專利名稱：提高噴霧干燥粉末發泡能力的方法
技術領域：
本發明涉及通過在低于粉末玻璃化轉變溫度的溫度下處理粉末來提高粉末組合物發泡能力的方法，尤其是，提高噴霧干燥粉末發泡能力的方法。
背景技術：
一些常規制得的食品項目含有浮沫或泡沫。例如，卡布基諾、奶昔和一些湯帶有浮沫或泡沫。一些消費者認為常規制得的食品項目是優選的，而其它消費者日益需要由快速食品替代品帶來的消費者方便。為了適應消費者的偏好，制造商發展了快速食品，其給予了消費者他們需要的食品通過發展具有和常規制得的食品項目相同或相似特征的快速食品項目制得的方便快速食品。制造商面對的一個挑戰是怎樣從快速食品項目生產出具有浮沫或泡沫的食品。
先前一個用來制造具有浮沫或泡沫快速食品的解決方法是通過使用在液體中重建時產生了泡沫的粉末狀發泡組合物。已經使用發泡粉末組合物來給予各種食品和飲料以浮沫或泡沫特性。例如，已經使用發泡組合物來給予速溶卡布基諾和其它咖啡混合物、速溶提神飲料混合物、速溶湯混合物、速溶奶昔混合物、速溶甜點表面裝飾、速溶調味汁、熱或冷的谷類食物等等以浮沫或泡沫特性，當和水、牛奶或其它合適液體混合時。
先前一個用來制造發泡組合物的方法是美國專利No.6.713,113提供的，其公開了制造粉末狀可溶性發泡配料的方法，配料包括含有碳水化合物、蛋白質和圈閉加壓氣體的基質，是通過將組合物加熱至高于玻璃化轉變溫度產生的。將這些組分加熱至高于玻璃化轉變溫度可能引起對包裝食品的外觀、風味和貨架期起副作用的非氧化變褐(美拉德maillard)反應。
WO2004/019699公開了形成發泡組合物的另一方法，其中將蛋白質組合物在高于組合物玻璃化轉變溫度的溫度下接受氣化。發泡組合物優選含有增塑劑如碳水化合物多元醇或糖醇，形成其中公開的所有使用實施例基礎的發泡組合物含有5％重量等級的碳水化合物多元醇。
美國專利公開No.2003/0026836公開了形成基于碳水化合物的藥物或食物片劑或粉末的方法，其包括將含有飲料基料如可溶性咖啡、發泡粉、糖和奶油的片劑或粉末接受壓力和高于玻璃化轉變溫度的溫度來生產和水接觸時穩定性或分散性提高的片劑或粉末。此外，公開的方法促進了片劑或非發泡粉末的溶解或分散，是通過將片劑或粉末接受加壓氣體使得其中圈閉氣體來促進和水接觸時片劑或粉末的溶解或分散而實現的。注意到其中提供化學復合可溶性組合物的所有實施例是基于碳水化合物的含有蛋白質的粉末或片劑組合物。在其中的使用實施例中證明了含有圈閉氣體片劑溶解的提高。然而，在其中任何使用實施例中都沒有證明含有圈閉氣體的發泡或非發泡粉末的溶解或分散性的提高。
盡管之前存在生產發泡食品和飲料添加劑的方法，仍然存在生產無現有方法缺陷的發泡組合物方法的需要。例如，先前的方法將目標組合物接受高于玻璃化轉變溫度的高溫，其導致組合物變褐，并產生臭味。
發明概述本發明涉及改變噴霧干燥粉末結構并因此提高其發泡能力的方法，在本發明方法應用之前，噴霧干燥粉末含有大量密封的對大氣閉合的內部空隙。這些空隙能夠容納巨大體積的氣體。然而，對于含有圈閉大氣壓氣體的密封內部空隙的無定形顆粒的噴霧干燥粉末，還含有基本上無氣體的密封內部空隙也是普遍的。基本上無氣體的密封內部空隙在此也稱為真空空隙，認為是在噴霧干燥過程中水從顆粒中蒸發形成的。不幸地，真空空隙的存在降低了噴霧干燥粉末在水或其它液體中重建時的發泡能力。本發明方法的應用開啟了并用大氣壓氣體填充了至少部分這些真空空隙來有利地提高在重建時提供泡沫的粉末中所容納的氣體的體積。一種形式中，將含有密封內部空隙的無定形顆粒的噴霧干燥粉末在低于玻璃化轉變溫度的溫度下接受加壓氣體，然后減壓使存在于噴霧干燥粉末中的至少部分任何真空空隙打開并充滿大氣壓氣體。盡管減壓后加壓氣體沒有在內部空隙中長時間停留，作為本發明的結果滲透的大氣提高了粉末的發泡能力。
本發明一形式中涉及制造含有充滿大氣壓氣體的內部空隙的無定形顆粒的粉末狀可溶性發泡組合物的方法。該方法包括將含有真空內部空隙的無定形顆粒的粉末狀可溶性噴霧干燥組合物接受外部氣壓并在低于玻璃化轉變溫度的溫度下加熱可溶性噴霧干燥組合物。將組合物減壓因此導致組合物的至少部分真空內部空隙充滿大氣壓氣體。
多種進一步的形式中，噴霧干燥組合物是無蛋白質組合物、無碳水化合物組合物、蛋白質組合物，或碳水化合物組合物。噴霧干燥組合物可以任意包括分散的脂肪、表面活性劑例如乳化劑，或緩沖劑例如鹽。進一步可替換的形式中，組合物含有大氣壓氣體的量足以使每克發泡組合物釋放至少約2cc氣體，優選至少每克發泡組合物約5cc氣體，當在環境條件下溶解于水中時。通過本領域已知的任何噴霧干燥方法來制得噴霧干燥組合物，包括但不限制于噴氣和非噴氣噴霧干燥技術。
優選實施方案詳述本發明涉及含有充滿大氣壓氣體內部空隙的粉末狀發泡組合物，使用的方法其中將含有密封內部真空空隙的無定形顆粒的噴霧干燥組合物接受外部氣壓并在低于玻璃化轉變溫度的溫度下加熱。本方法導致大氣滲透并充滿粉末的空隙。
可以用來配制無蛋白質粉末的配料包括碳水化合物、脂質和其它無蛋白質物質。碳水化合物優選并包括但不限于糖、多羥基醇、糖醇、寡糖、多糖、淀粉水解產物、膠質、可溶性纖維、改性淀粉和改性纖維素。合適的糖包括葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、甘露糖和麥芽糖。合適的多羥基醇包括甘油、丙二醇、聚甘油和聚乙二醇。合適的糖醇包括山梨糖醇、甘露糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇、赤蘚糖醇和木糖醇。合適的淀粉水解產物包括麥芽糖糊精、葡萄糖糖漿、玉米糖漿、高麥芽糖糖漿和高果糖糖漿。合適的膠質包括黃原膠、藻酸鹽、卡拉膠、瓜爾豆膠、吉蘭糖膠、刺槐豆莢膠和水解膠質。合適的可溶性纖維包括菊粉、水解瓜爾豆膠和聚葡萄糖。合適的改性淀粉包括可溶于或分散于水中的物理或化學改性淀粉。合適的改性纖維素包括甲基纖維素、羧甲基纖維素和羥丙甲基纖維素。
可以用來配制無碳水化合物粉末的成分包括蛋白質、脂質和其它無碳水化合物物質。蛋白質優選并包括但不限制于牛奶蛋白、大豆蛋白、雞蛋蛋白、明膠、膠原質、小麥蛋白和水解蛋白。合適的水解蛋白包括水解明膠、水解膠原質、水解酪蛋白、水解乳清蛋白、水解牛奶蛋白、水解大豆蛋白、水解雞蛋蛋白、水解小麥蛋白和氨基酸。同時無蛋白質和無碳水化合物的食品成分可以用來配制新品種粉末，可以包括但不限制于有機和無機鹽、表面活性劑、乳化劑、植物化合物、營養添加劑、流動活性劑、人造甜味劑、防腐劑、色素和一些香料。脂質包括但不限制于源自植物、乳制品或動物來源的脂肪、油、氫化油、酯交換油、磷脂、蠟、固醇、甾烷醇、萜烯和脂肪酸。
或者，本發明方法可以使用上述的碳水化合物和蛋白質用于同時包括碳水化合物和蛋白質的粉末。此外，粉末可以是干燥的可溶性咖啡提取物。可以通過有效提供具有多個能夠保持氣體的內部空隙的顆粒結構的任何方法來生產本發明的粉末狀可溶性發泡組合物。常規水溶液的噴氣噴霧干燥是生產這些粉末狀可溶性發泡組合物的優選方法，但是無噴氣的水溶液噴霧干燥也是合適的方法。無噴氣噴霧干燥通常產生具有相對小內部空隙體積的顆粒，但是這較少優選的方法也可以用于制造具有合適內部空隙體積的無蛋白質、無碳水化合物和其它粉末。優選氮氣，但是任何其它食品級氣體可以用于噴氣，包括空氣、二氧化碳、一氧化二氮或其混合物。
任選地使用一種或多種表面活性劑來配制本發明的發泡組合物來提高在噴霧干燥過程中的氣泡形成和內部空隙的形成。使用合適量的合適表面活性劑可以用來影響內部空隙的相對大小、數量和體積。因為大多數食品蛋白是天然表面活性的，可以不需要表面活性劑而制造出許多帶有合適內部空隙體積的合適的含有蛋白質的無碳水化合物組合物。然而，已經發現使用表面活性劑極大地提高了無蛋白質組合物的制造。表面活性劑包括食品許可的乳化劑如聚山梨酸酯、蔗糖酯、硬脂酰乳酸鹽、甘油一酯/甘油二酯、甘油一酯/甘油二酯的二乙酰酒石酸酯，以及磷脂。一些碳水化合物是表面活性的，可以和其它碳水化合物組合使用來配制無蛋白質組合物。合適的表面活性碳水化合物包括阿拉伯膠、丙二醇藻酸酯和親脂性改性食品淀粉如辛烯基琥珀酸酯取代的淀粉。
本發明基于蛋白質發泡組合物的制劑使用一種或多種緩沖劑可以用來幫助噴霧干燥和在液體中重建。使用合適量的合適緩沖劑可以用來提供適當的顆粒內部空隙體積而提高粉末溶解性和產品發泡特性。本發明所用的優選緩沖劑是有機或無機酸的鹽。除了提供已經提及的益處，這些緩沖劑還提高了在某些產品應用中如酸性飲料中對蛋白質凝集或變質的抗性。最優選的緩沖劑是有機酸的鈉鹽和鉀鹽。合適的緩沖劑包括但不限制于檸檬酸、蘋果酸、富馬酸和磷酸的鈉、鉀、鈣和鎂鹽。
用來制造本發明發泡組合物的粉末在接受外部氣壓之前堆積密度(bulkdensity)和振實密度(tap density)為0.1-0.7g/cc，通常為0.2-0.6g/cc，骨架密度為0.3-1.6g/cc，通常為0.4-1.5g/cc，真密度為1.2-1.6g/cc，內部空隙體積為5-80％，通常10-75％。由于保持氣體的能力較大，通常優選具有相對大內部空隙體積的粉末。合適的內部空隙體積為至少約10％，優選至少約30％，更優選至少約50％。粉末的玻璃化轉變溫度為30-150℃，通常為40-125℃，更通常為50-100℃。粉末水分含量為0-15％的，通常1-10％，更通常2-5％，和水活度為0-0.5，通常0.05-0.4，更通常0.1-0.3。
術語“圈閉氣體”意思是存在于粉末結構內部空隙中且不打開粉末結構不能離開該結構的氣體。術語“保持的氣體”意思是存在于粉末結構內部空隙中且響應外部氣壓或氣體組成的改變如通過裂縫或其它開口能夠進入和離開該結構的氣體。優選，根據本發明的實施方案，在施加和釋放外部氣壓后，大多數存在于粉末中的氣體是物理保持于和大氣連接的粉末內部空隙中的。根據本發明可以合適使用的氣體選自氮氣、二氧化碳、一氧化二氮、空氣或其混合物。優選氮氣，但是可以使用任何其它食品級氣體來將外部氣壓運用至粉末。
術語“結構”、“微粒結構”、“顆粒結構”或“粉末結構”意思是含有大量對大氣閉合的密封內部空隙、大量對大氣開放的內部空隙，或其組合的結構。這些空隙能夠保持大量氣體，在結構溶解于液體中時作為氣泡釋放而產生泡沫。術語“無定形”意思是主要為非晶體的玻璃態結構。
術語“粉末狀可溶性發泡組合物”、“粉末狀發泡組合物”或“發泡組合物”意思是可以溶解或分散于液體尤其是水成液中并和這樣的液體接觸時形成泡沫或浮沫的任何粉末。
百分比是基于發泡組合物的重量，除非另外指出。
術語“碳水化合物”和“蛋白質”各自意思是和本發明粉末最終用途相容的任何碳水化合物或蛋白質。這在實踐中意思是必需適于消費。
術語“乳化劑”意思是和本發明粉末最終用途相容的具有油或氣體乳化特性的且不是蛋白質的任何表面活性化合物。
通過測量所給重量(g)的粉末當通過通道倒入有刻度的圓筒中時占據的體積(cc)來測定體積密度(g/cc)。通過將粉末倒入有刻度的圓筒中、振動圓筒直至粉末下沉至最小體積、記錄體積、稱重粉末并將重量除以體積來測定堆積密度(g/cc)。通過使用氦比重瓶(Micromeritics AccuPyc 1330)測量已稱重粉末的體積并將重量除以體積來測定骨架密度(g/cc)。骨架密度是密度的測量，包括存在于顆粒中的任何對大氣密封空隙的體積，排除顆粒之間的空隙體積和存在于顆粒中的任何對大氣開放空隙的體積。在此稱為內部空隙的密封空隙的體積還源自在用研缽和研杵研磨來除去或向大氣打開所有內部空隙后測量粉末的骨架密度。在此稱為真密度(g/cc)的該類型骨架密度，僅僅是構成該粉末的固體物質的實際密度。通過將骨架密度的倒數(cc/g)減去真密度的倒數(cc/g)然后將該差值乘以骨架密度(cc/g)和100％來測得內部空隙體積(％)，即在包括粉末的顆粒中的密封內部空隙體積％。
玻璃化轉變溫度標志二級相變，表征為粉末組合物從硬的玻璃態轉化成軟化橡膠態。通常，在或高于玻璃化轉變溫度下材料中的氣體溶解率和擴散率都較高。玻璃化轉變溫度取決于化學組成和水分含量，通常，較低的平均分子量和/或較高的水分將降低玻璃化轉變溫度。使用本領域技術人員已知的任何合適方法通過各自簡單地減少或增加粉末的水分含量來有意識地提高或降低玻璃化轉變溫度。可以使用已有的差示掃描量熱法或熱力學分析技術來測量玻璃化轉變溫度。
可以通過在任何合適壓力容器中在壓力下將任何噴霧干燥粉末加熱至低于玻璃化轉變溫度的溫度并通過快速釋放壓力或通過在減壓前冷卻容器將粉末冷卻來制得本發明含有保持大氣壓氣體的新發泡組合物，所附粉末包括但不限制于基于蛋白質的粉末、基于碳水化合物的粉末、基于可溶性咖啡的粉末或其混合物，它們具有合適的含有密封內部真空空隙的顆粒結構。一個方法是將粉末密封于壓力容器中并用壓縮氣體加壓，然后通過放置于預熱的恒溫器或水浴槽中或通過電流或熱流體循環通過內部盤管或外套來加熱壓力容器一段時間以提高粉末的溫度來有效地將加壓氣體充滿顆粒中的內部空隙，但沒有達到或高于玻璃化轉變溫度，然后通過放置于水浴槽中或通過冷流體循環將含有粉末的仍然加壓的容器冷卻至約室溫，然后釋放壓力并打開容器來收集發泡組合物。優選方法是在環境溫度的壓力容器中將粉末進行氣體加壓并減壓而沒有外部加熱或冷卻。可以使用任何合適的方式分批或連續生產發泡組合物。
通常，在5-70℃，優選20-60℃，更優選25-40℃加熱粉末1-1000秒，優選5-600秒，更優選60-300秒。壓力容器中的壓力為100-3000psi，優選200-2000psi，更優選500-1500psi。優選使用氮氣，但是任何其它食品級氣體可以用來加壓容器，包括空氣、二氧化碳、一氧化二氮或其混合物。粉末氣體含量和發泡能力通常隨著處理壓力而增加。加熱可以導致傳送至壓力容器中的原始壓力顯著提高。將原始壓力乘以加熱溫度和原始溫度的比來近似獲得在加熱過程中壓力容器內部達到的最大壓力，其中溫度使用開爾文溫度單位。例如，在25℃(298K)將容器加壓至1000psi，然后加熱至70℃(343K)可以將壓力容器中的壓力提高至約1150psi。所得到的含有圈閉加壓氣體的粉末狀發泡組合物通常具有約1至5000微米的粒徑，通常約5至2000微米，更通常約10至1000微米。
通常粉末中密封內部空隙打開的程度隨著所加外部氣壓和時間而增加，且相對高壓可以用來提高有效性并縮短處理時間。在優選條件下進行氣化時，粉末的粒徑分布通常沒有有意義地改變。相信施加的外部氣壓在粉末中含有的玻璃態無定形顆粒中形成應力裂縫，其打開至少部分密封的內部空隙，使至少部分真空空隙在外部氣壓釋放時充滿大氣壓氣體。
在低于玻璃化轉變溫度下將粉末加壓并去壓時，在去壓后的短暫時間段內這些顆粒產生微弱爆破聲音是常見的。通過低于玻璃化轉變溫度下的加壓，通常粉末外觀和堆積密度沒有顯著改變，但是骨架密度、內部空隙體積和保持氣體含量通常顯著改變了。
當在低于玻璃化轉變溫度下用對抗水分侵入的合適保護存儲時，具有良好穩定性的粉末保持它們改變的結構、內部空隙體積和保持氣體含量。保存于室溫下密閉容器中的粉末通常在許多月后性能良好。低于玻璃轉化態溫度下加壓的粉末沒有將加壓氣體保持長時間段。然而，令人驚奇地發現在低于玻璃轉化態溫度下加壓的噴霧干燥粉末，即使在加壓氣體失去后通常比未加壓粉末產生顯著多的泡沫。相信這發泡能力的有益增加是由大氣壓氣體滲透入之前干燥過程中水從顆粒中蒸發形成的真空內部空隙中引起的。已經發現該提高噴霧干燥發泡組合物發泡能力的新方法可以在室溫下進行并帶來了卓越效果。
這些新發泡組合物的優選用途是在可溶性飲料混合物尤其是速溶咖啡和卡布基諾混合物中。然而，它們可以用于任何用液體復水的快速食品中。盡管這些發泡組合物通常很好地溶解于冷液體中來產生泡沫，通常在熱液體中重建提高了溶解和發泡能力。應用包括速溶飲料、甜點、干酪粉、谷類食物、湯、表面裝飾物粉末和其它產品。
以下包括的實施例來提供本發明進一步的理解，但決不是限制本發明的范圍。
實施例1將33DE葡萄糖糖漿固體(92％基于干重)和辛烯基琥珀酸酯取代的淀粉(8％基于干重)的50％水溶液用氮氣噴射并噴霧干燥來產生包括具有大量內部空隙的無定形顆粒的無蛋白質粉末。基本上100％碳水化合物粉末為白色，堆積密度為0.25g/cc，振實密度為0.31g/cc，骨架密度為0.59g/cc，內部空隙體積為61％，真密度為1.51g/cc，Tg為74℃，水分含量約2％。在速溶甜咖啡混合物中使用粉末，使用約三份粉末對一份可溶性咖啡對兩份糖的重量比，當使用130ml 88℃水將約11g混合物重建于65mm內徑的250ml燒杯中時，產生的泡沫量完全覆蓋飲料的表面至約7mm的高度。
在25℃于壓力容器中(75cc容量的不銹鋼氣體取樣圓柱；由WhiteyCorporation制造；用于在此的所有實施例中)用1000psi氮氣將6g無蛋白質粉末加壓5分鐘，然后減壓。用等重的處理粉末替代甜咖啡混合物中的未處理粉末，表明了處理提高了粉末發泡能力約140％。對處理和未處理粉末引起的重建飲料混合物的泡沫密度和增加的泡沫體積的認識用來評價每種粉末釋放的氣體量(校正至室溫和室內壓力)。估計未處理粉末每克粉末釋放約2cc氣體，而處理粉末每克粉末釋放約5cc氣體。在減壓后短時間內粉末產生輕微爆破聲，可能是由于擴散-限制開口空隙周圍壁的爆破，空隙太易破裂以致不能含有加壓氣體。處理粉末的堆積密度沒有改變，但是骨架密度增加到0.89g/cc，內部空隙體積減少至41％，表明了加壓和/或減壓的力將部分之前在顆粒脫水過程中形成的真空內部空隙向大氣打開了來提高發泡能力。該假設得到事實的支持甚至在一周后，處理的粉末仍然保持提高的發泡能力。
實施例2將33DE葡萄糖糖漿固體(98.5％基于干重)、聚山梨酸酯20(1％基于干重)和丙二醇藻酸酯(0.5％基于干重)的50％水溶液用氮氣噴射并噴霧干燥產生包括具有大量內部空隙的無定形顆粒的無蛋白質粉末。約99％的碳水化合物粉末為白色，體積密度為0.24g/cc，振實密度為0.30g/cc，骨架密度為0.64g/cc，內部空隙體積為56％，真密度為1.47g/cc，Tg為68℃，水分含量約4％。根據實施例1的方法在甜咖啡混合物中使用粉末，當使用130ml 88℃水將約11g混合物重建于65mm內徑的250ml燒杯中時，產生的泡沫量完全覆蓋飲料的表面至約11mm的高度。
在25℃于壓力容器中用1000psi氮氣將6g無蛋白質粉末加壓5分鐘，然后減壓。用等重的處理粉末替代甜咖啡混合物中的未處理粉末，表明了處理提高了粉末發泡能力約65％。對處理和未處理粉末引起的重建飲料混合物的泡沫密度和增加的泡沫體積的認識用來評價每種粉末釋放的氣體量(校正至室溫和室內壓力)。估計為未處理粉末每克粉末釋放約3.5cc氣體，而處理粉末每克粉末釋放約6cc氣體。在減壓后短時間內粉末產生輕微爆破聲。處理粉末的堆積密度沒有改變，但是骨架密度增大到1.04g/cc，內部空隙體積減少至29％，表明了加壓和/或減壓的力將部分之前在顆粒脫水過程中形成的真空內部空隙向大氣打開了來提高發泡能力。該假設得到事實的支持甚至在一周后，處理的粉末仍然保持提高的發泡能力。
實施例3當另外6g實施例1的噴霧干燥無蛋白質粉末樣品根據實施例1的方法在25℃用氮氣在以下列出的時間和壓力下加壓時，其中根據實施例1的方法將等重處理粉末替代甜咖啡混合物中的未處理粉末，以下的表1總結了獲得的結果。未處理產品是實施例1的未處理粉末并包括于表中用于比較。產物A和B是在250psi下加壓不同時間的其它未處理粉末樣品；產品C是在375psi加壓的另一未處理粉末樣品；產物D是在500psi加壓的另一未處理粉末樣品；和產品E是在750psi加壓的另一未處理粉末樣品。產物F是在1000psi下加壓的實施例1粉末并包括于表中用于比較。產物G是在1000psi下加壓比產品F更長時間的另一未處理粉末樣品。可以看出相對于250psi下加壓僅5分鐘，在250psi下加壓30分鐘僅僅輕微提高了發泡能力。在375psi、500psi、750psi或1000psi加壓30分鐘沒有進一步提高加壓僅5分鐘的相應粉末的發泡能力。
表1
實施例4當另外6g實施例2的噴霧干燥無蛋白質粉末樣品根據實施例1的方法在25℃用氮氣在以下列出的壓力下加壓5分鐘時，其中根據實施例1的方法將等重處理粉末替代甜咖啡混合物中的未處理粉末時，以下的表2總結了獲得的結果。未處理產品是實施例2的未處理粉末并包括于表中用于比較。產物A是在250psi下加壓的另一未處理粉末樣品；產物B是在375psi下加壓的另一未處理粉末樣品；產品C是在500psi加壓的另一未處理粉末樣品；產物D是在750psi加壓的另一未處理粉末樣品。產物E是在1000psi下加壓的實施例2粉末并包括于表中用于比較。產物F是在1250psi下加壓比產品E更長時間的另一未處理粉末樣品。在250psi或1000psi下加壓30分鐘沒有進一步提高在250psi或1000psi下加壓僅5分鐘的相應粉末的發泡能力。發現增加壓力逐漸增大了骨架密度，通過可能打開了更大部分之前的真空內部空隙，其減少了殘留內部空隙的總體積而提高了粉末的發泡能力。通過壓力處理沒有影響粉末的堆積密度。
表2
實施例5將33DE葡萄糖糖漿固體(52％基于干重)、脫脂奶粉(47％基于干重)和磷酸二鈉(1％基于干重)的50％水溶液用氮氣噴射并噴霧干燥產生含有碳水化合物和蛋白質的粉末。白色粉末具有無定形顆粒結構，牛奶氣味，堆積密度為0.34g/cc，振實密度為0.40g/cc，骨架密度為0.71g/cc，內部空隙體積為52％，真密度為1.49g/cc，Tg為61℃，水分含量約3％。根據實施例1方法在甜咖啡混合物中使用粉末，當用130ml 88℃水將約11g混合物重建于65mm內徑的250ml燒杯中時，產生的泡沫量完全覆蓋飲料的表面至約10mm的高度。
在25℃于壓力容器中用1000psi氮氣將6g含有碳水化合物和蛋白質的粉末加壓5分鐘，然后減壓。用等重的處理粉末替代甜咖啡混合物中的未處理粉末，表明了處理提高了粉末發泡能力約160％。對處理和未處理粉末引起的重建飲料混合物的泡沫密度和增加的泡沫體積的認識用來評價每種粉末釋放的氣體量(校正至室溫和室內壓力)。估計未處理粉末每克粉末釋放約3.5cc氣體，而處理粉末每克粉末釋放約8.5cc氣體。在減壓后短時間內粉末產生輕微爆破聲。處理粉末的堆積密度沒有改變，但是骨架密度增大為0.75g/cc，內部空隙體積減少至50％，表明了加壓和/或減壓的力將部分之前在顆粒脫水過程中形成的真空內部空隙向大氣打開了來提高發泡能力。該假設得到事實的支持甚至在一周后，處理的粉末仍然保持提高的發泡能力。
實施例6獲得商業無碳水化合物水解明膠粉末，通過無噴氣噴霧干燥水溶液產生。99.2％基于干重蛋白質粉末具有無定形顆粒結構，淡黃色，堆積密度為0.45g/cc，振實密度為0.54g/cc，骨架密度為1.15g/cc，內部空隙體積為18％，真密度為1.41g/cc，Tg為80℃，水分含量約6％。將粉末加入速溶卡布基諾混合物中，使用約1份粉末對一份可溶性咖啡對兩份糖對三份發泡奶油的重量比。當用130ml 88℃將約13g卡布基諾混合物重建于65mm內徑的250ml燒杯中時，產生的泡沫量完全覆蓋飲料的表面至約14mm的高度。
在25℃于壓力容器中用1000psi氮氣將6g無碳水化合物粉末加壓5分鐘，然后減壓。用等重的處理粉末替代卡布基諾混合物中的未處理粉末，表明了處理提高了粉末發泡能力約150％。對處理和未處理粉末引起的重建飲料混合物的泡沫密度和增加的泡沫體積的認識用來評價每種粉末釋放的氣體量(校正至室溫和室內壓力)。估計未處理粉末每克粉末釋放約2cc氣體，而處理粉末每克粉末釋放約5.5cc氣體。在減壓后短時間內粉末產生輕微爆破聲。處理粉末的堆積密度沒有改變，但是骨架密度增大為1.24g/cc，內部空隙體積減少至12％，表明了加壓和/或減壓的力將部分之前在顆粒脫水過程中形成的真空內部空隙向大氣打開了來提高發泡能力。該假設得到事實的支持甚至在一周后，處理的粉末仍然保持提高的發泡能力。
實施例7將33DE葡萄糖糖漿固體(82％基于干重)和表面活性辛烯基琥珀酸鈉取代淀粉(8％基于干重)并含有部分氫化大豆油的分散乳液(10％基于干重)的50％水溶液用氮氣噴射并噴霧干燥產生包括具有大量內部空隙的無定形顆粒的無蛋白質粉末。約90％碳水化合物的粉末為白色，堆積密度為0.21g/cc，振實密度為0.26g/cc，骨架密度為0.52g/cc，內部空隙體積為64％，真密度為1.44g/cc，Tg為65℃，水分含量約3％。根據實施例1的方法將粉末用于甜咖啡混合物中，當用130ml 88℃水將約11g混合物重建于65mm內徑的250ml燒杯中時，產生的泡沫量完全覆蓋飲料的表面至約10mm的高度。
在25℃于壓力容器中用1000psi氮氣將6g無蛋白質粉末加壓5分鐘，然后減壓。用等重的處理粉末替代甜咖啡混合物中的未處理粉末，表明了處理提高了粉末發泡能力約100％。對處理和未處理粉末引起的重建飲料混合物的泡沫密度和增加的泡沫體積的認識用來評價每種粉末釋放的氣體量(校正至室溫和室內壓力)。估計未處理粉末每克粉末釋放約3.5cc氣體，而處理粉末每克粉末釋放約6.5cc氣體。在減壓后短時間內粉末產生輕微爆破聲，可能是由于擴散-限制開口空隙周圍壁的爆破，空隙太易破裂以致不能含有加壓氣體。處理粉末的堆積密度沒有改變，但是骨架密度增大為0.64g/cc，內部空隙體積減少至56％，表明了加壓和/或減壓的力將部分之前在顆粒脫水過程中形成的真空內部空隙向大氣打開了來提高發泡能力。
實施例8根據美國專利No.5,882,717的教導制造噴霧干燥濃咖啡粉末。粉末具有無定形顆粒結構，堆積密度為0.19g/cc，振實密度為0.22g/cc，骨架密度為0.72g/cc，內部空隙體積為51％，真密度為1.47g/cc，Tg為74℃。在實施例7的速溶卡布基諾混合物中使用粉末，當用130ml 88℃水將約11g卡布基諾混合物重建于250ml燒杯中時，產生的泡沫量完全覆蓋飲料的表面至約14mm的高度，。
在25℃于壓力容器中用1000psi氮氣將5g粉末加壓5分鐘，然后減壓。用等重的處理粉末替代卡布基諾混合物中的未處理粉末，表明了處理提高了粉末發泡能力約65％。對處理和未處理粉末引起的重建飲料混合物的泡沫密度和增加的泡沫體積的認識用來評價每種粉末釋放的氣體量(校正至室溫和室內壓力)。估計未處理咖啡粉末每克咖啡釋放約4cc氣體，而處理咖啡粉末每克咖啡釋放約6.5cc氣體。在減壓后短時間內粉末產生輕微爆破聲。處理粉末的堆積密度沒有改變，但是骨架密度增大為1.35g/cc，內部空隙體積減少至8％，表明了加壓和/或減壓的力將部分之前在顆粒脫水過程中形成的真空內部空隙向大氣打開了來提高發泡能力。
盡管參照優選實施方案相當詳細地描述了本發明，清楚的是本發明能夠作出多種改變和變化，對本領域那些技術人員是顯而易見的，而沒有背離本發明的精神和范圍。
權利要求
1.包括具有充滿大氣壓氣體的內部空隙的無定形顆粒的粉末狀可溶性發泡組合物的制造方法，所述方法包括將外部氣壓施加至包括具有真空內部空隙的無定形顆粒的粉末狀可溶性噴霧干燥組合物；在低于玻璃化轉變溫度的溫度下加熱可溶性噴霧干燥組合物；和將組合物減壓因此導致組合物的至少部分真空內部空隙充滿大氣壓氣體。
2.權利要求1的方法，其中外部氣壓為至少約200psi。
3.權利要求1的方法，其中所述外部氣壓為至少約500psi。
4.權利要求1的方法，其中所述外部氣壓為至少約1000psi。
5.權利要求1的方法，其中所述外部氣壓至少施加約1秒鐘。
6.權利要求1的方法，其中所述外部氣壓至少施加約1分鐘。
7.權利要求1的方法，其中用來造成所述外部氣壓的氣體選自空氣、氮氣、二氧化碳、一氧化二氮及其混合物。
8.權利要求1的方法，其中所述噴霧干燥的組合物是無蛋白質的。
9.權利要求8的方法，其中所述噴霧干燥的組合物含有分散的脂肪。
10.權利要求8的方法，其中所述噴霧干燥的組合物含有碳水化合物。
11.權利要求10的方法，其中所述噴霧干燥的組合物進一步含有表面活性劑。
12.權利要求11的方法，其中所述表面活性劑是乳化劑。
13.權利要求12的方法，其中所述乳化劑選自聚山梨酸酯、蔗糖酯、硬脂酰乳酸鹽、甘油一酯/甘油二酯、甘油一酯/甘油二酯的二乙酰酒石酸酯、磷脂、丙二醇藻酸酯、親脂性改性淀粉或其混合物。
14.權利要求1的方法，其中所述噴霧干燥的組合物是無碳水化合物的。
15.權利要求14的方法，其中所述噴霧干燥的組合物含有蛋白質。
16.權利要求14的方法，其中所述噴霧干燥的組合物含有分散的脂肪。
17.權利要求14的方法，其中所述噴霧干燥的組合物進一步含有緩沖劑。
18.權利要求17的方法，其中所述緩沖劑是有機或無機酸的鹽。
19.權利要求18的方法，其中所述鹽選自檸檬酸、富馬酸、蘋果酸、磷酸或其混合物的鈉、鉀、鎂或鈣鹽。
20.權利要求1的方法，其中所述噴霧干燥的組合物含有分散的脂肪。
21.權利要求1的方法，其中所述組合物在接受外部氣壓之前具有至少約10％的內部空隙體積。
22.權利要求1的方法，其中所述顆粒在接受外部氣壓之前具有至少約30％的內部空隙體積。
23.權利要求1的方法，其中所述顆粒在接受外部氣壓之前具有至少約50％的內部空隙體積。
24.權利要求1的方法，其中所述組合物含有大氣壓氣體的量在環境條件下溶解于液體時，足以使每克所述發泡組合物釋放至少約2cc氣體。
25.權利要求1的方法，其中所述組合物含有大氣壓氣體的量在環境條件下溶解于液體時，足以使每克所述發泡組合物釋放至少約5cc氣體。
26.權利要求1的方法，進一步包括將可溶性噴霧干燥組合物從低于玻璃化轉變溫度的加熱溫度冷卻。
27.權利要求26的方法，其中在組合物減壓前進行所述冷卻。
28.權利要求26的方法，其中在組合物減壓時進行所述冷卻。
29.權利要求26的方法，其中所述冷卻包括將組合物從低于玻璃化轉變溫度的加熱溫度冷卻至約室溫。
30.權利要求1的方法，其中在加熱組合物時進行所述施加外部壓力。
31.權利要求1的方法，其中在將外部壓力施加至組合物之前進行所述加熱。
32.權利要求1的方法，其中所述噴霧干燥組合物是通過氣體噴射噴霧干燥水溶液形成的。
33.權利要求1的方法，進一步包括氣體噴射噴霧干燥水溶液來形成帶有具有內部空隙顆粒的組合物。
34.權利要求33的方法，其中所述氣體噴射噴霧干燥中所用的氣體選自空氣、氮氣、二氧化碳、一氧化二氮及其混合物。
35.權利要求1的方法，進一步包括非氣體噴射噴霧干燥水溶液來形成帶有具有內部空隙的顆粒的組合物。
全文摘要
提供了包括具有充滿大氣壓氣體的內部空隙的無定形顆粒的粉末狀可溶性發泡組合物的生產方法。該方法包括將噴霧干燥的組合物接受外部壓力并在低于玻璃化轉變溫度的溫度下加熱組合物。將組合物減壓使得組合物的至少部分真空內部空隙充滿大氣壓氣體。
文檔編號A23C11/06GK1781379SQ20051010381
公開日2006年6月7日 申請日期2005年8月16日 優先權日2004年8月17日
發明者B·L·澤勒, P·B·范西文特, A·T·普爾廷加 申請人:卡夫食品集團公司, 弗里斯蘭布蘭茲股份有限公司