แคลเซียมคลอไรด์เกรดสำหรับอาหาร

1.คุณสมบัติและลักษณะที่เกี่ยวข้องกับการใช้ในอาหาร

• สูตรเคมี:
  • CaCl₂ (ยังมีในรูปไดไฮเดรต CaCl₂·2H₂O หรือเฮกซะไฮเดรต CaCl₂·6H₂O แต่รูปไดไฮเดรตและแอนไฮดรัสเป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมอาหารเนื่องจากมีความเข้มข้นของแคลเซียมสูงกว่าเมื่อเทียบตามน้ำหนัก)
• ลักษณะภายนอก:
  • ผงผลึกสีขาว ไม่มีกลิ่น เม็ดเกล็ด หรือเม็ดกลม สารละลายมีความใส
• รสชาติ:
  • เค็ม อาจมีรสขมเล็กน้อยหรือรสโลหะเมื่อใช้ในความเข้มข้นสูง ซึ่งเป็นเหตุผลที่บางครั้งใช้ร่วมกับ NaCl หรือในกรณีที่คุณสมบัติการทำงานมีความสำคัญมากกว่าการเพิ่มรสชาติ
• ความสามารถในการละลาย:
  • ละลายน้ำได้ดีมาก และละลายในเอทานอลได้ การละลายเป็นกระบวนการที่ปล่อยความร้อน (exothermic) ซึ่งอาจมีผลต่อวิธีการเติมลงในอาหาร
• ความสามารถในการดูดความชื้น:
  • ดูดความชื้นได้ดีมากและสามารถละลายในความชื้นที่ดูดซับจากอากาศได้ ดังนั้นจึงต้องเก็บในภาชนะที่ปิดสนิท
• ค่า pH:
  • สารละลายในน้ำมักมีค่า pH ใกล้เคียงกับกลาง (pH 6-8) แต่บางครั้งอาจเป็นกรดเล็กน้อย
• ความบริสุทธิ์: แคลเซียมคลอไรด์เกรดอาหารต้องผ่านข้อกำหนดความบริสุทธิ์ที่เข้มงวด โดยมีข้อจำกัดใน:
  • โลหะหนัก (เช่น ตะกั่ว สารหนู ปรอท แคดเมียม)
  • แมกนีเซียมและเกลืออัลคาไล
  • ฟลูออไรด์
  • สารที่ไม่ละลายน้ำ
  • ซัลเฟต
  • ออกไซด์และไฮดรอกไซด์

2.การผลิตแคลเซียมคลอไรด์เกรดอาหาร

• การเลือกวัตถุดิบ:
  • วัตถุดิบเริ่มต้น (หินปูน, HCl หรือแคลเซียมคลอไรด์ดิบจากกระบวนการ Solvay) ต้องมีคุณภาพเพียงพอ
• ขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์:
  • การกำจัดสิ่งเจือปน: สารละลายแคลเซียมคลอไรด์ดิบจะผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์หลายขั้นตอน ซึ่งอาจรวมถึง:
    • การปรับค่า pH เพื่อทำให้โลหะหนัก ไฮดรอกไซด์ และเหล็ก/อลูมิเนียมตกตะกอน
    • การเติมสารเคมี เช่น แบเรียมคลอไรด์ (หากมีปัญหาเกี่ยวกับซัลเฟต แต่ต้องควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของแบเรียม) หรือถ่านกัมมันต์เพื่อกำจัดสีและกลิ่น
    • การกรองและการทำให้ใสเพื่อกำจัดของแข็งที่แขวนลอย
  • การตกผลึก/การทำให้เข้มข้น: สารละลายที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์จะถูกทำให้เข้มข้นโดยการระเหย และแคลเซียมคลอไรด์จะถูกตกผลึก (มักอยู่ในรูปไดไฮเดรตหรือแอนไฮดรัส) การพ่นแห้งสามารถใช้ผลิตเป็นผงหรือเม็ดได้
• การควบคุมคุณภาพ:
  • การทดสอบอย่างเข้มงวดในทุกขั้นตอนของการผลิตและผลิตภัณฑ์สุดท้ายเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้มั่นใจว่าสอดคล้องกับข้อกำหนดของเกรดอาหาร ซึ่งรวมถึงการวิเคราะห์โลหะหนัก สารหนู ตะกั่ว และสารปนเปื้อนอื่น ๆ
• การบรรจุ:
  • บรรจุในวัสดุเกรดอาหารที่ป้องกันความชื้นและการปนเปื้อน

3.การประยุกต์ใช้ในอาหารและเครื่องดื่ม

3.1 สารเพิ่มความแข็ง

• กลไก:
  • ไอออนแคลเซียมทำปฏิกิริยากับเพคตินธรรมชาติ (ในผลไม้และผัก) หรืออัลจิเนต (สารก่อเจลที่เติมเข้าไป) เพื่อสร้างแคลเซียมเพคเตตหรือแคลเซียมอัลจิเนต ซึ่งไม่ละลายน้ำและสร้างโครงสร้างที่แข็งแรงขึ้น ป้องกันไม่ให้อาหารนิ่มหรือเละระหว่างการแปรรูป (เช่น การให้ความร้อน การบรรจุกระป๋อง การดอง)
• ตัวอย่าง:
  • ผลไม้และผักกระป๋อง: เติมในมะเขือเทศ มันฝรั่ง แครอท แอปเปิ้ล ฯลฯ เพื่อรักษาความแข็งและเนื้อสัมผัส
  • แตงกวาดอง: ช่วยให้แตงกวาดองกรอบ
  • การผลิตเต้าหู้: ใช้เป็นสารจับตัว (นิการิที่มักมี MgCl₂ แต่ CaCl₂ ก็สามารถใช้ได้หรือเป็นส่วนหนึ่งของสารจับตัว)
  • ชีสไขมันต่ำ: ช่วยปรับปรุงเนื้อสัมผัส

3.2 การเสริมแคลเซียม/อาหารเสริมสารอาหาร

• กลไก:
  • เพิ่มแคลเซียมในอาหารและเครื่องดื่มโดยตรง
• ตัวอย่าง:
  • เครื่องดื่มกีฬาและเครื่องดื่มเกลือแร่: ชดเชยแคลเซียมที่สูญเสียระหว่างการออกกำลังกาย
  • น้ำดื่มบรรจุขวด: สามารถเติมเพื่อปรับปริมาณแร่ธาตุและรสชาติ
  • นมถั่วเหลือง น้ำผลไม้ และเครื่องดื่มอื่น ๆ: สำหรับการเสริมแคลเซียม
  • อาหารเสริม: เป็นแหล่งแคลเซียมในรูปแบบเม็ดหรือแคปซูล (แม้ว่าจะมีเกลือแคลเซียมชนิดอื่น ๆ เช่น แคลเซียมคาร์บอเนตหรือซิเตรตที่ใช้กันทั่วไป)

3.3 การผลิตเบียร์ (การปรับสภาพน้ำ)

• กลไก: ปรับปริมาณแร่ธาตุ ("ความกระด้าง") ในน้ำที่ใช้ผลิตเบียร์ ไอออนแคลเซียมมีความสำคัญต่อ:
  • กิจกรรมของเอนไซม์ระหว่างการบด (ความเสถียรและกิจกรรมของอัลฟาอะไมเลส)
  • สุขภาพและการจับตัวของยีสต์
  • การลดค่า pH ของเวิร์ท
  • การทำให้เบียร์ใส (ช่วยตกตะกอนโปรตีนและออกซาเลต)
• ผลกระทบ:
  • ไอออนคลอไรด์ (จาก CaCl₂) สามารถเพิ่มการรับรู้ถึงความหวานและความกลมกล่อมของมอลต์ในเบียร์ ซึ่งตรงข้ามกับไอออนซัลเฟตที่เพิ่มความขมของฮ็อป ผู้ผลิตเบียร์มักใช้ส่วนผสมของแคลเซียมซัลเฟต (ยิปซัม) และแคลเซียมคลอไรด์เพื่อให้ได้โปรไฟล์น้ำที่ต้องการ

3.4 การทำชีส

• กลไก:
  • ฟื้นฟูสมดุลแคลเซียมในนมพาสเจอร์ไรส์ การพาสเจอร์ไรส์อาจลดปริมาณแคลเซียมที่ละลายได้ ซึ่งจำเป็นสำหรับเอนไซม์เรนเนตในการจับตัวโปรตีนในนม (เคซีน) อย่างมีประสิทธิภาพและสร้างก้อนนมที่แข็งแรง
• ผลกระทบ:
  • นำไปสู่การก่อตัวของก้อนนมที่ดีขึ้น เพิ่มผลผลิตชีส และปรับปรุงเนื้อสัมผัส

3.5 สารเพิ่มรสชาติ/ส่วนประกอบทดแทนเกลือ

• กลไก:
  • ให้รสเค็ม สามารถใช้เพื่อลดปริมาณโซเดียมในอาหารบางชนิดโดยการแทนที่โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) บางส่วน
• ข้อควรพิจารณา:
  • มีโปรไฟล์รสชาติที่แตกต่างจาก NaCl (อาจขมเล็กน้อย) ดังนั้นจึงมักใช้ในส่วนผสมหรือในกรณีที่คุณสมบัติการทำงานอื่น ๆ มีความสำคัญเป็นหลัก

3.6 สารป้องกันการจับตัวเป็นก้อน (พบได้น้อย)

• แม้ว่าจะดูดความชื้นได้ดีมาก แต่ในบางสูตรอาจใช้ในปริมาณเล็กน้อย หรืออาจใช้คุณสมบัติการดูดความชื้นในรูปแบบอื่นในส่วนผสมแบบผง

4.สถานะทางกฎหมายและความปลอดภัย

• ได้รับการยอมรับว่าปลอดภัย (GRAS):
  • ในสหรัฐอเมริกา แคลเซียมคลอไรด์ได้รับการยอมรับว่าปลอดภัยเมื่อใช้ตามหลักการผลิตที่ดี
• หมายเลข E:
  • E509 ในยุโรป ซึ่งได้รับอนุญาตให้ใช้ในหมวดอาหารต่าง ๆ โดยมีระดับสูงสุดที่กำหนดในบางกรณี
• JECFA:
  • ได้กำหนดปริมาณที่ยอมรับได้ต่อวัน (ADI) ว่า "ไม่ระบุ" หมายความว่าการใช้ในระดับที่จำเป็นเพื่อให้ได้ผลทางเทคโนโลยีที่ต้องการไม่ถือว่าเป็นปัญหาด้านสุขภาพ
• การติดฉลาก:
  • เมื่อใช้เป็นวัตถุเจือปนอาหาร จะต้องระบุในรายการส่วนผสมบนบรรจุภัณฑ์อาหาร โดยปกติจะระบุว่า "แคลเซียมคลอไรด์" หรือหมายเลข E
• ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัย:
  • แม้ว่าจะปลอดภัยในปริมาณที่ใช้ในอาหารทั่วไป แต่สารละลายเข้มข้นหรือแคลเซียมคลอไรด์แอนไฮดรัสอาจทำให้ระคายเคืองหากกลืนกินโดยตรงหรือสัมผัสกับผิวหนังหรือดวงตา
  • ปฏิกิริยาที่ปล่อยความร้อนเมื่อทำละลายในน้ำหมายความว่าควรระมัดระวังเมื่อเตรียมสารละลาย
  • สำหรับบุคคลที่มีภาวะสุขภาพเฉพาะ (เช่น ปัญหาเกี่ยวกับไต ภาวะแคลเซียมในเลือดสูง) ควรตรวจสอบการบริโภคแคลเซียมจากทุกแหล่ง (รวมถึงอาหารเสริม) อย่างระมัดระวัง

5.ข้อกำหนดคุณภาพสำหรับเกรดอาหาร

• การวิเคราะห์:
  • เปอร์เซ็นต์ขั้นต่ำของ CaCl₂ (เช่น 93-100.5% สำหรับแอนไฮดรัส หรือช่วงเฉพาะสำหรับไดไฮเดรต เช่น 75.5-80.5% CaCl₂ ซึ่งสอดคล้องกับ 99-107% ของ CaCl₂·2H₂O)
• โลหะหนัก:
  • ตะกั่ว (Pb): โดยทั่วไป ≤ 1 หรือ 2 มก./กก. (ppm)
  • สารหนู (As): โดยทั่วไป ≤ 1 หรือ 3 มก./กก. (ppm)
  • ปรอท (Hg): ขีดจำกัดต่ำมาก มัก ≤ 1 มก./กก.
  • แคดเมียม (Cd): ขีดจำกัดต่ำมาก
• แมกนีเซียมและเกลืออัลคาไล:
  • ข้อจำกัดของสิ่งเจือปนเหล่านี้ เนื่องจากอาจส่งผลต่อการทำงานหรือรสชาติ โดยทั่วไป ≤ 5%
• ฟลูออไรด์:
  • ข้อจำกัด เช่น ≤ 0.004% (40 ppm)
• สารที่ไม่ละลายน้ำ:
  • ต่ำมาก
• ความเป็นกรดหรือด่าง:
  • ต้องอยู่ในช่วงที่กำหนด
• ความใสและสีของสารละลาย:
  • สารละลายที่มีความเข้มข้นที่กำหนดควรใสและไม่มีสี

6.การจัดการและการเก็บรักษาแคลเซียมคลอไรด์เกรดอาหาร

• ความสามารถในการดูดความชื้น:
  • เนื่องจากมีแนวโน้มดูดความชื้นสูง แคลเซียมคลอไรด์เกรดอาหารต้องเก็บในภาชนะที่ปิดสนิทในที่เย็นและแห้ง
• ป้องกันการจับตัวเป็นก้อน:
  • การเก็บรักษาอย่างเหมาะสมช่วยป้องกันการจับตัวเป็นก้อนและรักษาคุณสมบัติการไหลอิสระหากอยู่ในรูปแบบผงหรือเม็ด
• ความเข้ากันได้ของวัสดุ:
  • ใช้ภาชนะและอุปกรณ์ที่ทำจากวัสดุที่ไม่ถูกกัดกร่อนโดยแคลเซียมคลอไรด์ (เช่น พลาสติกเกรดอาหาร แก้ว สแตนเลสบางชนิด)