СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУЛЬОННОЙ ТАБЛЕТКИ ИЛИ БУЛЬОННОГО КУБИКА
METHOD FOR PRODUCING A STOCK TABLET OR A STOCK CUBE

Область техники
Изобретение относится к способу получения для производства бульонной таблетки или бульонного кубика. В частности, изобретение относится к способу производства бульонной таблетки или бульонного кубика, причем по меньшей мере 5 мас.% гигроскопичных аморфных ингредиентов инкапсулированы жиром, и при этом содержание жира в инкапсулированных гигроскопичных аморфных ингредиентах составляет от 22 до 80%.
Предпосылки создания изобретения
Бульонная таблетка или бульонный кубик широко применяется в качестве концентрата для приготовления бульона, отвара или супа. Бульонную таблетку или бульонный кубик обычно добавляют в горячий водный раствор, позволяя им раствориться. Кроме того, бульонную таблетку можно использовать при приготовлении других блюд в качестве приправы. Время растворения бульонных таблеток или бульонных кубиков очень зависит от степени уплотнения, которая может измеряться/выражаться твердостью такого продукта. Прессование порошков с приданием правильной формы обеспечивает некоторые преимущества в плане коммерческой реализации (например, уменьшение объема, оптимизацию использования упаковочного материала, срок хранения и удобство). У пользователей бульона в твердой форме сформировалась привычка крошить таблетку или кубик в блюдо в процессе приготовления для обеспечения хорошего распределения и/или сокращения времени растворения в воде для варки. Такое крошение является одним из свойств, которые нужно обеспечить в течение срока хранения, поэтому необходимо предотвратить последующее затвердение таблетки или кубика. Минимальная твердость необходима для того, чтобы обеспечить возможность упаковки таблетки. Максимальная твердость гарантирует, что обычный пользователь может раздавить таблетку пальцами без использования дополнительных инструментов или приспособлений. Установлена непосредственная связь между сыпучими порошками, не имеющими связующих свойств, и порошками со связующими свойствами, и общая текстура определяется степенью таких взаимодействий и условиями окружающей среды, которые имеют место в процессе получения, хранения, дистрибуции и использования. Типичная бульонная таблетка или бульонный кубик содержит соли, усилители вкуса, такие как глутамат натрия, сахара, крахмал или муку, жир, вкусоароматические компоненты, овощи, мясные экстракты, специи, красители и т. д. Количества соответствующих соединений могут изменяться в зависимости от конкретного назначения продукта, рынка или вкусов потребителя, на которого он ориентирован. Традиционный способ получения бульонных таблеток или бульонных кубиков включает смешивание порошкообразных компонентов бульона с жиром и регулируемыми количествами масла и прессование смеси в форме таблетки.
Потребители проявляют все большую озабоченность в связи потенциальными проблемами, связанными с глутаматом натрия. Многие из них признают глутамат натрия вредным для здоровья (Синдром китайского ресторана), и поэтому его следует заменить более натуральными ингредиентами, такими как экстракт из дрожжей, экстракты бактерий, гидролизованные растительные белки, растительные экстракты и овощные порошки. Эти аморфные порошки обладают высокой гигроскопичностью, что приводит к нежелательному последующему затвердению таблетки или кубика в течение срока хранения. Термин «гигроскопичность» описывает, насколько легко определенный материал поглощает влагу в условиях изменения относительной влажности. В промышленности термин «гигроскопичность» обычно используется в отношении материалов, которые становятся проблемными при повышении относительной влажности. Например, гигроскопичными называются порошкообразные пищевые концентраты, которые демонстрируют липкость и слеживание, обусловленные влажностными условиями хранения.
Поведение аморфного вещества при увеличении содержания воды (или повышении температуры) может быть показано с помощью диаграммы его состояния. Типовая диаграмма состояния иллюстрирует температуру стеклования материалов (Tg) относительно содержания в них воды или активности воды. При превышении температуры стеклования аморфный материал переходит из твердого стеклообразного состояния в вязкое. Таким образом, диаграмма основного состояния обеспечивает индикацию стабильности стеклообразного состояния. Вязкое состояние вызывает проблемы во время обработки/изготовления и приводит к появлению мостикового образования в прессованных кубиках, что в свою очередь обуславливает эффект последующего затвердения, особенно после повторного понижения Tg.
Следовательно, в данной области и пищевой промышленности существует насущная потребность в обеспечении лучшего решения или по меньшей мере альтернативы для способа получения для производства бульонной таблетки или бульонного кубика с использованием гигроскопичных аморфных ингредиентов.
Изложение сущности изобретения
Целью настоящего изобретения является улучшение уровня техники или по меньшей мере обеспечение альтернативы для способа получения для производства бульонной таблетки или бульонного кубика, причем:
i) бульонная таблетка или бульонный кубик обладает хорошим крошением;
ii) минимальная твердость, необходимая для того, чтобы обеспечить возможность упаковки таблетки, составляет 80 Н;
iii) можно обеспечить срок хранения более 12 месяцев с сохранением органолептических свойств и предотвратить или по меньшей мере обеспечить низкое последующее затвердение таблетки в течение срока хранения;
iv) можно обеспечить пользователю возможность раскрошить таблетку для ускорения растворения.
Цель настоящего изобретения достигается посредством объекта изобретения, представленного в независимых пунктах формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения идея настоящего изобретения получает дополнительное развитие.
Соответственно, в первом аспекте настоящего изобретения предложен способ получения бульонной таблетки или бульонного кубика, включающих от 5 до 35% гигроскопичных аморфных ингредиентов (от массы композиции), от 30 до 80% кристаллических ингредиентов (от массы композиции), от 0,5 до 40% негигроскопичных аморфных ингредиентов (от массы композиции) и от 5 до 20% жира (от массы композиции), включающий:
a) смешивание всех ингредиентов;
b) необязательно хранение смеси;
c) прессование бульонной таблетки или бульонного кубика;
d) упаковку бульонной таблетки или бульонного кубика;
который отличается тем, что гигроскопичные аморфные ингредиенты инкапсулированы жиром или по меньшей мере частью жира, и при этом содержание жира в инкапсулированных гигроскопичных аморфных ингредиентах составляет от 22 до 80%.
Второй аспект изобретения относится к способу снижения последующего затвердения бульонной таблетки или бульонного кубика, включающих по меньшей мере 5% гигроскопичных аморфных ингредиентов (от массы композиции), инкапсулированных жиром, и при этом содержание жира в инкапсулированных гигроскопичных аморфных ингредиентах составляет от 22 до 80%.
Неожиданно авторы изобретения обнаружили, что применение инкапсулированных жиром гигроскопичных аморфных ингредиентов, где по меньшей мере 5% гигроскопичных аморфных ингредиентов (от массы композиции) инкапсулированы жиром и где содержание жира в инкапсулированных гигроскопичных аморфных ингредиентах составляет от 22 до 80%, соответствует требуемому способу и ожиданиям потребителей, причем:
- бульонная таблетка или бульонный кубик обладает хорошей твердостью, чтобы обеспечить возможность упаковки;
- таблетка легко крошится в соответствии с предпочтениями потребителей;
- таблетка устойчива при хранении более 12 месяцев и демонстрирует пониженное последующее затвердение по сравнению с неинкапсулированными гигроскопичными аморфными ингредиентами;
- инкапсулированные жиром или частью жира гигроскопичные аморфные ингредиенты отличаются хорошей обрабатываемостью.
Подробное описание
Настоящее изобретение относится к бульонной таблетке или бульонному кубику, включающим от 5 до 35% гигроскопичных аморфных ингредиентов (от массы композиции), от 30 до 80% кристаллических ингредиентов (от массы композиции), от 0,5 до 40% негигроскопичных аморфных ингредиентов (от массы композиции) и от 5 до 20% жира (от массы композиции), и способу, включающему:
a) смешивание всех ингредиентов;
b) необязательно хранение смеси;
c) прессование бульонной таблетки или бульонного кубика;
d) упаковку бульонной таблетки или бульонного кубика;
который отличается тем, что гигроскопичные аморфные ингредиенты инкапсулированы жиром или по меньшей мере частью жира, и при этом содержание жира в инкапсулированных гигроскопичных аморфных ингредиентах составляет от 22 до 80%.
Термин «бульонная таблетка» или «бульонный кубик» относится к таблетке или кубику, полученным путем прессования сыпучего бульонного порошка в форму таблетки или кубика.
Термин «кристаллические ингредиенты» в соответствии с настоящим изобретением означает по меньшей мере один ингредиент из соли, глутамата натрия, сахара или безводной лимонной кислоты, предпочтительно соли или сахара. Бульонная таблетка или бульонный кубик содержит от 30 до 80% (от массы композиции) кристаллических ингредиентов по меньшей мере одного из соли, глутамата натрия, сахара или безводной лимонной кислоты, предпочтительно от 35 до 75%, предпочтительно от 35 до 70%, предпочтительно от 40 до 65%, предпочтительно от 45 до 65%, более предпочтительно от 50 до 65% (от массы композиции) кристаллических ингредиентов по меньшей мере одного из соли, глутамата натрия или сахара, предпочтительно соли или сахара. Соль предпочтительно представляет собой хлорид натрия, но может также содержать другие пищевые соли, способные придавать или усиливать ощущение соленого вкуса, как в случае хлорида калия. В дополнительном варианте осуществления композиция содержит соль в количестве в диапазоне от 20 до 58% (от массы композиции), предпочтительно от 30 до 55%, предпочтительно от 35 до 50%, предпочтительно от 40 до 50% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит глутамат натрия в количестве в диапазоне от 0 до 25% (то массы композиции), предпочтительно от 0 до 20%, предпочтительно от 0 до 15%, предпочтительно от 0,5 до 25%, предпочтительно от 0,5 до 15%, предпочтительно от 5 до 10% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит сахар в количестве в диапазоне от 0 до 20% (от массы композиции), предпочтительно от 0 до 15%, предпочтительно от 0,5 до 15%, предпочтительно от 2 до 10% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит безводную лимонную кислоту в количестве в диапазоне от 0 до 5% (от массы композиции), предпочтительно от 0,1 до 3%, предпочтительно от 0,1 до 2% (от массы композиции).
Термин «гигроскопичные аморфные ингредиенты» в соответствии с настоящим изобретением означает ингредиенты, которые имеют Tg в диапазоне от -5°C < Tg < 60°C при 0,1 < aw < 0,6, предпочтительно Tg в диапазоне 10°C < Tg < 45°C при 0,2 < aw < 0,5, предпочтительно Tg в диапазоне 10°C < Tg < 40°C при 0,2 < aw < 0,5, более предпочтительно Tg в диапазоне 10°C < Tg < 40°C при 0,2 < aw < 0,4. Бульонная таблетка или бульонный кубик включает в себя от 5 до 35% (от массы композиции) гигроскопичных аморфных ингредиентов в соответствии с настоящим изобретением, что означает по меньшей мере один ингредиент из экстракта из дрожжей, растительного порошка, животного экстракта, экстракта бактерий, растительного экстракта, мясного порошка, реакционного ароматизатора или гидролизованного растительного белка или их комбинации, предпочтительно от 7 до 35%, предпочтительно от 8 до 35%, предпочтительно от 9 до 35%, предпочтительно от 10 до 30%, предпочтительно от 10 до 25%, предпочтительно от 10 до 20%, предпочтительно от 5 до 25%, предпочтительно от 5 до 15% (от массы композиции). Предпочтительно гигроскопичные аморфные ингредиенты в соответствии с настоящим изобретением означают по меньшей мере один ингредиент из экстракта из дрожжей, куриного экстракта, лукового порошка, чесночного порошка, порошка корня сельдерея, томатного порошка, экстракта бактерий, реакционного ароматизатора или их комбинации. Экстракт бактерий описан в WO2009040150 или WO2010105842. Растительный экстракт описан в WO2013092296. Растительный порошок означает по меньшей мере один ингредиент из лукового порошка, чесночного порошка, томатного порошка, порошка корня сельдерея или их комбинации. В дополнительном варианте осуществления композиция содержит экстракт из дрожжей в количестве в диапазоне от 0 до 15% (от массы композиции), предпочтительно от 1 до 15%, предпочтительно от 1 до 10%, предпочтительно от 1 до 7%, предпочтительно от 2 до 6% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит растительный порошок в количестве в диапазоне от 0 до 15% (от массы композиции), предпочтительно от 0,1 до 15%, предпочтительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 1 до 10%, предпочтительно от 1 до 7% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит животный экстракт в количестве в диапазоне от 0 до 15% (от массы композиции), предпочтительно от 0,1 до 15%, предпочтительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 0,1 до 5% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит экстракт бактерий в количестве в диапазоне от 0 до 15% (от массы композиции), предпочтительно от 0,1 до 15%, предпочтительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 1 до 10%, предпочтительно от 2 до 8% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит растительный экстракт в количестве в диапазоне от 0 до 15% (от массы композиции), предпочтительно от 0,1 до 15%, предпочтительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 0,1 до 5% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит мясной порошок в количестве в диапазоне от 0 до 15% (от массы композиции), предпочтительно от 0,1 до 15%, предпочтительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 0,1 до 5% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит реакционный ароматизатор в количестве в диапазоне от 0 до 15% (от массы композиции), предпочтительно от 0,1 до 15%, предпочтительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 0,1 до 5% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит гидролизированный растительный белок в количестве в диапазоне от 0 до 15% (от массы композиции), предпочтительно от 0,1 до 15%, предпочтительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 1 до 10%, предпочтительно от 2 до 8% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит куриный экстракт в количестве в диапазоне от 0 до 5% (от массы композиции), предпочтительно от 0,5 до 5%, предпочтительно от 1 до 3% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит луковый порошок в количестве в диапазоне от 0 до 10% (от массы композиции), предпочтительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 0,1 до 5%, предпочтительно от 1 до 5% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит порошок корня сельдерея в количестве в диапазоне от 0 до 10% (от массы композиции), предпочтительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 0,1 до 5%, предпочтительно от 1 до 5% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит томатный порошок в количестве в диапазоне от 0 до 10% (от массы композиции), предпочтительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 0,1 до 5%, предпочтительно от 1 до 5% (от массы композиции).
Термин «негигроскопичные аморфные ингредиенты» в соответствии с настоящим изобретением характеризуется Tg по меньшей мере 60°C при 0,1 < aw < 0,6, предпочтительно Tg от 60 до 250°C при 0,1 < aw < 0,6. Если гигроскопичный аморфный ингредиент имеет Tg в диапазоне 10°C < Tg < 45°C при 0,2 < aw < 0,5, негигроскопичные аморфные ингредиенты имеют Tg в диапазоне по меньшей мере 45°C при 0,2 < aw < 0,5, предпочтительно Tg в диапазоне от 45 до 250°C при 0,2 < aw < 0,5. Если гигроскопичный аморфный ингредиент имеет Tg в диапазоне 10°C < Tg < 40°C при 0,2 < aw < 0,5, негигроскопичные аморфные ингредиенты имеют Tg в диапазоне по меньшей мере 40°C при 0,2 < aw < 0,5, предпочтительно Tg в диапазоне от 40 до 250°C при 0,2 < aw < 0,5. Если гигроскопичный аморфный ингредиент имеет Tg в диапазоне 10°C < Tg < 40°C при 0,2 < aw < 0,4, негигроскопичные аморфные ингредиенты имеют Tg в диапазоне по меньшей мере 40°C при 0,2 < aw < 0,4, предпочтительно Tg в диапазоне от 40 до 250°C при 0,2 < aw < 0,4. Негигроскопичные аморфные ингредиенты в соответствии с настоящим изобретением означают по меньшей мере один ингредиент из мальтодекстрина, крахмалов, муки, глюкозного сиропа, клетчатки или их комбинации. Бульонная таблетка или бульонный кубик содержит от 0,5 до 40% негигроскопичных аморфных ингредиентов (от массы композиции), состоящих из по меньшей мере одного из мальтодекстрина, крахмалов, муки или глюкозного сиропа, предпочтительно от 2 до 40%, предпочтительно от 5 до 40%, предпочтительно от 5 до 35%, предпочтительно от 5 до 30%, предпочтительно от 5 до 25%, предпочтительно от 5 до 20%, предпочтительно от 5 до 15% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит крахмалы и/или виды муки в количестве в диапазоне от 0 до 25% (от массы композиции), предпочтительно от 1 до 25%, предпочтительно от 1 до 15%, предпочтительно от 5 до 25%, предпочтительно от 5 до 20%, предпочтительно от 5 до 15%, предпочтительно от 5 до 10% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит глюкозный сироп в количестве в диапазоне от 0 до 15% (от массы композиции), предпочтительно от 1 до 15%, предпочтительно от 5 до 15% (от массы композиции). В дополнительном варианте осуществления композиция содержит мальтодекстрин в количестве в диапазоне от 0 до 15% (от массы композиции), предпочтительно от 1 до 15%, предпочтительно от 5 до 15% (от массы композиции).
«Жир» настоящего изобретения является твердым при комнатной температуре 25°C, предпочтительно при комнатной температуре 20°C. Жир в соответствии с настоящим изобретением означает, что при температуре 30°C содержание твердого жира составляет 35–75%, а скользящая точка плавления находится в диапазоне 42–69°C, предпочтительно при температуре 30°C содержание твердого жира составляет 45–65%, а скользящая точка плавления находится в диапазоне 44–65°C. Жир в соответствии с настоящим изобретением означает растительный и/или животный жир. В дополнительном варианте осуществления жир в соответствии с настоящим изобретением означает по меньшей мере один ингредиент из пальмового жира, фракционированного жира, фракционированного говяжьего жира, фракционированного куриного жира, водорослевого жира или масла ши. В дополнительном варианте осуществления композиция содержит жир в количестве в диапазоне от 5 до 20% (от массы композиции), предпочтительно от 5 до 17%, предпочтительно от 6 до 13% (от массы композиции).
Термин «инкапсуляция» в соответствии с настоящим изобретением означает образование слоя с очень мелкими частицами (менее от 300 мкм до 1000 мкм). Инкапсуляция направлена на защиту и контролируемое высвобождение активных молекул (гигроскопичных аморфных ингредиентов) при погружении в окружающую среду. Инкапсуляция не является агломерацией или грануляцией. Инкапсуляция должна быть выполнена с таким количеством жира, которое возможно/доступно в рецептуре, но оно не должно быть меньше, чем содержание жира, составляющее 20%, инкапсулированных гигроскопичных аморфных ингредиентов. В одном варианте осуществления изобретения содержание жира в инкапсулированных гигроскопичных аморфных ингредиентах составляет от 22 до 80%, предпочтительно от 25 до 80%, предпочтительно от 30 до 80%, предпочтительно от 35 до 80%, предпочтительно от 40 до 80%, предпочтительно от 35 до 70%, предпочтительно от 35 до 60%.
В дополнительном варианте осуществления композиция включает в себя заправки, травы или специи или их комбинацию в количестве в диапазоне от 0 до 30% (от массы композиции), предпочтительно от 0,1 до 30%, предпочтительно от 0,1 до 25%, предпочтительно от 0,1 до 20%, предпочтительно от 0,1 до 15%, предпочтительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 1 до 10%, предпочтительно от 0,1 до 5%, предпочтительно от 1 до 5% (от массы композиции). Термин «заправки, травы или специи или их комбинация» в контексте композиции означает кусочки петрушки, сельдерея, пажитника, любистока, розмарина, майорана, укропа, эстрагона, кориандра, имбиря, лемонграсса, куркумы, чили, имбиря, паприки, горчицы, чеснока, лука, куркумы, томата, кокосового молока, сыра, орегано, тимьяна, базилика, чили, паприки, душистого перца, перца халапеньо, белого молотого перца и черного перца.
В дополнительном варианте осуществления композиция содержит масло в количестве в диапазоне от 0 до 5% (от массы композиции), предпочтительно от 0,5 до 5% (от массы композиции), предпочтительно от 0,5 до 3% (от массы композиции). В предпочтительном варианте осуществления масло представляет собой растительное масло. Предпочтительно масло выбрано из группы, состоящей из подсолнечного масла, рапсового масла, хлопкового масла, арахисового масла, соевого масла, оливкового масла, кокосового масла или их комбинации; более предпочтительно оно представляет собой подсолнечное масло. Масло настоящей приправы является жидким при комнатной температуре 25°C, предпочтительно при комнатной температуре 20°C.
В одном варианте осуществления бульонная таблетка или бульонный кубик имеет твердость по меньшей мере 80 Н, предпочтительно по меньшей мере 90 Н, предпочтительно по меньшей мере 100 Н, предпочтительно по меньшей мере 110 Н, предпочтительно по меньшей мере 120 Н, предпочтительно от 80 до 400 Н, предпочтительно от 80 до 350 Н, предпочтительно от 80 до 300 Н, предпочтительно от 90 до 400 Н, предпочтительно от 90 до 350 Н, предпочтительно от 90 до 300 Н.
Последующее затвердение представляет собой увеличение твердости таблеток/кубиков вследствие изменений активности воды и/или температуры, особенно вследствие снижения активности воды и/или температуры, которое приводит к тому, что гигроскопичные аморфные материалы под воздействием температуры стеклования переходят из вязкого состояния в стеклообразное. Эффект последующего затвердения был существенно снижен в бульонных таблетках или бульонных кубиках настоящего изобретения, когда, например, их тестировали и подвергали воздействию циклов влажности, имитирующих влияние окружающей среды, которое часто испытывают на себе продукты в условиях реального рынка и в условиях хранения на частных складах. Результаты данных испытаний приведены ниже в разделе, посвященном проведению экспериментов.
В одном варианте осуществления бульонная таблетка или бульонный кубик подходит для хранения в течение более 12 месяцев и, следовательно, имеет активность воды менее 0,5, предпочтительно от 0,1 до 0,5.
Примеры
Изобретение дополнительно описано со ссылкой на следующие примеры. Следует учитывать, что примеры никоим образом не ограничивают изобретение.
Описание способов
Способ получения образца можно разделить на три основных стадии обработки: инкапсулирование гигроскопичных аморфных ингредиентов, смешивание бульонных масс и прессование бульонных таблеток.
Перед обработкой необходимо решить, какие материалы будут инкапсулированы.
Выбор материалов сердцевины
То, какие материалы рецептуры бульона будут инкапсулированы, определяют на основе их гигроскопичности. Ингредиенты относят к гигроскопичным, если для них характерна Tg в диапазоне -5°C < Tg < 60°C при aw 0,1 < aw < 0,6.
Кроме того, количество имеющегося в рецептуре жира и общее количество гигроскопичных аморфных ингредиентов определяют вид и количество ингредиентов, которые могут быть инкапсулированы.
Если общее содержание жира слишком мало, чтобы инкапсулировать все материалы, отнесенные к указанной выше категории, то в качестве наполнителя выбирают материалы с Tg в диапазоне 10°C < Tg < 45°C при aw 0,2 < aw < 0,5, предпочитая их материалам с более высокой Tg. Если не все ингредиенты указанной категории могут быть инкапсулированы, предпочтительно выбирают ингредиенты с Tg 10°C < Tg < 40°C при aw 0,2 < aw < 0,4.
Получение инкапсулированных жиром ингредиентов
Инкапсуляцию следует выполнять таким образом, чтобы гигроскопичные аморфные ингредиенты были предпочтительно полностью и однородно покрыты жиром.
Например, однородная инкапсуляция может быть обеспечена с помощью технологий образования оболочки вокруг сердцевины, таких как технология инкапсулирования в псевдоожиженном слое, или путем производства хлопьев жира с включением гигроскопичных ингредиентов.
Инкапсуляция в псевдоожиженном слое
Для инкапсуляции гигроскопичных аморфных веществ применяли аппарат для инкапсуляции в псевдоожиженном слое периодического действия (GPCG 15, Glatt GmbH, Германия). Эксперименты проводили с применение способа распыления сверху. Правильное использование способа приводит к образованию мелкого сыпучего порошка. Гигроскопичные аморфные ингредиенты выполняют функцию материалов сердцевины и однородно инкапсулируются жиром.
Перед фактическим процессом инкапсуляции в нижнюю часть камеры для инкапсуляции помещали требуемое количество выбранных гигроскопичных аморфных ингредиентов. Инкапсуляцию выполняли путем псевдоожижения этого материала в нижней части камеры и распыления на частицы расплавленного жира сверху (способ распыления сверху). Образование капель, контакт, растекание, коалесценция и затвердение происходят почти одновременно.
Все рабочие параметры должны быть выбраны таким образом, чтобы жир однородно растекался по псевдоожиженным частицам и образовывал тонкий слой на поверхности каждой псевдоожиженной частицы.
Размер капель, полученных во время распыления инкапсулирующего материала, имеет решающее значение для качества инкапсуляции. Расплавленный жир необходимо распылять мелкими каплями. Более крупные капли могут приводить к нежелательному эффекту агломерации. Следует отметить, что желательно инкапсулировать каждую частицу и, таким образом, разделить частицы. В то же время следует избегать слипания частиц друг с другом.
Жир нагревали (70°C) вне камеры для инкапсуляции на нагревательной пластине и закачивали в сопло по трубкам с подогревом (70°C). Расходом инкапсулированного материала можно управлять с помощью насоса, и заданный расход составлял 78–128 г/мин.
Сопло нагревали путем распыления воздуха до температуры 50–75°C, чтобы ингибировать преждевременную кристаллизацию жира. Для предварительного подогрева камеры для инкапсуляции также применяли распыление воздуха. Перед фактическими экспериментами по инкапсуляции в камере в течение 30 мин циркулировал горячий воздух (50–75°C). Давление распыляющего воздуха влияет на характер распыления и размер капель. Для получения мелких капель жира, которые растекаются по псевдоожиженным частицам и образуют однородный инкапсулирующий слой, выбирают давление 1,5–2 бар. Таким образом, важно, чтобы получаемые капли (менее 100 мкм) были меньше, чем псевдоожиженные частицы. Псевдоожиженный слой был создан потоком ожижающего воздуха, который протекает через впускную трубку в нижней части камеры. Перед входом в систему ожижающий воздух предварительно нагревали до требуемой температуры (30°C). Температура продукта, измеренная во время распыления, варьировалась в пределах 17–25°C.
Объемный поток ожижающего воздуха является важным параметром, поскольку он используется для регулирования высоты псевдоожиженного слоя. Материал сердцевины должен быть ожижен таким образом, чтобы кончик сопла был погружен в псевдоожиженный слой. Кроме того, объемный поток ожижающего воздуха должен быть достаточно высоким, чтобы предотвращать слипание частиц друг с другом.
3
3
Для этого в ходе всего процесса объемный поток регулировали во время работы устройства для инкапсуляции в псевдоожиженном слое. В начале процесса использовали низкий объемный поток (350 м/ч). В ходе всего процесса было необходимо адаптировать объемный поток ожижающего воздуха. Это связано с увеличением массы псевдоожиженного слоя, обусловленным добавлением жира. В ходе процесса для поддержания надлежащего ожижения порошка было необходимо увеличить объемный поток (до 800 м/ч).
После атомизации всего количества пальмового жира выполняли стадию охлаждения. На этой стадии продукт непрерывно ожижали в течение 10 мин. В то же время температуру ожижающего воздуха снижали до 10°C с получением конечной средней температуры продукта 12°C.
Получение хлопьев жира
На первой стадии гигроскопичные аморфные ингредиенты диспергировали в расплавленном жире (65°C) в баке bionaz (N°B 20 0000) с двойной стенкой (Bionaz, Франция). Этот бак оснащен перемешивающим устройством и диспергирующим диском. Рабочие параметры были выбраны таким образом, чтобы обеспечить однородную дисперсию частиц в жире.
На второй стадии хлопья жира получали с помощью охлаждающего барабана (K6, 5/6) (Sulzer-Escher Wyss AG, Швейцария). Полученную дисперсию закачивали в питающую емкость и распределяли тонким слоем с помощью валика для нанесения покрытий на вращающемся охлаждающем барабане (вращение: 10,3 об/мин; температура: холодная сторона: от -15 до -14,5°C; теплая сторона: от -11,2 до -9,3°C). Скребок (клиренс: 0,25 мм) удаляет материал с барабана и формирует хлопья жира.
Получение бульонного порошка
Получение типовых рецептур проводили с помощью плужкового смесителя периодического действия Lödige (FM 130 D) (Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH, Германия). Этот смеситель состоит из горизонтального цилиндрического барабана с вращающимися плужковыми лопатками. Плужковые лопатки используются в качестве перемешивающих элементов и последовательно размещены в барабане. Смеситель оборудован измельчителем.
Смешивание выполняли в четыре стадии. В ходе первой стадии кристаллические ингредиенты перемешивали в течение 30 с со скоростью 200 об/мин (без измельчителя). На второй стадии добавляли жировой порошок и перемешивали со скоростью 200 об/мин в течение 60 с. На этой стадии смешивания в смесителе распыляли подсолнечное масло. Во избежание образования комков на этой стадии смешивания использовали измельчитель. Если инкапсулированный материал вобрал в себя все количество жира в рецептуре, на этой стадии смешивали только подсолнечное масло и кристаллические ингредиенты. На третьей стадии добавляли все оставшиеся материалы, за исключением заправок, и перемешивали в течение 60 с со скоростью 200 об/мин. Измельчитель был включен на 15 с. В ходе последней стадии смешивания добавляли заправки и перемешивали со скоростью 200 об/мин в течение 30 с (без измельчителя).
Можно также использовать другую процедуру смешивания. Например, вместо порошкообразного жира можно использовать расплавленный жир. Когда жир вводят в расплавленной форме, его полностью расплавляют при 80°C (чистый и прозрачный внешний вид) и распыляют в смесителе в ходе первой стадии смешивания. Затем время смешивания может быть увеличено.
Смешивание одной порции выполняли для 50 кг бульонного порошка. Перед прессованием полученный порошок хранили в закрытых пластиковых пакетах по меньшей мере в течение 24 ч при комнатной температуре.
Прессование бульонного кубика
Прессование бульонного кубика осуществляли с помощью таблеточного пресса Flexitab (Röltgen GmbH, Германия). Бульонный порошок автоматически подавали в форму для таблетирования. Высоту наполнения регулировали таким образом, чтобы получить кубики со средним весом 4 г и высотой 14 мм.
Измерение твердости бульонной таблетки
Измерение твердости проводили с помощью анализатора консистенции TA-HDplus (Stable Micro System, Великобритания), оснащенного датчиком нагрузки на 250 кг и компрессионной плитой P/75. Анализатор консистенции устанавливали в режим испытаний «Сжатие» со скоростью перед испытанием 1 мм/с, скоростью испытания 0,5 мм/с, скоростью после испытания 10 мм/с, целевым режимом «Расстояние», расстоянием 5 мм; время остановки устанавливали на «Нет», путь назад — 10 мм, тип срабатывания — «Авто (Усилие)», усилие срабатывания — 50 грамм. Бульонную таблетку размещали по центру в вертикально-ландшафтной ориентации. Измерение твердости повторяли 10 раз.
Оценка последующего затвердения бульонных таблеток
Для каждого образца твердость измеряли непосредственно после прессования описанным способом.
Кроме того, перед измерением твердости кубики каждого образца хранили в распакованном виде в указанных условиях, чтобы индуцировать эффект последующего затвердения. Для хранения образцов использовали климатическую камеру memmert ICH 100L (Memmert GmbH + Co. KG, Германия).
Чтобы спровоцировать и оценить последующее затвердение, кубики хранили при изменяющейся относительной влажности. На первой стадии кубики должны поглощать влагу, и, таким образом, их хранили при более высокой относительной влажности. На второй стадии хранения относительную влажность уменьшали, чтобы вызвать высыхание кубиков. Для исследования последующего затвердения кубиков использовали два разных набора условий хранения (см. таблицу 1).
Таблица 1. Условия хранения, применяемые при исследовании последующего затвердения
Условия
Стадия
Относительная влажность [%]
Температура [°C]
Время [д]
A
1
55
25
3
2
15
25
3
B
1
60
25
4
2
30
25
3
Последующее затвердение образцов, содержащих инкапсулированные гигроскопичные аморфные ингредиенты, сравнивали с твердостью образцов, содержащих чистые гигроскопичные аморфные ингредиенты (эталон). Таким образом, твердость твердого бульонного кубика измеряли, как описано выше.
Примеры 1–3
Гигроскопичные аморфные ингредиенты в рецептуре были идентифицированы на основе их кривых Tg, включая порошок корня сельдерея, луковый порошок, куриный экстракт, экстракт бактерий и экстракт из дрожжей (11,9% рецептуры). Инкапсуляцию гигроскопичных аморфных ингредиентов проводили с помощью имеющегося пальмового жира в рецептуре (9,9%). Дополнительный пальмовый жир не использовали в сравнении с примером с неинкапсулированными гигроскопичными аморфными ингредиентами. Инкапсуляцию выполняли в соотношении 40% жира и 60% гигроскопичных аморфных ингредиентов. Таким образом, в образце использовали общее количество инкапсулированного материала 19,83%, тогда как эталон содержит чистые гигроскопичные аморфные ингредиенты. Дополнительно только 3% гигроскопичных аморфных ингредиентов были инкапсулированы, и использовали соотношение инкапсулирования 40% жира и 60% гигроскопичных аморфных ингредиентов. Таким образом, в образце использовали общее количество инкапсулированного материала 5%.
Ингредиенты
Сравн. пример 1
Пример 2
Сравн. пример 3
NaCl
55
55
55
Сахар
7
7
7
Порошок пальмового жира
9,9
1,97
7,9
Куриный жир
2,4
2,4
2,4
Чистый кукурузный крахмал 6%
5,5
5,5
5,5
Гигроскопичные аморфные ингредиенты (неинкапсулированные)
11,9
-
8,9
Заправки, травы и специи
8,3
8,3
8,3
Гигроскопичные аморфные ингредиенты (инкапсулированные)
-
19,83
5
Средняя твердость после прессования [Н]
99
90
94
Среднее последующее затвердение [Н]Хранение:1-я стадия: 55% отн. влаж., 25°C, 3 д.2-я стадия: 15% отн. влаж., 25°C, 3 д.
782
158
761
Инкапсуляция гигроскопичных аморфных ингредиентов (пример 2) приводит к меньшему последующему затвердению бульонного кубика, как показано в сравнительном примере 1. Бульонный кубик по примеру 2 по-прежнему обладает очень хорошим крошением, при этом бульонный кубик по сравнительному примеру 1 является слишком твердым, чтобы потребитель мог раскрошить его. Дополнительно, как показано в сравнительном примере 3, инкапсулирование только 3% гигроскопичных аморфных ингредиентов (от массы композиции) не приводит к снижению эффекта последующего затвердения.
Примеры 4–5
Гигроскопичные аморфные ингредиенты в рецептуре были идентифицированы на основе их кривых Tg, включая порошок корня сельдерея, луковый порошок, экстракт бактерий и гидролизованный растительный белок (11,9% рецептуры). Инкапсуляцию гигроскопичных аморфных ингредиентов проводили с помощью имеющегося пальмового жира в рецептуре (8%). Дополнительный пальмовый жир не использовали в сравнении с примером с неинкапсулированными гигроскопичными аморфными ингредиентами. Инкапсуляцию выполняли в соотношении 40% жира и 60% гигроскопичных аморфных ингредиентов. Таким образом, в образце использовали общее количество инкапсулированного материала 19,83%, тогда как эталон содержит чистые гигроскопичные аморфные ингредиенты.
Ингредиенты
Сравн. пример 4
Пример 5
Соль NaCl
57
57
Сахар
9,5
9,5
Порошок пальмового жира
8,0
0,07
Подсолнечное масло
0,8
0,8
Картофельный крахмал 20% влажность
9
9
Гигроскопичные аморфные ингредиенты (неинкапсулированные)
11,9
-
Заправки, травы и специи
3,8
3,8
Гигроскопичные аморфные ингредиенты (инкапсулированные)
-
19,83
Средняя твердость после прессования [Н]
236
180
Среднее последующее затвердение [Н]Хранение:1-я стадия: 55% отн. влаж., 25°C, 3 д.2-я стадия: 15% отн. влаж., 25°C, 3 д.
495
296
Инкапсуляция гигроскопичных аморфных ингредиентов (пример 5) приводит к меньшему последующему затвердению бульонного кубика, как показано в сравнительном примере 4.
Примеры 6–10
Гигроскопичные аморфные ингредиенты в рецептуре были идентифицированы на основе их кривых Tg, включая порошок корня сельдерея, луковый порошок, экстракт бактерий, реакционный ароматизатор и гидролизованный растительный белок (12,6% рецептуры). Инкапсуляцию гигроскопичных аморфных ингредиентов проводили с помощью имеющегося пальмового жира в рецептуре (8%). Дополнительный пальмовый жир не использовали в сравнении с примером с неинкапсулированными гигроскопичными аморфными ингредиентами. Инкапсуляцию выполняли с помощью технологии с использованием псевдоожиженного слоя (FB), а также посредством включения хлопьев жира. Для получения хлопьев жира (содержание жира 39%) использовали общее количество имеющегося пальмового жира (8%). Дополнительно выбранные чувствительные аморфные ингредиенты были инкапсулированы с применением трех различных соотношений инкапсуляции (39%/30%/20%) путем инкапсуляции в псевдоожиженном слое.
Ингредиенты
Сравн. пр. 6
Пример 7
Пример 8
Пример 9
Сравн. пр. 10
Соль NaCl
55
55
55
55
55
Сахар
8
8
8
8
8
Порошок пальмового жира
8
-
-
2,6
4,85
Подсолнечное масло
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
Картофельный крахмал, 20% влажность
8,5
8,5
8,5
8,5
8,5
Гигроскопичные аморфные ингредиенты (неинкапсулированные)
12,6
-
-
-
-
Заправки, травы и специи
7,1
7,1
7,1
7,1
7,1
Хлопья жира (содержание жира 39%)
-
20,6
-
-
-
Гигроскопичные аморфные ингредиенты (содержание жира 39%, посредством FB)
-
-
20,6
-
-
Гигроскопичные аморфные ингредиенты (содержание жира 30%, посредством FB)
-
-
-
18
-
Гигроскопичные аморфные ингредиенты (содержание жира 20%, посредством FB)
-
-
-
-
15,75
Средняя твердость после прессования [Н]
149
110
112
126
109
Среднее последующее затвердение [Н]Хранение:1-я стадия: 60% отн. влаж., 25°C, 4 д.2-я стадия: 30% отн. влаж., 25°C, 3 д.
869
310
280
288
422
Использование гигроскопичных аморфных ингредиентов (сравн. пример 6), которые не инкапсулированы, приводит к самому сильному эффекту последующего затвердения бульонного кубика. В примерах 7 и 8 показано, что при любом из процессов инкапсулирования достигается пониженное последующее затвердение бульонного кубика по сравнению с неинкапсулированным сравнительным примером 6. Дополнительно в сравнительном примере 10 показано, что содержание жира 20% инкапсулированных гигроскопичных аморфных ингредиентов все еще снижает эффект последующего затвердения бульонного кубика. Однако полученная твердость кубика превысила максимально допустимый предел для обеспечения крошения по оценке 10 опытных дегустаторов.