Železný prášok, použitie ako potravinová prísada, potravinová prísada a spôsob výroby železného prášku

Číslo patentu: E 3957

Dátum: 25.11.2004

Autori: Jonsson Nils, Persson Fredrik, Eklund Fredrik, Hu Bo

Je ešte 4 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0001 Tento vynález sa týka fortifikácie potravín a krmív. Špecifickejšie sa vynález týka železného prášku, ktorý je vhodný ako potravinová a krmivová prísada a ktorý môže byťvyrobený s vynaložením ekonomicky výhodných nákladov. DOTERAJŠÍ STAV TECHNIKY0002 Železo je esenciálnym stopovým prvkom zvieracej a ľudskej výživy. Železo je zložkou hému v hemoglobíne a zložkou myoglobínu, cytochrómov a niektorých enzýmov. Hlavnou funkciou železa je jeho účasť na transporte, uchovávania a využití kyslíka. Vyvážená strava normálne pokrýva potrebu železa príjmom potravín bohatých na obsah železa, akými sú zelenina, mäso a obilniny. Významným zdrojom železa sú obilniny, .ako napríklad pšeničná múka. Avšak pri modemých spôsoboch výroby pšeničnej múky sa šupka pšeničných zín bohatá na železo odstraňuje. To má za následok, že obsah železa V dnešnej pšeničnej múke je nižší ako obsah železa V pšeničnej múke, ktorá sa vyrábala skôr. Nedostatok železa je tiež dôsledok zlého stravovacieho režimu, ktorý prevažuje najmä V rozvojových zemiach. Vzhľadom k tomu, že strava s nízkym obsahom železa prispieva k nízkej pôrodnej hmotnosti,zhoršeniu rastu a vývoja správania detí a spôsobuje únavu u dospelých, je potrebne do stravy pridávať železo. Najväčší účinok programu fortifikácie železom by sa však dosiahol, keby sa železo pridávalo do potravy, ktorú väčšina ľudí denne konzumuje.0003 Najrozšírenejším spôsobom je fortifikácia železom obilných produktov, akými sú napríklad pšeničná múka, kukuričná múka, kukuričné vločky, atď., aj keď sú tiež fortifikované ďalšie produkty.0004 Železo sa môže pridávať do potravín a krmív v mnohých rôznych fonnách. Kovové železo sa môže použiť rovnako ako anorganické soli železa, ako napríklad síran železnatý, a organické soli železa, ako napríklad glukonát železa alebo fumarát železa. Existujú v podstate tri rôzne typy elementámeho železa pre fortifikáciu potravín, a síce redukované železo alebo železná huba, karbonylový Železný prášok a elektrolytickć železo.0005 Redukovane železo sa vyrába redukciou rozomletého oxidu železa vodíkom alebooxidom uhoľnatým pri zvýšenej teplote a následným drvením a mletím hmoty redukovanéhoželeza. Redukované železo sa vyrába buď zo železnej rudy alebo okoviny. Čistota produktu je daná čistotou oxidu železa. Tieto produkty majú najnižšiu čistotu železných práškov potravinovej kvality v porovnaní s elektrolytickými alebo karbonylovými železnými práškami. Najbežnejšou nečistotou v železnom prášku vyrobenom ľubovoľným redukčným spôsobom je kyslík, pričom väčšina kyslíka sa vyskytuje ako tenká vrstva povrchového oxidu. Základné nečistoty zahrnujú uhlík, horčík, hliník, kremík, fosfor, síru, chróm, mangán, nikel a meď, pričom väčšina z nich je prítomná vo forme oxidov. Častice sú čo do veľkosti nepravidelné, pórovité a tvoria množinu rovnoosých zŕn.0006 Karbonylové Železné prášky sú tvorené časticami, ktoré sú omnoho jemnejšie ako častice ostatných železných práškov. Tieto prášky sa vyrábajú spracovaním redukovaného železa oxidom uhoľnatým za tepla a tlaku. Získaný pentakarbonyl železa sa potom rozloží pri regulovaných podmienkach, pričom sa získa železný prášok a plynný oxid uhoľnatý. V tomto štádiu je prevažujúcou nečistotou uhlík a na odstránenie podstatnej časti tohto uhlíka je potrebné uskutočniť redukciu vo vlhkom vodíku. Získaný prášok má priemer častíc od 0,5 do 10 m a vysokú čistotu. Častice majú takmer guľovitý tvar a sú veľmi hutné a hladké. Štruktúra častíc je charakterizovaná koncentrickými vrstvami usporiadanými ako V šupke cibule. Karbonylový proces je však nákladný.0007 Elektrolytické železo sa vyrába elektrolytickou depozíciou tvrdého, krehkého kovu,ktorý sa mechanicky rozotrie na prášok. Tvar častíc elektrolytického železa je nepravidelný,dendritický alebo papradinový, z čoho je odvodený ich vysoký špecifický povrch.0008 Dôležitým znakom zlúčenín s obsahom železa použitých ako potravinová prísada je biodostupnost železa, a teda ako účinne je železo absorbované telom. Zo všetkých železných práškov používaných v súčasnej dobe na fortifikáciu potravín a krmív majú najvyššiu biodostupnost karbonylové a elektrolytické prášky, avšak výrobné náklady vynaložené na výrobu týchto práškov sú vysoké v porovnaní s výrobnými nákladmi vynaloženými na výrobu redukovaných železných práškov. Preto by čistý redukovaný železný prášok, ktorý by mal vysokú biodostupnosť a ktorý by bol vyrobený ekonomicky priaznivým spôsobom, bol veľmi atraktívnym produktom, pričom takýto prášok tvorí predmet vynálezu.0009 Vyhodnotenie biodostupnosti sa môže uskutočniť rôznymi spôsobmi, akými sú napríklad štúdie in vitro, štúdie na zvieratách alebo štúdie s ľudskými jcdincami. Biodostupnosť železných práškov, ako aj ďalších zlúčenín železa je zvyčajne vztiahnutávzhľadom na biodostupnost síranu železnatého.0010 V rámci vynálezu sa teraz zistila, že uspokojivá biodostupnosť železa sa môže dosiahnuť redukovaným železným práškom, ktorý má nepravidelne tvarované častice, pričom železný prášok má pomer ADPD menší ako 0,3, kde AD je sypná hustota v g/cm 3 a PD je hustota častíc v g/cm 3. Dodatočne by špecifický povrch práškových častíc mal byť vyšší ako 300, výhodne vyšší ako 400 mz/kg, merané metódou BET, a stredná veľkosť častíc by mala byť medzi 5 a 45, výhodne medzi 5 a 25 m.0011 V potravine alebo v krmive by malo byť obsiahnuté fortiñkujúce množstvo (asi l až 200 ppm) takéhoto prášku.0012 Oxidom železa použitým ako východiskový materiál môže byť prírodný hematit(FegOg). Ďalšou alternatívou je použitie typu oxidov železa, ktoré sa získajú ako vedľajšie produkty z kyslých regeneračných procesov. Aby sa získal produkt s požadovanými vlast nosťami, nemala by veľkosť častíc východiskového materiálu výhodne presahovať 55 m.0013 Redukcia východiskového materiálu sa uskutočňuje plynným vodíkom alebo zmesou uhlíka a plynného vodíka. Výhodne sa redukcia uskutočňuje v pásovej peci pri teplotách až l 100 °C. Dôležitým znakom je uskutočniť redukciu tak, aby výsledný produkt bol vo forme prášku alebo mierne spečenej hmoty, ktorá sa môže ľahko mlieť bez dopadu alebo len s miemym dopadom na tvar častíc a ďalšie vlastnosti častíc.0014 Spôsob výroby hubovitého železného prášku pre metalurgické účely je uvedený v patente GB 7040226. Tento patent uvádza, že na získanie takého prášku by mala byt veľkost častíc východiskového materiálu nižšia ako asi 150 m (100 mesh) a nemala by presahovať veľkosť častíc finálneho produktu. Ďalej sa tu uvádza, že východiskový materiál by mal byť redukovaný pevným alebo plynným redukčným činidlom a pri takej teplote, že sa vytvoríspečená hmota hubovitého železa. Po ochladení spečenej hmoty sa táto hmota rozotrie naprášok s požadovanou veľkosťou častíc. Ako príklad sa uvádza redukcia magnetitového koncentrátu dreveným uhlím pri teplote 1000 °C.0015 Iný redukčný spôsob je uvedený v patente US 5 713 982. Tento spôsob sa výhodne uskutočňuje tak, že sa prášok oxidu železa postupne zohrieva na teplotu približne 1200 °F(649 °C), potom na teplotu približne 1400 °F (760 °C) a nakoniec na teplotu približne 1500 °F(816 °C) v redukčnej atmosfére. Ako redukčná atmosféra sa výhodne použije vodík. Pri tomto známom spôsobe sa získa železný prášok, jeho častice sú zaoblené. 0 tomto známom prášku sa uvádza, že je vhodný na tvárnenie vstrekovaním.0016 V rámci vynálezu sa zistilo, že aby sa dosiahla uspokojivá miera rozpúšťania a biodostupnosť, mali by mať častice získané po redukcii nepravidelný tvar. Zistilo sa, že tento kritický znak sa môže dosiahnuť uskutočnením redukcie prášku oxidu železa pri trochu vyššej teplote a/alebo počas trochu dlhšieho času, ako je uvedené v patente US. Ako príklad sa môže uviesť, že ako redukčné činidlo sa môže použiť kombinácia uhlíka a plynného vodíka pri teplote asi 1000 °C. Presné podmienky prípravy železných práškov majúcich nepravidelnetvarované častice môžu byť určené odborníkom v danom odbore.0017 Dôležitým akritickým znakom prášku je pórovitý a nepravidelný tvar a v dôsledku toho aj nízka sypná hustota, AD, pre ktorú bola určená hodnota výhodne nižšia ako 2 g/cm 3. Okrem toho by póry prášku mali byť otvorené, čo uľahčuje prenikanie žalúdočnej šťavy do železných častíc, následkom čoho sa dosiahne vysoká rýchlosť rozpúšťania železa. Nízky stupeň otvorenej pórovitosti sa odráža v hodnote hustoty častíc blízkej hodnote skutočnej hustoty železa, ktorá tvorí asi 7,86 g/cm 3. Zistilo sa, že pomer medzi AD a PD by mal byť nižší ako 0,3.0018 Hustota častíc, PD, aká je tu použitá, sa meria použitím pyknometrického zariadenia,ktoré umožňuje prúdenie kvapaliny do otvorených pórov železných častíc v nádobe deñnovaného objemu pri regulovaných podmienkach. Hustota častíc je definovaná ako hmotnosť častíc delená objemom častíc, vrátane vo vnútri uzatvorených pórov. Ako kvapalné prostredie sa použil 5 roztok 99,5 etanolu. Určí sa hmotnosť pyknometra, pyknometra vrátane vzorky železného prášku a pyknometra vrátane vzorky železného prášku naplnenéhopenetračnou kvapalinou až k ryske vymedzujúcej daný objem pyknometra. Pretože daný

MPK / Značky

MPK: A23L 1/304, B22F 9/16, B22F 1/00

Značky: prášok, železného, použitie, prísada, prášků, potravinová, výroby, spôsob, železný

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/12-e3957-zelezny-prasok-pouzitie-ako-potravinova-prisada-potravinova-prisada-a-sposob-vyroby-zelezneho-prasku.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Železný prášok, použitie ako potravinová prísada, potravinová prísada a spôsob výroby železného prášku</a>

Podobne patenty