食品添加剂及其制备方法 【发明背景】
本发明涉及一种食品添加剂及其制备方法。这种补充剂作为用以改善包括人类在内的动物的健康状况的食品添加剂具有特殊的应用。
本发明尤其涉及在油乳状液的环境中混合多种维生素和可能的某些矿物，而对维生素的功效基本上没有任何损害，并且得到的产品表现出良好的保存性能。
目前宠物食品制造商对提高宠物的健康状态产生了兴趣。首先，制造商努力确保其能生产出营养均衡的宠物食品，这种食品包括恰当比例的所有必需常量营养素。其次，制造商努力使宠物食品包括所有必需的维生素和矿物(微量营养素)。
在制造时宠物食品中含有这些必需常量营养素中的大部分。例如，当产品从干燥机或挤压机中出来后，干燥宠物食品的制造商可以将多种维生素喷撒在产品上。
宠物食品通常经过某些形式的加热处理以至少使产品经巴氏灭菌，并且在许多情况下使产品消毒到达商业要求。加热处理的目的是最小化可潜在地引起食物中毒问题的食物被制备出的可能性。
可能大多数多种维生素对宠物食品的制备中所用的加热处理是相当不稳定地。在使用抗坏血酸、烟酸、核黄素及硫胺的情况下，这些加热处理可能破坏75-100％的前述维生素活性。在食品工业中所用的常规加热处理使大部分其它的维生素损失40-75％的活性。
从而，由于在食品工业中所用的常规加热处理，所以制备出的宠物食品其多种维生素含量比理想的要小。然后当用这些按商业要求制备的宠物食品喂养宠物时，会对宠物的健康状态产生多米诺效应。观察的证据表明如果仅用这些按商业要求制备的宠物食品喂养宠物时，宠物不会茁壮成长。
通过含有易变的多种维生素，宠物食品公司可最小化前述加热处理的影响。然而，即使在这些情形下，由于是对在按商业要求制备的宠物食品中的简单模型食物系统而不是对复杂食物系统进行大部分的维生素热稳定性试验，所以也不能保证这种技术将起作用。
商业宠物食品制造商通常不对他们的产品中维生素的含量进行测量。这通常是由于多种维生素的完全范围的分析成本极高的原因。因此，制造商倾向于在处理后通过从动力学角度使用起始值并降低这些起始值来估测他们产品的维生素含量。
作为饮食因素的结果，在新西兰农场工作动物如狗的健康状态也是一种问题。例如，农夫倾向于用生肉、或熟肉、或干缩的饼干、或肉和饼干的混合物喂养狗，尤其是为宠物制造的饼干。这些动物被给以最小量的食物，因此据报道称它们缺乏必需的矿物和维生素。这些在工作动物中出现的问题也与运动动物和家庭宠物相关。
具体而言，依赖于耐力、能量和通常的良好健康的工作或运动动物，如善跑的狗、赛马用的马、表演用的马、看家用的狗、看猪用的狗等，它们倾向于缺乏日常必需品。由于加工食物和家用碎屑的原因，包括猫在内的家庭动物也表现出缺乏必需品的现象，因此在它们的日常饮食中也需要多不饱和油和必需的维生素及某些矿物。
发明概述
广义地讲，本发明的一个方面是提供一种制备食品添加剂的方法，该方法包括如下步骤：
(a)形成液相；
(b)在低于维生素发生明显的损耗和/或降解的温度下将维生素加到液相中；
(c)在器皿中加热油；
(d)将乳化剂加到经加热的油中；
(e)冷却油/乳化剂混合物；及
(f)加入步骤(b)的液相。
优选地在加入维生素之前将步骤(a)的液相冷却到基本上为20-30℃的温度。
优选地在器皿中的油加热到基本上为60℃～76℃。
优选地在步骤(f)进行之前油/乳化剂冷却到基本上为38-45℃的温度。
优选地在步骤(f)之后器皿中的内容物冷却到基本上为44℃～27℃的温度。
优选地一旦温度到达基本上为36℃，就将器皿中的内容物装入到容器内。
优选地当装入后每个容器被放置在冷却器中。冷却器可以是装有优选基本上为2℃或更低的水的再循环水浴。
优选地一旦温度到达基本上为36℃，器皿中的内容物移动并通过热交换器以降低混合物的温度。在本发明的优选方式中，温度降低到约10℃-19℃。混合物通过热交换器移动，并且混合物持续从热交换器中进入容器内。
优选地维生素包括水溶性和油溶性的维生素。步骤(a)的液相优选包含水。
优选地油是多不饱和油，但是更优选地是低芥酸菜子油。
本发明也提供一种按本发明的第一广义方面的方法制备的食品添加剂。
附图简要说明
下面结合所附的流程图对本发明的优选实施方案进行更详细的说明，其中：
图1是将包括维生素在内的成分制备成用来与油混合以产生乳状液的液相的流程图；
图2是(根据一个实施方案)制备乳状液的流程图，其中乳状液与图1中得到的液相成分混合；及
图3是与图2相似的流程图，但是与制备方法的第二个实施方案相关；及
图4是制备胶囊化的维生素和/或矿物微粒的流程图。
优选实施方案说明
参照图1，包含水溶性和油溶性的维生素在内的成分被混合成用以与经加热的油混合并加入有乳化剂的液相。本领域所属技术人员可以理解液相中实际有用的成分可以随着产品的最终用途而变化。例如，尽管下面的优选实施方案公开了肉提取物的用途，但是当制备用于比如说马的产品时，此方法将是可以省略肉提取物的方法。另外，取决于目标动物和本地条件，多种维生素可以变化。因此，下面的公开将仅被看作是本发明所采用的一种例子形式。
根据本实施例，酵母提取物和大蒜粉末被加到沸水中，并在例如是商业混合器中混合。然而，优选的是大蒜在水中预煮沸，然后再将酵母提取物加到沸水/大蒜混合物中。混合生成的混合物并保持10分钟。这种合成方法可以确保大蒜和酵母进行巴氏消毒。
优选地，在前述的10分钟内进行混合，并将肉提取物加入到此混合物中，肉提取物通常也经过巴氏消毒，只要不是在巴氏消毒期间将肉提取物加入到如前所述的混合物中。
也可以加入适当的防腐剂，例如山梨酸钾。也可以加入酸性改性剂，如焦磷酸钠。
然后将全部的混合物冷却到20-30℃的温度下。
可以单独地制备干燥的多种维生素混合物。这种混合物包括水溶性和油溶性的维生素。将维生素混合物加入到上述的混合物中，这种加入在混合物冷却到20-30℃的温度后发生。将混合物保持适当的时间，从而使水溶性维生素溶解，油溶性维生素保持不溶解。然后将液相加到如下所述的油相中。
诸如多不饱和油或低芥酸菜子油等的油在热器皿中加热。用合适的搅拌器持续搅拌这种油，并将其加热到高于60℃，优选加热到约70℃或直到76℃。然后向油中加入较高熔点的乳化剂，同时持续混合/搅拌这种油。在本发明的优选形式中，乳化剂是以可食用的完全氢化的植物油为基础的甘油一酯、甘油二酯和甘油三酯的混合物。乳化剂是以生原料为基础的，其不是根据EU Directive 90/220/EEC，Art.2定义的遗传修补生物。乳化剂可以防止从含脂肪的产品中分离出油。
然后油/乳化剂混合物被冷却到约38-45℃的温度，搅拌含有加入有多种维生素的水相，并将其加到油/乳化剂混合物中(持续搅拌)。持续搅拌同时将生成的混合物冷却到约44-27℃，优选约为36℃，然后开始形成乳状液。在任何情况下，器皿中的混合物不允许冷却至低于27℃，否则会发生分离。油溶性的维生素将溶解进油中。
然后将乳化混合物从器皿中移出并装进容器内，例如塑料瓶中。一旦装进瓶中就将其置于供应有2℃或更低的水的循环水浴中。然后将瓶子在水浴中保持适当长的时间，直到处于或稳定成稳定的乳状液。例如对于装有乳状液的5升塑料容器而言，该容器保持在循环水浴中达两小时或甚至更久。
在可选择的和优选的方案中，一旦器皿的内容物到达基本上为30℃的温度时就将其经热交换器通过抽吸而从器皿中移出。然后从热交换器中流出的混合物装进容器内。在其流经热交换器期间，混合物的温度下降，并且优选下降到约10℃-19℃，这也是混合物从热交换器中流出时的温度。
在本发明的一种形式中，热交换器可由位于冷却水槽内部的不锈钢盘管形成，冷却水温度优选为0～5度(零下)。在优选为10℃～19℃的温度下抽吸内容物并立即装瓶(优选使用塑料容器)。作为一种选择，可用板式热交换器代替如下所述的设备。
提供用于使冷却水通过牛奶桶循环的装置，从而保持适当的热交换活动。在本发明的优选形式中，盘管的直径通常是20mm。
在器皿和桶之间设置有泵或冲压设备，从而可使乳化混合物通过盘管移动。由于混合物的乳化性质，因此混合物通过器皿和桶之间的导管及通过热交换器的移动是连续的。此外，利用其混合物可通过热交换器而移动的装置是一种可有效地根据混合物的乳化性质而提供冲压作用的装置。当混合物从热交换器中流出时，其连续分散，并优选地连续分散进用于出售的容器或大体积容器中。
已经发现这种结构可提供比在本发明的前述实施方案中所述的冷却水浴更大的生产量。这也具有能够克服冷却浴所存在的问题的优点，其中该问题是如果容器上的盖子不能得到良好的密封，冷却水有时能够进入个别容器内的产物中。
这样完成了此方法，瓶/容器中的内容物保持成稳定的乳状液，即组分部分不析出。
本发明的动物食品添加剂尤其可提高动物的健康。由此提出油以聚不饱和低芥酸菜子油、亚麻仁油、橄榄油、鳄梨油、向日葵油和鱼油为基础以供应用于如工作狗所需要的ω脂肪酸。
不利的是前述的油较高程度地易于氧化。由于商业形式的补充产品的预期的保质期至少为12个月，因此任何可加速氧化的物质必须或可防止引发油和所必需的脂肪酸的氧化。按本发明方法形成的食品添加剂对于商业目的而言以具有足够保质期的稳定乳状液存在。产品的矿物含量依据所加入的例如肉提取物的量而确定。然而，已经发现在使用前即在约定日期使用前没有发生能够破坏产品的氧化作用。
根据本发明的另一个实施方案，必需的矿物、维生素和药物可混合进用水和油不渗透性的薄膜涂层所涂覆的材料的微粒中。这种涂层用来防止矿物氧化液油的不饱和油组分、或饲料的乳状液部分、或饲料的多种维生素部分。当饲料/油进入动物胃中的低pH环境时，涂层将溶解，由此释放出胶囊化的多种维生素和矿物以在肠道中吸收。这种薄膜可经得住热处理和大部分机械剪切。
微胶囊化颗粒可以制造成干燥粉末或可包含在如上所述的液体输送系统中。
参照图4，通过将适合量的矿物、或多种维生素、或二者加到装有适合量的且有助于粉末状的成分粘合到一起以形成颗粒的胶蜡、蛋白、脂肪或其它化合物的混合器中。在此阶段加入的橡胶、蛋白等的量和最终颗粒大小有关。然后这样形成的颗粒被过筛以确保在随后的处理步骤中使用的具有适当尺寸的颗粒。超过所需要大小的颗粒被重新研磨和重新过筛以最小化产品的损失。太小的颗粒返回至混合器并再次凝聚。
取决于用于凝聚粉末状补充剂的是哪一种粘合剂干燥阶段也可以是必须的。然后适合大小的微粒用可食用的水和油溶性薄膜涂覆。这可以以多种方式实现。
根据本发明的一种形式，通过使颗粒在流化床中再循环而使它们被涂覆，其中适合的可食用薄膜被引进流化床中。微粒经这种可食用的薄膜涂覆，经过适合的时间后，颗粒具有所需要的薄膜厚度。一旦得到了令人满意的薄膜厚度，那么就从流化床中移出经涂覆的颗粒并且干燥。干燥后按大小排列颗粒以确保它们具有适当的尺寸分布。
也可使用喷雾干燥方法来制备这些微粒。含有水、淀粉和/或橡胶和/或蜂蜡并带有矿物、维生素或药物的液体混合物经喷雾干燥。维生素、矿物或药物被密封在橡胶/淀粉/蜂蜡的混合物中。然后过筛，保留直径为5-200微米的颗粒并作为乳状液中的内容物。较大的颗粒经重新研磨和重新处理。
然后颗粒可加到用作干燥食物的粉末中，或者使它们包含在含有适量如前所述的其它添加剂的油、或水、或乳状液中。如果输送系统是油或水，那么适量的增稠剂如橡胶或其它的粘性酸可加到油或水中以确保在产品的全部保质期中加入的微料保持在悬浮液中。
根据优选方法使用如前所述的油乳化剂。一旦冷却阶段完成，就加入含有水和宠物/动物引诱剂的微粒(水相)，同时混合。
如上所述当前宠物食品的制备方法包括在制造过程中将维生素加到产品中。在热处理阶段前加入的多种维生素经常在热处理阶段中基本上耗尽。在本方法中多种维生素没有经过可使其降解或多种维生素效用降低的温度。这是由于在低于通常会发生降解的温度下将多种维生素加到液相中然后再加到油/乳化剂混合物中。
对于供给宠物含在宠物饲料中的多种维生素药丸和饮剂是公知的。由于它们是粉末形式或片剂形式，所以宠物主人经常很难使宠物吸收多种维生素和矿物补充剂。由于食物味道差宠物经常拒绝吃含有加入粉末的食物，因此不会吞咽任何种类的片剂。因此宠物主人很难对它们的动物以使用现有制备技术制备的食物定量给料。
由于多种维生素可以灌注或可能在被动物服用前喷撒在食物上，所以本发明将克服这些困难。产品的成分优选包括宠物引诱剂以确保味道。此外，适合的着色剂、酸和其它所需要的成分也可加到产品中以提高产品的味道。这样宠物不会感到维生素的苦味，因此不会拒绝维生素。
可以认为本发明提供了一种可克服通常与确保在食品尤其是宠物食品中含有必需的维生素和矿物相关的主要困难的方法。对于动物特别是马和家庭工作用的农场狗而言，可以认为本发明提供了一种解决经常在此类动物中发现的营养缺乏的方法。