СУБЛИМАЦИОННО ВЫСУШЕННЫЕ, АЭРИРОВАННЫЕ МОЛОЧНЫЕ ИЛИ МОЛОКОЗАМЕНЯЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБЫ ИХ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
SUBLIMATION-DRIED AERATED MILK OR MILK-SUBSTITUTING COMPOSITIONS AND THEIR PREPARATION METHODS

Уровень техники
В данной области известны аэрированные молочные композиции, такие как аэрированные йогуртовые продукты.
Аэрирование может обеспечивать желаемые характеристики, такие как легкая, взбитая текстура. В данной области также известно, что аэрированные продукты подвержены физической и химической неустойчивости и поэтому могут со временем дестабилизироваться. Одно решение таких проблем неустойчивости аэрированных продуктов на основе молока включает добавление перед аэрированием к уже подвергшимся ферментации молочным продуктам гидратированного эмульгатора (см., например, патент США №7005157). В частности, этот патент предостерегает против добавления ингредиентов непосредственно в молочную смесь перед ферментацией, поскольку такие ингредиенты могут неблагоприятно влиять на такие факторы обработки, как время ферментации. В известном патенте указывается, что добавление гидратированного эмульгатора после ферментации позволяет избежать неблагоприятным образом возрастающего времени ферментации и при этом способствует улучшению устойчивости. Сублимационная сушка представляет собой процесс, хорошо известный в пищевой промышленности. Критичным для дальнейшего высушивания аэрированных продуктов является то, чтобы образующийся продукт сохранял важные для потребителей сенсорные характеристики. При использовании изобретения, о котором сообщается в упомянутом патенте, гидратация аэрированного продукта перед сублимационной сушкой может отрицательно воздействовать на физическую стабильность. Например, подвергание гидратированного аэрированного продукта сублимационной сушке может приводить к возрастанию его хрупкости во время транспортировки и манипулирования с продуктом.
В качестве дополнительного примера: для сублимационно высушенного продукта актуальным является вопрос растворимости. В частности, аэрированный продукт, подвергнутый сушке и обработке воздухом, азотом или другими газами, при употреблении должен, тем не менее, оставаться растворимым со скоростью, достаточной, чтобы переносить вкусовые вещества к вкусовым сосочкам (рецепторам) на языке потребителя. Более того, продукт должен быть легко растворимым для того, чтобы снизить риск опасности подавиться у потребителей с ограниченной или недоразвитой ротовой моторикой или пищеварительными функциями. В качестве известного решения растворимость может быть улучшена повышением степени аэрирования. Однако повышение степени аэрирования обладает отрицательным эффектом, проявляющимся в снижении прочности конечного продукта. Когда прочность падает ниже определенного уровня, физическая стабильность продукта может быть подвергнута риску.
Поэтому существует потребность в продукте, который являлся бы сублимационно высушенным и аэрированным, который имел бы улучшенную физическую стабильность и улучшенную растворимость.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение включает сублимационно высушенную, аэрированную молочную или молокозаменяющую композицию, содержащую молочный или молокозаменяющий ингредиент, эмульгатор, в котором указанная молочная или молокозаменяющая композиция является пастеризованной, а также способы ее приготовления.
В данном контексте диапазоны используются в качестве краткого выражения для описания всех без исключения величин, которые находятся внутри данного диапазона. В качестве границы диапазона может быть выбрана любая величина внутри диапазона. В случае ее использования фраза «по меньшей мере один из» относится к выбору любого одного члена индивидуально или любой комбинации членов. Союз «и» или «или» может использоваться при перечислении членов, а фраза «по меньшей мере одно из» является регулирующим языком. Например, по меньшей мере один из A, B и C является кратким выражением для: только один A; только один B; только один C; A и B; B и C; A и C; A и B и C.
«Сублимационная сушка» представляет собой способ дегидратации, который действует путем замораживания материала и последующего снижения окружающего давления, чтобы дать возможность замороженной воде в материале сублимироваться непосредственно из твердой фазы в газ.
«Аэрирование» представляет собой процесс введения воздуха для увеличения содержания газа в жидкостях. Аэрирование может быть осуществлено путем барботирования пузырьков газа через жидкость, распыления жидкости в газе или взбалтывания жидкости для увеличения поверхностной абсорбции.
«Растворимость» определяется как изменение твердости продукта при переходе из сухого во влажное состояние.
«Прочность» определяется как максимальное напряжение перед разрушением материала. Для этого используется универсальная испытательная машина Universal Tester производства Instron (Canton, MA), модель 4465 со статическим тензодатчиком на 100 Н. Используемый для испытаний датчик представляет собой компрессионный столик #2830-011. Начальные установки для скорости нагружения датчика составили 1 мм/с до степени сжатия приблизительно 90%. Скорость основана на статье в журнале J. Texture Studies, 36 (2005), стр.157-173, "Effects Sample Thickness Bite Force for Raw Carrots and Fish Gels." Испытания повторяются на 10 -15 повторных пробах для каждого параметра.
«Вязкость» определяется как мера сопротивления вещества течению. Вязкость измеряется перед аэрированием композиции с помощью вискозиметра Brookfield со стойкой Helipath (F-T шпиндель). Вязкость помогает сохранять форму вещества при аэрировании и хранении.
Настоящее изобретение включает молочную или молокозаменяющую композицию, пригодную для приготовления сублимационно высушенного аэрированного продукта. Первый компонент композиции представляет собой молочный или молокозаменяющий ингредиент. Молочный или молокозаменяющий ингредиент выбирается из любого молочного или молокозаменяющего ингредиента, широко известного в данной области. В частности, молочный ингредиент выбирается из группы, включающей, но не ограничивающейся, молоко, молочный порошок, йогурт, обезжиренное молоко и молочные белки, а также их комбинации. Молокозаменяющий ингредиент выбирается, но не ограничивается белками сои и белками риса, а также их комбинациями. Молочный или молокозаменяющий ингредиент присутствует в количестве от 50% до 98%, предпочтительно от 60% до 90% и наиболее предпочтительно от 70% до 85% композиции.
Второй компонент настоящей композиции представляет собой эмульгатор. Не претендуя на теоретическую глубину, предполагается, что эмульгатор снижает поверхностное натяжение на поверхности раздела воздух - жидкость, тем самым способствуя стабилизации дисперсии воздушных пузырьков в вязкой жидкой матрице. Эмульгатор предпочтительно является лактилированными моно- и диглицеридом. Лактилированный моно- и диглицерид выбирается из группы, состоящей, но не ограничивающейся эфирами молочной и лимонной кислот и моно- и диглицеридов, дистиллированными моноглицеридами и их комбинациями. Не претендуя на теоретическую глубину, предполагается, что функциональная группа молочной кислоты облегчающего взбивание агента у поверхности раздела водной фазы и гидрофобной фазы находится в водной фазе, в то время как моно- и диглицериды находятся в гидрофобной фазе взбитой молочной пены. Лактилированные моно- и диглицериды присутствуют в количестве от 0,001 до 1%, предпочтительно от 0,01 до 0,5% и наиболее предпочтительно от 0,1 до 0,4% композиции. Предполагается, что лактилированный моно- и диглицеридный компонент настоящего изобретения содействует стабилизации конечной аэрированной композиции. Комбинацию первого компонента и второго компонентов затем пастеризуют с помощью способов, широко используемых в промышленности. Пастеризация может занимать между 1 и 10 минутами при температуре между 170°F и 210°F, предпочтительно между 180°F и 205°F.
Композиция настоящего изобретения может дополнительно содержать такие возможные ингредиенты, как крахмал, включая, но не ограничиваясь, кукурузный крахмал, рисовый крахмал (нативный, физически или химически модифицированный) и маниоковый крахмал; сахар/подсластители, стабилизаторы, вкусоароматические добавки, красители, фруктовые пюре, пребиотики, пробиотики, овощные пюре, клетчатку, обогатители пищевых продуктов, такие как докозогексаеновая кислота (DHA), неорганические вещества и витамины, а также желатины, такие как свиной, рыбный и бычий.
Прочность, растворимость и вязкость
Предполагается, что потребительское предпочтение по отношению к конечному продукту настоящего изобретения основывается на физических характеристиках, таких как прочность, вязкость и растворимость. При важности каждой из этих характеристик, желательным для оптимизации конечного продукта настоящего изобретения является правильный баланс между этими тремя составляющими. Вязкость определяется как мера сопротивления вещества течению. Вязкость измеряется перед аэрированием композиции с помощью вискозиметра Брукфилда со стойкой Helipath (F-T шпиндель). Предполагается, что, в то время как вязкость способствует сохранению формы вещества во время аэрирования и хранения, прочность способствует физической стабильности. Растворимость, которая также является мерой прочности, представляет собой изменение прочности продукта при переходе из сухого во влажное состояние. При увеличенной степени аэрирования, которая способствует растворимости, может проявляться отрицательное воздействие на прочность. Композиции и способы настоящего изобретения неожиданно обнаружили оптимальный баланс между вязкостью, прочностью и растворимостью, обеспечивающий физически стабильный и приемлемый для потребителя продукт. Композиция настоящего изобретения имеет величину прочности от 0,5 до 8 фунтов силы с максимальной нагрузкой, предпочтительно составляющей от 1,5 до 5,5. Сила максимальной нагрузки может быть измерена с помощью универсальной испытательной машины Instron (Instron Universal Testing Machine), оснащенной тензодатчиком на 100 Н и компрессионным столиком #2830-011. Перемещение осуществляется со скоростью 1 мм/с до тех пор, пока в исходном куске не появится первая трещина.
Композиция настоящего изобретения является растворимой в диапазоне максимальной нагрузки от 0,1 до 8, предпочтительно от 0,1 до 30 фунтов силы.
В зависимости от температуры и используемой при измерениях вязкости скорости вискозиметра, композиция настоящего изобретения имеет вязкость от 1000 до 150000 сП. В предпочтительном воплощении вязкость влажной композиции находится в диапазоне от 30000 до 60000 сП при скорости шпинделя 6 в вискозиметре Брукфилда, составляющей 10 об/мин. Наиболее предпочтительным является диапазон от 35000 до 50000 сП. В альтернативном воплощении настоящее изобретение, в зависимости от температуры и скорости используемого для измерения вязкости вискозиметра, имеет вязкость от 1000 до 700000 сП. В предпочтительном воплощении для альтернативного варианта вязкость влажной композиции изменяется от 100000 до 400000 сП при скорости шпинделя 6 в вискозиметре Брукфилда, составляющей 5 об/мин. Наиболее предпочтительным для альтернативного воплощения является диапазон от 200000 до 350000 сП. Следует отметить, что вязкость может регулироваться, исходя из числа оборотов в минуту, и находиться в зависимости от растворимости и стабилизатора.
Способ приготовления
Способ приготовления сублимационно высушенного аэрированного молочного продукта, включающий стадии (a) обеспечения молока или молокозаменяющей смеси, (b) прибавления эмульгатора, (с) термической обработки молока или молокозаменяющей смеси, (d) ферментации смеси, (e) примешивания к смеси газа; (f) одновременного аэрирования газа и молока или молокозаменяющей смеси с образованием аэрированного продукта, (f) охлаждения продукта и (g) сублимационной сушки продукта.
Приготовление йогурта
1. Пастеризованное молоко пониженной жирности перемещается из автоцистерны в большую цистерну для выдерживания.
2. Все сухие ингредиенты (сахар, желатин, крахмал, обезжиренное сухое молоко, эмульгатор, а также функциональные ингредиенты, такие как пребиотики) вносятся в молоко посредством добавления в блендер с большими сдвиговыми усилиями (такой как Bredo Liqwifier) для получения гомогенной дисперсии и проведения начальной гидратации.
3. После внесения всех сухих ингредиентов смесь перемешивается в течение 30 минут при 35-38°F.
4. После перемешивания смесь переносится в пластинчатый теплообменник HTST (высокотемпературная кратковременная стерилизация) для термической обработки. Используемые условия термического процесса требуют, чтобы температура всей массы достигала величины не ниже 191°F и поддерживалась на таком уровне до конца времени выдержки, составляющего 4,5 минуты. Эта температура и время выдержки могут меняться в зависимости от механики процесса, например, возможно небольшое повышение температуры и время выдержки в 7 или 8 минут.
5. В качестве возможной стадии, имеющей целью оптимизацию рецептуры и степени аэрирования, может производиться гомогенизация смеси. Типичное давление гомогенизации составляет от 2000 до 2500 фунтов/кв. дюйм на первой стадии и 200-600 фунтов/кв. дюйм на второй стадии.
6. После завершения времени выдержки при 191°F смесь охлаждается до 100-112°F и переносится в емкость для ферментации. На этой стадии добавляется йогуртовая культура (например, сублимационно высушенная культура ABY-2C, поставляемая Danisco Ingredients или другими поставщиками). Культура смешивается с пастеризованной смесью в течение 30-60 минут, перемешивание прекращается и емкость выдерживается при 104-107°F в течение 4-6 часов. Обеспечивается возможность йогурту достичь кислотности, соответствующей величине pH 4,5-4,6, а затем производится взбалтывание (разрушение) и охлаждение до 60°F в емкости для ферментации. Конечная величина pH будет находится в диапазоне от 4,1 до 4,4.
7. Йогурт переносится в смесительный чан емкостью в 250 галлонов путем перекачки насосом через охлаждаемый пресс, который снижает температуру до 37-45°F. Добавляется пастеризованное фруктовое пюре, вкусоароматические добавки и любой желаемый краситель. Смесь подвергается легкому перемешиванию взбалтывающими и круговыми движениями в течение 10-15 минут. Смешанный фруктовый йогурт переносится в 275-галлонные емкости для транспортировки.
Приготовление йогуртовых капель
1. Йогурт переносится/перекачивается из 275-галлонных емкостей (предварительно хранившихся при 34-40°F) в аэратор (в данном случае аэратор Mondomix, хотя имеются и другие торговые марки).
2. Через миксер Mondo (присоединенный к промышленной системе циркуляции ледяной воды для поддержания температуры перемешивающей головки на уровне 35-45°F) к йогурту примешивается газообразный азот. Взбитость продукта может находиться в пределах от 20% до 80%. Однако предпочтительно конечная взбитость должна составлять между 30% и 50% и наиболее предпочтительно между 35% и 45%. Этот процесс происходит непрерывно.
3. Аэрированный йогурт при температуре 38-50°F перекачивается под давлением в распределительную магистраль отсадочной машины, где он распределяется по множеству фильер, которые посредством дозировочного насоса создают соответствующим образом сформованную отсадочную форму (в данном случае форму крупных шоколадных чипсов, хотя возможны и другие фигуры/формы). Обычная конечная форма имеет диаметр 13-22 мм (идеально 15-20 мм), высоту 7-12 мм (идеально 8-10) и массу 0,8-1,3 граммов (идеально 1,0-1,1 г).
4. Капли осаждаются на конвейерную ленту морозильного аппарата из нержавеющей стали (в данном случае изготовителем ленты и морозильного аппарата является Sandvik).
5. Температура воздуха в морозильном туннеле составляет приблизительно от -20 до -30°F при высокой скорости циркуляции воздуха. Время пребывания в туннеле может находиться в пределах от 3 до 5 минут. Замороженные изделия выходят из туннеля с внутренней температурой 24-28°F.
6. Изделия снимаются с ленты морозильного аппарата и переносятся в машину для упаковки навалом, где ими заполняются 20-30-фунтовые ламинированные полимерной пленкой контейнеры. Контейнеры закрываются, запечатываются и хранятся при -20°F до отправки в OFD (Oregon Freeze Dry - Орегонская сублимационная сушка), то есть на сублимационную сушку йогуртовые капли направляются в замороженном виде.
Может быть приготовлена следующая композиция данного изобретения. Все представленные процентные доли рассчитываются по отношению к общей массе композиции.
Пример 1. Йогурт без вкусоароматических добавок
Ингредиент
Процентное содержание (мас.%)
Молоко низкой жирности
82,89
Обезжиренное сухое молоко
4
Сахар
9
Стабилизирующая смесь желатин/крахмал
3,7
Иогуртовая культура+обезжиренное молоко
0,01
Эмульгатор Lactem (эфиры молочной кислоты и моноглицеридов)
0,4
Пример 2
Ингредиент
Процентное содержание в рецептуре
Молоко низкой жирности (1,65% жира)
78,442148
Обезжиренное сухое молоко низкотемпературной сушки
3,68628
Сахар (White Satin)
8,5068
Стабилизирующая смесь крахмал/желатин (0,38% Lactem, 1,1% маниокового крахмала, 2,2% желатина)
3,87532
Грушевое пюре, нормальной прочности, замороженное, органическое
5
Натуральный грушевый ароматизатор
0,3
Натуральный экстракт аннатто
0,18
Иогуртовая культура
0,009452
ВСЕГО
100
Пример 3
Ингредиент
Процентное содержание в конечной рецептуре
Молоко низкой жирности (1,65% жира)
78,442148
Обезжиренное сухое молоко низкотемпературной сушки
3,68628
Сахар (White Satin)
8,5068
Стабилизирующая смесь крахмал/желатин #1795
3,87532
Грушевое пюре, нормальной прочности, замороженное, органическое
5
Натуральный грушевый ароматизатор WONF С13206
0,3
Натуральный экстракт аннатто 1211663
0,18
Иогуртовая культура АВ Y-2C
0,009452
ВСЕГО
100
Описанная выше композиция готовилась с помощью описанных здесь способов.
Следует принять во внимание, что настоящее изобретение не ограничивается описанными выше конкретными воплощениями, но включает изменения, модификации и эквивалентные воплощения, определяемые в соответствии со следующей формулой изобретения.