(57)【要約】  通常の小売食料品店または家庭用冷凍庫の環境内で用いるのに十分な凝固点を備えた粒子状アイスクリームを製造する装置及び方法が開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状アイスクリームを製造する方法であって、
空気、水、乳脂肪、無脂肪乳固形分、甘味料、安定剤、乳化剤及び香料から成るアイスクリームミックスを生成するステップと、
前記ミックスを極低温装置へ滴下するステップと、
前記ミックスの一部を小粒子群に凍結するステップと、
前記極低温装置の中から前記小粒子群をかき出す（augering）ステップと、
前記小粒子群が溶けることなくかつ前記小粒子群の流動する特徴を失わないように−１０°Ｆから０°Ｆの温度で変動する冷凍庫で前記小粒子群を保存するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ミックスが均一な大きさになされた液滴の形で滴下されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ミックスの一部を一様に大きさを設定された小粒子群に凍結させるステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記冷凍庫には、前記冷凍庫が短時間＋１０°Ｆの温度に達する一時的な霜取り周期があることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記冷凍庫が家庭用冷凍庫であって、５°Ｆより上に上昇しないことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
無乳固形分として卵黄固形分を含めるステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
無乳固形分として乾燥乳清固形分を含めるステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
高タンパク質、還元ラクトース成分及びより高い分子量を有するように前記乾燥乳清固形分を処理するステップをさらに含む請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記処理ステップが限外ろ過ステップを含み、
前記限外ろ過ステップが、
膜に乳清溶液を繰り返し通すステップと、
その結果、高タンパク乳清などの高分子量を有する成分を保持し、
同時に、低分子量を有する成分をろ過するステップと、
を含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記安定剤が以下のステップ、即ち、
ミックス粘性を高めるステップと、
前記ミックスが乳清遊離または分離することを防ぐステップと、
前記保存ステップの間、氷及びラクトースの結晶成長を遅延させるか減じるステップと、
を行い、
温度変動の期間に、
前記小粒子群からパッケージへまたは空気への湿分移動の速度を低下させるステップと、
前記製品に均一性を提供するステップと、
融解に耐えるステップと、
飲食の間、質感の滑らかさを提供するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
再結晶の間、氷晶の成長の速さを制限するステップをさらに含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記温度変動の間、成長している氷晶の表面に水が拡散し得る速度を変更するステップと、
溶質及び高分子が成長している氷晶の表面から離れて拡散する速度を変更するステップ  と、
をさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記安定剤とともに作用する不凍タンパク質を含めるステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記安定剤とともに作用する氷構造化タンパク質を含めるステップをさらに含めることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
前記氷構造化タンパク質が、以下のステップ、即ち、
氷晶の表面に吸着するステップと、
その結果、前記結晶の前記表面で氷の更なる成長を抑止するステップと、
を行うことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
まだ凍結していないいかなる自由水をも結合させるステップをさらに含む請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
前記安定剤の範囲内にカラギーナンを含み、前記カラギーナンは二次的親水コロイドとして作用し、
その結果、前記アイスクリームミックス内でカゼイン・ミセルを安定させるステップと、
その結果、前記アイスクリームの相分離を防ぐステップと、
をさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１７】
前記乳化剤が、以下のステップ、即ち、
安定して、前記アイスクリームミックス内でタンパク質及び界面活性剤から成る界面層並びに水によって囲まれる部分的に結晶した脂肪球の分離相を安定的に懸架するステップ、      を行うことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記アイスクリームミックスの脂肪／水の界面張力を低下させて、その結果、前記脂肪球表面からタンパク質置換を生じるステップと、
前記脂肪球の安定性を低下させるステップと、
その結果、その脂肪球の部分的結合を可能にするステップと、
をさらに含む請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
気泡及び氷晶が２０μＭから５０μＭの大きさで変動して温度に依存する不凍結相によって囲まれるようにアイスクリームミックスのエマルションの範囲内で氷晶の分散相を形成するステップをさらに含む請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記液滴ステップの前に、前記アイスクリームミックスを低温殺菌するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項２１】
前記甘味料がスクラロースを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２２】
前記甘味料がエリトリトールを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２３】
前記甘味料がマルチトールを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２４】
前記甘味料がポリデキストロースを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２５】
前記甘味料がネオテームを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２６】
前記甘味料がアスパルテームを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２７】
前記甘味料がサッカリンを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２８】
前記甘味料が、サッカロースより高い分子量を有する化合物を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２９】
前記甘味料が糖アルコールを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３０】
前記糖アルコールが、賦形剤／充てん剤またはＮＭＳとしても役割を果たすことを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記サッカロース分子上の３つの水素-酸素群を３つの塩素原子に選択的に置換するステップと、
その結果、得られる甘味料の前記分子量を高くするステップと、
をさらに含む請求項２９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状アイスクリームに関し、特に、従来型の乳製品冷凍庫及び保存設備内での保存に足りる融点を有する粒子状アイスクリームの製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
低温学における最近の進展によって、低温設備を用いて粒子形状のアイスクリームを製造することが可能になった。アイスクリームを製造するこのような１つの方法は、本願明細書に含まれる米国特許第５，１２６，１５６号で詳述されている。低温技術を用いて製造される粒子状アイスクリームを保存することは、専門の設備を用いなければならないということが要求されることもある。これは粒子状アイスクリームが−３５°Ｆより上に上昇しない保存温度を必要とするからである。 すぐに飲食されるために、粒子状アイスクリームが、−２０°Ｆより上に上昇せずかつそれらの自由に流動する特性をそれでも失わない冷凍庫に保存されることもあり得る。しかしながら、最終的には製品が凝集しもはや自由に流動しないので、この温度での長期の保存は実用的でない。
【０００３】
残念なことに、典型的な食料乳製品ディスプレイ用の従来の冷凍庫は−１０°Ｆと＋０°Ｆとの間の温度で変動し、さらに、１時間の霜取り周期（正確な時間及び温度は変化し得る）の間一時的ではあるがさらなる１０°Ｆの温度上昇もある。このように、従来の食料乳製品冷凍庫は、１時間もの長い間＋１０°Ｆであることがあり得る。更に悪いことに、食料乳製品冷凍庫は、必ずしも最適の状況で作動していないか、漏れているか、または何らかの方法で修理を必要としていて、それらは短期間＋１５°Ｆもの高い温度に達するかもしれない。家庭用冷凍庫はより安定していて通常０°Ｆと＋５°Ｆとの間で変動する。家庭用冷凍庫は霜取り周期を有するが、霜取り周期は通常内部温度に影響を及ぼさない。いずれにせよ、従来の方法を用いて製造される粒子状アイスクリームは、凝集することなしにまたは完全に融解することなしにかかる温度に耐えることはできない。従って、典型的な小売用乳製品ケースの環境において保存できる粒子状アイスクリームを製造する方法が望まれる。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
本発明の開示された実施例を詳細に説明するに先立って、本発明はその適用において、示された特定の構成の詳細に限定されないということが理解されるべきである。なんとなれば、本発明では他の実施例を行い得るからである。同様に、本願明細書において用いられる用語は、説明のためであって、限定的でない。
【０００５】
図１は、本発明の好適実施例に従って構成されていて、自由に流動する小粒子群５６を生成する極低温処理装置を示す。極低温処理装置１０は冷凍チャンバ１２を含み、冷凍チャンバ１２は液体冷却剤をその中で保持する円錐形のタンク形状であることが最も望ましい。冷凍チャンバ１２には、内側シェル１４及び外側シェル１６が組み込まれている。断熱材１８が、内側シェル１４と外側シェル１６との間に配置されてチャンバ１２の熱効率を高める。通気孔２０も設けられて、シェル１４とシェル１６との間に形成された断熱領域の通気を行う。冷凍チャンバ１２は、図１に示すように、レッグ２２で支えられた独立ユニットである。
【０００６】
液体窒素が望ましい冷却剤２４が、冷却剤注入口２６を利用して冷凍チャンバ１２に入る。冷却剤２４が、注入口２６を介してチャンバ１２へと導かれて冷凍チャンバの液体冷却剤の所定のレベルを維持する。なんとなれば、いくらかの冷却剤２４が、蒸発によってまたは生産に付随する他の手段によって失われることがあるからである。冷凍チャンバ１２において液体冷却剤２４の表面から蒸発した気体の冷却剤は、主に真空アセンブリ３０と協働する出口ポート２９を介して、主として大気に放出される。真空アセンブリ３０は、ベンチュリノズルの形であってもよい。凍結小粒子群５６の抽出は、冷凍チャンバ１２の底部に合わされた製品出口３２を介して行われる。
【０００７】
調整ドア３８を備えた周囲空気吸入ポート２８及び調整ドア３９を備えた出口ポート２９が設けられて、液体冷却剤２４の表面から蒸発する気体の冷却剤のレベルを調整して、過度の圧力が処理装置１０内で蓄積せずかつ供給アセンブリ４０の液体組成物の凍結が生じない。
【０００８】
供給トレイ４８は、送出源５０から液体組成物を受け取る。通常は、ポンプ（図示せず）が、送付チューブ５２を介して供給トレイ４８に液体組成物を押しやる。例えば供給アセンブリ４０において詰まりを生じさせないほど十分小さいサイズの粉末香料または他の添加物などといった、全てが液体でなければならないというわけではないいくつかの構成物が、供給トレイ４８への移送のために所定濃度で混合されることを、事前混合装置５４が可能にする。
【０００９】
凍結された製品の均一の大きさに成された小粒子群５６を生成するために、液体組成物の均一の大きさに成された液滴５８が、ガス拡散チャンバ４６を介して冷凍チャンバ１２に供給されることが必要である。供給トレイ４８は、所望の特徴の液滴５８を形成する供給アセンブリ４０を考慮して設計される。凍結された製品は小粒子群の形をとり、小粒子群は、液体組成物の液滴５８がガス拡散チャンバ４６において冷媒蒸気にかつその次に冷凍チャンバ１２の液体冷却剤２４に接触する場合に形成される。小粒子群５６が形成された後に、小粒子群５６はチャンバ１２の底部に落下する。搬送システムが、出口３２でチャンバ１２の底部に接続していて、小粒子群５６をその後の搬送及び飲食のための包装及び分配ネットワークへかき出すかまたは運ぶ。出口３２に到達した後に、小粒子群５６は完全に自由に流動しかつくっつかない。
【００１０】
真空アセンブリ３０が空気吸入口２８及び調整ドア３８と協働し、吸入口を介してかつ供給アセンブリ４０の周囲で周囲空気が流れて液体組成物がその中で凍らないことを確実にする。このことは、ガス拡散チャンバ４６の反対側に真空アセンブリ３０及び空気吸入口２８を搭載して、真空アセンブリ３０によって抽出される入来周囲空気が供給アセンブリと調整されるということによって実現される。この構成では、周囲空気を十分な温度に暖める供給アセンブリの周りで周囲空気が流れて、供給アセンブリフローチャネルにおいて冷凍液体組成物が形成されるのを妨げる。通常エアコンプレッサの形をとる空気源６０が、真空アセンブリ３０に取り付けられて、適当な吸引を提供して必要な周囲空気流を生成する。
【００１１】
このように、本発明の小粒子群５６の凝固点を高くすることが、本発明の目的である。これは、上述のように時折＋１０°Ｆに上昇する−１０°Ｆと＋０°Ｆとの間の温度で変動する家庭用冷凍庫または従来の食料乳製品冷凍庫のいずれかにおいて、小粒子群５６を保存し得るということが本発明の商業的な利点だからである。これを実現する一つの方法は小粒子群５６を形成する液体組成物の凝固点降下を減じることであるが、本発明はそのことに限定されて考えられるべきではない。
【００１２】
たいていのアイスクリームは、空気、水、乳脂肪、無脂肪乳固形分（ＮＭＳ）、甘味料、安定剤、乳化剤及び香料から成る。米国農務省（ＵＳＤＡ）によって規定されるように、撹拌しながら、少なくとも１０％の乳脂肪及び２０％の全乳固形分（ＴＭＳ）を含んでいる低温殺菌されたアイスクリームミックスを凍らせることによって製造される。完成したアイスクリーム製品は、少なくとも４．５ｌｂ／ｇａｌの重さであって１ガロン毎に少なくとも１．６ｌｂの食品固形分または全固形分（ＴＳ）を含まなければならず、さらに最小全食品固形分が３５．６％でなければならない。これらの限界値を下回ることは許されず、そうした場合には完成された製品がアイスクリームと表示されてはいけない。
【００１３】
小粒子群５６を生成する本発明のアイスクリームミックスの凝固点は、上記の成分のうちの１つ以上に対する調整をすることによって高くすることができる。さらに、いくらかの調整は互いに組み合わせるとうまく機能する。第１の成分は無乳固形分（ＮＭＳ）含有量であり、第２は安定剤、第３は乳化剤、第４は全固形分（ＴＳ）含有量、第５番目でたぶん最も複雑な成分は甘味料含有量である。
【００１４】
［無乳固形分（ＮＭＳ）］
ＮＭＳまたは乳清固形分は、アイスクリームの質感をさらによくし、ボディ及び噛みごたえを与えるのに役立ち、さらに乳脂肪より安価であるかもしれない。しかしながら、乳脂肪はＮＭＳに代替されてもよいが、ＵＳＡ連邦政府の要件下で１４％までだけである。加工乳清製品を含む乳清固形分もＮＭＳに代替されてもよいが、ＵＳＡ連邦政府の要件下でミックス全体において全ＮＭＳの２５％以上代替されない。
【００１５】
卵黄固形分も、本発明の範囲内でＮＭＳとして用いられてもよい。卵黄固形分は、快い香りを与えて、得られるアイスクリームのボディ及び質感も改良する。卵黄固形分はまた、乳化剤に同様に作用し得る、恐らくはレシチン-タンパク質複合体の中に存在しているレシチンにより、脂肪構造形成を改善する。卵黄固形分は凝固点降下にほとんど影響がなく、栄養価において高いが、残念なことに、ミックスのコストを増加させ得る。
【００１６】
乾燥乳清固形分がまた、本発明のアイスクリームミックスの範囲内で、ＮＭＳとして用いられてもよい。なんとなれば、それらは比較的安価だからである。乳清は、ミルクの水分部分であって、ミルクの中の大部分の乳糖を含む。説明した様に、ＵＳＡの連邦規格はＮＭＳの２５％までの乳清固形分の代替を認める。しかしながら、未加工の乳清によって、完成したアイスクリーム製品により低い凝固点及びザラザラした粒状の感触の可能性が生じることがあり得る。このことに対処するために、高タンパク質、還元ラクトース含有量及びより高い分子量を有するように加工されている数多くの乳清製品が利用できる。このより高い分子量は、言い換えると、これらの加工乳清製品がミックス全体の凝固点降下を減じることを意味する。
【００１７】
より望ましい特徴を有するように乳清を加工する１つの手段は、高タンパク乳清などの高い分子量を有する成分をろ過する一方で、例えば水、塩及びラクトースなどの低い分子量を有する成分を通す膜に乳清溶液が繰り返し通される、限外ろ過法として公知のプロセスを介することである。この処理が、乳清タンパク質濃縮物（ＷＰＣ）として公知の製品をもたらす。
【００１８】
［安定剤］
本発明のアイスクリームにおいて安定剤を使用する主な目的は、混合粘性を高め、ミックスを安定させて乳清の遊離または分離を防ぎ、特に熱ショックとしても公知の温度変動の期間である保存の間氷及びラクトースの結晶成長を阻止するかまたは小さくし、製品からパッケージまたは大気への湿分移動を遅らせ、製品に均一性を与えて融解を食い止め、さらに飲食の間質感の滑らかさを提供することである。小粒子群５６内のより小さい氷晶によって、得られるアイスクリーム製品により良い風味及び口あたりが生じるので、氷晶成長を遅らせることは特に価値がある。
【００１９】
本発明の安定剤は、純粋で何の変化ももたらさない風味も有していなければならずかつ所望のアイスクリームの風味に結合してはならない。安定剤は最初の凍結の時に氷結の大きさにほとんどかまたは全く影響を与えないが、それらは、（解凍して再凍結が起きる）再結晶の間、氷晶成長の速度を限定する。これは、氷晶自体への表層吸着を含み、温度変動の間成長している氷晶の表面に水が拡散し得る速度を変更し、さらに、成長している氷晶の表面を避けて溶質及び高分子が拡散する速度を変更するといった、一連の要因によるものである。
【００２０】
さらに、多くの魚、昆虫、バクテリア及び植物は、凝固点を降下させ（不凍化タンパク質）かつ／または氷の再結晶化率に抵抗する（氷構造たんぱく質またはＩＳＰ）ことができる分泌たんぱく質群によって、それらの自然環境において凍結に耐えるかまたは避けることができる能力を有する。ＩＳＰが安定剤としてまたは安定剤を支持するためにアイスクリームミックスに導入される場合に、ＩＳＰは結晶の表面に吸着して、その氷晶の表面で氷の更なる成長を抑止する。安定剤が十分に有効でないかまたはその形成において望ましくないＩＳＰが所望される。
【００２１】
本発明のアイスクリームミックスにおいて、用いられる他の種類の安定剤はカラギーナンであって、それは二次的親水コロイドとして働いて、所望されない状態が他の安定剤の非互換性によって生じる、アイスクリームミックスの乳清の遊離または分離を妨ぐ。典型的使用レベルで、カラギーナンは以前に言及した低温殺菌方法の一部として熱される熱いアイスクリームミックスの粘性に、ほとんど貢献しない。しかしながら、アイスクリームミックスが冷えるにつれて、安定剤カラギーナンは約４０℃で、コイル巻きかららせん巻きへの立体構造変化を受ける。らせん形状によって、粘性を増しかつ剪断力によって容易に壊される弱いゲルを生成する製品構造が形成される。このゲルは浮遊状態における分散粒子を保持することができ、冷却するにつれてそれはカゼインミセルを安定させてさらなる相の分離を防止するのを助けることができる。これは、アイスクリームミックスにおけるタンパク質及び多糖類の豊富な相の分離に対する抵抗力を改善して、得られるアイスクリームの融解に対する抵抗力を改善する。
【００２２】
他の機能の中で、安定剤はまた、アイスクリームミックスの中に時々現れる自由水を吸収することに関与する。分解防止剤も、質感、ボディ、堅さを与えるために用いられ、アイスクリームの融解特性を変える。これらは本発明の粒子状アイスクリームなどの粒子状アイスクリームにおいて特に重要である。なんとなれば、小粒子群５６を球状に形成して、そこから生成される得られる自由に流動する特性が商業上の成功に重要だからである。安定剤は、まだ凍結していないいかなる自由水をも束ねて、さらに、従来のアイスクリームにおいてまたは冷凍庫に長期にあるアイスクリームにおいてよりしばしば見出される大きい望ましくない結晶サイズへその自由水が凍結するのを防止することによってこのことを実現する。
【００２３】
［乳化剤］
乳化剤は本発明のアイスクリームミックス内で、安定剤と通常一体になるが、乳化剤は安定剤と非常に異なる機能を果たす。乳化剤は、自然に混ざらない２つの液体の安定した懸濁を生成するために用いられる。アイスクリームでは、２つの液体は、脂肪溶液及び水である。アイスクリームのコロイド構造は単純なエマルションとしてのミックスから始まり、部分的に結晶した脂肪球の離散相がタンパク質及び界面活性剤から成る界面層、及び水によって囲まれる。これらの成分を安定して懸濁させるために、乳化剤が用いられる。乳化剤はアイスクリームミックス中の脂肪／水の界面張力を低下させ、脂肪球表面からタンパク質の置換を生じ、そこで脂肪球の安定性を次々に減じて小粒子群５６の凍結プロセスの間その脂肪球の部分的な結合を可能にする。この部分的な結合は、完成したアイスクリーム製品内で質感及び融解特性に貢献するのを助ける脂肪構造の形成をもたらす。アイスクリームの質感は重要な品質属性である。なんとなれば、質感は構造の感覚的明示だからである。
【００２４】
凍結段階の間、氷晶の別の分散相がアイスクリームミックスのエマルション内で形成される。気泡及び氷晶は、通常２０μＭから５０μＭの大きさで変動して、温度に依存する不凍結相によって囲まれる。さらに、説明した様に、部分的に結晶した脂肪相が凍結プロセスの間部分的な結合を受けて、塊にされた脂肪体のネットワークを生じ、それは気泡を部分的に囲んでいくぶん固体様の構造を生じさせる。乳化剤はモノグリセリド及びジグリセリドを含んでもよいが、本発明内でジグリセリドがそのより高い原子量のために好適である。グリセリドの概念は、後に更に詳細に検討されるが、グリセリドはしばしば甘味料と関係があると言い直すことで十分である。このように、用いる甘味料のタイプによって、甘味料もまた、乳化剤の機能を果たすことができる。
【００２５】
［一般的な凝固点］
次のパラメータである全固形分（ＴＳ）を理解するために、特に凍結プロセスを説明することが必要である。アイスクリームの凝固点は、その中の水溶性成分の濃度に依存している。甘味料固形分及びラクトース濃度の量は、あらゆるアイスクリームミックスの凝固点に影響を及ぼし得る。しかしながら、潜熱が水から除去されて氷晶が形成される場合に、新しい凝固点が残りの溶液に対して定められる。なんとなれば、それは水溶性成分に関してより濃縮されるようになったからである。ますます水が氷に変えられ、残りの流体相がますます粘りけがあるようになる。なんとなれば、氷は本質的に純粋な水であって、そこから他の分子が氷晶形成の間排除されるからである。従って、アイスクリームミックスの不凍結相の凝固点が下げられる。
【００２６】
凍結したアイスクリームにおいて、凝固点は水の結晶化及び溶質の濃度（凍結濃縮と称される）によって連続的に低下させられ、ミックスの温度は下がり続けるが、ゆっくりした速度で下がる。このように、前記の冷却剤２４（図１）は、結晶化による融解潜熱だけでなく、氷晶スラリーの温度を下げるのに必要な顕熱をも除去しなければならない。
【００２７】
溶かされた物質の濃度が、最初の水の約１８−２０％だけ凍結しないままであるポイントまで高くなる場合に、ミックスの凝固点はそれ以上氷が形成されない温度に達する。このポイントは、しばしばガラス転移温度と呼ばれている。この状態内で、極低温であってさえ、アイスクリーム内の水は完全に凍結するはずがない。通常の製造温度及び貯蔵温度で、水のかなりの部分は液状のままであって、アイスクリームの安定性に良い影響を与える要因である。アイスクリームミックスがガラス状態に至るときに、ＩＳＰの導入が指示を助けることができる。
【００２８】
とはいえ、凍結の間氷の正確な量を形成することは、高品質のアイスクリームを保証するのに十分でない。氷晶の平均的大きさ及び大きさの分布はアイスクリームの滑らかさ及び食用の品質に重大な影響を有する。本発明の凍結処理は、意図的に大部分が小さい結晶を生成して滑らかな口あたりを有するアイスクリームを生産する。これは、一つにはアイスクリームの液滴５８が小粒子群５６へと凍結される速度による。凍結処理が非常に速くてせいぜいおそらく２分しかかからないので、氷晶はもっと急速に生じかつもっとずっと小さい。本願明細書において言及される多くの他の要因も、小粒子群５６内でより小さい氷晶の形成をもたらす。
【００２９】
多くの要因がアイスクリームの口あたりに影響するが、氷晶の大部分が大きさにおいて５０μＭより小さく、できれば２０μＭ前後でなければならないとの見方が有力である。多くの結晶がこれより大きい場合、アイスクリームは粗いか氷状であると理解される。
【００３０】
［全固形分（ＴＳ）］
全固形分（ＴＳ）は、アイスクリームミックス内の水を置換し、それによって栄養価及びミックス粘度を増し、ボディ及び質感を改良する。例えば、卵黄固形分は、得られるアイスクリームの凍結時間を減少させることができる。全固形分の割合を増やすことは、得られるアイスクリームの凍結した水の割合を減少させ、それは味及び質感を改良する。全ての水が凝固点降下時の添加された溶質の影響によって凍結するとは限らないので、凍結したアイスクリームでは、水は液体及び固体の両方として存在する。固形／液体の割合は、アイスクリームの固さに影響を及ぼす。
【００３１】
［甘味料］
砂糖が溶液の中で分離しないということは公知であって、異なる砂糖を含む溶液の凝固点は、それらの濃度及び分子量から正確に計算され得る。多くのアイスクリームミックスは甘味料としてサッカロースを使用する。サッカロースは２．５°Ｆの凝固点降下を有する。この凝固点降下は、もしかすると他の砂糖または甘味料との組み合わせにおいて、サッカロースの代わりにスクラロースを用いることによって下げることができる。この種の代替は、凝固点を上げることができる（凝固点降下を下げることができる）。
【００３２】
スクラロースは、砂糖をノーカロリで非糖質の甘味料に変換することによって生成される。図２Ａ及び２Ｂに示すように、この変換プロセスは、サッカロース分子上の３つの水素・酸素（ヒドロキシ）グループを３つの塩素原子と選択的に置換する。これは砂糖内のサッカロース（図２Ａ）をスクラロース（図２Ｂ）に変換する。スクラロースは本質的に不活性で、サッカロースより高い分子量を有する。これは、ヒドロキシグループの原子量がほぼ１７であるが、塩素の原子量はほぼ３５．３であるので、その結果ほぼ１８．３原子ユニットの違いを生じるからである。この相違を３倍することは、スクラロース及びサッカロースの分子量においてかなりの相違が存在することを意味する。結果は砂糖のような味がする安定した甘味料であるが、そのより高い分子量のために、サッカロースより低い凝固点降下を有する。
【００３３】
飲食後は、スクラロースはカロリーがないのでエネルギーとして分解されることなく、人体を通過する。スクラロースは、砂糖より６００倍甘いと考えられ、低温殺菌の間安定したままで、アイスクリームミックスの温度を４０°Ｃに上げることができる。しかしながら、スクラロースはサッカロースよりかなり甘いので、サッカロースと異なり、ＮＦＳまたはＴＳとしてスクラロースを同様に用いることは難しい。このことは、特定の甘さを実現するために必要なスクラロースの量がサッカロースに満たないいくつかの等級だからである。このように、かさ容積においてスクラロースを用いるいかなる試みも、得られるアイスクリームミックスを過度に甘くするだろう。
【００３４】
スクラロースは砂糖から生成されるが、人体はスクラロースを砂糖または糖質と認識しない。また、スクラロースは人体によって代謝されないので、ノンカロリーであって、血糖値レベルに影響を及ぼさない。スクラロースはまた、糖質代謝またはインスリン分泌に影響を及ぼさない。
【００３５】
ポリオールとして公知の一群の糖アルコールが存在する。これらのポリオールは、糖とアルコールとの間のちょっとした化合物である。ポリオールにはエリトリトール、キシリトール及びマルチトールが含まれる。アイスクリームミックス中にこれらの特定の糖アルコールを含めることは、非常に低い血糖インデックスを生じ、それは糖尿病患者に適している。しかしながら、甘味料として適当なことに加えて、これらの糖アルコールは、賦形剤／充てん剤としてまたはＮＭＳとして機能することもでき、さらに氷晶抑制剤の機能を果たすこともできる。同様に、ポリオールは虫歯の原因とならない。これは、砂糖及びスターチを破壊して歯のエナメル質損失及び空洞形成に至る特定の酸を生成する口中のバクテリアによる代謝にポリオールが抵抗するからである。ポリオールは、したがって、非齲蝕原性である。
【００３６】
甘味料として本発明の範囲内で役立つ１つのポリオールはエリトリトールであって、それは優れた熱安定性を有する。エリトリトールは、１６０°の高い温度でさえ分解しない。これは、アイスクリームミックスの準備において必要なステップである低温殺菌プロセスの間有利である。しかしながら、図３に示すように単糖類であって、エリトリトールはサッカロースより低い分子量を有して、4つの炭素原子だけを有する。
【００３７】
エリトリトールは、糖尿病がある人々にとっても安全である。一回の服用及び１４日の臨床研究は、エリトリトールが血清ブドウ糖またはインシュリンレベルに影響を及ぼさないということを示す。糖尿病がある人々に実施された臨床研究は、糖尿病がある人々に対して特に処方された食品においてサッカロースに換えてエリトリトールが安全に用いられると結論を出している。
【００３８】
本発明で甘味料として用いられる別のポリオールはキシリトールであり、図４で示すように、６つではなく５つの炭素原子を有している。キシリトールの５-カーボン分子は、口中バクテリアが消化するのが非常に困難な強い化学結合を有する。このように、キシリトールを含んでいる食品が飲食されると、これらの口中バクテリア集団は兵量攻めにされて衰える。従って、キシリトールを含んでいる食品は、ほとんど虫歯を生じない。
【００３９】
本発明において用いられる別のポリオールは、マルチトールである。マルチトールも、水素化マルトースとして公知であって、サッカロースと同程度の分子量を有する二糖類である。
【００４０】
ポリデキストロースは、粘性に影響を及ぼすことなく有意の濃度で用いられ得る低カロリーの充てん剤である。しかも、その高分子量のため、サッカロースよりかなり小さい凝固点降下を有する。
【００４１】
デキストロースは、単糖類であって、二糖類であるサッカロース、マルトースまたはラクトースより大きい凝固点降下を生じる。しかしながら、ごく一部分で、デキシトロースがまた、凝固点に顕著に影響を及ぼすことなく、本発明のアイスクリームミックス内で成分として用いられ得る。最後に、アスパルテーム、アセサルフェームＫ、ネオテーム及びサッカリンも本発明の範囲内で甘味料として用いられてもよい。ネオテームは、サッカロースより非常に高い分子量（Ｃ２０  Ｈ３０  Ｎ２  Ｏ５）を有するので、特に有利である。
【００４２】
本発明の様々な態様が、その好適実施例を特に参照して詳細に説明されるが、本願明細書で説明される本発明の精神及び目的の範囲内で変化形が達成され得るということが理解されるだろう。以下の請求項で示すように、様々な変更が本発明の精神と範囲から逸脱することなく、本発明のシステムの構成及びオペレーションにおいてなされてもよいということが予想される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の断面立面図である。
【図２Ａ】サッカロース分子を示す。
【図２Ｂ】スクラロース分子を示す。
【図３】エリトリトール分子を示す。
【図４】キシリトール分子を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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