喷雾干燥的粉末

文档序号:473677 发布日期:2021-12-31 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 喷雾干燥的粉末 (Spray-dried powder ) 是由 查尔斯·珀欣·贝茨 丹尼尔·迈克尔·施利普夫 杰森·治辛·李 于 2020-03-25 设计创作,主要内容包括:描述了喷雾干燥的封装调味剂粉末,所述粉末具有大尺寸、高可流动性、完全致密且高度可分散和/或可溶并且具有低表面积与体积比和高堆密度的颗粒。这类调味剂粉末提供了调味组分的高保留,并且通过低温喷雾干燥过程,例如,其中通过本文多样地描述的技术强化干燥的一步过程有利地生产了这类调味剂粉末。(Spray-dried encapsulated flavor powders are described having particles of large size, high flowability, fully dense and highly dispersible and/or soluble and having a low surface area to volume ratio and high bulk density. Such flavor powders provide high retention of flavor components and are advantageously produced by a low temperature spray drying process, e.g., a one-step process in which drying is enhanced by the techniques as variously described herein.)

喷雾干燥的粉末

相关申请的引证

在此要求2019年3月25日提交的美国临时专利申请62/823,593在35 USC§119下的权益。出于所有目的,该申请的公开内容在此以其全部通过引证并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及喷雾干燥的调味剂粉末(flavor powder,调味粉末,香料粉末),并且更具体地涉及具有优良用途和性能特征的单步(single-step,一步)喷雾干燥的/单雾化封装的调味剂粉末。

背景技术

在用作食品和/或饮料产品中的添加剂和成分的喷雾干燥的封装调味剂粉末的领域中,商业上生产了具有多种不利特征的喷雾干燥的调味剂粉末。这些缺陷包括调味组分对氧化、分解和/或降解的敏感性、调味剂粉末在液体介质中的不良可分散性和/或溶解度、小粉末粒径、使用中需要相应大量粉末的粉末颗粒中的高空隙体积和在调味剂粉末的分配和处理中产生困难的不良流动性以及活性调味组分的不良保留。

因此,本领域继续寻求喷雾干燥的封装调味剂粉末中的改善。

发明内容

本公开涉及喷雾干燥的封装调味剂粉末,相对于现有技术的喷雾干燥的封装调味剂粉末,本公开的调味剂粉末具有大、高度可流动、完全致密、高度可分散和/或可溶以及低表面积与体积比和高堆密度(bulk density)以及高活性调味组分保留的组合性质。

在多个方面,本公开涉及喷雾干燥的封装调味剂粉末,例如,单步喷雾干燥的封装调味剂粉末,其包含一种或多种封装的调味剂成分,并且其特征在于以下特征中的一种或多种,并且优选地全部:

(A)小于60秒的分散介质溶解时间;

(B)小于15秒的分散介质分散时间;

(C)其中粉末中至少75%的颗粒具有至少80μm的粒径的粒径分布;

(D)在0.01至0.03的范围内的粉末的颗粒的表面积(μm2)与体积(μm3)比;

(E)小于总颗粒体积的10%的粉末的颗粒中的颗粒空隙体积;

(F)在22至40lb/ft3的范围内的粉末的颗粒的堆密度,和

(G)不超过40°的粉末的休止角(Angle Of Repose,静止角,堆角),

任选地其中当喷雾干燥的粉末含有封装的油(encapsulated oil,封装油)时,表面油百分比(Surface Oil Percentage,表面含油百分比)小于1.5%。

在另一个方面,本公开涉及喷雾干燥的封装调味剂粉末,例如,单步喷雾干燥的封装调味剂粉末,其具有至少90%的调味组分保留,其特征还可以在于上述特征(A)-(G)中的任一种和/或以上指明的表面油百分比。

本公开的其它方面涉及这些喷雾干燥的封装调味剂粉末,其特征在于上述特征(A)-(G)中的任何两种、三种、四种、五种、六种或全部七种,任选地其中当喷雾干燥的粉末含有封装的油时,处于相应的量的单位的表面油量与封装的油量的比小于1.5%。

在多个方面,本公开涉及如以上所描述的单步喷雾干燥的封装调味剂粉末,其中一种或多种封装的调味剂成分选自由以下组成的组:杏仁、橙子、柠檬、酸橙、橘子、杏味烈酒、茴香、菠萝、椰子、美洲山核桃、苹果、香蕉、草莓、香瓜、焦糖、樱桃、黑莓、树莓、姜、博伊增莓、蓝莓、香草、蜂蜜、糖蜜、冬青油、肉桂、丁香、黄油、奶油乳酪、奶油糖果、咖啡、茶、花生、可可粉、肉豆蔻、巧克力、黄瓜、薄荷、太妃糖、桉树、葡萄、葡萄干、芒果、桃、甜瓜、猕猴桃、薰衣草、甘草、枫糖(maple,枫树)、薄荷醇、西番莲果实、石榴、火龙果、梨、胡桃、胡椒薄荷、南瓜、沙士(root beer)、朗姆酒和留兰香。

在多个其它方面,本公开涉及如以上多方面描述的单步喷雾干燥的封装调味剂粉末,其中封装的调味剂通过载体材料封装,所述载体材料选自由下述组成的组:碳水化合物、蛋白、脂质、蜡、纤维素材料、糖、淀粉、天然和合成聚合物材料。

本公开的其它方面、特征和实施方式将根据以下描述和所附权利要求而更加充分显而易见。

附图说明

本专利或申请文件包含至少一副彩色附图。通过请求和支付必要的费用,专利局将提供具有彩色附图的本专利或专利申请公开的拷贝。

图1是在生产喷雾干燥的封装调味剂粉末颗粒的喷雾干燥过程期间,喷雾原料液滴的温度作为液滴固体百分比的函数的图形呈现,其显示了常规高温喷雾干燥过程(“喷雾干燥粉末”)中的液滴和生产本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末(“粉末”)的低温喷雾干燥的液滴所经历的干燥阶段的发展。

图2是通过常规高温喷雾干燥所产生的喷雾干燥的封装调味剂粉末颗粒在2500X放大倍数下的电子显微照片,其显示出这种颗粒的中空特征(中央空隙)。

图3是本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末颗粒在1510X放大倍数下的电子显微照片,由于不含如图2的粉末颗粒所示的大尺寸空隙(large-scale void,大规模,大尺度),其显示出这种颗粒的致密特征。

图4是柠檬油的组成百分比的图,其显示出这种调味油中的调味组分。

图5是柠檬油的组成百分比的图,其显示出如与载体喷雾干燥的柠檬油中初始所含的(柠檬油)和如本公开的喷雾干燥的粉末中所封装的(柠檬DriZoom)这种调味油中的调味组分。

图6是饼图,其显示了果汁喷趣酒调味材料的调味组分的重量百分比。

图7是饼图,其显示了如在本公开的喷雾干燥的粉末中所封装的图6的果汁喷趣酒调味材料的调味组分的重量百分比。

图8是可以用于生产本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末的喷雾干燥系统的示意图。

图9是处于剖面图(breakaway view)的图8的喷雾干燥过程系统的一部分的示意图,其显示了通过在该系统中的喷雾干燥容器的内部体积内诱导局部紊流的喷雾干燥过程强度的增强。

图10是可以用于产生本公开的封装的调味喷雾干燥粉末的另一种喷雾干燥设备的示意图,其中所述设备包括处于喷雾干燥室壁上的紊流混合喷嘴阵列,其配置用于将短暂、间断的紊流空气冲击(air bursts)注入喷雾干燥室中的主要流体流中。

图11是可以用于生产本公开的封装的调味喷雾干燥粉末的其它喷雾干燥设备的示意图。

具体实施方式

本公开涉及喷雾干燥的封装调味剂粉末,例如,单步喷雾干燥的封装调味剂粉末,其相对于现有技术的喷雾干燥的封装调味剂粉末具有大、高度可流动、完全致密和高度可分散和/或可溶以及低表面积与体积比和高堆密度以及高活性调味组分保留的组合性质。

如本文所使用的,术语“调味剂”是指用于产生味道感觉或者味道和香味的综合效果的感觉的物质。在后续使用中,调味剂可以是用于食品和/或饮料,用于增强它们的质量和吸引力的添加剂成分。

与本公开的粉末有关的术语“单步喷雾干燥的”表示所述粉末是仅通过低温喷雾干燥(流至喷雾干燥容器的干燥流体的入口温度<110℃)生产的,所述低温喷雾干燥包括将通过单一源雾化器产生的可喷雾干燥材料的雾化颗粒与干燥流体接触以实现溶剂从可喷雾干燥材料除去至小于5wt%溶剂的干燥度(基于喷雾干燥粉末的总重量),而无任何喷雾干燥后处理,例如,流化床处理、涂覆或化学反应。在该定义中所指明的“单一源雾化器”是指从相应进料源接收一种可喷雾干燥材料的单一雾化器,即所述雾化器不同时接收来自不同进料源的不同的可喷雾干燥材料。

以下描述了适用于本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末的多种特征的多种测量/确定技术。

分散介质溶解时间

分散介质溶解时间测量喷雾干燥的粉末在作为分散介质的水中溶解的速率。用于确定分散介质溶解时间的程序如下:

1)将2克喷雾干燥的粉末倒入100克水(在150mL烧杯)中,同时在室温下用混合器以250RPM搅拌水。

2)在粉末开始在水中溶解以及之后以15秒间隔测量粉末和水的组合物的白利糖度测量(水溶液中溶解的固体的量度,如通过Milwaukee Instruments MA871数字白利糖度折光仪所确定的)并记录所有测量。

3)当白利糖度值平衡且1分钟不改变时,将该时间值报告为溶解值。

4)方法注意:在2分钟和4分钟,分别将混合从250RPM提高至500RPM和1000RPM以确保完全混合。

分散介质分散时间

分散介质分散时间测量将喷雾干燥的粉末在作为分散介质的水中分散所需的时间量。用于确定分散介质分散时间的程序如下:

1)将2克喷雾干燥的粉末倒入100克水(在150mL烧杯)中,同时在室温下以250RPM搅拌水。

2)在2分钟和4分钟,分别将混合从250RPM提高至500RPM和1000RPM以确保完全混合。

3)将分散介质分散时间记录为所有粉末沉降至低于搅拌烧杯中的水表面所需的时间。一旦粉末与水接触,则时间开始。

粒径分布

通过提供体积分布输出的Beckman Coulter LS 13 320粒径分析仪测量喷雾干燥的粉末的粒径分布。

1)将约1克喷雾干燥的粉末加载至采样管中。

2)根据生产商的规程,Beckman Coulter LS 13 320将粉末真空吸入分析室。

3)通过Fraunhofer法解释激光衍射数据并报告为体积分布。

4)将粒径报告为来自所述分布的中值(d50)。

表面积(μm2)与体积(μm3)比

表面积与体积比描述了相对于颗粒中材料的体积(质量)(以μm3为单位),颗粒所暴露于的表面积的量(以μm2为单位)。降低的每单位体积的颗粒表面积降低了对于产物氧化可用的面积。因此,为了降低表面积与体积比,优选地提高颗粒直径,因为该值与成比例。使用从粒径分布产生的颗粒直径(粒径值)计算表面积与体积比。将中值(d50)用于表面积/体积计算,假设球形颗粒。

颗粒空隙体积

将颗粒空隙体积确定为颗粒内部任何气穴所占据的体积的计算百分比。颗粒空隙体积量度依赖于扫描电子显微镜(SEM)横截面图以观察用于测量的颗粒的内部横截面。将颗粒空隙体积值报告为通过气穴体积/颗粒外边界所限定的整个颗粒的体积所计算的百分比。用于确定颗粒空隙体积的程序如下:

1)将约100mg粉末在5mL环氧树脂中充分混合。

2)在模具(电子显微镜科学(Electron Microscopy Sciences)部件号70900)中浇铸树脂并使其固化1天。

3)在固化后,对模具打分并将模具拆成两半以呈现包埋(embedded,嵌入)在树脂中的剖视颗粒的干净面。

4)在5KV,在.1至1KX之间进行显微成像分析。根据横截面,使用图像分析软件(Image J,National Institute of Health)测量颗粒的横截面直径以及内部空隙的任何横截面。

5)通过将空隙体积之和(根据V=4/3*π*r^3计算)除以整个颗粒的体积并乘以100来确定空隙体积。

堆密度

通过ASTM标准测量粉末的颗粒的堆密度。所述程序如下:

1)将校准的Copley BEP2 25mL密度杯在天平上去皮。

2)填充所述杯直至溢流并刮去过量部分。

3)将粉末+杯重新称重。

4)将以克表示的重量除以25mL(杯的体积)并乘以62.428以转化为磅/ft^3。

休止角

如下所示,确定喷雾干燥的粉末的休止角,也称为流动性指数:

1)使用Copley BEP2流量计测量通过流动穿过漏斗至收集盘(catch plate)上的粉末所形成的圆锥体的休止角。

2)使用吊线工具将漏斗紧固在收集盘上方75mm,其中调节门(shutter)关闭。

3)称出约30g粉末并置于漏斗中用于分析。

4)将粉末快速排放,从而允许所有粉末倒出。

5)对于可流动性差的产品,使用具有缓慢、平滑搅拌运动的搅拌连接。

6)测量在收集盘上产生的圆锥体的高度(h)和直径(d)。然后,使用以下公式计算休止角:

或者

下表1将概括的流动性质与具体的休止角值相关联。

表1

表面油百分比

表面油百分比,表面油/总粉末重量比是其中通过己烷清洗从粉末中清洗的表面油的量度并且通过气相色谱-质谱(GC-MS)定量含油量。将己烷中清洗的油的浓度乘以所使用的己烷重量,除以清洗的粉末重量并乘以100以获得表面油百分比。所述程序如下:

1)将35g喷雾干燥的粉末置于纤维素滤纸筒(Whatman 603级,33mm×100mm)中

2)然后,将滤纸筒置于索氏提取器中。

3)称取100g己烷并置于250mL平底烧瓶中并连接至索氏提取设备。

4)将烧瓶在电炉上加热至沸腾,同时用磁力搅拌棒搅拌。使己烷回流4小时。

5)在4小时回流操作后,使烧瓶冷却。一旦冷却,回收己烷等份用于GC-MS分析。

定量方法:

1)使用正在分析的调味剂组产生5-点标准曲线以确定检测器响应值与表面油清洗液浓度之间的线性相关性。

2)根据以下公式确定表面油百分比:

测量了本公开的单程喷雾干燥的封装调味剂粉末的干燥度以排除在喷雾干燥的粉末中存在的任何调味油,这种干燥度识别了产物粉末不含水及其它挥发性溶剂介质的程度。优选地,单程喷雾干燥的封装调味剂粉末的干燥度的特征在于基于粉末的总重量,在粉末中不超过按重量计5%的水和/或其它挥发性溶剂介质,更优选地不超过按重量计2%,更优选地不超过按重量计1%并且最优选地小于按重量计0.75%。

在多种具体实施方式中,根据喷雾干燥的粉末的处理和对于粉末的后续使用要求,基于粉末的总重量,喷雾干燥的粉末中水和/或其它挥发性溶剂介质的重量可以小于5%、4.8%、4.6%、4.5%、4.4%、4.2%、4%、3.8%、3.6%、3.5%、3.4%、3.2%、3%、2.8%、2.6%、2.5%、2.4%、2.2%、2%、1.8%、1.6%、1.5%、1.4%、1.3%、1.2%、1.1%、1%、0.9%、0.8%、0.7%、0.6%、0.5%、0.4%、0.3%、0.2%、0.1%或者0.05%。

本公开提供了在多个方面具有优良使用和性能特征的喷雾干燥的封装调味剂粉末,如根据本文所描述的多种特征显而易见的。

本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末提供了原始调味组分在粉末中的高保留水平,在多个实施方式中,基于调味组分在从中生产喷雾干燥的封装调味剂粉末的可喷雾干燥材料中的重量,调味组分的保留水平可以为至少90%、91%、92%、93%、94%、35%、96%、97%、98%、98.5%、99%、99.5%或99.9%。调味组分可以包括单一或多种调味化合物和成分。在这个方面,本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于与从中形成粉末的原始材料中的调味组分化合物和成分高度相同的调味组分的“指纹(fingerprint)”。

在一个方面,本公开涉及喷雾干燥的封装调味剂粉末,例如,单步喷雾干燥的封装调味剂粉末,其包含一种或多种封装的调味成分,并且其特征在于以下特征中的一种或多种,并且优选地全部:

(A)小于60秒的分散介质溶解时间;

(B)小于15秒的分散介质分散时间;

(C)其中粉末中至少75%的颗粒具有至少80μm的粒径的粒径分布;

(D)在0.01至0.03的范围内的粉末的颗粒的表面积(μm2)与体积(μm3)比;

(E)小于总颗粒体积的10%的粉末的颗粒中的颗粒空隙体积;

(F)在22至40lb/ft3的范围内的粉末的颗粒的堆密度,和

(G)不超过40°的粉末的休止角,

任选地其中当喷雾干燥的粉末含有封装的油时,表面油百分比小于1.5%。

因此,本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征可以在于特征(A)-(G)中的任一项和/或小于1.5%的表面油百分比。

本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征最优选地在于以上特征(A)-(G)中的全部以及当喷雾干燥的粉末含有封装的油时,表面油百分比小于1.5%的其它特征。

在本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末中,例如,在单步喷雾干燥的封装调味剂粉末中,一种或多种封装的调味成分可以具有任何适合的类型并且可以例如包含选自由以下组成的组的至少一种:杏仁、橙子、柠檬、酸橙、橘子、杏味烈酒、茴香、菠萝、椰子、美洲山核桃、苹果、香蕉、草莓、香瓜、焦糖、樱桃、黑莓、树莓、姜、博伊增莓、蓝莓、香草、蜂蜜、糖蜜、冬青油、肉桂、丁香、黄油、奶油乳酪、奶油糖果、咖啡、茶、花生、可可粉、肉豆蔻、巧克力、黄瓜、薄荷、太妃糖、桉树、葡萄、葡萄干、芒果、桃、甜瓜、猕猴桃、熏衣草、甘草、枫糖、薄荷醇、西番莲果实、石榴、火龙果、梨、胡桃、胡椒薄荷、南瓜、沙士、朗姆酒和留兰香。

在多个实施方式中,一种或多种封装的调味成分包括至少一种调味油。

本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末可以包括任何适合的载体材料作为粉末相应调味成分的封装剂。载体材料的说明性实例无限制地包括选自碳水化合物、蛋白、脂质、蜡、纤维素材料、糖、淀粉、天然和合成聚合物材料中的至少一种。可以有利地使用的具体的材料包括麦芽糖糊精、玉米糖浆固体(corn syrup solid,玉米糖浆干粉)、改性淀粉、阿拉伯树胶、改性纤维素、明胶、环糊精、卵磷脂、乳清蛋白和氢化脂肪(hydrogenated fat)。优选地,载体材料是改性淀粉材料。在下表2中标识了多种喷雾干燥载体。

表2

在多个实施方式中,本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征可以在于小于45、40、35、30、25、20、15、12、10、8、7、6或5秒的分散介质溶解时间。

在多个实施方式中,本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征可以在于小于15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、8、2或1秒的分散介质分散时间。

在具体的实施方式中,本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末可以具有其中粉末中至少80%、85%、88%、90%、91%、92%、93%、94%或95%的颗粒具有至少80μm的粒径的粒径分布。在其它实施方式中,本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末可以具有其中粉末中至少80%、85%、88%、90%、91%、92%、93%、94%或95%的颗粒具有至少85μm、90μm、95μm、100μm、110μm或120μm的粒径或者处于其端点为80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、110μm和120μm中的任一个的范围内的粒径的粒径分布,但条件是该范围的下端点值小于该范围的上端点值。在其它实施方式中,本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末可以具有大于100μm的中值粒径,或者作为另外一种选择,平均粒径。

在多个实施方式中,本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末可以具有小于10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2.5%、2%或者1%的总颗粒体积的颗粒空隙体积。

在多个实施方式中,本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末的颗粒的堆密度可以在22至40lb/ft3的范围内,或更优选地在25至38lb/ft3的范围内。

在多个实施方式中,本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末可以具有不超过40°,更优选地不超过35°并且最优选地不超过30°的休止角。

通过低温喷雾干燥(<110℃的喷雾干燥容器的入口温度)形成本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末,其中实施干燥操作以获得其特征在于本文所描述的多种特征的粉末。

优选地,作为单步喷雾干燥操作实施喷雾干燥操作以形成相应单步喷雾干燥的封装调味剂粉末。

可以有利地在干燥强化条件下实施喷雾干燥操作,其中在喷雾干燥容器中的干燥流体中产生局部紊流以提高水及其它挥发性溶剂物质从喷雾干燥容器中的湿雾化液滴向干燥流体中的传质,并且产生具有本文所描述的性能特征的粉末。

参考可以用于该目的的说明性喷雾干燥系统,在下文中更全面地描述了在这些粉末的生产中有用的说明性操作条件。

现参考附图,图1是在生产喷雾干燥的封装调味剂粉末颗粒的喷雾干燥过程期间,喷雾原料液滴的温度作为液滴固体百分比的函数的图形呈现,其显示了常规高温喷雾干燥过程(“喷雾干燥粉末”)中的液滴和生产本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末(“粉末”)的低温喷雾干燥的液滴所经历的干燥阶段的发展。

如图1所示,可以通过具有380-400°F的喷雾干燥器中的入口温度的喷雾干燥生产的常规高温喷雾干燥粉末经过了溶剂蒸发阶段、扩散阶段和加热阶段,在该过程中原料材料液滴经历了产生较小颗粒、空心球体的高温,并且当封装的调味剂包含调味油时,经历了高表面油形成。

相反,通过具有低于110℃的喷雾干燥器中的入口温度的喷雾干燥进行喷雾干燥的本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末由于在扩散阶段中的低温加工,产生了完全致密的较大颗粒并且具有低表面含油量。

图2是通过常规高温喷雾干燥所产生的喷雾干燥的封装调味剂粉末颗粒在2500X放大倍数下的电子显微照片,其显示出这种颗粒的中空特性(中央空隙)。封装的调味剂是伏令夏橙油,并且通过在380-400°F的喷雾干燥器中的入口温度下的喷雾干燥生产喷雾干燥的粉末颗粒。如显微照片所示,粉末颗粒具有中空特性,这表示整体颗粒体积的大部分由空隙体积构成。

图3是本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末颗粒在1510X放大倍数下的电子显微照片,由于不含如图2的粉末颗粒所示的大尺寸空隙,其显示出这种颗粒的致密特征。根据本公开,封装的调味剂是伏令夏橙油,并且通过在190-210°F的喷雾干燥器中的入口温度下的喷雾干燥生产喷雾干燥的粉末颗粒。

因此,根据图2和3的比较显而易见地,尽管通过常规高温喷雾干燥所生产的喷雾干燥的封装调味剂粉末颗粒(图2)通常是具有基本中空特性的球形形式,但是本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末颗粒具有完全致密特性,不含大尺寸空隙并且处于非球形形式,具有伸长特性。

因此,本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末还可以在形状偏心率(shapeeccentricity,形状偏心度)方面不同于通过常规高温喷雾干燥生产的喷雾干燥的封装调味剂粉末颗粒,其中当通过自动图像处理和分析技术表征粉末颗粒时,通过常规高温喷雾干燥生产的粉末具有可以为约0至0.55的偏心率值(eccentricity value,偏心度值),并且其中本公开的粉末具有可以为至少0.70,并且可以例如在0.70至0.95、0.75至0.95、0.80至0.95的范围内或者在其它适合的偏心率值的范围内的平均偏心率值。

如在这种背景中所使用的,可以将喷雾干燥的颗粒的偏心率值确定为偏心率其中a是当在二维视图中观察时,颗粒的长半轴的长度,并且b是当在二维视图中观察时,颗粒的短半轴。通过喷雾干燥的粉末的代表性样品的分析,可以作为其特征确定粉末的平均偏心率E。

图4是柠檬油的组成百分比的图,其显示出这种调味油中的调味组分,如包括a-蒎烯、b-蒎烯、桧烯、香叶烯、柠檬烯、g-萜品油烯、a-香柠檬烯、香叶醇和橙花醇。

图5是柠檬油的组成百分比的图,其显示出还在图4所示的图中所显示的这种调味油的调味组分。图5显示了如与载体喷雾干燥的柠檬油中初始所含的(柠檬油)和如本公开的喷雾干燥的粉末中所封装的(柠檬DriZoom)多种调味组分。如通过调味成分(原始原料油和喷雾干燥的封装调味剂粉末)完全相等的一对柱所显示的,本公开的喷雾干燥的粉末实现了初始调味油的每种成分的高保留水平,即a-蒎烯、b-蒎烯、桧烯、香叶烯、柠檬烯、g-萜品油烯、a-香柠檬烯、香叶醇和橙花醇。

图6是饼图,其显示了果汁喷趣酒调味材料的调味组分的重量百分比。果汁喷趣酒调味材料含有28%的柠檬烯、66.2%的苯甲醛、4.6%的乙酸异戊酯、0.7%的己酸乙酯和0.5%的丁酸乙酯。在低于110℃的温度的喷雾干燥器中的入口温度下将果汁喷趣酒调味材料喷雾干燥以生产本公开的封装的调味剂粉末,其组成如图7所示为含有25.3%的柠檬烯、68.6%的苯甲醛、4.8%的乙酸异戊酯、0.8%的己酸乙酯和0.5%的丁酸乙酯。因此,封装果汁喷趣酒调味材料的所述封装的调味剂粉末实现了为生产所述粉末而喷雾干燥的原始共混物组分的97%的保留水平。

图8是可以用于生产本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末的说明性喷雾干燥系统的示意图。

如所示的,喷雾干燥过程系统10包括喷雾干燥器12,所述喷雾干燥器12包括具有上部圆柱形部分18和向下收缩的锥形下部16的喷雾干燥容器14。在该实施方式中,喷雾干燥容器14配备了安装在周向延伸,纵向间隔的两行中的喷管(puffer jet)20阵列,其中每个喷管与该行中的相邻喷管周向间隔开。布置各行中的每个喷管以通过与源结构22连接的次级流体进料管线24对其提供次级干燥流体,所述喷管可以围绕喷雾干燥容器14周向延伸,从而每个喷管以与在如图1所示的系统中的喷雾干燥容器14的对侧所示的喷管相同的方式与第二流体进料管线24连接。使用喷管在喷雾干燥容器的内部体积中的干燥流体中诱导局部紊流。

可以使用不使用这类喷管或其它装置来在干燥流体中诱导局部紊流的喷雾干燥容器生产本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末,但是这类装置可以提供引入所述容器内部体积中的可喷雾干燥材料液滴的干燥强化,这在其特征为本文所描述的多种特征(上述特征(A)-(G)以及如当喷雾干燥的粉末在调味组分中含有封装的调味油时所适用的以上所讨论的表面油百分比特征)的喷雾干燥的封装调味剂粉末的生产中可以是非常有利的。

在图8系统中,示意性显示了次级流体源结构22,但是实际上它可以由适合的管道、阀门和歧管构成,所述管道、阀门和歧管与次级流体供料罐和泵、压缩机或其它原动流体驱动器连接,它们产生了引入次级流体进料管线24中的喷管20的加压次级干燥流体流。

在喷雾干燥容器14的上端,提供了入口26,通过所述入口将在喷雾干燥容器14中喷雾干燥的可喷雾干燥的液体调味组合物在接收来自液体组合物供料容器28的液体调味组合物供料管线36中的液体调味组合物的液体调味组合物泵38的作用下流入液体组合物进料管线40。可以在液体调味组合物供料容器28中配制将喷雾干燥的液体调味组合物,例如,在内部布置在液体组合物供料容器28中的混合器装置(图1中未显示)的作用下,可以将液体调味组合物成分供料至供料容器以用于在其中混合。这种混合器装置可以是或者包括机械混合器、静态混合器、超声波混合器或者实现随后将喷雾干燥的液体调味组合物的共混和均一化的其它装置。

例如,如所示的,当要喷雾干燥的液体组合物是溶剂、载体和产品调味材料的浆料或乳液时,可以将溶剂从溶剂供料容器30供料至液体调味组合物供料容器28,可以将载体材料从载体材料供料容器32提供至液体组合物供料容器28,并且可以将产品调味材料从产品调味材料供料容器34提供至液体调味组合物供料容器28。

因此,要喷雾干燥的液体调味组合物从液体组合物供料容器28通过液体调味组合物供料管线36流至泵38,然后在该泵的作用下在液体调味组合物进料管线40中流至喷雾干燥容器14的入口26,至喷雾装置,如在喷雾干燥容器内部体积入口区中布置的雾化器或喷嘴。同时,主要干燥流体在主要干燥流体进料管线70中流至喷雾干燥容器14的入口26,对于从其上部圆柱形部分18向其下部锥形部分16通过喷雾干燥容器内部体积的流动,在其下端干燥粉末产品和干燥流出物流体流动至流出物管线42。在主要干燥流体流动通过喷雾干燥容器14的内部体积期间,喷管20选择性启动以将次级干燥流体以适合的压力和流速引入,从而在整个内部体积中,在干燥流体流动流中诱导局部紊流以用于提高喷雾干燥容器的传质和干燥效率。

将在流出物管线42中流动的干燥的封装调味剂粉末产品和流出物干燥流体递送至旋风分离器44,在此干燥的封装调味剂粉末固体与流出物干燥流体分离,其中分离的封装的调味剂粉末固体在产品进料管线46中递送至干燥的封装的调味剂粉末产品收集容器48中。可以在这种容器中包装收集容器48中的干燥的封装的调味剂粉末产品,或者可以将所述产品输送至包装设备(图8中未显示),在此将收集的干燥的封装的调味剂粉末产品在用于运输和最终用途的袋、箱或其它容器中包装。

在旋风分离器44中与干燥的封装的调味剂粉末产品分离的流出物干燥流体在流出物流体进料管线52中流入集尘室52,在此除去流出物流体中任何残余夹带粉末以产生除去粉末的流出物流体,然后所述流出物流体在流出物流体传输管线54中流至鼓风机56,从鼓风机56,所述流出物流体在鼓风机排放管线58中流至冷凝器60,其中根据需要将流出物流体热调节,其中热调节的流出物流体在再循环管线62中流至鼓风机64,从鼓风机64,再循环的流出物流体在泵排放管线66中流至除湿器68,在此除去残余溶剂蒸汽以将干燥流体的相对湿度和露点特征调节至适合于喷雾干燥操作的水平,其中脱水的干燥流体然后在主要干燥流体进料管线70中流至喷雾干燥容器14的入口26,如前所述。

在多个实施方式中,可以构造和布置除湿器以向喷雾干燥容器14提供处于预定相对湿度和露点特征的初级干燥流体和次级干燥流体,或者可以出于这种目的,在喷雾干燥系统中提供多个除湿器。

图9是处于剖面图的图8所示的喷雾干燥过程系统的一部分的示意图,其显示了局部紊流的诱导在喷雾干燥系统中的喷雾干燥容器的内部体积中的作用。

如所显示的,喷雾干燥器14的入口26包括在其上布置了入口26的上壁80,其接受主要干燥流体进料管线70中的主要干燥流体和液体调味组合物进料管线40中的可喷雾干燥的液体调味组合物。在入口中,所引入的可喷雾干燥的液体调味组合物流入延伸通过上壁80的雾化器喷嘴88并且在该喷嘴的开放下端作为下落通过喷雾干燥容器14的内部体积的液滴84的雾化喷雾76,在箭头A所示方向排放,同时与从主要干燥流体进料管线70引入至入口26的主要干燥流体接触,对于通过上壁80中的开口82的流体,主要干燥流体然后如箭头78所示向下流动,从而同时引入的主要干燥流体和雾化液体调味组合物液滴84彼此接触。

可以将引入喷雾干燥容器14的内部体积的干燥流体以这种方式引入以在喷雾干燥容器的入口区中诱导显著的紊流,所述紊流通过次级干燥流体的注入放大以在干燥流体与雾化液体调味组合物液滴接触期间,在整个喷雾干燥容器的内部体积中诱导局部紊流。

因此,在主要干燥流体和雾化的可喷雾干燥的液体调味组合物的液滴的这种接触期间,可以通过来自CPU 200,在信号传输线202中传输的启动信号来启动喷管20,以起始从喷管的远端喷嘴72在次级流体进料管线24中供料的次级干燥流体的注入,以引入与主要干燥流体流动流相互作用时,在喷雾干燥容器14的内部体积中产生局部紊流区86以提高传质和干燥效率的次级干燥流体的紊流的注入流74。

因此,可以可编程地布置和构造CPU 200以间歇、循环和反复启动喷管20,以提供紊流次级干燥流体向主要干燥流体流动流中的一系列冲击(burst),其将干燥流体与雾化液体调味剂组合物液滴混乱且剧烈混合,并且其中与喷雾干燥容器14有关的多个喷管的其它喷管可以相对于喷管20,以各个喷管在整个系统中“开火(firings)”的任何适合的模式和时间安排表同时或不同时启动。

局部紊流在喷雾干燥容器的内部体积中的诱导使得在喷雾干燥操作中来自喷雾干燥的调味组合物液滴的溶剂能够向干燥流体极高水平地传质,从而使得能够使用最小喷雾干燥容器体积实现喷雾干燥的封装调味剂粉末产品,借此实现固定设备、能源和操作费用的降低。这种优势在低温喷雾干燥操作中特别显著,并且使得能够在用于生产本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末的高速喷雾干燥操作中有效使用显著小型且有效的喷雾干燥过程系统。

在实施以生产喷雾干燥的封装调味剂粉末的喷雾干燥操作中,可以使用生产满足本文所描述的粉末产品特征的喷雾干燥的封装调味剂粉末产品的任何适合的干燥流体。尽管在多个实施方式中,空气对于喷雾干燥的封装调味剂粉末的生产是优选的,但是在其它实施方式中,干燥流体可以包括氧、富氧空气、氮、氦、氩、氖、二氧化碳、一氧化碳或其它流体物质,包括单组分流体和流体混合物。在多个实施方式中,干燥流体可以以气体或蒸汽形式存在,并且应构成所述流体并使其在对于来自喷雾干燥的调味组合物材料的喷雾的溶剂或其它所期望的可挥发材料向干燥流体的传递提供适合的传质驱动力的过程条件下流动通过喷雾干燥容器。

在可喷雾干燥的液体调味组合物中使用的溶剂可以具有任何适合的类型并且可以例如包括水、无机溶剂、有机溶剂及其混合物、共混物、乳液、混悬液和溶液。在多个实施方式中,可以使用有机溶剂,诸如,例如丙酮、氯仿、甲醇、二氯甲烷、乙醇、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMS)、甘油、乙酸乙酯、乙酸正丁酯以及水和上述中的一种或多种的混合物。在具体的实施方式中,可以有利地使用选自由水、醇和水-醇溶液组成的组的溶剂。

在可喷雾干燥的液体调味组合物中用于封装调味组分的载体材料可以具有任何适合的类型并且可以例如选自碳水化合物、蛋白、脂质、蜡、纤维素材料、糖、淀粉、天然和合成聚合物材料和上述两种或更多种的混合物。优选的载体包括淀粉载体、糖载体和纤维素载体。

当可喷雾干燥的液体调味组合物包含载体、调味组分和溶剂的浆料或乳液时,可以通过适当制剂控制浆料材料的粘度,从而在液体调味组合物的喷雾干燥时,所述粘度有利地处于300mPa-s(1mPa-s=1厘泊)至28,000mPa-s或更大的范围内。在多种其它应用中,粘度可以在其中范围的下限是325、340、350、375、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950和1000mPa-s中的任一种,并且其中范围的上限大于下限且是400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10,000、11,000、12,000、13,000、14,000、15,000、16,000、17,000、18,000、19,000和20,000中的任一种的范围内,其中任何粘度范围包括在多种具体应用中有用地使用的这些下限中的任一种和这些上限中的任一种。在一些应用中,优选的粘度为500至16,000mPa-s,并且在其它应用中,优选的粘度为1000至4000mPa-s。

在多个实施方式中,期望地控制可喷雾干燥的浆料或乳液内的溶剂比,从而在喷雾干燥操作时,基于浆料(乳液)总重量,所述浆料内的溶剂比不超过按重量计的50%。例如,在多种应用中,在喷雾干燥步骤,根据具体喷雾干燥操作和所涉及的调味组分及其它材料的具体情况,所述浆料中的溶剂比可以为基于相同总重量的20至50重量百分比,或者20至45重量百分比,或者20至40重量百分比或者25至35重量百分比。

如在喷雾干燥容器的入口所测量的(流至喷雾干燥容器的干燥流体的入口温度),引入喷雾干燥容器的干燥流体的温度低于110℃。在多种应用中,根据所涉及的具体喷雾干燥操作的具体情况,可以将干燥流体的入口温度控制在低于100℃、95℃、90℃、85℃、80℃、75℃、70℃、65℃、60℃、55℃、50℃、45℃、40℃、35℃、30℃、25℃或20℃。如图1的图示比较所示,由于浆料或乳液的初始低溶剂浓度,低温喷雾干燥中的“恒定”速率期非常短或者是不存在的,从而几乎从开始通过从内部颗粒核心通过多孔干燥层的扩散控制干燥以产生无中空区或壳结构的完全致密的干燥粉末产品。当在该低温过程中使用局部紊流诱导时,在喷雾颗粒(液滴)表面和周围干燥流体之间实现了高浓度梯度。

在喷雾干燥操作中,必需适当控制干燥流体的相对湿度以实施所述喷雾干燥过程,从而获得具有所期望的特征的喷雾干燥的封装调味剂粉末。在多个实施方式中,流入喷雾干燥室中的干燥流体可以具有不超过下列的相对湿度:35%、30%、25%、20%、15%、12%、10%、8%、6%、5%、4%、3%、2.5%、2%、1.8%、1.6%、1.5%、1.4%、1.3%、1.2%、1.1%、1.0%、0.9%、0.8%、0.7%、0.6%、0.5%、0.4%、0.3%、0.2%、0.1%、0.05%、0.02%或0.01%。

在多个实施方式中,流入喷雾干燥室中的干燥流体的流的相对湿度可以在一定范围内,其中所述范围的下端点是以下中的任一种:10-4%、10-3%、10-2%、10-1%、1%、1.5%或2%,并且其中所述范围的上端点大于所述范围的下端点并且是以下中的任一种:35%、30%、20%、15%、12%、10%、8%、6%、5%、4%、3%、2.5%、2%、1.8%、1.6%、1.5%、1.4%、1.3%、1.2%、1.1%、1.0%、0.9%、0.8%、0.7%、0.6%、0.5%、0.4%、0.3%、0.2%、0.1%、0.05%、0.02%、0.01%或0.05%。例如,流入喷雾干燥室中的干燥流体的流可以具有处于以下范围内的相对湿度:10-4%至35%、10-3%至18%、0.005至17%、0.01%至15%、0.01至5%、0.1至5%或0.001%至2%。

作为对提高用于生产喷雾干燥的封装调味剂粉末的喷雾干燥操作可以有用的另一种选择,喷雾干燥过程还可以包括向可喷雾干燥的液体调味组合物和液体调味组合物颗粒的雾化喷雾中的至少一种应用电流体动力学电荷(电流体动力学充电,electrohydrodynamic charge)(通常错误地称为静电荷,对应的喷雾干燥通常称为静电喷雾干燥)以用于可喷雾干燥的液体调味组合物的电流体动力学喷雾干燥。这种电流体动力学喷雾操作可以在适合于采用电流体动力学喷雾的具体应用的任何合适的电压条件下进行。在多个实施方式中,电流体动力学电荷可以在0.25至80kV的范围内,但是应当理解在具体应用中可以向要喷雾干燥的调味组合物材料赋予更高或更低的电流体动力学电荷。在多个实施方式中,赋予要喷雾干燥的颗粒的电流体动力学电荷可以在0.5至75kV,或5至60kV,或10至50kV的范围内或者处于其它适合的范围或其它的具体的值。

在电流体动力学喷雾干燥的其它实施方式中,原料液体调味组合物可以通过电流体动力学喷嘴喷雾,所述电流体动力学喷嘴与布置以向喷嘴施加循环开关电压的电压源可操作性地偶联,例如,在上述讨论的任何电压内的高电压和低电压之间或者其它电压范围。

可以使用电晕放电型雾化器进行可喷雾干燥的调味组合物液滴的雾化后充电(post atomization charging),所述雾化器使用喷嘴接地的外部电极,或者如果所述可喷雾干燥的调味组合物液滴的导电特性良好,则可以用雾化液滴的电子束辐照来进行这种雾化后充电。

因此,可喷雾干燥的液体调味组合物的电流体动力学充电可以在这种调味组合物的雾化之前、期间或之后进行。可以在电流体动力学喷雾系统和操作中使用多种不同类型的电流体动力学喷雾装置,例如,定位以将可喷雾干燥的液体调味组合物的电流体动力学带电的喷雾引入到喷雾干燥容器的内部体积中以用于与其中的干燥流体接触的电流体动力学喷雾装置。

可以使用任何适合的设备,包括雾化器、喷雾器(nebulizer)、超声分散器、离心装置、喷嘴或其它适合的装置,实现用于与干燥流体接触的可喷雾干燥的液体调味组合物的喷雾的产生。可以将液体调味组合物以破碎以形成液滴的液膜或细丝(ligament)形式引入喷雾干燥容器的内部体积。能够使用多种设备和技术以形成处于液滴或细碎液体颗粒形式的液体组合物的喷雾。例如,液滴尺寸和分布在给定喷雾干燥系统中可以是相当恒定的,并且液滴可以在10-300μm的范围内或者在其它适合的范围内。

图10是可以用于产生本公开的封装的调味喷雾干燥粉末的另一种喷雾干燥设备的示意图,其中所述设备包括处于喷雾干燥室壁上的紊流混合喷嘴阵列,其配置用于将短暂、间断的紊流空气冲击(air burst)注入喷雾干燥室中的主要流体流中。

如图所示,喷雾干燥系统500包括原料前体调味组合物源502,原料前体调味组合物从该原料前体调味组合物源502在进料管线504中流至原料组合物处理单元506,在此加工或处理前体调味组合物以产生可喷雾干燥的液体调味组合物。这种上游处理单元可以具有任何适合的类型,并且可以例如包括浓缩单元,其中将要喷雾干燥的产品材料在管线508中从原料前体调味组合物浓度浓缩至从浓缩单元排放的可喷雾干燥的液体调味组合物中的更高的浓度。

可喷雾干燥的液体调味组合物通过泵510在液体调味组合物进料管线508中从原料调味组合物处理单元506流至原料进料管线512,从中其流入喷雾干燥器容器518的喷雾干燥器入口516,然后由雾化器514雾化以产生可喷雾干燥的液体调味组合物的雾化喷雾520。同时,经调节的干燥流体在经调节的干燥流体进料管线570中流至喷雾干燥器容器518的入口516,从而使得引入的经调节的干燥流体流动通过喷雾干燥器容器518的内部体积522,以与可喷雾干燥的液体调味组合物的雾化喷雾接触。

在所谓的双流体雾化中,相对于可喷雾干燥的液体组合物的引入及其通过雾化器514,经调节的干燥流体或其任何部分可以流动通过雾化器514,或经调节的干燥流体可以作为单独的流流入喷雾干燥容器518的内部体积522中。

雾化器514可以具体任何合适的类型,并且可以例如包括旋转雾化器、离心雾化器、喷嘴雾化器、喷雾器、超声雾化器等中的任一种以及上述两种或更多种的组合。雾化器可以是电流体动力学的,以如前所述实施浓缩原料组合物的电流体动力学喷雾干燥,或者雾化器的特征可以是非电流体动力学的。

不考虑所使用的具体的雾化器类型和雾化模式,将原料组合物的雾化喷雾520引入至喷雾干燥容器518的内部体积522,并且使可喷雾干燥的液体组合物的雾化液滴在经过内部体积到达喷雾干燥器出口524的过程中与经调节的干燥流体接触,以干燥雾化液滴并产生喷雾干燥的封装调味剂粉末产品。

喷雾干燥容器518可以任选地配备有辅助干燥流体外围进料管线526,其中各个示意性进料管线526的箭头表示注入器射流,该注入器射流布置以将辅助干燥流体引入喷雾干燥容器518的内部体积522。因此,进料管线526及其注入器射流可以穿过喷雾干燥容器518中相应的壁开口,从而注入器射流在内部排列,或者注入器射流可以布置成使得它们与喷雾干燥容器中的壁开口连通,从而通过其将辅助干燥流体注入到内部体积522中。可以以足够的压力和流速将辅助干燥流体引入喷雾干燥容器的内部体积,以在向喷雾干燥容器的内部体积引入的点处或附近产生局部紊流530。

将辅助干燥流体外围进料管线526显示为与辅助干燥流体歧管528偶联,辅助干燥流体通过该辅助干燥流体歧管528流至各自进料管线526。可以将辅助干燥流体以连续方式或间歇方式引入喷雾干燥容器的内部体积。辅助干燥流体可以以冲击形式(例如,以时间顺序方式)引入,并且注入器射流可以在中心处理器单元,如图10中所示的CPU 590的监视和控制下可编程地安排。

这种紊流的局部诱导增强了液体溶剂从浓缩原料调味组合物的雾化液滴向喷雾干燥容器中存在的干燥流体的扩散性和传质。

喷雾干燥容器518,作为在所述容器的内部体积中的浓缩原料调味组合物的雾化液滴的干燥的进一步增强,可以配备有如所示的辅助干燥流体中心进料管线532。辅助干燥流体中心进料管线532设置有一系列纵向间隔开的辅助干燥流体中心进料管线注入器射流534,其中可以在足够的压力和流速条件下注入辅助干燥流体以产生注入辅助干燥流体的紊流区536。

可以以连续方式或以间歇方式将通过进料管线526和相关注入器射流引入喷雾干燥容器的内部体积的辅助干燥流体从注入器射流534引入喷雾干燥容器的内部体积,以在喷雾干燥容器中的内部体积522的中心部分处提供注入辅助干燥流体的紊流区536。可以以冲击形式(例如,以时间顺序方式)将辅助干燥流体引入通过中心进料管线注射器射流534,并且注入器射流可以在中心处理器单元,如图10中所示的CPU 590的监视和控制下可编程地安排。

如图10所示,外围射流和中心射流的组合可以用于在整个喷雾干燥器容器的内部体积中,在所述内部体积的中心区以及外壁区提供局部紊流以实施喷雾干燥过程,其中所述内部体积中的异常流动行为,如死区或停滞区最小化。相应地提供了非常有利的流体动力学传质环境以制备具有本文多样地描述的特征的喷雾干燥的封装调味剂粉末。

通过使浓缩原料调味组合物的雾化液滴与喷雾干燥器容器内部体积中的干燥流体接触所产生的喷雾干燥的封装调味剂粉末和流出物干燥气体在喷雾干燥器出口524中从喷雾干燥器容器中排放,并在喷雾干燥器流出物管线538中流至旋风分离器540。代替旋风分离器设备,可以采用具有适当特征的任何其它适合的固体/气体分离单元。旋风分离器540将干燥的封装调味剂固体与干燥流体分离,其中干燥的封装调味剂固体在干燥固体排放管线542中流至干燥固体收集容器544。固体含量消除的干燥流体在干燥流体排放管线546中从旋风分离器流动,从而流动通过细滤器548以到达冷凝器550。在冷凝器550中,干燥流体冷却,从而导致其中可冷凝气体冷凝,其中冷凝物在冷凝物排放管线552中从冷凝器排放。

然后,所得的消除冷凝物的干燥流体在其中含有泵556的干燥流体再循环管线554中与引入干燥流体补充进料管线610中的任何所需的补充干燥流体一起流动至干燥流体调节组件568。干燥流体调节组件调节再循环干燥流体和任何添加的补充干燥流体,以在经调节的干燥流体进料管线570中流动至喷雾干燥器容器518。干燥流体调节组件可以包括除湿器和/或热交换(加热器/冷却器)设备,以提供用于在适当的所期望的温度和相对湿度条件下再循环的干燥流体。

因此,可以从适当的来源将干燥流体(包括任何必需的补充干燥流体)提供至干燥流体调节组件568,或者在所述系统中的其它适当位置提供至喷雾干燥系统,并且其中通过相关设备或装置进行任何适当的预调节操作,根据需要在所期望的温度、压力、流速、组合物和相对湿度下进行喷雾干燥操作。因此,例如,可以从罐、储存容器或其它来源(例如,环境大气,在空气作为此类干燥流体的情况下)将补充干燥流体提供至调节组件568。

作为所述系统中的辅助干燥流体的来源,可以将来自干燥流体再循环管线554的再循环干燥流体的一部分在含有流量控制阀574的辅助干燥流体进料管线572中转移至辅助干燥流体调节组件576。辅助干燥流体调节组件576可以以任何合适的方式构造和布置,并且可以具有与干燥流体调节组件568的构造和布置相同或相似的特征。因此,辅助干燥流体调节组件576调节辅助干燥流体,从而使得它处于适合于所述系统中的辅助干燥流体的使用的条件。

经调节的辅助干燥流体从辅助干燥流体调节组件576流动通过辅助干燥流体进料管线578,它由此在包含泵582的辅助干燥流体进料管线580中流动至歧管528,而经调节的辅助干燥流体的其余部分在辅助干燥流体进料管线578中流至泵584,它在辅助干燥流体进料管线586中从辅助干燥流体进料管线流至辅助干燥流体中心进料管线532以用于在喷雾干燥器容器的内部体积的中心区中引入,如先前所描述的。

将认识到可以作为另外一种选择构造和布置图10中所示的系统,其中干燥流体调节组件568处理干燥流体的主流和辅助干燥流体两者,同时不提供单独的辅助干燥流体调节组件576,例如,当主要干燥流体和辅助干燥流体相对于其相关流体特性具有基本相同的特征时。还将认识到当主要干燥流体和辅助干燥流体是或包括不同气体或者另外在它们的相关流体特征上不同时,可以提供用于主要干燥流体和辅助干燥流体中的每一种的单独的流动循环回路。

将图10系统显示为包括中心处理器单元(CPU)590,该中心处理器单元布置以在所述系统中进行监视和/或控制操作,并且当在控制方面使用时,该中央处理器单元可以用于产生用于设备和/或流体条件调节的控制信号,以将操作维持在设定点或另外所期望的操作条件。如所提及的,CPU可以可操作地连接至调节组件568和576以控制其部件,如除湿器、热控制器、换热设备等。

CPU 590在图10中说明性地显示为通过监视和/或控制信号传输线592、594、596、598、600、602和604分别与泵510、干燥流体调节组件568、辅助干燥流体调节组件576、流量控制阀574、泵582、泵556和泵584可操作地偶联的。

将认识到图10中所示的CPU的具体布置具有说明性特征,并且可以相对于任何组件、元件、特征和包括浓缩单元506的整个系统的单元另外布置所述CPU,以监视任何合适的操作组件、元件、特征、单元、条件和参数,和/或以控制任何合适的操作组件、元件、特征、单元、条件、参数和变量。出于这种目的,关于监视能力,该系统可以包括适当的传感器、检测器、组件、元件、特征和单元。信号传输线可以是双向信号传输线,或者可以构成包括监视信号传输线和单独的控制信号传输线的布线。

将理解可以在布置中体现所述喷雾干燥系统,其中接触气体、辅助接触气体、干燥流体和辅助干燥流体或其任何两种或更多种可以具有基本相同的组成、温度和/或相对湿度,借此实现固定设备和操作费用效率以及相应的系统要求简化。因此,例如,所有接触气体、辅助接触气体、干燥流体和辅助干燥流体可以是空气、氮、氩或来自常见气体来源的其它气体,并且这种常见气体可以在基本相同的温度和相对湿度下提供,从而使得可以采用常见的热调节和除湿设备。

因此,图10系统提供了具有高效率的喷雾干燥系统,其中可以在整个喷雾干燥容器的内部体积中使用局部紊流诱导以产生本公开的具有可以通过处理操作条件的相应选择实现的具体粉末特征的高性能喷雾干燥的封装调味剂粉末。

图11是可以用于生产本公开的封装的调味喷雾干燥粉末的其它喷雾干燥设备的示意图。

图11中所示的喷雾干燥系统700包括具有内部体积704的喷雾干燥容器702。在内部体积中布置了从入口进料组件708向下悬垂(depending)的雾化器706。入口进料组件708包括可喷雾干燥的调味组合物进料管线710和干燥流体进料管线712,它们的布置使得可喷雾干燥的调味组合物从适合来源(图11中未显示)流动通过进料管线710至雾化器706。雾化器运行以产生排放至喷雾干燥器容器702的内部体积704中的雾化的可喷雾干燥的组合物。干燥流体进料管线712使干燥流体从来源(未显示)流动通过入口进料组件708至喷雾干燥器容器702的内部体积704。

喷雾干燥器容器702设置有多个喷嘴注入器714、716、718、720、722和724,其分别具有连接至次级干燥流体源的进料管线。喷嘴注入器以适合于在内部体积704中的初级干燥流体中诱导紊流的流速和压力条件注入次级干燥流体。

除喷嘴注入器之外,喷雾干燥器容器702还包括一系列壁装式紊流器728、730、732和734,其大小与形状在干燥流体流动通过所述容器的内部体积期间在接触它们的干燥流体中诱导了紊流。流出物排放管线726在所述容器的锥形下部的下端,通过所述流出物排放管线,从所述容器中排放了喷雾干燥的封装调味剂粉末和流出物干燥流体。

图11中所示的紊流器是配置以在与雾化的可喷雾干燥材料接触的干燥流体中诱导紊流的装置。所述装置可以具有任何适合的类型,并且可以包括用于将次级干燥流体注入到一团初级干燥流体中以在所述干燥流体中诱导紊流以增强喷雾-干燥操作的任何一个或多个射流器(jet)、喷嘴、注入器等。作为另外一种选择,所述装置可以具有在与干燥流体相互作用时在所述干燥流体中诱导紊流的结构类型,例如,螺旋扭带、静态混合器装置、翼面、Brock紊流器、丝线紊流器、线圈紊流器和壁面突出紊流器。在多个实施方式中,可以将多种类型的这类装置彼此组合,这对于实现用于增强雾化的可喷雾干燥的调味组合物的干燥速率和/或程度的适合的紊流强度可以是所期望的。

可以将喷雾干燥的材料和流出物干燥流体递送至旋风分离器,在此从所述流出物干燥流体回收所述喷雾干燥的封装调味剂粉末,然后如果需要,处理流出物干燥流体以用于在所述系统中完全或部分再循环,或者作为另外一种选择,将其从所述系统中排出,并如上所述引入新鲜的干燥流体。

图11中所示的喷雾干燥系统还包括示意性显示具有过程控制信号传输线738和740的过程控制单元736,借此示意性表示所述过程控制单元与输送管线操作性连接以调节进入所述内部体积的干燥流体的流速和进入所述雾化器的可喷雾干燥的调味材料的流速,从而干燥流体与至少一种紊流器的相互作用在所述干燥流体中产生紊流,例如,科尔莫戈罗夫长度小于所述容器的内部体积中的雾化的可喷雾干燥材料中的可喷雾干燥材料液滴的平均粒径的紊流。因此,出于这种目的,这种布置可以在可喷雾干燥的调味组合物进料管线710和干燥流体进料管线712中包括各自的流量控制阀。

通过方程定义了上述科尔莫戈罗夫长度η,其中v是干燥流体的运动粘度,并且ε是干燥流体中所诱导的紊流的动能耗散率。

可以使用科尔莫戈罗夫长度来表征在喷雾干燥操作中通过与喷雾干燥容器有关的射流器或其它紊流器组件所诱导的紊流。科尔莫戈罗夫长度表征了在喷雾干燥容器的内部体积中的流体流动中所诱导的紊流中的能量耗散涡旋。可以就在诱导紊流后,在喷雾干燥容器的内部体积中的流体中时空发生的动能级联来描述这种流动中的紊流动能。通过流体注入或者通过流动破坏(flow disruption),引入喷雾干燥容器中的流体中的能量产生了大规模(通常,其表现为整体尺度上的)流体动力学不稳定性。然后,在整体尺度上能量转移至逐渐较小的规模,起初通过非粘性机制,如涡旋拉伸,并且随后通过向热的粘性耗散。当在作为波数函数的能量的对数坐标图上图示显示时,反映所诱导的紊流的含有初始能量的范围,以及之后的惯性范围和之后的最终耗散范围的离散方式(discrete regime)易于被视为显示能量级联,其中低波数区中的大涡旋转化成越来越小的涡旋并最终耗散成热。耗散衰减开始的尺度是科尔莫戈罗夫尺度其中ε是对数坐标图中所示的紊流耗散率,并且ν是干燥流体的运动粘度。

使用标准热线风速仪或激光多普勒风速测量技术容易地确定了紊流耗散率和科尔莫戈罗夫长度。例如,可以使用热线风速仪,通过作为频率(单位赫兹)的函数的紊流功率密度的log-log图来产生在一定频率范围内的紊流功率密度值,所述log-log图显示了所述级联的诱导紊流、惯性范围和耗散范围,并且通过耗散范围值使得能够确定紊流耗散率,根据紊流耗散率,可以通过上述科尔莫戈罗夫换算公式计算科尔莫戈罗夫长度。

有利地,对于具有本文多样地讨论的特征的喷雾干燥的封装调味剂粉末的生产,可以在所述容器的内部体积中的至少5体积%的干燥流体体积中诱导紊流以提供喷雾-干燥操作的显著增强。更一般地,可以在所述容器的内部体积中的至少5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或更大体积%的干燥流体体积中诱导紊流。因此,有利地使其中诱导紊流的干燥流体的量最大化并且其中诱导紊流的容器的内部体积中的干燥流体的体积部分可以有利地包括与雾化器接触的干燥流体,从而当引入干燥流体并与雾化的可喷雾干燥的调味组合物接触时,能够尽快诱导紊流。

在图11设备中,可以调整过程控制单元736以调节进入内部体积的干燥流体的流速和进入雾化器的可喷雾干燥材料的流速,从而所述容器的内部体积中的雾化的可喷雾干燥的调味材料中的可喷雾干燥的调味材料液滴的平均粒径在50至300μm的范围内,或者在其它液滴尺寸范围内。

另外或作为另外一种选择,可以调整过程控制单元以调节进入内部体积的干燥流体的流速和进入雾化器的可喷雾干燥的调味组合物材料的流速,从而喷雾干燥容器的内部体积中诱导的紊流的紊流耗散率大于25m2/s3。出于该目的,过程控制单元可以包括微处理器、微控制器、一般或特殊用途可编程计算机、可编程逻辑控制器等,它们可编程地布置以通过过程控制单元中的适合硬件、软件或固件用于实施喷雾干燥过程操作。所述过程控制单元可以包括具有随机存取、只读、闪速或其它特征的存储器,并且可以包括操作规程或系统操作表现的其它信息的数据库。

因此,存在可以多样地用于生产具有本文所描述的属性和特征的本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末的多种喷雾干燥系统和设备,和相应的多种加工方法和技术。

为此目的,可以在本文所描述的多种操作条件和参数内实施喷雾干燥操作,同时根据所使用的喷雾干燥系统和设备的具体结构和构造选择性地改变所述条件和参数,以经验性地确定用于生产包含一种或多种封装的调味成分并且其特征为以下特征中的一种或多种并且优选地全部的本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末,例如,单步喷雾干燥的封装调味剂粉末的适合的操作条件工艺包(process envelope):

(A)小于60秒的分散介质溶解时间;

(B)小于15秒的分散介质分散时间;

(C)其中粉末中至少75%的颗粒具有至少80μm的粒径的粒径分布;

(D)在0.01至0.03范围内的粉末的颗粒的表面积(μm2)与体积(μm3)比;

(E)小于总颗粒体积的10%的粉末的颗粒中的颗粒空隙体积;

(F)在22至40lb/ft3范围内的粉末的颗粒的堆密度,和

(G)不超过40°的粉末的休止角,

任选地其中当喷雾干燥的粉末含有封装的油时,表面油百分比小于1.5%。

此外,尽管已在先前公开中多样地标识出了说明性调味剂物质:杏仁、橙子、柠檬、酸橙、橘子、杏味烈酒、茴香、菠萝、椰子、美洲山核桃、苹果、香蕉、草莓、香瓜、焦糖、樱桃、黑莓、树莓、姜、博伊增莓、蓝莓、香草、蜂蜜、糖蜜、冬青油、肉桂、丁香、黄油、奶油乳酪、奶油糖果、咖啡、茶、花生、可可粉、肉豆蔻、巧克力、黄瓜、薄荷、太妃糖、桉树、葡萄、葡萄干、芒果、桃、甜瓜、猕猴桃、薰衣草、甘草、枫糖、薄荷醇、西番莲果实、石榴、火龙果、梨、胡桃、胡椒薄荷、南瓜、沙士、朗姆酒和留兰香,但是将承认多种其它调味剂和调味剂共混物适合本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末,从而提供本文多样地描述的优良保留水平和其它高性能特征。

因此,在多个实施方式中,包含一种或多种封装的调味成分的本公开的喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征可以在于以下特征:

(A)小于60秒的分散介质溶解时间;

(B)小于15秒的分散介质分散时间;

(C)其中粉末中至少75%的颗粒具有至少80μm的粒径的粒径分布;

(D)在0.01至0.03范围内的粉末的颗粒的表面积(μm2)与体积(μm3)比;

(E)小于总颗粒体积的10%的粉末的颗粒中的颗粒空隙体积;

(F)在22至40lb/ft3范围内的粉末的颗粒的堆密度,和

(G)不超过40°的粉末的休止角,

任选地其中当喷雾干燥的粉末含有封装的油时,表面油百分比小于1.5%,

并且这种喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征还可以在于以下特征(1)-(31)中的任何一项或多项:

(1)一种或多种封装的调味成分包括选自由下列组成的组中的至少一种:杏仁、橙子、柠檬、酸橙、橘子、杏味烈酒、茴香、菠萝、椰子、美洲山核桃、苹果、香蕉、草莓、香瓜、焦糖、樱桃、黑莓、树莓、姜、博伊增莓、蓝莓、香草、蜂蜜、糖蜜、冬青油、肉桂、丁香、黄油、奶油乳酪、奶油糖果、咖啡、茶、花生、可可粉、肉豆蔻、巧克力、黄瓜、薄荷、太妃糖、桉树、葡萄、葡萄干、芒果、桃、甜瓜、猕猴桃、薰衣草、甘草、枫糖、薄荷醇、西番莲果实、石榴、火龙果、梨、胡桃、胡椒薄荷、南瓜、沙士、朗姆酒和留兰香;

(2)一种或多种封装的调味成分通过载体材料封装,所述载体材料包括选自由下述组成的组中的至少一种:碳水化合物、蛋白、脂质、蜡、纤维素材料、糖、淀粉、天然和合成聚合物材料;

(3)一种或多种封装的调味成分通过载体材料封装,所述载体材料包括选自由下述组成的组中的至少一种:麦芽糖糊精、玉米糖浆固体、改性淀粉、阿拉伯树胶、改性纤维素、明胶、环糊精、卵磷脂、乳清蛋白和氢化脂肪;

(4)一种或多种封装的调味成分通过载体材料封装,所述载体材料包括改性淀粉;

(5)一种或多种封装的调味成分包括至少一种调味油;

(6)根据权利要求1的喷雾干燥的封装调味剂粉末包括单步喷雾干燥的封装调味剂粉末;

(7)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于小于45、40、35、30、25、20、15、12、10、8、7、6和5秒中的至少一种的分散介质溶解时间;

(8)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于小于15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、8、2和1秒中的至少一种的分散介质分散时间;

(9)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于其中粉末中80%、85%、88%、90%、91%、92%、93%、94%和95%中的至少一种的颗粒具有至少80μm的粒径的粒径分布;

(10)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于其中粉末中至少80%的颗粒具有至少80μm的粒径的粒径分布;

(11)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于其中粉末中至少85%的颗粒具有至少80μm的粒径的粒径分布;

(12)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于其中粉末中至少90%的颗粒具有至少80μm的粒径的粒径分布;

(13)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于小于总颗粒体积的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2.5%、2%和1%中的至少一种的颗粒空隙体积;

(14)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于小于总颗粒体积的2.5%的颗粒空隙体积;

(15)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于小于总颗粒体积的2%的颗粒空隙体积;

(16)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于处于25至38lb/ft3范围内的粉末的颗粒的堆密度;

(17)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于不超过35°的粉末的休止角;

(18)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于不超过30°的粉末的休止角;

(19)粉末中的颗粒中不含大尺寸空隙;

(20)粉末中的颗粒具有非球形形式;

(21)粉末中的颗粒具有伸长形式;

(22)粉末具有至少0.7的平均偏心率;

(23)粉末具有在0.70至0.95范围内的平均偏心率;

(24)粉末具有在0.75至0.95范围内的平均偏心率;

(25)粉末具有在0.80至0.95范围内的平均偏心率;

(26)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于其中粉末中至少80%、85%、88%、90%、91%、92%、93%、94%或95%的颗粒具有至少85μm、90μm、95μm、100μm、110μm或120μm的粒径的粒径分布;

(27)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于其中粉末中至少80%、85%、88%、90%、91%、92%、93%、94%或95%的颗粒具有在其端点为80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、110μm和120μm中的任一个的范围内的粒径的粒径分布,条件是该范围的下端点值小于该范围的上端点值;

(28)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于大于100μm的中值粒径;

(29)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于大于100μm的平均粒径;

(30)一种或多种封装的调味成分包括调味油;和

(31)喷雾干燥的封装调味剂粉末的特征在于基于调味组分在从中生产喷雾干燥的封装调味剂粉末的可喷雾干燥材料中的重量,调味组分的保留水平为90%、91%、92%、93%、94%、35%、96%、97%、98%、98.5%、99%、99.5%或99.9%中的至少一种,

其中特别优选的实施方式包括特征(31)以及特征(1)至(30)中的任何一种或多种。

_____________

因此,尽管在本文中已参考具体方面、特征和说明性实施方式说明了本公开,但是将理解本公开的应用不限于此,而是延伸且涵盖了多种其它变化、修改和替代实施方式,如基于本文中的描述,将它们自身对于本公开领域中的那些技术人员所显示的。相应地,旨在将如下文所要求保护的本发明广泛解释和理解为在其精神和范围内包括所有这些变化、修改和替代实施方式。

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