, дает возможность производства покрытых липидных глобул с покрытием, более похожим на молоко человека, при этом одновременно обеспечивая оптимальный профиль жирных кислот. Подходящие коммерчески доступные источники полярных липидов молока представляют собой порошок BAEF, SM2, SM3 и SM4 из Corman, Salibra of Glanbia, и LacProdan MFGM-IO или PL20 из Aria. Предпочтительно, источник полярных липидов молока содержит по меньшей мере 4 вес.% фосфолипидов от общих липидов, более предпочтительно от 7 до 75 вес.%, наиболее предпочтительно от 20 до 70 вес.% фосфолипидов от общих липидов. Предпочтительно, весовое отношение фосфолипидов к белку выше 0,10, более предпочтительно выше 0,20, даже более предпочтительно выше 0,3. Предпочтительно по меньшей мере 25 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 40 вес.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 75 вес.% полярных липидов извлекают из полярных липидов молока.
Таким образом, в предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения композиции, получаемые с использованием данного способа, содержат полярные липиды, такие как фосфолипиды, гликолипиды, сфингомиелин и холестерин, моноглицериды, диглицериды, триглицериды и свободные жирные кислоты.
Липидные глобулы, получаемые данным способом, предпочтительно содержат ядро и предпочтительно покрытие, причем ядро содержит липид, предпочтительно овощной липид. Предпочтительно, ядро содержит по меньшей мере 90 вес.% триглицеридов, более предпочтительно состоит из триглицеридов. Покрытие предпочтительно содержит полярные липиды, в частности, фосфолипиды, причем не все полярные липиды, которые содержатся в композиции, должны содержаться в покрытии. Предпочтительно по меньшей мере 50 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 70 вес.%, даже более предпочтительно по меньшей мере 85 вес.%, наиболее предпочтительно больше чем 95 вес.% полярных липидов, в частности фосфолипидов, присутствующих в композиции, содержится в покрытии липидной глобулы. Также не все липиды, предпочтительно овощные липиды, присутствующие в композиции, обязательно должны содержаться в ядре липидных глобул. Предпочтительно по меньшей мере 50 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 70 вес.%, даже более предпочтительно по меньшей мере 85 вес.%, даже более предпочтительно по меньшей мере 95 вес.%, наиболее предпочтительно больше чем 98 вес.% липидов, предпочтительно овощных липидов, содержащихся в композиции, содержатся в ядре липидных глобул.
В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения предусмотрено или требуется, чтобы жидкую липидную фазу, полученную на стадии b), подавать в водную фазу, полученную на стадии a), до или во время стадии смешивания c). В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения жидкую липидную фазу подают в водную фазу при низком давлении, предпочтительно не более 10 бар, более предпочтительно не более 8 бар.
Настоящее изобретение благоприятным образом предусматривает или требует использовать линейный смеситель по меньшей мере с одной смесительной головкой, в частности, с одной, двумя, тремя или больше смесительными головками, предпочтительно, двумя смесительными головками, на стадии способа c), предпочтительно которые прикладывают сдвиг с низкой скоростью, для получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты. Однако в особенно предпочтительном варианте выполнения вдобавок предусмотрено использовать те же скорости сдвига, предпочтительно низкие скорости сдвига, также на стадиях способа, относящихся к полученной жидкой липидной фазе со стадии b), а именно для того, чтобы обрабатывать указанную полученную жидкую липидную фазу при низких скоростях сдвига, в частности, чтобы подавать жидкую липидную фазу, полученную на стадии b), при низкой скорости сдвига в водную фазу до или во время смешивания. Вследствие этого жидкую липидную фазу, полученную на стадии b), во время ее обработки в данном способе предпочтительно никогда не подвергают сдвигу с более высокой скоростью.
Стадия c) способа получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, по изобретению предусматривает или требует смешивания липидной фазы с водной фазой. Предпочтительно, смешивание проводят при отношении от 5 до 50 вес.%, предпочтительно от 10 до 40 вес.%, более предпочтительно от 15 до 30 вес.% липида к водной фазе. В контексте настоящего изобретения, отношение, например, от 5 до 50% относится к отношению от 5 частей липида:95 частей водной фазы до 50 частей липида:50 частей водной фазы.
В контексте настоящего изобретения термин «линейный смеситель» относится к смесителю, который содержит корпус, впуск, выпуск и по меньшей мере одну смесительную головку, которая содержит по меньшей мере один статор и по меньшей мере один ротор, причем корпус выполнен с возможностью и сформирован таким образом, чтобы проталкивать по существу все, предпочтительно все, текучее вещество, подлежащее смешиванию, через по меньшей мере одну смесительную головку.
Для того чтобы содействовать смешиванию используют среду или высокоскоростной линейный смеситель, с одной или несколькими смесительными головками. Линейный смеситель диспергирует одну жидкую фазу, т.е. жидкую липидную фазу по настоящему изобретению, в основную непрерывную фазу, т.е. водную фазу по настоящему изобретению, с которой она обычно не смешивается, чтобы получать эмульсию «масло-в-воде». Таким образом, для стадии смешивания данного способа предпочтительно используют линейный смеситель для того, чтобы создавать эмульсию, предпочтительно стабильную эмульсию, которая содержит липидные глобулы. Предпочтительно, липидную фазу эмульгируют в водной фазе в таких условиях, что создают большие липидные глобулы. Предпочтительно, используемый линейный смеситель состоит из ротора, набора роторов или вращающегося диска(ов) и такого же количества стационарных дисков, известных как статор(ы), причем каждая пара из ротора или вращающегося диска и статора образует смесительную головку. Ряды стержней или штырей, расположенные на дисках как ротора, так и статора, создают быстро меняющиеся разности скоростей в смесительной головке, через которую текут растворы, подлежащие смешиванию. Предпочтительно, липидную фазу добавляют или впрыскивают в водную фазу незадолго до входа в линейный смеситель. В способе по изобретению предпочтительно далее от этой точки уже следует избегать высоких скоростей сдвига.
В целом, сдвиг создают в линейном смесителе посредством вращающихся и статичных штырей смесительной головки, через которую проталкивают текучее вещество, то есть текучее вещество испытывает скорость одного вращающегося штыря и затем почти нулевую скорость на статичном штыре. В зависимости от числа рядов и штырей на каждом диске это можно повторять несколько раз. В линейном смесителе для предпочтительного использования в настоящем изобретении используют вращающийся диск или высокоскоростной ротор, или серию таких линейных роторов, также называемых смесительными головками, которые обычно приводят в движение посредством электродвигателя, чтобы создавать поток и сдвиг, предпочтительно малый сдвиг. Малый сдвиг предназначен для обозначения более низкого сдвига, чем прикладываемый во время стандартной гомогенизации. Скорость, или периферическая скорость, текучего вещества на внешнем диаметре ротора будет выше скорости в центре ротора, что создает сдвиг. В линейном смесителе, для предпочтительного использования в настоящем изобретении, группа ротор-статор или смесительная головка содержится в корпусе с впуском на одном конце и выпуском на другом. Такой корпус также может содержать больше чем одну смесительную головку. В зависимости от конкретной модели линейного смесителя текучее вещество течет снаружи внутрь дисков или наоборот. Главным образом, компоненты, подлежащие смешиванию, пропускают через группу ротор-статор при непрерывном течении, при этом в целом действуя как центробежное насосное устройство. Альтернативно, крыльчатку насоса можно добавлять на вал смесителя. Таким образом, линейные смесители дают более управляемые условия смешивания и предпочтительно их можно использовать в данном способе в качестве части непрерывного способа получения, предпочтительно ведущего к более экономически эффективному производственному способу.
Предпочтительно, среду или высокоскоростной линейный смеситель, в частности, высокоскоростной линейный смеситель, используют в способе по изобретению.
В данном способе предпочтительно избегать высоких скоростей сдвига. Таким образом, предпочтительно использовать более низкую скорость сдвига по отношению к стандартной гомогенизации и распылительной сушке во время полного способа, предпочтительно по меньшей мере далее после точки впрыска жира, то есть во время и после стадии подачи жидкой липидной фазы в водную фазу, например, до или во время стадии смешивания c) и также во время распылительной сушки.
В предпочтительном варианте выполнения данного способа линейный смеситель используют при от 4000 до 15000 об/мин, предпочтительно от 6500 до 12000 об/мин. Скорость может быть ниже, в зависимости от конструкции смесителя и диаметра дисков. В предпочтительном варианте выполнения линейный смеситель перемешивает смесь с периферической скоростью от 20 до 50 м/с, предпочтительно от 30 до 50 м/с, более предпочтительно от 41 до 44 м/с. В особенно предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения скорость составляет по меньшей мере 25 м/с, предпочтительно от 25 до 60 м/с.
Однако оба этих параметра в значительной степени зависят от типа и модели, а также размера (диаметра ротора и статора) используемого линейного смесителя, в частности, смесительной головки, но их может определять специалист. Например, для более крупного линейного смесителя требуется менее об/мин. Таким образом, прикладываемые скорости сдвига корректируют соответственно для того, чтобы получать предпочтительно большие липидные глобулы. Благоприятно и предпочтительно линейный смеситель прикладывает тангенциальный сдвиг вместо продольного сдвига. Из-за предпочтительного малого тангенциального сдвига, предпочтительно используемого в данном способе, получаемые липидные глобулы больше, чем в стандартных детских смесях.
В целом, гомогенизацию используют для того, чтобы эмульгировать липидную фазу в водной фазе для того, чтобы снижать расслаивание и окисление жирных кислот. В стандартных детских смесях получают достаточно маленькие глобулы, что ведет к очень стабильной эмульсии. Поскольку данный способ направлен на получение более крупных липидных глобул, это может вести к менее стабильной эмульсии и большему окислению жирных кислот. Наоборот, обнаружено, что в композиции, получаемой данным способом, чрезмерное расслаивание не возникает в пределах 24 ч, и когда измеряли окисление жирных кислот после 18 месяцев хранения, обнаруживали, что оно является приемлемым. К удивлению, оно даже было очень похожим на таковое, наблюдаемое в стандартной детской смеси, несмотря на увеличенное количество свободного жира. Даже обнаружено, что присутствие небольшого расслаивания является благоприятным, поскольку оно имитирует ситуацию во время кормления грудью.
В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения липидную фазу смешивают с водной фазой на стадии c) данного способа в течение времени смешивания или времени пребывания в смесительной головке от 0,05 до 10, предпочтительно от 0,08 до 10, предпочтительно от 0,3 до 10, предпочтительно от 0,5 до 9, в частности от 0,7 до 8, в частности от 1 до 7, предпочтительно от 2 до 6, наиболее предпочтительно от 3 до 5 секунд.
В предпочтительном варианте выполнения композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, получают на стадии c) при давлении не более 10 бар, предпочтительно менее 10 бар, предпочтительно не более 8 бар, предпочтительно менее 8 бар, более предпочтительно не более 7 бар, предпочтительно менее 7 бар.
В особенно предпочтительном варианте выполнения данного способа композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, которая получена на стадии c), затем повторно нагревают до 75-85°С, предпочтительно до 78-80°С, чтобы дополнительно снижать, предпочтительно полностью устранять патогенные бактерии. Благоприятно, повторное нагревание на этом этапе также ведет к снижению вязкости перед сушкой распылением или атомизацией, что в свою очередь ведет к увеличенной производительности распылительной сушилки или системы тонкого распыления.
Предпочтительно, липидные глобулы, также называемые капельками липида, композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, которую получают с использованием способа по изобретению, имеют объемно-взвешенный диаметр по меньшей мере 1 мкм, предпочтительно по меньшей мере 2 мкм, более предпочтительно по меньшей мере 3 мкм, наиболее предпочтительно по меньшей мере 3,5 мкм, даже более предпочтительно около 4 мкм. Предпочтительно, объемно-взвешенный диаметр должен быть менее 20 мкм, предпочтительно менее 10 мкм, более предпочтительно менее 7 мкм. В частности, липидные глобулы композиции, получаемой с использованием способа по изобретению, имеют объемно-взвешенный диаметр от 1 до 20 мкм, предпочтительно от 1 до 10 мкм, предпочтительно от 2 до 8 мкм, более предпочтительно от 3 до 8 мкм, наиболее предпочтительно от 4 до 7 мкм.
Благоприятно композиция, содержащая липидный и белковый компоненты, которая содержит большие липидные глобулы, получаемые на стадии c) данного способа, имеет более низкую кажущуюся динамическую вязкость между 30 и 80 сП из-за более высокой температуры, достигаемой посредством повторного нагревания. По сравнению со стандартными способами возникает снижение вязкости приблизительно на 5 сП. Благоприятно это снижение вязкости ведет в свою очередь к увеличенной производительности во время распылительной сушки.
Предпочтительно, на стадии распылительной сушки с использованием системы тонкого распыления, предпочтительно системы тонкого распыления с низкой скоростью сдвига, используют насос, предпочтительно насос низкого давления, для того, чтобы управлять потоком композиции, получаемой на стадии c), в распылительную сушилку. Предпочтительно, указанный насос использует скорость сдвига, не более скоростей сдвига, прикладываемых линейным смесителем со стадии c). Таким образом, предпочтительно, чтобы скорости сдвига, оказываемые на липидные глобулы на последующей стадии распылительной сушки, в частности на стадии подачи, в частности перекачивания, не превышали скорости сдвига, испытываемые во время смешивания. Предпочтительно, насос положительного смещения используют для того, чтобы управлять потоком смеси к распылительной сушилке. Насос положительного смещения заставляет текучее вещество перемещаться посредством захвата фиксированного количества текучего вещества и затем вытесняет захваченный объем текучего вещества в выпускную трубу.
В случае, если ингредиенты, точно определенные в настоящем описании для добавления или в водную или в липидную фазу, чувствительны к температуре или условиям, используемым во время какой-либо из стадий способа по изобретению, их также можно добавлять в более поздней точке в способе, например, после смешивания и перед сушкой распылением или даже после распылительной сушки.
Настоящее изобретение также относится к композиции, содержащей липидный и белковый компоненты распылительной сушки, которая содержит липидные глобулы с объемно-взвешенным диаметром по меньшей мере 1 мкм, предпочтительно по меньшей мере 2 мкм, более предпочтительно по меньшей мере 3 мкм, даже более предпочтительно по меньшей мере 3,5 мкм, наиболее предпочтительно около 4 мкм, достигаемые, предпочтительно получаемые, в соответствии со способом по настоящему изобретению. Предпочтительно объемно-взвешенный диаметр должна быть менее 20 мкм, предпочтительно менее 10 мкм, более предпочтительно менее 7 мкм. В частности, липидные глобулы композиции, получаемой с использованием способа по изобретению, имеют объемно-взвешенный диаметр от 1 до 20 мкм, предпочтительно от 1 до 10 мкм, предпочтительно от 2 до 8 мкм, более предпочтительно от 3 до 8 мкм, наиболее предпочтительно от 4 до 7 мкм.
Предпочтительно, высушенная распылением композиция, получаемая посредством способа по изобретению, представляет собой питательную или фармацевтическую композицию, предпочтительно детскую смесь или последующую смесь или молоко для детей ясельного возраста. Таким образом, предпочтительно, высушенная распылением композиция представляет собой порошок, подходящий для создания жидкой композиции после восстановления водным раствором, предпочтительно водой. Благоприятно размер липидных глобул и покрытие полярными липидами, если присутствует, остаются такими же после стадии распылительной сушки и последующего восстановления. Предпочтительно, композицию по настоящему изобретению восстанавливают, предпочтительно водой, прямо перед употреблением. Это будет обеспечивать стабильность эмульсии, несмотря на то, что может возникать небольшое расслаивание из-за больших липидных глобул из данной композиции. Малое количество расслаивания полезно, поскольку это также близко походит на условия кормления грудью.
Таким образом, высушенную распылением композицию по изобретению предпочтительно вводят ребенку возрастом до 36 месяцев, предпочтительно до 18 месяцев, более предпочтительно до 12 месяцев, еще предпочтительнее до 6 месяцев. В частности, композиция, получаемая данным способом, пригодна для обеспечения суточных питательных потребностей ребенка возрастом до 36 месяцев, в частности, младенца до 24 месяца, еще предпочтительнее до 18 месяцев, наиболее предпочтительно до 12 месяцев. Таким образом, композицию, содержащую липидный и белковый компоненты распылительной сушки, используют для кормления ребенка. Благоприятно обнаружено, что введение композиции, содержащей большие липидные глобулы, предпочтительно покрытые полярными липидами, предотвращает или снижает риск ожирения и улучшает композицию организма, т.е. повышает его сухой вес и снижает жировую массу при дальнейшем развитии организма.
После распылительной сушки композиция по настоящему изобретению находится соответственно в порошкообразной форме, которую предпочтительно можно восстанавливать водой для того, чтобы формировать жидкость. В предпочтительном варианте выполнения предусмотрено добавлять водную среду, предпочтительно воду, в полученную высушенную распылением композицию, с тем, чтобы получать жидкую или полужидкую восстановленную высушенную распылением композицию по настоящему изобретению. Таким образом, настоящее изобретение также относится к жидкой или полужидкой композиции, которая содержит высушенную распылением композицию, получаемую после распылительной сушки согласно данному способу, в водной среде. Когда композиция находится в жидкой форме, предпочтительный объем, вводимый ежедневно, находится в диапазоне от около 80 до около 2500 мл, более предпочтительно от около 450 до около 1000 мл в сутки. В восстановленной форме композицию по изобретению также называют жидкостью, готовой для кормления.
В дополнительном предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения данная твердая высушенная распылением композиция или жидкая или полужидкая восстановленная композиция может быть с добавлением по меньшей мере одного дополнительного вещества, в частности фармацевтически или питательно эффективного вещества, чтобы получать фармацевтическую или питательную композицию, которая содержит данную высушенную распылением или восстановленную жидкую композицию.
Для того чтобы удовлетворять энергетические потребности младенца композиция предпочтительно содержит от 50 до 200 ккал/100 мл жидкости, более предпочтительно от 60 до 90 ккал/100 мл жидкости, даже более предпочтительно от 60 до 75 ккал/100 мл жидкости, когда восстанавливают водной средой. Такая энергетическая ценность обеспечивает оптимальное отношение между потреблением воды и энергии. Осмоляльность данной композиции предпочтительно составляет между 150 и 420 мосмоль/л, более предпочтительно от 260 до 320 мосмоль/л. Низкая осмоляльность предназначена для того, чтобы снижать желудочно-кишечный стресс. Предпочтительно, в жидкой форме композиция имеет вязкость не более 35 мПа×с, более предпочтительно не более 6 мПа×с, как измеряют в вискозиметре Брукфильда на 20°С при скорости сдвига 100 с-1.
Предпочтительно, белковый компонент обеспечивает от 5 до 15%, более предпочтительно от 6 до 12% всей энергии. Более предпочтительно белок присутствует в композиции не более 9% в пересчете на общую энергию, более предпочтительно композиция содержит между 7,2 и 8,0% белка в пересчете на общую энергию, даже более предпочтительно между 7,3 и 7,7% в пересчете на общую энергию. Низкая концентрация белка благоприятно обеспечивает более низкий инсулиновый ответ, посредством этого предотвращая пролиферацию адипоцитов у младенцев. Молоко человека содержит более низкое количество белка в пересчете на общую энергию, чем коровье молоко. По сухому веществу композиция предпочтительно содержит менее чем 12 вес.% белка, более предпочтительно между 9,6 и 12 вес.%, даже более предпочтительно от 10 до 11 вес.%. В пересчете на жидкий продукт, готовый для кормления, высушенная распылением композиция предпочтительно содержит менее чем 1,5 г белка на 100 мл, более предпочтительно между 1,2 и 1,5 г, даже более предпочтительно между 1,25 и 1,35 г после восстановления. Концентрацию белка в композиции определяют с помощью суммы белка, пептидов и свободных аминокислот.
Усваиваемый углеводный компонент предпочтительно обеспечивает от 30 до 80% всей энергии композиции. Предпочтительно, усваиваемый углевод обеспечивает от 40 до 60% всей энергии. Когда в жидкой форме, например, в виде жидкости, готовой для кормления, композиция предпочтительно содержит от 3,0 до 30 г усваиваемого углевода на 100 мл, более предпочтительно от 6,0 до 20, даже более предпочтительно от 7,0 до 10,0 г на 100 мл. По сухому веществу данная композиция предпочтительно содержит от 20 до 80 вес.%, более предпочтительно от 40 до 65 вес.% усваиваемых углеводов.
В этом описании и в формуле изобретения глагол «содержать» и его спряжения используют в его неограничивающем смысле, что значит, что элементы, следующие за словом, включены, но элементы, конкретно не указанные, не исключены. Кроме того, элемент в единственном числе не исключает возможность присутствия больше чем одного элемента до тех пор, пока контекст ясно не требует того, что имеет место один и только один из элементов. Таким образом, форма единственного числа обычно означает «по меньшей мере один».
Дополнительные предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения представляют собой объект подпунктов формулы изобретения.
Изобретение дополнительно описано посредством следующих примеров и сопровождающих чертежей, на которых:
Фиг. 1 - блок-схема данного способа, на которой прямоугольники со сплошными линиями представляют водную фазу, прямоугольники с двойными линиями представляют липидную фазу и прямоугольники с жирными линиями представляют смесь, т.е. эмульсию обеих фаз,
Фиг. 2 - блок-схема альтернативного способа по настоящему изобретению, на которой прямоугольники со сплошными линиями представляют водную фазу, прямоугольники с двойными линиями представляют липидную фазу, и прямоугольники с жирными линиями представляют смесь, т.е. эмульсию обеих фаз,
Фиг. 3 - график распределения размеров частиц стандартной детской смеси, детской смеси по настоящему изобретению и образца грудного молока человека, и
Фиг. 4 - график распределения размеров частиц данной детской смеси, сделанного во время способа получения.
Пример 1
Получали детскую смесь, которая представляет собой порошок, который содержит на кг конечного продукта около 4800 ккал, около 247 г липида, около 540 г усваиваемых углеводов, около 41 г неусваиваемых олигосахаридов и около 97 г белка. Композицию получали с использованием порошка плазмы пахты, обогащенного молочными фосфолипидами, смесью растительных масел (жир), порошком деминерализованной сыворотки (белок), лактозой и неусваиваемыми олигосахаридами. Также использовали витамины, минералы, микроэлементы, как известно в данной области.
Количество порошка плазмы пахты было таким, что 1,62 вес.% фосфолипидов от общих липидов присутствовало в конечной композиции.
Получали водную фазу, которая содержит порошок пахты, белок и усваиваемые углеводы, а также другие ингредиенты, за исключением жира и жирорастворимых витаминов, как известно в данной области, и обрабатывали теплом для того, чтобы предотвращать бактериальную контаминацию, а именно посредством ультравысокотемпературной (UHT) обработки, как известно в данной области, после чего применяли стадию испарения. Содержание сухого вещества в водной фазе составляло между 30 и 48 вес.% после стадии испарения. Смесь нагревали до 50°С.
Жировую фазу получали, как известно в данной области. Смесь растительных масел также нагревали до 50°С и добавляли в водную фазу с весовым отношением между 15 и 30% посредством инъекции и центробежного нагнетательного насоса. Общее содержание твердых веществ в смеси жировой и водной фазы составляло между 40 и 60 вес.%.
Соответственно, водную и жировую фазу подавали в линейный смеситель (Ystral Z80), который содержит одну смесительную головку. Конструкция ротора-статора в линейном смесителе имела 3 ряда зубцов. Водную и жировую фазу смешивали при периферической скорости от 20 до 50 м/с (которая вела к скорости сдвига от 50000 до 100000/с) для того, чтобы эмульгировать липидную фазу в водной фазе и после этого перекачивать насосом положительного смещения, мононасосом, при давлении около 8 бар в нагреватель.
Смесь «масло-в-воде» впоследствии подавали через нагреватель концентрата в распылительную сушилку, приводимую в действие насосом, используемым ниже по потоку относительно линейного смесителя (Фиг. 2).
Эмульсию атомизировали с использованием системы тонкого распыления с низкой скоростью сдвига, в которой используют сопло для двух текучих сред из Schlick (серии 0/2-0/5), где давление, используемое для распылительной сушки, составляло менее 8 бар, и сушили при впускной температуре сушильного газа 195°С.
Размер липидных глобул в конечном порошке, после восстановления водой, измеряли с использованием Mastersizer 2000 (Malvern Instruments, Malvern UK). Мода объемного диаметра (объемно-взвешенный диаметр) составляет 4,3 мкм. Приблизительно 60% липидных глобул в пересчете на объем липида имели диаметр между 2 и 12 мкм.
На Фиг. 3 представлено распределение размеров частиц различных детских смесей. Порошок восстанавливали водой до жидкости, готовой для питья. Показаны стандартная детская смесь Nutrilon 1 (мода диаметра (объемно-взвешенный диаметр) 0,4 мкм), детская смесь, полученная с использованием данного способа (мода диаметра (объемно-взвешенный диаметр) 3,6 мкм), и образец грудного молока человека (мода диаметра (объемно-взвешенный диаметр) 4,1 мкм).
На Фиг. 4 представлено распределение размеров частиц различных образцов детской смеси, которую получали во время получения с использованием данного способа. Во время способа получения 7 различных образцов брали для анализа распределения размеров. Объемно-взвешенный диаметр составляет 4,3 мкм (стандартное отклонение 0,2 мкм). График ясно демонстрирует управляемость данным способом.
Пример 2. Атомизация с использованием сопла с внутренней смесительной камерой
Использовали схожую композицию, как в примере 1. Атомизацию (тонкое распыление) осуществляли с использованием 2F сопла с внутренней смесительной камерой (Lecher VarioJet). Давление, прикладываемое для атомизации, составляло между 4 и 8 бар. Результаты после стадии атомизации показывают, что получали липидные глобулы слегка меньше, с объемно-взвешенным диаметром около 2 мкм по сравнению с глобулами в примере выше. Профиль распределения размеров был очень схожим.
1. Способ получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты распылительной сушки, которая представляет собой высушенное распылением детское питание для младенцев и детей последующего возраста или молоко для детей ясельного возраста и содержит липидные глобулы, причем композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, которая содержит липидные глобулы, сушат распылением с использованием системы тонкого распыления, использующей сопло для двух текучих сред для получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты распылительной сушки, которая содержит липидные глобулы, имеющие объемно-взвешенный диаметр по меньшей мере 1,0 мкм.
2. Способ по п. 1, в котором давление, используемое для распылительной сушки, составляет не более 10 бар.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором впускная температура для сушильного газа, используемого для распылительной сушки, составляет по меньшей мере 180°С.
4. Способ по п. 1, в котором композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, которую используют для распылительной сушки, получают способом, включающим стадии:
a) получения водной фазы с содержанием сухого вещества от 10 до 60% от общего веса водной фазы, которая содержит по меньшей мере один белковый компонент,
b) получения жидкой липидной фазы, которая содержит по меньшей мере один липид, и
c) смешивания липидной фазы с водной фазой в соотношении от 5 до 50 вес.% с использованием линейного смесителя по меньшей мере с одной смесительной головкой для получения композиции, содержащей липидный и белковый компоненты, которая содержит липидные глобулы.
5. Способ по п. 4, в котором жидкую липидную фазу, полученную на стадии b), подают в водную фазу, полученную на стадии a), до или во время стадии смешивания c).
6. Способ по п. 5, в котором линейный смеситель по меньшей мере с одной смесительной головкой при смешивании прикладывает сдвиг с низкой скоростью.
7. Способ по любому из пп. 4-6, в котором липидные глобулы имеют объемно-взвешенный диаметр по меньшей мере 1,0 мкм.
8. Способ по любому из пп. 4-6, в котором белковый компонент выбирают из группы, состоящей из снятого молока, сыворотки, сывороточного белка, изолята сывороточного белка, гидролизата сывороточного белка, казеина, гидролизата казеина и соевого белка.
9. Способ по любому из пп. 4-6, в котором водная фаза содержит по меньшей мере один дополнительный компонент, выбранный из группы, состоящей из усваиваемых углеводов, предпочтительно лактозы, неусваиваемых углеводов, витаминов и минералов.
10. Способ по любому из пп. 4-6, в котором жидкую липидную фазу нагревают до температуры по меньшей мере 40°С перед подачей в водную фазу.
11. Способ по любому из пп. 4-6, в котором линейный смеситель по меньшей мере с одной смесительной головкой на стадии c) смешивает липидную и водную фазы с периферической скоростью ротора от 20 до 50 м/с.
12. Способ по любому из пп. 4-6, в котором линейный смеситель по меньшей мере с одной смесительной головкой на стадии c) смешивает липидную и водную фазы с периферической скоростью ротора по меньшей мере 25 м/с.
13. Способ по любому из пп. 4-6, в котором композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, получаемую на стадии c), получают при низком давлении не более 10 бар.
14. Способ по любому из пп. 4-6, в котором водную фазу получают с содержанием сухого вещества от 30 до 50% от общего веса водной фазы.
15. Способ по любому из пп. 4-6, в котором после стадии a) и перед стадией c) водную фазу стерилизуют или пастеризуют.
16. Способ по любому из пп. 4-6, в котором композицию, содержащую липидный и белковый компоненты, получаемую на стадии c), повторно нагревают до 75-85°С.
17. Способ по любому из пп. 4-6, в котором водная фаза, липидная фаза или водная и липидная фаза содержит полярные липиды, в частности фосфолипиды, в количестве от 0,5 до 20 вес.% (от общих липидов композиции).
18. Композиция, содержащая липидный и белковый компоненты распылительной сушки, которая содержит липидные глобулы с объемно-взвешенным диаметром по меньшей мере 1 мкм, которая получена способом по любому из пп. 1-17.
19. Композиция по п. 18, которая представляет собой питательную или фармацевтическую композицию, предпочтительно детскую смесь или последующую смесь.
